一种基于机器视觉的传感器智能清洁无人机的制作方法

本实用新型涉及清洁护理装置的技术领域，更具体地，涉及一种基于机器视觉的传感器智能清洁无人机。

背景技术：

目前大多数规模化畜禽养殖场采取设施化养殖模式，基于传感技术、无线通信、自动控制技术实现了畜禽养殖的标准化。以鸡场为例，通常安装有氨、硫化氢、温度、湿度、视频等多种传感器进行数据采集，通过采集到的数据进行通风、温湿度等自动调控及预警。氨气、硫化氢遇潮湿空气易产生氨水、氢硫酸，加上养殖场内的灰尘，附着在养殖场内的各类传感器上，极易引起传感器漂移现象，从而影响采集数据的精准度，进而影响自动控制设备的运行与监控预警的准确性。

当前的传感器清洁主要依靠人工方式进行，然而人工清洁的方式存在如下不足：一是部分传感器安装在高处，需要借助梯子类的工具登高进行清洁，危险、难度高，同时易引起养殖场内畜禽的恐慌；二是不同养殖环境、不同传感器的清洁周期不同，无法准确获知不同传感器的清洁周期；三是传感器漂移是渐变过程，通过其采集数据的变化较难判断是否发生漂移。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于机器视觉的传感器智能清洁无人机，自动、有效、低干扰的清洁养殖设施内的大量外置传感器，降低人工清洁的劳动强度、复杂度的同时，保证传感器感知部件的清洁度，减少传感器漂移的发生，延长传感器使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种基于机器视觉的传感器智能清洁无人机，包括电源模块以及与电源模块电连接的机器视觉模块、空间位置模块、数据处理模块、飞行动力控制模块、清洁模块、通信模块和中央处理器；所述机器视觉模块、空间位置模块与所述数据处理模块的输入端连接，所述数据处理模块的输出端与所述中央处理器的输入端连接；所述清洁模块、飞行动力及控制模块连接于所述中央处理器的输出端；所述通信模块连接于所述数据处理模块的输入端，所述通信模块与移动智能终端通信连接。

本实用新型的基于机器视觉的传感器智能清洁无人机，通过空间位置模块和机器视觉模块对待清洁的传感器分别进行三维空间坐标定位和拍摄，并把待清洁的传感器的具体位置与拍摄的图像传输至数据处理模块；数据处理模块对待清洁的传感器的位置与图像信息进行分析处理，识别出该传感器的类型，并检索出该传感器的清洁方案，把清洁方案传输到中央处理器，然后中央处理器控制飞行动力及控制模块和清洁模块对传感器进行自动清洁。

进一步地，基于机器视觉的传感器智能清洁无人机还包括用于测量待清洁传感器与清洁无人机之间距离的测距模块，所述测距模块连接于所述数据处理模块的输入端。当待清洁传感器与清洁无人机间的间距为设定值时，中央处理器控制清洁模块清洗传感器，从而改善清洁无人机的清洁效果。

进一步地，所述测距模块为雷达子模块、激光子模块、红外子模块、超声波子模块中的一种或多种的组合。雷达子模块、激光子模块、红外子模块、超声波子模块各有所长，不同的测距模块适用于不同的测量场景。

进一步地，所述测距模块包括用于实现飞行避障的RGBD相机子模块；防止清洁无人机在飞行的过程中与养殖设施发生碰撞损坏清洁无人机，或与传感器发生碰撞的过程中导致传感器受损。

进一步地，所述机器视觉模块包括摄像头以及视觉检测模块，所述摄像头采集传感器的图像并传输至视觉检测模块，所述视觉检测模块提取视觉识别信息并传输至所述数据处理模块。摄像头拍摄待清洗的传感器获得图像信息，并将图像信息传输至视觉检测模块，视觉检测模块提取图像信息中的有效识别信息并传输至数据处理模块进行处理分析。

进一步地，所述空间位置模块包括连接于所述数据处理模块输入端的高度传感器、磁力传感器、陀螺仪传感器以及加速度传感器。这样设置的目的是为了实现养殖设施内空间的惯性导航与定位。

进一步地，所述数据处理模块存储有养殖设施的空间坐标系以及预清洁传感器的编号、名称、空间坐标系、清洁部位和清洁方案。由机器视觉模块与空间位置模块获取的图像信息和空间坐标信息可分析得到待清洗的传感器的编号、名称、清洁部位和清洁方案的信息，并控制清洁模块按照上述清洁方案对上述清洁部位进行清洁。

进一步地，所述空间坐标系包括高度及平面坐标系数据，所述空间坐标系设有坐标原点。空间坐标系的设置便于无人机位置的控制以及传感器的定位，坐标原点的空间坐标值为(0,0,0)，智能清洁无人机在清洁时从坐标原点出发。

进一步地，所述通信模块为蓝牙子模块、WIFI子模块、Zigbee子模块、GPRS子模块的一种或多种的组合。通信模块实现清洁无人机与移动终端或云服务器的通信，以实现远程控制清洁无人机的飞行路径及清洁方案或同步到所述数据处理模块。

进一步地，所述清洁模块包括喷液装置以及清洁装置，所述喷液装置内设有清洁液，所述清洁装置包括用于擦拭的清洁刷。中央处理器控制清洁模块先向传感器喷射清洁液再用清洁刷进行清洁，改善清洁无人机的清洁效果。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型的基于机器视觉的传感器智能清洁无人机，从空间坐标系原点出发，按照空间坐标体系中预清洁传感器的空间坐标，进行识别定位，然后进行自动清洁并记录，系统简单，具有较好的普适性。

(2)本实用新型操作简单，以周期、自动、有效、低干扰的清洁养殖设施内的大量外置传感器，降低人工清洁的劳动强度、复杂度；保持传感器感知部件的清洁度，减少传感器漂移的发生，延长传感器使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的基于机器视觉的传感器智能清洁无人机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1所示为本实用新型的基于机器视觉的传感器智能清洁无人机的第一实施例，包括电源模块1以及与电源模块1电连接的机器视觉模块2、空间位置模块3、数据处理模块4、通信模块5、飞行动力控制模块6、清洁模块7和中央处理器8；机器视觉模块2、空间位置模块3与数据处理模块4的输入端连接，数据处理模块4的输出端与中央处理器8的输入端连接；清洁模块7、飞行动力及控制模块6连接于中央处理器8的输出端；通信模块5连接于数据处理模块4的输入端，通信模块5与移动智能终端通信连接。本实施例的数据处理模块4存储有养殖设施的空间坐标系以及预清洁传感器的编号、名称、空间坐标系、清洁部位和清洁方案。

本实施例在实施时，智能清洁无人机从坐标原点出发，通过空间位置模块3和机器视觉模块2对待清洁的传感器分别进行三维空间坐标定位和拍摄，并把待清洁的传感器的具体位置与拍摄的图像传输至数据处理模块4；数据处理模块4对待清洁的传感器的位置与图像信息进行分析处理，识别出该传感器的编号、名称，并检索出该传感器的清洁部位和清洁方案，把清洁方案传输到中央处理器8，然后中央处理器8控制飞行动力及控制模块6和清洁模块7对传感器进行自动清洁。

本实施例的基于机器视觉的传感器智能清洁无人机还包括用于测量待清洁传感器与清洁无人机之间距离的测距模块9，测距模块9连接于数据处理模块4的输入端。其中，测距模块9为雷达子模块、激光子模块、红外子模块、超声波子模块中的一种或多种的组合；测距模块9包括用于实现飞行避障的RGBD相机子模块，防止清洁无人机在飞行过程中与养殖设施发生碰撞损坏清洁无人机，或与传感器发生碰撞的过程中导致传感器受损。

具体地，机器视觉模块2包括摄像头以及视觉检测模块，摄像头采集传感器的图像并传输至视觉检测模块，视觉检测模块提取视觉识别信息并传输至数据处理模块4；摄像头拍摄待清洗的传感器获得图像信息，并将图像信息传输至视觉检测模块，视觉检测模块提取图像信息中的有效识别信息并传输至数据处理模块4进行处理分析。空间位置模块3包括连接于数据处理模块4输入端的高度传感器、磁力传感器、陀螺仪传感器以及加速度传感器；实现养殖设施内空间的惯性导航与定位。

通信模块5为蓝牙子模块、WIFI子模块、Zigbee子模块、GPRS子模块的一种或多种的组合；实现清洁无人机与移动终端或云服务器的通信，以实现远程控制清洁无人机的飞行路径及清洁方案或同步到所述数据处理模块4。清洁模块7包括喷液装置以及清洁装置，喷液装置内设有清洁液，清洁装置包括用于擦拭的清洁刷，改善清洁无人机的清洁效果。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。