[發明專利]自主收集水葫蘆的小型無人水面艇及其收集方法

在審

• 申請號: 201811087703.7
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109189069A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 章甜;蘭瑩;金光楓;許夢華
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張妍

1.一種自主收集水葫蘆的小型無人水面艇，其特征在于，包含：

信息采集模塊，包含攝像頭，安裝在無人水面艇上，用于采集水面的圖像信息；

控制模塊，與信息采集模塊相連，安裝在無人水面艇上，處理采集的圖像信息，判斷是否有水葫蘆，根據距離最近的水葫蘆位置信息、自動規劃路徑并發出行駛指令；

電機驅動模塊，與控制模塊相連，安裝在無人水面艇上，接收控制模塊發出的行駛指令，并根據行駛指令生成電機差速；

兩個電機，左右對稱地安置在無人水面艇上，均與電機驅動模塊相連，根據電機驅動模塊發出的電機差速，實現正反轉，令無人水面艇前進、后退；還根據電機驅動模塊產生的兩路PWM波，實現無人水面艇左右轉；

水葫蘆收集裝置，與無人水面艇底部連接，用于收集水面的水葫蘆。

2.如權利要求1所述的自主收集水葫蘆的小型無人水面艇，其特征在于，所述信息采集模塊還包括超聲波測距傳感器，安置在無人水面艇上，并與控制模塊信號連接；超聲波測距傳感器實時測量無人水面艇周邊障礙物的位置信息并發送給控制模塊，控制模塊根據所述障礙物位置信息調整行駛路徑。

3.如權利要求1所述的自主收集水葫蘆的小型無人水面艇，其特征在于，所述攝像頭為高清彩色攝像頭，能夠獲取高分辨率的彩色圖像。

4.如權利要求2所述的自主收集水葫蘆的小型無人水面艇，其特征在于，還包含電源模塊，所述電源模塊包含電池和穩壓模塊；電池用于給攝像頭、超聲波測距傳感器、控制模塊、電機和電機驅動模塊提供工作電源；穩壓模塊，位于電池和控制模塊之間，用于保持控制模塊工作電壓的穩定。

5.如權利要求1所述的自主收集水葫蘆的小型無人水面艇，其特征在于，所述收集裝置由一個長方形鐵絲框和一個尼龍網組成，所述尼龍網固定的套在鐵絲框四周。

6.如權利要求1所述的自主收集水葫蘆的小型無人水面艇，其特征在于，所述收集裝置的鐵絲框還與碳纖維管捆綁在一起，用于加固鐵絲框。

7.一種自主收集水葫蘆的小型無人水面艇的收集方法，其特征在于，具體包含以下步驟：

S1、攝像頭獲取圖像并發給控制模塊；

S2、控制模塊分析接收的圖像，判斷是否有水葫蘆，若沒有水葫蘆，進入S3；如果有水葫蘆，進入S4；

S3、電機驅動模塊使無人水面艇朝固定方向轉動固定角度，并將在同一地點轉動的角度進行累加，當累計轉動的角度小于360度時，進入S1；當累積轉動角度大于360度時，控制模塊將轉動角度累記值歸零，無人水面艇保持當前方向不變行進50米，進入S1；

S4、控制模塊計算判斷距離最近的水葫蘆的具體方位和距離，規劃行駛路線，并根據判斷結果發送行駛指令給電機驅動模塊；

S5、電機驅動模塊產生電機差速，和兩路PWM波，驅動電機轉動，實現無人水面艇前進、后退、左右轉動，到達預定目標，收集裝置收集水葫蘆，進入S1。

8.如權利要求7所述的自主收集水葫蘆的小型無人水面艇的收集方法，其特征在于，所述步驟S2中，控制模塊分析接收的圖像，判斷是否有水葫蘆，具體是通過比較采集圖像中水葫蘆的顏色與周圍顏色的色差。

9.如權利要求7所述的自主收集水葫蘆的小型無人水面艇的收集方法，其特征在于，所述步驟S4中控制模塊規劃行駛路線時，還接收超聲波測距傳感器測量的無人水面艇周邊障礙物位置信息，并根據所述障礙物位置信息信息實時調整行駛路徑。

10.如權利要求7所述的自主收集水葫蘆的小型無人水面艇的收集方法，其特征在于，所述步驟S5中，當電機反轉時，無人水面艇后退；當電機正轉時，無人水面艇前進；當無人水面艇需要左右轉動行駛時，電機驅動模塊產生兩路占空比不同的PWM波，分別驅動左右電機；當右邊電機的占空比大于左邊的占空比，無人水面艇向左運行；當左邊電機的占空比大于右邊的占空比，無人水面艇向右運行。