[發明專利]基于機器視覺的水陸兩棲清潔無人船及其清潔方法

在審

• 申請號: 201911181111.6
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN112848823A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 熊新紅;吳林翼;李方軒;李怡函
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B60F3/00
• 分類號: B60F3/00;B63B35/32;B63B3/00;E02B15/10;H04N5/225;G06K9/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡琳萍

本發明公開了一種基于機器視覺的水陸兩棲清潔無人船及其清潔方法，無人船按照預設路線和巡航范圍巡航并自主進行水面和陸地作業，無人船利用紅外熱成像相機、彩色可見光相機和黑白可見光相機監測指定區域內的垃圾污染物、障礙物和人員，獨立完成圖像識別和決策，并自主行進到目標區域，通過鏈帶式垃圾收集器和邊刷、滾刷對污染物進行有效清除；完成巡航作業后自動返航，回到原位并自動充電。能自主完成城市、景區等地的水陸兩棲清理作業，可克服現有裝置的缺陷，解決傳統的垃圾清理裝置功能單一、效率低下，人員勞動強度大且無法保證安全的問題。

技術領域

本發明涉及湖泊與路面清理技術領域，具體涉及一種基于機器視覺的水陸兩棲清潔無人船及其清潔方法。

背景技術

隨著社會經濟的不斷發展，人們的物質生活水平也不斷提高，但是對于環境的污染反而變得越來重，人們在消費娛樂后遺留的大量生活垃圾造成了水面垃圾污染、湖泊水體變質以及路面的臟亂不堪。嚴重影響了生態環境的和諧發展。很多國家的土地、河流污染十分嚴重，隨著環保觀念深入人心，垃圾清理機器的研究也逐漸受到國內外的廣泛關注。傳統的垃圾清理裝置功能單一，主要是通過人為打撈與清掃，清理垃圾的效率非常低，而且運行成本高，勞動強度較大，人身安全也沒有保證，有些區域的清理工作僅靠人力是無法完成的。

發明內容

本發明要解決的問題是：提供一種基于機器視覺的水陸兩棲清潔無人船及其清潔方法，可在水陸兩棲自主巡航作業，通過機器視覺技術探測水面和陸地上的垃圾及污染物，進行識別和決策；進行垃圾高效收集和處理，還可有效避開障礙物及活動人員，保護設施的完整及人員的安全。具有高度的自主性，能自主完成城市、景區等地的水陸兩棲清理作業，可克服現有裝置的缺陷，解決傳統的垃圾清理裝置功能單一、效率低下，人員勞動強度大且無法保證安全的問題，減少了人力與物力的投入，解決了城市和旅游景點湖泊陸地環境維護的難題。

本發明為解決上述技術問題所采用以下技術方案：

一種基于機器視覺的水陸兩棲清潔無人船，其特征在于：包括雙槳輪無人船船體和安裝在無人船船體上的圖像獲取裝置、垃圾收集裝置、垃圾粉碎裝置、可伸縮式履帶底盤和槳輪、可收起的邊刷和滾刷、數據交互裝置、自主控制器、蓄電裝置；

船體和船體上方的頂蓋之間夾合一個船體前部開口的空腔；

所述的圖像獲取裝置包括紅外熱成像相機、彩色可見光相機、黑白可見光相機組合電動云臺而成，通過云臺設置于船體上方的頂蓋上；

垃圾收集裝置，由固定于空腔內船體前中部的鏈帶式電動垃圾收集器、位于空腔前部開口處的可收起的滾刷、以及開口外部兩側可收起的邊刷組成；

所述的垃圾粉碎裝置由置于船體空腔內部的金屬粉碎刀和垃圾收集箱組成，金屬粉碎刀與垃圾收集裝置的鏈帶式電動垃圾收集器對接；

可伸縮式履帶底盤和槳輪置于船體底板下方兩側并間隔分置，所述的可伸縮式履帶底盤由船體延伸出的伸縮式固定架、固定架末端的減震彈簧和各連接于固定架兩端的分體式橡膠履帶動力裝置組成，可伸縮式履帶底盤在工作狀態時向下方伸出而使分體式橡膠履帶與地面接觸，并和槳輪交替處于工作狀態，槳輪工作時，可伸縮式履帶底盤向上收回到緊貼船體位置；

所述的數據交互裝置由置于船體內部的數據收發器和置于船體頂端的信號天線組成，用于無人船與工作人員之間的數據交互；

所述的自主控制器由船體內部的傳感裝置和自主控制決策微型計算機組成，用于通過數據交互接收工作人員的指令；

所述蓄電裝置由船體內部的大容量鋰電池組成。

進一步，在船體底板下方的中后部位置設置負重輪，所述負重輪分置于船體兩側對稱設置，并與在伸出工作狀態時的可伸縮式履帶底盤底部平齊。

進一步，兩個大功率無刷直流電機密封固定在船體兩側并與微型計算機的傳動系統相連，在水面或陸地時分別為槳輪、可伸縮式履帶底盤提供動力。

進一步，垃圾粉碎裝置由粉碎刀輥系、承載機箱、料斗、動力系統組成并與船體的自主控制器連接；當垃圾被收集進入船內時，垃圾粉碎裝置啟動，粉碎垃圾。