CN108284922B - 一种用于水面清洁的智能无人子母船及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水面清洁的智能无人子母船及其控制方法，其具有多条子船、以及可携带和释放所述子船的母船；所述母船具有母船体、母船推进装置、子船存放仓、母船控制器；所述子船具有子船体、子船推进装置、垃圾收集装置、驱动子船驶入所述子船存放仓的进仓驱动装置、子船控制器；母船携带子船航行到指定水域然后释放子船，诸子船分头清洁水面垃圾并将垃圾集中到母船，由母船运回岸上；本发明清洁效率高，续航能力强，作业范围大，人工干预少、智能化程度高，极大的节省人力物力。

Description

一种用于水面清洁的智能无人子母船及其控制方法

技术领域

本发明涉及水面作业船只，尤其涉及一种可在水面清洁垃圾、淤泥，无人驾驶的子母船及其控制方法。

背景技术

在美丽中国的号召下，社会各界的人们对环保意识越来越强，水污染的治理更是各级管理部门的一等大事。但随着水污染治理的深入，严重污染的水域渐渐减少，下一个突出的问题是水环境的保持。比如水面漂浮垃圾的及时清理。多年水处理的工作中越来越多的用户反映，驾驶着水面垃圾船跑上一天也没能收集多少垃圾，间隔太长时间水面又会发臭，影响生态和美观。为了解决用户的迫切需求。通过大量实地调查发现，和前期严重污染的多种设备、短期、集中治理不同。大面积水环境保持，讲究的是长期巡视、及时处理。传统的微型船虽然成本低，水面垃圾收集干净，但续航能力弱、智能化低，只能覆盖近岸小区域。因其调度困难、人工成本高，实用性大打折扣。

针对如今水面垃圾污染点多面广的特点，业内需要开发一种能高效清洁水面垃圾、且较少人工干预的智能型无人子母船。

发明内容

本发明是要解决现有技术的上述问题，提出一种高度智能化的水面清洁无人子母船。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是设计一种用于水面清洁的智能无人子母船，其具有多条子船、以及可携带和释放所述子船的母船；所述母船具有母船体、母船推进装置、子船存放仓、母船控制器；所述子船具有子船体、子船推进装置、垃圾收集装置、驱动子船驶入所述子船存放仓的进仓驱动装置、子船控制器；所述母船控制器用于控制母船推进装置、并与陆地基站和所述子船控制器通讯；所述子船控制器控制子船推进装置和进仓驱动装置、并与陆地基站和所述母船控制器通讯。

所述垃圾收集装置包括插接在所述子船体上的垃圾斗和固定在子船体上的机械抓手，该机械抓手在所述子船控制器的控制下抓取水面垃圾并放入垃圾斗中。

所述子船控制器包括蓄电池、摄像头、无线通讯模块、中控模块。

所述母船的中部设有垃圾收集仓，所述母船边设有垃圾转运装置、用以将所述垃圾斗中的垃圾转运到垃圾收集仓中。

所述垃圾转运装置包括可前后移动的龙门架以及可沿龙门架左右移动的吊钩，该吊钩可吊取所述垃圾斗。

所述母船上具有发电装置和充电装置，所述发电装置采用太阳能发电装置或火力发电装置；所述充电装置用以向所述蓄电池充电。

所述母船具有安装在母船体左右两侧的浮筒，浮筒顶面铺设轨道构成所述子船存放仓，所述轨道延伸至水面，所述子船在进仓驱动装置的驱动下沿进轨道驶入或驶出子船存放仓。

所述进仓驱动装置包括安装在子船体底部的波浪齿驱动轮和电机，该电机受所述子船控制器控制、可驱动波浪齿驱动轮沿所述轨道驶入或驶出子船存放仓。

本发明还设计一种用于水面清洁的智能无人子母船的控制方法：制备一条母船和多条子船，母船携带子船航行到指定水域然后释放子船，诸子船分头清洁水面垃圾并将垃圾集中到母船，由母船运回岸上。

所述母船具有母船控制器，所述子船具有子船控制器，所述母船通过母船控制器与陆地基站和所述子船控制器通讯，所述子船通过子船控制器与陆地基站和所述母船控制器通讯。

与现有技术相比，本发明清洁效率高，续航能力强，作业范围大，人工干预少、智能化程度高，极大的节省人力物力，环保效果十分显著，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为本发明较佳实施例子母船立体示意图；

图2为本发明较佳实施例子船立体示意图；

图3为本发明较佳实施例子船爬母船示意图；

图4为本发明较佳实施例控制系统框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明揭示了一种用于水面清洁的智能无人子母船，其具有多条子船1、以及可携带和释放所述子船的母船2；所述母船具有母船体、母船推进装置、子船存放仓5、母船控制器；所述子船具有子船体、子船推进装置、垃圾收集装置、驱动子船驶入所述子船存放仓的进仓驱动装置、子船控制器；所述母船控制器用于控制母船推进装置、并与陆地基站和所述子船控制器通讯；所述子船控制器控制子船推进装置和进仓驱动装置、并与陆地基站和所述母船控制器通讯。

参看图1，使用前, 子船收纳在母船中，陆地基站控制母船将子船统一带到较远的水域后母船释放子船，子船散开分头作业打捞垃圾。子船收集的垃圾集中到母船，由母船运回岸上。由于子船多，故此打捞清洁效率比以往单船的效率高很多。同时母船体积大、抗风浪和续航能力强。子船各自清洁作业可以是自动操作、也可以由陆地基站遥控操作。当子船装满垃圾或电池电量不足时，子船会回到母船，卸载垃圾和更换电池。

参看图2示出的较佳实施例，所述垃圾收集装置包括插接在所述子船体上的垃圾斗12和固定在子船体上的机械抓手13，该机械抓手在所述子船控制器的控制下抓取水面垃圾并放入垃圾斗中。需要指出垃圾斗12与子船体之间是活动连接，当垃圾斗12内装满垃圾后可将垃圾斗12提起倾倒垃圾之后再放回子船体上。

在较佳实施例中，所述子船控制器包括蓄电池、摄像头16、无线通讯模块、中控模块。

参看图1示出的较佳实施例，所述母船的中部设有垃圾收集仓9，所述母船边设有垃圾转运装置、用以将所述垃圾斗中的垃圾转运到垃圾收集仓中。所述垃圾转运装置包括可前后移动的龙门架10以及可沿龙门架左右移动的吊钩11，该吊钩可吊取所述垃圾斗12。当子船装满垃圾之后，子船返回母船靠近垃圾转运装置，子船的垃圾斗12被吊钩11吊起、并将其内部垃圾倾倒入垃圾收集仓9中；而后垃圾斗下降放回子船，子船又可以重新开始清洁作业。

在较佳实施例中，所述母船上具有发电装置和充电装置15，所述发电装置采用太阳能发电装置或火力发电装置；所述充电装置用以向所述蓄电池充电。无论是母船还是子船，其电池中的电能毕竟有限，有了发电装置和充电装置15能极大提升子母船持续作业的能力。图1中，充电装置15安装在船尾。

在图1示出的较佳实施例中，所述母船具有安装在母船体左右两侧的浮筒6，浮筒顶面铺设轨道7构成所述子船存放仓5，所述轨道延伸至水面，所述子船1在进仓驱动装置的驱动下沿进轨道驶入或驶出子船存放仓。

参看图3示出的子船攀爬母船示意图，所述进仓驱动装置包括安装在子船体底部的波浪齿驱动轮14和电机，该电机受所述子船控制器控制、可驱动波浪齿驱动轮沿所述轨道7驶入或驶出子船存放仓5。

所述母船体上固定一机械抓手13，母船与子船相比其机械抓手体积更大、动力更强。当小船遇到大件垃圾时，可由母船直接进行打捞清洁。

本发明还公开了一种用于水面清洁的智能无人子母船的控制方法：制备一条母船2和多条子船1，母船携带子船航行到指定水域然后释放子船，诸子船分头清洁水面垃圾并将垃圾集中到母船，由母船运回岸上。

所述母船具有母船控制器，所述子船具有子船控制器，所述母船通过母船控制器与陆地基站和所述子船控制器通讯，所述子船通过子船控制器与陆地基站和所述母船控制器通讯。

参看图4示出的控制系统框图，陆地基站、母船控制器和子船控制器内分别包含各自的控制系统——陆地基站系统、母船控制系统和子船控制系统，以下结合图4详细本发明工作流程：

1，由工作人员在“陆地基站系统”上，“布置水域清理作业”并“限定作业区域和作业时间、方法”。

2，“母船控制系统”通过通讯系统收到作业指令后由“水域智能作业系统”参考“导航定位系统”分解作业方式，生成作业计划方案，并回传等待审核确认。

3，方案审核确认后。“子船控制系统”通过通讯系统收到集合指示，“视频图像监控识别定位系统”指导子船进入子船存放仓，随母船到达指定水域，并通过“子船作业对接系统”收到各自的作业范围和作业方案，通过“导航定位系统”分散开自动作业。

4，子船“视频图像监控识别定位系统”指导“子船控制系统”控制“行走控制系统”和“抓手控制系统”识别和抓取漂浮垃圾放入垃圾斗内，在“电池电量”不足或 “吃水位”传感测得满载信息后返回母船，卸载垃圾和更换电池。

5，子船“视频图像监控识别定位系统”发现或“抓手控制系统”抓取大件或缠绕的垃圾时造成“船体平衡”感知倾斜过大。自动上传图像和位置信息给母船求助。母船的“水域智能作业系统”结合油量、垃圾量信息和多个大件漂浮垃圾位置设计行走路线和清理计划。

6，子船“电池电量或行走异常”感知到严重问题时向母船发出求助信号，由母船或工作人员到现场处理。

7，“陆地基站系统”监控整个作业现场过程，并跟据需要随时接管和手动操纵各船。

8，母船上有“发电装置和充电装置”为复数个蓄电池充电。在子船递交收集来的垃圾时。通过“垃圾转运装置”和“子船蓄电池更换系统”一并更换蓄电池。

9，母船回指定岸边补充能源和卸载垃圾时，通过“母船垃圾压缩装卸系统”和岸上的垃圾车合力把垃圾斗装载到垃圾清运车上运走。

以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。

Claims (9)

1.一种用于水面清洁的智能无人子母船，其特征在于：具有多条子船（1）、以及可携带和释放所述子船的母船（2）；

所述母船具有母船体、母船推进装置、子船存放仓（5）、母船控制器；

所述子船具有子船体、子船推进装置、垃圾收集装置、驱动子船驶入所述子船存放仓的进仓驱动装置、子船控制器；

所述母船控制器用于控制母船推进装置、并与陆地基站和所述子船控制器通讯；所述子船控制器控制子船推进装置和进仓驱动装置、并与陆地基站和所述母船控制器通讯；

所述母船具有安装在母船体左右两侧的浮筒（6），浮筒顶面铺设轨道（7）构成所述子船存放仓（5），所述轨道延伸至水面，所述子船（1）在进仓驱动装置的驱动下沿进轨道驶入或驶出子船存放仓。

2.如权利要求1所述的用于水面清洁的智能无人子母船，其特征在于：所述垃圾收集装置包括插接在所述子船体上的垃圾斗（12）和固定在子船体上的机械抓手（13），该机械抓手在所述子船控制器的控制下抓取水面垃圾并放入垃圾斗中。

3.如权利要求2所述的用于水面清洁的智能无人子母船，其特征在于：所述子船控制器包括蓄电池、摄像头（16）、无线通讯模块、中控模块。

4.如权利要求3所述的用于水面清洁的智能无人子母船，其特征在于：所述母船的中部设有垃圾收集仓（9），所述母船边设有垃圾转运装置、用以将所述垃圾斗中的垃圾转运到垃圾收集仓中。

5.如权利要求4所述的用于水面清洁的智能无人子母船，其特征在于：所述垃圾转运装置包括可前后移动的龙门架（10）以及可沿龙门架左右移动的吊钩（11），该吊钩可吊取所述垃圾斗（12）。

6.如权利要求5所述的用于水面清洁的智能无人子母船，其特征在于：所述母船上具有发电装置和充电装置（15），所述发电装置采用太阳能发电装置或火力发电装置；所述充电装置用以向所述蓄电池充电。

7.如权利要求6所述的用于水面清洁的智能无人子母船，其特征在于：所述进仓驱动装置包括安装在子船体底部的波浪齿驱动轮（14）和电机，该电机受所述子船控制器控制、可驱动波浪齿驱动轮沿所述轨道（7）驶入或驶出子船存放仓（5）。

8.一种用于水面清洁的智能无人子母船的控制方法，其特征在于：所述用于水面清洁的智能无人子母船采用权利要求1至7任一项所述的用于水面清洁的智能无人子母船，所述控制方法包括制备一条母船（2）和多条子船（1），母船携带子船航行到指定水域然后释放子船，诸子船分头清洁水面垃圾并将垃圾集中到母船，由母船运回岸上。

9.如权利要求8所述的用于水面清洁的智能无人子母船的控制方法，其特征在于：所述母船具有母船控制器，所述子船具有子船控制器，所述母船通过母船控制器与陆地基站和所述子船控制器通讯，所述子船通过子船控制器与陆地基站和所述母船控制器通讯。