一种海洋浮油清理快速反应无人机

1.本发明涉及石油污染的技术领域，尤其涉及一种海洋浮油清理快速反应无人机。


背景技术：

2.随着许多国家和地区对石油需求和运输的加大，石油泄漏导致的污染不仅破坏生态环境，而且带来严重的经济损失并危及人类和海洋生物的健康。
3.2010年4月美国墨西哥湾漏油事件处置暴露出传统的海面浮油收集、处理方法，形成污染面积大，收集效率低，已不能迅速应对未来海上漏油意外事故，同时laffon等发现参与此次溢油清理工作的人员面临着健康风险，kwok等发现参与墨西哥湾石油泄漏事故清理的人员犯有抑郁症的报告有所增加。近年来，国外用机器人或者无人船对溢油检测和回收的研究开始增多，kato等研究机器人用于在石油泄漏和海底天然气泄漏后跟踪和监测；wang等利用撇浮器放置在无人船的前甲板上，但灵活性差，溢油回收能力有限。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种海洋浮油清理快速反应无人机，解决了传统人工清理漏油作业效率低，易造成人体伤害，灵活性差等问题。
5.本发明可通过以下技术方案实现：
6.一种海洋浮油清理快速反应无人机，包括飞行器本体，在所述飞行器本体的内部设置有输送机构，底部设置有喷嘴，所述喷嘴通过折叠旋转机构与输送机构连通，所述输送机构用于将清理液输送至喷嘴，并进行喷洒，所述折叠旋转机构用于收纳喷嘴以及调整喷嘴的喷洒角度，
7.在所述飞行器本体的周侧设置有多个摄像头，所述摄像头用于采集飞行器所在海洋区域的图像信息；
8.还包括处理器，所述处理器与驱动模块、自主导航模块、浮油分析模块、多个摄像头相连，所述驱动模块用于驱动飞行器航行，所述自主导航模块用于规划飞行器的航线，所述浮油识别模块用于多个摄像头的图像信息进行分析，识别其中包含的浮油参数，所述处理器根据浮油参数，控制输送机构输送清理液至喷嘴，同时控制折叠旋转机构调整喷嘴的喷洒角度，进行喷洒清理。
9.进一步，所述折叠旋转机构包括第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的一端与飞行器底部连接，另一端与齿轮传动机构连接，所述齿轮传动机构与第二伸缩杆的一端连接，所述第二伸缩杆的另一端与圆盘式的喷嘴结构连接，所述圆盘式的喷嘴结构能够带动喷嘴绕偏航轴转动，所述齿轮传动机构用于带动第二伸缩杆向靠近第一伸缩杆的方向转动，或者向远离第一伸缩杆的方向转动。
10.进一步，所述齿轮传动机构包括第一电动机，所述第一电动机的输出轴与主动齿轮的中心轴连接，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述从动齿轮的中心轴与第二伸缩杆的一端连接。
11.进一步，所述圆盘式的喷嘴结构包括旋转圆盘，所述旋转圆盘的周边均匀间隔设置有多个辅助喷嘴和一个主喷嘴，所述旋转圆盘用于带动各个辅助喷嘴和主喷嘴绕偏航轴转动。
12.进一步，在所述旋转圆盘和第二伸缩杆之间还设置有俯仰角度调整机构，所述俯仰角度调整机构用于调整旋转圆盘的俯仰角度，进而调整其上喷嘴的俯仰角度，包括与俯仰轴平行设置的转动轴，所述转动轴的中央与第二伸缩杆的另一端转动连接，其两端分别与平行设置的固定块转动连接，在所述固定块内部设置有半圆齿轮，其直径面与旋转圆盘连接，且与主喷嘴所在旋转圆盘的直径平行设置，其齿面与驱动齿轮啮合，所述驱动齿轮的中心轴与第二电动机的输出轴连接，所述第二电动机的输出轴与俯仰轴平行设置，所述半圆齿轮的直径面与俯仰轴垂直设置。
13.进一步，所述摄像头通过转动机构设置在飞行器本体上，所述转动机构用于调整摄像头朝向海面的角度。
14.进一步，还包括无线通讯模块，所述处理器通过无线通讯模块与地面控制中心通讯。
15.本发明有益的技术效果在于：
16.(1)自动规划行驶路径：通过北斗卫星进行通讯，可自动规划行驶路径。
17.(2)清洁、维护一体化：对海洋水面溢油进行清洁，并进行多模块运行的高效率油污预处理措施、清洁海洋环境，并可对自身进行防蚀养护处理。
18.(3)喷洒范围广，覆盖面大：一定区域范围内可达90％喷洒面积。
19.(4)智能化、自动化和高效性：该设备功能齐全、易于操作，采用无线与有线信号传输相结合的多种信号模式混合控制方式，可由控制中心根据接收到的信息及图像对其工作及环境进行远程监控。
20.(5)自动化，无需浪费人力资源进行海上作业，不需要浪费人力物力参与进行海上作业。
附图说明
21.图1为本发明的总体结构示意图；
22.图2为本发明的折叠旋转机构的结构示意图；
23.图3为本发明的俯仰调整机构的结构示意图；
24.其中，1
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飞行器本体，2
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折叠旋转机构，21
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第一伸缩杆，22
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第二伸缩杆，23
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圆盘式的喷嘴结构，231
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旋转圆盘，232
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辅助喷嘴，233
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主喷嘴，24
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固定块，25
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半圆齿轮，26
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驱动齿轮，3
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摄像头。
具体实施方式
25.下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
26.如图1和2所示，本发明提供了一种海洋浮油清理快速反应无人机，包括飞行器本体1，在飞行器本体1的内部设置有输送机构，底部设置有喷嘴，该喷嘴通过折叠旋转机构2与输送机构连通，该输送机构用于将清理液输送至喷嘴，并进行喷洒，该折叠旋转机构2用于收纳喷嘴以及调整喷嘴的喷洒角度，在飞行器本体的周侧设置有多个摄像头3，该摄像头
3用于采集飞行器所在海洋区域的图像信息；
27.还包括处理器，该处理器与驱动模块、自主导航模块、浮油分析模块、多个摄像头相连，该驱动模块用于驱动飞行器航行，该自主导航模块用于规划飞行器的航线，该浮油识别模块用于多个摄像头的图像信息进行分析，识别其中包含的浮油参数，该处理器根据浮油参数，控制输送机构输送清理液至喷嘴，同时控制折叠旋转机构调节喷嘴的喷洒角度，进行喷洒清理。这样，利用驱动模块和自主导航模块到达目标区域后，借助摄像头采集海面的图像信息，通过浮油识别模块获取浮油参数，最后利用输送机构输送清理液至喷嘴，结合折叠旋转机构进行喷洒清理，完毕后，再利用折叠旋转机构完成喷嘴的收纳作业，智能化程度高，无需人工参与，减少对清理人员的伤害，同时，借助折叠旋转机构可以完成对喷嘴的收纳，减少飞行器飞行过程中对喷嘴的不必要伤害，提高飞行器的飞行安全性。
28.具体地，如图2所示，该折叠旋转机构2包括第一伸缩杆21，该第一伸缩杆21的一端与飞行器本体1底部连接，另一端与齿轮传动机构连接，该齿轮传动机构与第二伸缩杆22的一端连接，该第二伸缩杆22的另一端与圆盘式的喷嘴结构23连接，该圆盘式的喷嘴结构23能够带动喷嘴绕偏航轴转动，该齿轮传动机构用于带动第二伸缩杆22向靠近第一伸缩杆21的方向转动，或者向远离第一伸缩杆21的方向转动。这样，当需要使用喷嘴进行喷洒清理液的时候，由齿轮传动机构带动第二伸缩杆22向远离第一伸缩杆21的方向转动，带动其上的圆盘式的喷嘴结构23向远离飞行器本体1底面的方向运动，伸展开来，同时有步骤地控制第一伸缩杆21、第二伸缩杆22伸长，逐渐将圆盘式的喷嘴结构23调整到合适的位置，进行喷洒作业，完成喷洒作业后，按照与上述过程相反的控制方法，逐渐将圆盘式的喷嘴结构23收回至飞行器底面。
29.该圆盘式的喷嘴23结构包括旋转圆盘231，该旋转圆盘231的周边均匀间隔设置有多个辅助喷嘴232和一个主喷嘴233，该旋转圆盘231用于带动各个辅助喷嘴232和主喷嘴233绕偏航轴转动，这样，在进行喷洒时，可以控制旋转圆盘231绕偏转轴转动，从而确保清理液喷洒更加均匀，喷洒范围更大。
30.为了节省空间，可以在飞行器本体底面设置开口，该开口可以容纳收缩后的第一伸缩杆21、第二伸缩杆22，甚至是旋转圆盘231，避免在飞行过程中折叠旋转机构和喷嘴遭受不必要的伤害。
31.该齿轮传动机构可以采用主动齿轮和从动齿轮啮合的结构，尽量减少占用体积，方便实现，包括第一电动机，该第一电动机的输出轴与主动齿轮的中心轴连接，该主动齿轮与从动齿轮啮合，该从动齿轮的中心轴与第二伸缩杆的一端连接，这样，通过第一电动机的转动，带动与从动齿轮相连的第二伸缩杆向第一伸缩杆21靠近或者远离，从而实现第一伸缩杆21和第二伸缩杆22之间的折叠与伸张，方便喷射结束后将第二伸缩杆22向第一伸缩杆21靠拢，直至嵌入机身底部，实现整个装置的收纳，同时这种齿轮传动机构的整体结构简单，性能稳定。
32.为了增加喷嘴的可调节性，可以该旋转圆盘231上增加喷嘴的俯仰调节机构，如图3所示，以实现喷嘴的俯仰角度调节，从而更好地对浮油进行清理，我们可以采用电动机带动齿轮传动的机构实现，即与俯仰轴平行设置的转动轴，该转动轴的中央与第二伸缩杆22的另一端转动连接，其两端分别与平行设置的固定块24转动连接，可以将第二伸缩杆22的另一端设置为半圆形，其中心设置有欲转动轴配合的通孔，同时，可以将固定块24设置为三
角状，在其端部的表面设置有转动轴的端部配合的凹口，两者转动连接；在固定块24内部设置有半圆齿轮25，其直径面与旋转圆盘231连接，且与主喷嘴233所在旋转圆盘231的直径平行设置，其齿面与驱动齿轮26啮合，该驱动齿轮26的中心轴与第二电动机的输出轴连接，该第二电动机的输出轴与俯仰轴平行设置，该半圆齿轮25的直径面与俯仰轴垂直设置。这样，通过第二电动机的转动，带动与驱动齿轮26啮合的半圆齿轮25转动，从而带动与半圆齿轮25连接的旋转圆盘231绕转动轴即俯仰轴转动，进而调整处于旋转圆盘231周边喷嘴的俯仰角度，以适应喷洒需要。
33.该摄像头3通过转动机构设置在飞行器本体1上，该转动机构用于调整摄像头3朝向海面的角度，可以采用通用的机械臂结构实现，根据需要设置机械臂的旋转自由度，以实现对摄像头的角度调节。
34.该飞行器本体1可以采用类似喷气式飞机外形，尾部设置有喷气驱动的机械机构，其与驱动模块相连，实现对飞行器本体的飞行控制，在飞行器本体的内部设置有输送机构，该输送机构包括储液罐、高压泵、收线器、输送管道等等，借助高压泵将储液罐内部的清理液通过输送管道输送至喷嘴，该收线器可以根据第一伸缩杆和第二伸缩杆的伸长和缩短，自动实现对输送管道的收纳，另外在飞行器本体对应储液罐的部分设置开口，用于向储液罐补液等操作。另外，还可以在飞行器上增设无线通讯模块，这样，处理器可以通过无线通讯模块与地面控制中心通讯，及时将清理或者飞行过程中的情况反馈给地面控制中心，及时进行人为干涉，提高智能化水平。
35.由主喷嘴233和辅助喷嘴231组成的喷洒结构，喷洒覆盖面大，可以集中对大片的溢油进行喷洒，也可以单用主喷头来清理分散的油滴，节约喷洒溢油清除剂，降低成本投入。该主喷嘴采用离心式喷头，在旋转圆盘周边有20个实心锥形喷嘴，进行喷洒辅助，最大喷洒圆域面积可达75平方米，可实现全方位喷洒，覆盖面扩大的目的。
36.本发明的快速反应飞行器基于搭载了类型机器人手臂以及ai识别控制系统的无人机，能够全面代替人工作业，该无人机是搭载油污处理系统，采用机械臂喷洒胶凝剂与分散剂材料对水面油污进行水油分离，使无人机通过结合自主巡航、溢油检测和图像识别功能，为水面溢油进行自动识别和自动回收提供依据。
37.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。