[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)人駕駛智能清漂船

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110104510.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112947413B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鴻鳴;姬亞朋;劉黎慧;陳仁婧;徐瓚;翟曉峰;黃壯鵬;黃飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中電建水環(huán)境科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/02
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 武漢誠(chéng)儒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42265
• 代理人: 劉天鈺

1.一種無(wú)人駕駛智能清漂船，至少包括遠(yuǎn)程控制站、船體以及位于船體上的收集艙、電源艙、機(jī)艙和駕駛室，其中電源艙中安裝有電源，機(jī)艙中安裝有推進(jìn)系統(tǒng)，駕駛室中安裝有操控系統(tǒng)，操控系統(tǒng)連接遠(yuǎn)程控制站和推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于：所述船體中還設(shè)置有壓載艙，所述收集艙、電源艙、壓載艙和機(jī)艙由前至后依次位于船體上，所述駕駛室位于電源艙和壓載艙的上方，所述收集艙包括導(dǎo)引板、收集艙門(mén)、收集艙底板以及集水槽，所述導(dǎo)引板安裝于收集艙的前端的開(kāi)口處且導(dǎo)引板的角度可調(diào)節(jié)，收集艙門(mén)同樣安裝于收集艙的前端的開(kāi)口處且位于導(dǎo)引板的后方，所述操控系統(tǒng)上設(shè)置有調(diào)節(jié)手柄和鋼絲繩，鋼絲繩的一端連接在收集艙門(mén)上，另一端連接在調(diào)節(jié)手柄上，所述調(diào)節(jié)手柄受操控系統(tǒng)控制并通過(guò)鋼絲繩控制收集艙門(mén)的啟閉；集水槽位于收集艙的底部，收集艙底板為鏤空式結(jié)構(gòu)且位于集水槽的上方；所述壓載艙包括進(jìn)水管、控制閥、調(diào)節(jié)水泵以及排水管，所述進(jìn)水管位于壓載艙的兩側(cè)的船舷上，且控制閥安裝于進(jìn)水管上并控制船舷外的水體經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入壓載艙，所述排水管與調(diào)節(jié)水泵連接，排水管的進(jìn)水端分布在壓載艙和集水槽中，排水管的出水端位于船舷上，所述控制閥和調(diào)節(jié)水泵通過(guò)電線(xiàn)與操控系統(tǒng)連接并連接于電源上，操控系統(tǒng)通過(guò)控制電路的連通和斷開(kāi)來(lái)控制控制閥和調(diào)節(jié)水泵的啟閉，在調(diào)節(jié)水泵的帶動(dòng)下壓載艙和集水槽內(nèi)的水經(jīng)排水管排出船體外；當(dāng)清漂船在打撈時(shí)，操控系統(tǒng)打開(kāi)控制閥使舷外水體自動(dòng)流入壓載艙，船體形成艏傾狀態(tài)，水面高于收集艙底板，從而進(jìn)入垃圾打撈模式，垃圾打撈完后，操控系統(tǒng)打開(kāi)調(diào)節(jié)水泵，使壓載艙和集水槽內(nèi)的水經(jīng)排水管排出船體外，恢復(fù)船體巡航模式；

所述收集艙前端和后端的頂部上設(shè)置有與電源連接的雙組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)，用于船體的定位，雙組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)連接操控系統(tǒng)，所述駕駛室的頂部設(shè)置有與電源連接的監(jiān)控裝置和動(dòng)態(tài)激光雷達(dá)，所述監(jiān)控裝置通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋架方式與操控系統(tǒng)連接，并將水面圖像信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸?shù)讲倏叵到y(tǒng)，所述動(dòng)態(tài)激光雷達(dá)對(duì)航行水域及周邊環(huán)境進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)掃描，動(dòng)態(tài)激光雷達(dá)與操控系統(tǒng)連接并將掃描獲取的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸送到操控系統(tǒng)，所述操控系統(tǒng)設(shè)置有嵌入動(dòng)態(tài)避障算法的工控機(jī)，動(dòng)態(tài)避障算法感知、融合雙組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)、監(jiān)控裝置和動(dòng)態(tài)激光雷達(dá)的信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別和運(yùn)算處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)障礙物的識(shí)別和定位，根據(jù)障礙物的定位信息對(duì)航行路線(xiàn)重新規(guī)劃，繞開(kāi)障礙物，實(shí)現(xiàn)清漂船的避障；所述操控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制站通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)連通，操控系統(tǒng)將接收的信號(hào)通過(guò)本地服務(wù)器傳送到云端服務(wù)器，遠(yuǎn)程控制站接收云端服務(wù)器的信號(hào)，在岸上對(duì)清漂船的航行及作業(yè)情況進(jìn)行監(jiān)查和操縱。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人駕駛智能清漂船，其特征在于：所述監(jiān)控裝置包括前端攝像機(jī)、回轉(zhuǎn)云臺(tái)、傳輸光纖、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和路由器，所述回轉(zhuǎn)云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)360°，前端攝像機(jī)采集圖像，傳輸光纖、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和路由器將信號(hào)傳送到操控系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)清漂船航行水域的360°監(jiān)控。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人駕駛智能清漂船，其特征在于：所述雙組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)采用北斗、GPS、GLONASS雙天線(xiàn)定向，并結(jié)合基站實(shí)現(xiàn)RTK定位，所述雙組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)還集成有慣性傳感器，用于組合導(dǎo)航及定位定向。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人駕駛智能清漂船，其特征在于：所述駕駛室的頂部設(shè)置有太陽(yáng)能光伏頂伸甲板，所述太陽(yáng)能光伏頂伸甲板與電源艙中的電源連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)人駕駛智能清漂船，其特征在于：所述監(jiān)控裝置安裝于太陽(yáng)能光伏頂伸甲板前端中部。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人駕駛智能清漂船，其特征在于：所述操控系統(tǒng)上設(shè)置有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換人工駕駛模式和無(wú)人駕駛模式。

7.一種權(quán)利要求1所述的無(wú)人駕駛智能清漂船的駕駛方法，其特征在于：包括以下步驟：（1）將上述清漂船放置于目標(biāo)作業(yè)水域，并對(duì)清漂船進(jìn)行調(diào)試，確保其啟動(dòng)正常；

（2）操控系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)水域確定航行計(jì)劃路線(xiàn)，并控制推進(jìn)系統(tǒng)按航行路線(xiàn)巡航、清理垃圾；

（3）雙組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)、監(jiān)控裝置和動(dòng)態(tài)激光雷達(dá)不斷將采集到的信號(hào)傳送給操控系統(tǒng)，操控系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)避障算法感知、融合接收到的信號(hào)，當(dāng)識(shí)別到有靜態(tài)障礙物時(shí)，根據(jù)障礙物的定位信息對(duì)航行路線(xiàn)重新規(guī)劃，并控制推進(jìn)系統(tǒng)繞開(kāi)障礙物，實(shí)現(xiàn)清漂船的靜態(tài)避障；

（4）當(dāng)識(shí)別到有動(dòng)態(tài)障礙物時(shí)，若動(dòng)態(tài)障礙物的運(yùn)行方向與清漂船的一致或相反，操控系統(tǒng)控制推進(jìn)系統(tǒng)使清漂船的航行方向偏離動(dòng)態(tài)障礙物，待避障完成后，操控系統(tǒng)發(fā)出糾偏指令，控制船體回歸計(jì)劃路線(xiàn)，若動(dòng)態(tài)障礙物的運(yùn)行方向在清漂船的船頭橫向穿過(guò)時(shí)，操控系統(tǒng)控制清漂船停止航行，直到動(dòng)態(tài)障礙物遠(yuǎn)離，操控系統(tǒng)控制清漂船繼續(xù)航行；

（5）操控系統(tǒng)通過(guò)動(dòng)態(tài)避障算法對(duì)動(dòng)態(tài)激光雷達(dá)和監(jiān)控裝置輸送的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，當(dāng)識(shí)別到清漂船與岸邊距離超出安全區(qū)域時(shí)，操控系統(tǒng)輸出指令，控制推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)入安全區(qū)域；

（6）當(dāng)清漂船發(fā)生故障時(shí)，所述遠(yuǎn)程控制站操縱清漂船返回。