[發(fā)明專利]一種基于雙目視覺的太陽能智能清潔艇

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910918339.2
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110696979A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施妍;楊松林;鄭昊然;湯旸;柯維順;程占元;劉玉冰;張杰
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: B63B35/32
• 分類號: B63B35/32;E02B15/10;G01B11/25;G01D21/02;G01C21/20
• 代理公司: 32200 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 樓高潮

本發(fā)明公開一種基于雙目視覺的太陽能智能清潔艇，包括主艇體及上層建筑、智能控制系統(tǒng)、動力與能源系統(tǒng)、推進(jìn)及操縱系統(tǒng)、基于雙目視覺的清潔系統(tǒng)和外部監(jiān)測系統(tǒng)。通過自主編寫的優(yōu)化軟件確立艇型參數(shù)；智能控制系統(tǒng)以單片機為核心控制器；鋰聚合物電池和太陽能電池板為艇體供電，實現(xiàn)清潔艇的推進(jìn)及差速轉(zhuǎn)向；基于雙目視覺的清潔系統(tǒng)包括雙目攝像頭、垃圾清潔裝置、機械手臂，獲取水面漂浮物的三維信息，進(jìn)而規(guī)劃航行路徑，并通過機械手臂實現(xiàn)單個漂浮物的清理；外部監(jiān)測系統(tǒng)包括風(fēng)向?風(fēng)速、溫度和PH、水濁度傳感器、攝像頭、GPS和超聲波模塊，獲得航行水域的多重信息數(shù)據(jù)。通過上述組成部分，本發(fā)明實現(xiàn)特定水域的智能清潔和信息監(jiān)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于雙目視覺的太陽能智能清潔艇，屬于船舶工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)的進(jìn)步，隨之而來的是環(huán)境的破壞。現(xiàn)如今，能源危機日益凸顯，而水面漂浮物污染卻越發(fā)嚴(yán)重，在一些小型湖泊或者河流中，往往存在著樹葉、塑料瓶和廢紙等漂浮物。在我國，對人工湖、水庫、小型河道的垃圾清理目前仍多以人工清理為主，效率較低。水面智能清潔無人船相比于人工清潔，降低了風(fēng)險系數(shù)、減少了人力投入、提高了工作效率，但目前清潔船大多面向大規(guī)模水域或海域。目前現(xiàn)有的垃圾清潔無人船多使用人工規(guī)劃的行駛路線進(jìn)行清理，或使用成本較高的激光雷達(dá)等傳感器，較少涉及結(jié)合雙目視覺的導(dǎo)航方法。其大都采用母型船改造法，對艇型及性能的優(yōu)化涉及較少。且目前清潔船同時擁有外部監(jiān)測功能且實時反饋的情況也很少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決人工清潔風(fēng)險大、資金投入大、工作效率低的問題，提出一種基于雙目視覺的太陽能智能清潔艇，可實現(xiàn)小規(guī)模水域內(nèi)的垃圾自動識別與清理及監(jiān)測功能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種基于雙目視覺的太陽能智能清潔艇，包括主艇體及上層建筑，智能控制系統(tǒng)、動力與能源系統(tǒng)、推進(jìn)及操縱系統(tǒng)、基于雙目視覺的清潔系統(tǒng)和外部監(jiān)測系統(tǒng)，所述主艇體包含位于兩側(cè)對稱布置的兩個片體及連接橋，所述片體的斷截面形狀是從艇艏部向艉部方向，依順呈深V型到淺V型到中部呈U型，最后過渡到尾部淺U型；其中主艇體總長L＝3-30m，片體長寬比為8.1-11.2，片體間距與片體寬度的比值為1：2.6-4，吃水與片體長度比值為1：0.031-0.032，片體方形系數(shù)Cb＝0.45-0.53；所述上層建筑從上往下分為四層，分別為頂層，第二層，第三層，底層，上層建筑高度為0.9-9m；所述智能控制系統(tǒng)用于實現(xiàn)清潔艇的推進(jìn)操縱、清潔及監(jiān)測；所述動力與能源系統(tǒng)用于艇體供電，以延長清潔艇的續(xù)航時間；所述推進(jìn)及操縱系統(tǒng)用于實現(xiàn)清潔艇的推進(jìn)及操縱；所述基于雙目視覺的清潔系統(tǒng)用于獲取水面漂浮物的三維信息，實現(xiàn)水面及水下目標(biāo)的定點投放及抓取；所述外部監(jiān)測系統(tǒng)用于實時獲得航行水域的多重信息數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述智能控制系統(tǒng)包含布置在主艇體的連接橋上的單片機控制芯片及無線串口模塊，其中單片機控制芯片上連接有推進(jìn)及操縱系統(tǒng)、基于雙目視覺的清潔系統(tǒng)和外部監(jiān)測系統(tǒng)；外部監(jiān)測系統(tǒng)獲取外部環(huán)境信息，經(jīng)無線串口模塊進(jìn)行信息的傳輸和處理分析后發(fā)出相應(yīng)指令，驅(qū)使推進(jìn)及操縱系統(tǒng)、基于雙目視覺的清潔系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述動力與能源系統(tǒng)包括鋰聚合物電池和太陽能電池板，鋰聚合物電池，安置在主艇體的連接橋上；上層建筑第二層水平安置有總面積達(dá)0.203-20.34平方米的太陽能電池板，太陽能電池板將收集到的太陽能經(jīng)過穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，儲存在鋰聚合物電池中，或者其所產(chǎn)生的電能直接供給清潔艇上負(fù)載，以實現(xiàn)延長續(xù)航時間。