CN110143261B - 一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇，包括船体和设在船体内的主机，所述船体上设有相对设置的左甲板和右甲板，所述左甲板和所述右甲板上均设有太阳能电池板，所述左甲板和所述右甲板之间的所述船体上部设有图像采集识别装置，所述左甲板和所述右甲板之间的所述船体下部设有收集装置，所述船体的尾部设有推进螺旋桨；所述太阳能电池板和所述图像采集识别装置分别与所述主机连接，所述船体内还设有分别与所述主机连接的天气检测模块、定位模块和第二驱动电机，所述第二驱动电机输出连接所述推进螺旋桨。本发明实现长时间不间断作业，自动清理漂浮物，减少了能量消耗和投入的人力、物力。
Description
技术领域
本发明属于无人艇技术领域，具体涉及一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇。
背景技术
智能无人艇是一种具有自主学习、自组网集群化作业、三位一体自主避障等功能的无人艇，它可以用于测深、测流、环保、安防、搜救、投送等多个领域。漂浮物收集无人艇可以以机械收集的方式有效地识别并去除水面的生活垃圾以及有害的水生植物，基本实现水质清洁、感官优化、恢复水体生态系统并提高水体自净能力。目前的漂浮物收集无人艇动力系统多采用柴油发电机或大容量电池，无法长时间工作，能量利用率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇，实现长时间不间断作业，自动清理漂浮物，减少了能量消耗和投入的人力、物力。
本发明提供了如下的技术方案：
一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇，包括船体和设在船体内的主机，所述船体上设有相对设置的左甲板和右甲板，所述左甲板和所述右甲板上均设有太阳能电池板，所述左甲板和所述右甲板之间的所述船体上部设有图像采集识别装置，所述左甲板和所述右甲板之间的所述船体下部设有收集装置，所述收集装置包括设在船体底部的滚轮和存储箱，所述滚轮与所述存储箱之间设有传送带，所述滚轮上设有挡板，所述挡板上设有开孔，所述存储箱内设有压缩机构，所述船体的尾部设有推进螺旋桨；所述太阳能电池板和所述图像采集识别装置分别与所述主机连接，所述船体内还设有分别与所述主机连接的天气检测模块、定位模块、第一驱动电机和第二驱动电机，所述第一驱动电机输出连接所述滚轮，所述第二驱动电机输出连接所述推进螺旋桨。
优选的，所述图像采集识别装置为摄像头，所述摄像头连接所述主机。
优选的，所述滚轮为六角滚轮，所述六角滚轮的每条边上设有所述挡板。
优选的，所述压缩机构包括伸缩推进杆和压缩板，所述船体内设有主机连接的伸缩气缸，所述伸缩气缸连接所述伸缩推进杆一端，所述伸缩推进杆另一端穿设入所述存储箱并连接所述压缩板。
优选的，所述存储箱一侧设有活动门，所述活动门与所述压缩板相对设置。
优选的，所述船体内还设有通信模块，所述通信模块连接所述主机。
本发明的有益效果是：通过工控机、摄像头识别功能及收集装置的设置完成无人艇自动清理漂浮物，减少人力物力的投入；无人艇采用利用太阳能作为能源，可以自主长时间工作，提高能源利用率，实现不间断作业。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明收集装置结构示意图；
图3是本发明太阳能连接电路示意图；
图4是本发明连接原理结构示意图；
图5是本发明单次工作流程图；
图6是本发明规避恶劣天气工作图；
图7是本发明充电故障报警流程图；
图中标记为：1.船体；2.太阳能电池板；3.推进螺旋桨；4.摄像头；5.收集装置；51.滚轮；511.挡板；52.传送带；53.存储箱；531.压缩机构；532.活动门。
具体实施方式
如图1所示，一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇，包括船体1和设在船体1内的主机，船体上1设有相对设置的左甲板和右甲板，双体船结构，具有良好的稳定性。左甲板和右甲板上均设有太阳能电池板2，左甲板和右甲板之间的船体1上部设有图像采集识别装置，图像采集识别装置为摄像头4，摄像头4连接主机，当摄像头4发现水面漂浮物的时候，主机控制无人艇向该漂浮物方向前进并且实现收集。船体1的尾部设有推进螺旋桨3，该无人艇设有两个推进螺旋桨3，可以差动控制实现无人艇的转向。
如图1和图2所示，左甲板和右甲板之间的船体1下部设有收集装置5，收集装置5包括设在船体1底部的滚轮51和存储箱53，滚轮51与存储箱53之间设有传送带52，滚轮51上设有挡板511，滚轮51为六角滚轮，六角滚轮的每条边上设有挡板511。挡板511上设有开孔，可以滤掉水。存储箱53内设有压缩机构531，压缩机构531包括伸缩推进杆和压缩板，船体1内设有主机连接的伸缩气缸，伸缩气缸连接伸缩推进杆一端，伸缩推进杆另一端穿设入存储箱并连接压缩板，存储箱53一侧设有活动门532，活动门532与压缩板相对设置。当无人艇到达漂浮物地点后，滚轮51转动将漂浮物带向传送带52，然后由传送带52将漂浮物运送到存储箱53，压缩机构531可以将收集到的漂浮物压缩以节省空间，增加无人艇的工作效率；在存储箱53时可以将收集物从集物箱后部的活动门532推出。
如图3所示，该斩波电路是将太阳能的高电压降低到蓄电池充电承受范围内，其中R1、R2为毫欧电阻，为了便于电流采集；Q1为MOSFET，是开关器件，由单片机提供的PWM波控制开断；L1为电感，D2为续流二极管；C1为电解电容，起到滤波、稳压作用，为整个无人艇负载提供电能。当无人艇选择持续工作时，由于无人艇是以太阳能为工作能源来源，所以理论上可以超长时间自主工作而无需人工干预。
如图1、图2和图4所示，太阳能电池板2和图像采集识别装置分别与主机连接，船体1内还设有分别与主机连接的天气检测模块、定位模块、第一驱动电机和第二驱动电机，天气检测模块用于检测到当前天气，为无人艇工作行驶带来有效数据参考和相关设定，定位模块完成无人艇位置定位，为无人艇控制操作路线提供数据参考和控制可能，第一驱动电机输出连接滚轮51，第二驱动电机输出连接推进螺旋桨3，实现驱动动作。船体1内还设有通信模块，通信模块连接主机，实现和陆上控制台的连接。
如图1-图5所示，一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇单次工作过程：启动太阳能无人艇，无人艇进行自检，检查各主要设备能否正常运行，通过陆上控制台设定行驶路线；无人艇在码头处将存储箱53内的收集物倾倒在专用的收集网内；无人艇按照设定的行驶路线自主在水域中航行；当行驶过程中，无人艇摄像头4检测到漂浮物时，其将减速行驶至目标物体处，并启动收集装置5；收集装置5处的摄像头4检测是否收集成功，若收集成功则停止收集装置的运行，并利用压缩机构531压缩收集物；若未收集成功则继续收集；收集后检测存储箱53是否装满，若存储箱53已经装满，则返回无人艇码头处倾倒收集物；若未装满则继续运行；定位模块检测无人艇是否运行至终点，若运行至终点则停止行驶；若未运行至终点则继续运行。当无人艇选择持续工作模式时，循环单次工作的流程。由于无人艇是以太阳能为工作能源来源，所以理论上可以超长时间自主工作而无需人工干预。
如图6所示，一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇长时间工作时，可通过天气监测模块实现的自主规避恶劣天气，具体为无人艇内置的天气监测模块检测到当前天气不适宜无人艇继续工作，无人艇便会自主航行回码头停泊点规避恶劣天气。
如图7所示，一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇低电量而又无法充电时，其可通过内置模块与主机控制实现以下处理流程：天气监测模块检测无人艇所处位置是否阳光充足；若阳光充足，则判断为硬件故障，报警给路上人员并自主返回码头处；若阳光不充足，则航行至行驶路线上阳光充足处充电完毕后再返回原点继续工作，行驶至阳光充足处却无法充电时，判断为硬件故障，无人艇自主返回码头并发出报警等待人工处理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇，其特征在于，包括船体和设在船体内的主机，所述船体上设有相对设置的左甲板和右甲板，所述左甲板和所述右甲板上均设有太阳能电池板，所述左甲板和所述右甲板之间的所述船体上部设有图像采集识别装置，所述左甲板和所述右甲板之间的所述船体下部设有收集装置，所述收集装置包括设在船体底部的滚轮和存储箱，所述滚轮与所述存储箱之间设有传送带，所述滚轮上设有挡板，所述挡板上设有开孔，所述存储箱内设有压缩机构，所述船体的尾部设有推进螺旋桨；所述太阳能电池板和所述图像采集识别装置分别与所述主机连接，所述船体内还设有分别与所述主机连接的天气检测模块、定位模块、第一驱动电机和第二驱动电机，所述第一驱动电机输出连接所述滚轮，所述第二驱动电机输出连接所述推进螺旋桨；所述滚轮为六角滚轮，六角滚轮的每条边上设有挡板，挡板上设有开孔；所述压缩机构包括伸缩推进杆和压缩板，与主机连接的伸缩气缸连接伸缩推进杆的一端，伸缩推进杆的另一端与存储箱内的压缩板连接；
当所述无人艇处于低电量状态而又无法充电时，天气检测模块检测无人艇所处位置是否阳光充足：若阳光充足，则判断为硬件故障，自主返回码头并报警；若阳光不充足，则航行至阳光充足处充电完毕后再返回原点继续工作。
2.根据权利要求1所述的一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇，其特征在于，所述图像采集识别装置为摄像头，所述摄像头连接所述主机。
3.根据权利要求1所述的一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇，其特征在于，所述存储箱一侧设有活动门，所述活动门与所述压缩板相对设置。
4.根据权利要求1所述的一种收集水面漂浮物的太阳能无人艇，其特征在于，所述船体内还设有通信模块，所述通信模块连接所述主机。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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