基于机器视觉的智能清洁船的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开的基于机器视觉的智能清洁船，包括船体，船体上设置有相连的动力装置和螺旋桨，船体上设置有浮体，浮体内设置有控制驱动装置，浮体上设置有支架，支架的顶部设置有相连的摄像头和无线信号发射器，浮体上还分别设置有发电装置、除油装置、以及捡垃圾装置，控制驱动装置分别与发电装置、除油装置以及捡垃圾装置相连。本实用新型的基于机器视觉的智能清洁船解决了现有的清洁船只功能单一以及智能化程度低的缺点。本实用新型的基于机器视觉的智能清洁船能够智能识别水面油污和垃圾并进行清理，同时还可以利用风能、太阳能等清洁能源提供部分动能补充，其智能化程度高，能源耗费少，并且清洁效果好，节省了大量人力、物力和财力。
【专利说明】基于机器视觉的智能清洁船
【技术领域】
[0001]本实用新型属于船舶【技术领域】，具体涉及一种基于机器视觉的智能清洁船。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，水体污染也日益严重。原油污染以及不计其数的垃圾导致近海海面污染严重，出现水质恶化以及许多海洋生物因吞食污染物而大量死亡的现象；与此同时内陆河又存在垃圾成群，水体恶臭难耐的问题。这些问题对人们的生活环境和生态平衡都构成较大威胁。
[0003]目前国内外虽已有一些水面油污清除装置，但是现有的污染物处理装置存在以下缺点:(I)装置笨重，功能单一；(2)装置均为人工控制；(3)装置在执行清洁任务时，耗能大，同时存在二次污染环境的风险。
[0004]综上所述，目前的清洁装置对于水面污染物处理方式侧重于单一化、人工化，对水面的清洁效率较低。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种基于机器视觉的智能清洁船，解决了现有的清洁船只功能单一以及智能化程度低的缺点。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是:基于机器视觉的智能清洁船，包括船体，船体上设置有相连的动力装置和螺旋桨，船体上设置有浮体，浮体内设置有控制驱动装置，浮体上设置有支架，支架的顶部设置有相连的摄像头和无线信号发射器，浮体上还分别设置有发电装置、除油装置、以及捡垃圾装置，控制驱动装置分别与发电装置、除油装置以及捡垃圾装置相连。
[0007]本实用新型的特点还在于，
[0008]控制驱动装置包括下位机，下位机还依次连接有无线通信模块，下位机还分别连接有减速电机和舵机，减速电机和舵机共同与发电装置相连，并且减速电机还与除油装置相连，舵机与捡垃圾装置相连。
[0009]下位机通过继电器分别与减速电机和舵机相连。
[0010]发电装置包括分别设置于浮体两侧的带轮装置，每个带轮装置的上部和下部分别设置有风帆，风帆带动带轮装置运转，浮体两侧的带轮装置共同连接有差速器，差速器通过发电机还连接有电池，电池分别与减速电机和舵机相连。
[0011]发电装置还包括设置于支架上的太阳能电池板，太阳能电池板与电池相连。
[0012]除油装置包括设置于支架上的两个滚轮，浮体上位于滚轮下方的位置设置有集油箱，浮体的前端设置有前倾支架，前倾支架上设置有支撑轮，支撑轮和其中一个滚轮通过吸油皮带相连，吸油皮带与两个滚轮紧密接触，与吸油皮带相连的滚轮还与减速电机相连。
[0013]捡垃圾装置包括设置于浮体上的机械臂和垃圾箱，机械臂与舵机相连。
[0014]本实用新型的有益效果是:本实用新型的基于机器视觉的智能清洁船解决了现有的清洁船只功能单一以及智能化程度低的缺点。本实用新型的基于机器视觉的智能清洁船能够智能识别水面油污和垃圾并进行清理，同时还可以利用风能、太阳能等清洁能源提供部分动能补充，其智能化程度高，能源耗费少，并且清洁效果好，节省了大量人力、物力和财力。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的基于机器视觉的智能清洁船的结构示意图；
[0016]图2是本实用新型的基于机器视觉的智能清洁船的侧视图；
[0017]图3是本实用新型的基于机器视觉的智能清洁船的俯视图；
[0018]图4是本实用新型的基于机器视觉的智能清洁船的控制驱动装置的结构示意图。
[0019]图中，1.浮体，2.垃圾箱，3.差速器，4.太阳能电池板，5.支架，6.滚轮，7.摄像头，8.机械臂，9.吸油皮带，10.前倾支架，11.支撑轮，12.带轮装置，13.船体，14.风帆，15.集油箱，16.动力装置，17.螺旋桨，18.发电机，19.电池，20.无线信号发射器，21.控制驱动装置，22.下位机，23.无线通信模块，24.减速电机，25.舵机，26.继电器。
【具体实施方式】
[0020]下面结合【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0021]本实用新型提供的基于机器视觉的智能清洁船的结构如图1所示，包括船体13，船体13上设置有相连的动力装置16和螺旋桨17，船体13上设置有浮体1，浮体I内设置有控制驱动装置21，浮体I上设置有支架5，支架5的顶部设置有相连的摄像头7和无线信号发射器20，浮体I上还分别设置有发电装置、除油装置、以及捡垃圾装置，控制驱动装置21分别与发电装置、除油装置以及捡垃圾装置相连。
[0022]控制驱动装置21包括下位机22，下位机22还依次连接有无线通信模块23，下位机22还分别连接有减速电机24和舵机25，减速电机24和舵机25共同与发电装置相连，并且减速电机24还与除油装置相连，舵机25与捡垃圾装置相连。
[0023]下位机22通过继电器26分别与减速电机24和舵机25相连。
[0024]发电装置包括分别设置于浮体I两侧的带轮装置12，每个带轮装置12的上部和下部分别设置有风帆14，风帆14带动带轮装置12运转，浮体I两侧的带轮装置12共同连接有差速器3，差速器3通过发电机18还连接有电池19，电池19分别与减速电机24和舵机25相连。
[0025]发电装置还包括设置于支架5上的太阳能电池板4，太阳能电池板4与电池19相连。
[0026]除油装置包括设置于支架5上的两个滚轮6，浮体I上位于滚轮6下方的位置设置有集油箱15，浮体I的前端设置有前倾支架10，前倾支架10上设置有支撑轮11，支撑轮11和其中一个滚轮6通过吸油皮带9相连，吸油皮带9与两个滚轮6紧密接触，与吸油皮带9相连的滚轮6还与减速电机24相连。
[0027]捡垃圾装置包括设置于浮体I上的机械臂8和垃圾箱2，机械臂8与舵机25相连。
[0028]由于AT89S52是一种低功耗、高性能CM0S8位微控制器，可以为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案，因此本实用新型的智能清洁船的下位机22选用AT89S52芯片，为了下位机22与电脑等上位机的通信，因此在下位机22上连接无线通信模块23与上位机通信，考虑到传输距离以及耗能的问题，无线通信模块23选择具有传输距离远且功耗低等优点的APC220-43芯片；为了驱动电机，所以在下位机22上连接有继电器26驱动电机，而继电器26选择Relay继电器；不同功能的实现对电机的要求不同，对于处理油污来说:需要吸油皮带9转动稳定且缓慢，这样浸入油污的那部分皮带吸油就越充分，位于两个滚轮6处一次挤压的效果就越好，因而减速电机24选用速度稳定，扭力大的ASLONGJGA25-370RC碳刷直流减速电机作为除油部分的动力来源，而捡垃圾功能的实现则需要机械臂8能抓紧垃圾，不致出现垃圾还未到达垃圾箱2中就滑落的现象，因此舵机25选择功率低，扭力大的MG996R型舵机来控制机械臂8运动。
[0029]当本实用新型的智能清洁船需要航行时，通过船体13上的动力装置16驱动螺旋桨17转动从而推动整个设备的航行；在自然状态下，船体13通过下锚停止运行，风帆14的上部位于空气中、下部位于水中，当风吹动风帆14以及水流冲击位于水中的风帆14时，风帆14推动浮体I两侧的带轮装置12运转，而与两侧带轮装置12相连的差速器3使两个带轮装置12的运转速度相同，同时将此机械能通过发电机18转化为电能并存储在电池19中，位于支架5上的太阳能电池板4也可以将太阳能转化为电能存储在电池19中，电池19中的电能用于驱动与其分别相连的减速电机24和舵机25工作；在航行过程中，位于支架5上的摄像头将拍到的画面通过无线信号发射器20发送到例如电脑等上位机上，上位机经过对图像处理后向下位机22发送处理指令，下位机22通过无线通信模块23的APC220-43芯片接收处理指令，当上位机判断所处水域为油污水域时，下位机22通过继电器26控制减速电机24运转，减速电机24带动与其相连的滚轮6旋转，同时吸油皮带9在吸取了水中的油污后在滚轮6与前倾支架10上的支撑轮11间运转，吸油皮带9上吸附的油污通过两个相距极近的滚轮6的挤压后油污滴落在位于下方的集油箱15内以便后期的回收利用，当上位机判断所处水域有垃圾时，下位机22通过继电器26控制舵机25控制机械臂夹取垃圾并抛掷在垃圾箱2内。
[0030]通过上述方式，本实用新型的基于机器视觉的智能清洁船解决了现有的清洁船只功能单一以及智能化程度低的缺点。本实用新型的基于机器视觉的智能清洁船能够智能识别水面油污和垃圾并进行清理，同时还可以利用风能、太阳能等清洁能源提供部分动能补充，其智能化程度高，能源耗费少，并且清洁效果好，节省了大量人力、物力和财力。
【权利要求】
1.基于机器视觉的智能清洁船，其特征在于，包括船体(13)，船体(13)上设置有相连的动力装置(16)和螺旋桨(17)，船体(13)上设置有浮体(1)，浮体(I)内设置有控制驱动装置(21)，浮体(I)上设置有支架(5)，支架(5)的顶部设置有相连的摄像头(7)和无线信号发射器(20)，浮体(I)上还分别设置有发电装置、除油装置、以及捡垃圾装置，控制驱动装置(21)分别与发电装置、除油装置以及捡垃圾装置相连。
2.如权利要求1所述的基于机器视觉的智能清洁船，其特征在于，所述控制驱动装置(21)包括下位机(22 )，下位机(22 )还依次连接有无线通信模块(23 )，下位机(22 )还分别连接有减速电机(24)和舵机(25)，减速电机(24)和舵机(25)共同与发电装置相连，并且减速电机(24)还与除油装置相连，舵机(25)与捡垃圾装置相连。
3.如权利要求2所述的基于机器视觉的智能清洁船，其特征在于，所述下位机(22)通过继电器(26)分别与减速电机(24)和舵机(25)相连。
4.如权利要求2或3任一项所述的基于机器视觉的智能清洁船，其特征在于，所述发电装置包括分别设置于浮体(I)两侧的带轮装置(12)，每个带轮装置(12)的上部和下部分别设置有风帆(14)，风帆(14)带动带轮装置(12)运转，浮体(I)两侧的带轮装置(12)共同连接有差速器(3)，差速器(3)通过发电机(18)还连接有电池(19)，电池(19)分别与减速电机(24)和舵机(25)相连。
5.如权利要求4所述的基于机器视觉的智能清洁船，其特征在于，所述发电装置还包括设置于支架(5)上的太阳能电池板(4)，太阳能电池板(4)与电池(19)相连。
6.如权利要求2或3任一项所述的基于机器视觉的智能清洁船，其特征在于，所述除油装置包括设置于支架(5)上的两个滚轮(6)，所述浮体(I)上位于滚轮(6)下方的位置设置有集油箱(15)，所述浮体(I)的前端设置有前倾支架(10)，前倾支架(10)上设置有支撑轮(11)，支撑轮(11)和其中一个滚轮(6)通过吸油皮带(9)相连，吸油皮带(9)与两个滚轮(6)紧密接触，与吸油皮带(9)相连的滚轮(6)还与减速电机(24)相连。
7.如权利要求2或3任一项所述的基于机器视觉的智能清洁船，其特征在于，所述捡垃圾装置包括设置于所述浮体(I)上的机械臂(8)和垃圾箱(2)，机械臂(8)与舵机(25)相连。
【文档编号】E02B15/10GK203921144SQ201420195351
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】邵建斌, 孙娜, 刘龙飞, 苏旭阳, 翟乐乐, 王敏乐 申请人:西安理工大学