[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

本發明涉及一種自主收集水葫蘆的小型無人水面艇。包含安置在無人水面艇上的：信息采集模塊，獲取水面圖像、超聲波信息；控制模塊，與信息采集模塊相連，處理采集的圖像和超聲波信息，自動規劃行駛路徑、發出行駛指令；電機驅動模塊，接收控制模塊發出的行駛指令，生成電機差速和PWM波；兩個電機，根據電機驅動模塊發出的電機差速和PWM波正反轉，使無人水面艇在水上運動；水葫蘆收集裝置，用于收集水葫蘆。本發明還涉及一種收集方法，利用信息采集模塊獲取水面艇周圍環境信息，并通過控制模塊處理環境信息，計算航線，實現收集水葫蘆的無人化、智能化操作，適用于小型湖泊與河道，具有成本低、收集效果好、節約人力的優點。

技術領域

本發明屬于智能船舶領域，尤其是指具有智能信息處理系統的能搜索、打撈水面水葫蘆的小型無人水面艇。

背景技術

目前智能船舶的發展呈加速趨勢，智能船舶已成為未來船舶發展的主要方向。而智能船舶中非常重要的一環便是“信息感知技術”，它使得船舶能夠基于各種傳感設備、傳感網絡和信息處理設備，獲取船舶自身和周圍環境的各種信息，使船舶能夠更安全、更自如的航行。

近些年水面環境的污染越來越嚴峻。人們生活的周圍有許多的河流，淺水湖，人工湖等水源。而這些水面經常漂浮樹葉，水葫蘆等自然界的污染源，尤其是分散累積的水葫蘆，如果不及時清理，則會發生腐爛，會嚴重影響水面質量以及美觀。市面上的都是一些大型的機械裝備，無法在小型的湖泊與河道等水域使用。而靠人力去打撈，收集，存在效率低，工作強度大等問題。針對水域面積小，污染源分散面積廣的特點。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種自主收集水葫蘆的小型無人水面艇，可以很好的解決這個問題。無人水面艇(unmannedsurface vessel,USV)，是無人操作的水面船只，屬于智能船舶領域，可以在水面上實行水面航行的無人化操作，替代人進行一些危險，重復的工作。

為達到上述目的，本發明提出一種自主收集水葫蘆的小型無人水面艇，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。

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。

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。

本發明的無人水面艇還包含電源模塊，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。

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。

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。

一種自主收集水葫蘆的小型無人水面艇的收集方法，具體包含以下步驟：

S1、攝像頭獲取圖像并發給控制模塊；