CN112596528A - 一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法 - Google Patents

一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法，包括母船，其步骤如下：S1：设置于母船船头处的打捞构件的前端部向下偏转并位于水面下方；S2：母船根据自主规划的航迹路径前进，在母船前进过程中，位于母船前进路径上的水面垃圾与打捞构件的前端部接触，打捞构件运行并将水面垃圾牵引输送至设置于母船上的收集舱内；S3：重复步骤S2，直至垃圾打捞作业结束；在母船移动过程中，水面垃圾只要与打捞构件的前端部接触即可被牵引输送至收集舱内，打捞过程更加快速便捷且打捞效率更高，同时打捞构件能够进行上下偏转，在母船进行未作业移动过程中，打捞构件整体位于水面以上，进而降低母船移动过程中受到的阻力，节省动力。

Description

一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法
技术领域
本发明涉及环保领域，具体涉及一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法。
背景技术
随着社会发展，水面上的漂浮物越来越多，严重影响人们的生活质量，但目前由于没有适合内河、内湖的清理机械，故大多采用人工打捞，但这种方法所占人力多，劳动强度大，且清理效果差、效率低，而唯一的一种履带式打捞船，由于其结构彭大，无法在内河、内湖作业，且细小的漂浮物，如油污、蓝藻、青苔等更无法清理，另外，现有的打捞船需要人工操作才能够完成水面垃圾打捞，人工操作需要工作人员时刻观察水面情况，费神费力，因此，本发明有必要提出能够有效对水面上的油污、蓝藻、青苔等细小漂浮物进行打捞清理的一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法，其通过打捞构件在母船移动过程中对水面垃圾进行打捞，打捞作业较为简单易操作，并且打捞效率更高。
为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下。
一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法，包括母船，其步骤如下：
S1：设置于母船船头处的打捞构件的前端部向下偏转并位于水面下方；
S2：母船根据自主规划的航迹路径前进，在母船前进过程中，位于母船前进路径上的水面垃圾与打捞构件的前端部接触，打捞构件运行并将水面垃圾牵引输送至设置于母船上的收集舱内；
S3：重复步骤S2，直至垃圾打捞作业结束。
作为本发明的进一步改进，所述母船根据垃圾位置并通过Dubins曲线方式自主规划航迹路径的方法如下：
设D(xD，yD)是巡航目标点，A1、A2为源点(xS，yS)，R(xR，yR)为水面垃圾位置，T1、T2和d1、d2分别是直线过渡点和安全过渡的最小距离，O1或O2是曲线圆弧的圆心，半径为r，α为直线规划路径上与正东方向的夹角，β为Dubins路径曲线圆心和水面垃圾位置与直线路径规划的夹角；d为源点与路径规划的直线距离，第一个直线路径过渡点T1的坐标(xT1，yT2)，第二个直线路径过渡点T2(xT2，yT2)，曲线路径圆弧的坐标O1或O2(x0，y0)；
Figure BDA0002842004100000021
对于直线路径，第一个过渡点的位置
Figure BDA0002842004100000022
第二个过渡点的位置
Figure BDA0002842004100000023
曲线路径
d-(x5-xD)sin(-α)+(xS-xD)cos(-α)
Figure BDA0002842004100000024
当d＞0，绕圆弧O1右转，d＜0，绕圆弧O2左转；
其中圆弧O1或O2坐标计算公式为：
Figure BDA0002842004100000025
作为本发明的进一步改进，所述的打捞构件通过承托部件活动安装于母船的船头处。
作为本发明的进一步改进，所述的承托部件包括支架、用于驱使支架进行上下偏转的液压升降部件，所述打捞构件包括安装于支架上的输送部件。
作为本发明的进一步改进，所述的输送部件为输送带结构。
作为本发明的进一步改进，所述的液压升降部件包括前液压升降杆、后液压升降杆，所述的前液压升降杆倾斜固设于母船上且前液压升降杆的伸出端与所述支架铰接连接，前液压升降杆的伸出端与支架的铰接处构成的铰接轴轴向平行于母船的船宽方向，所述的后液压升降杆垂直固设于母船上且后液压升降杆位于前液压升降杆朝向母船船尾的一侧，后液压升降杆的伸出端与所述支架铰接连接，后液压升降杆的伸出端与支架的铰接处构成的铰接轴轴向平行于母船的船宽方向；
所述的液压升降部件设置有两组并分别位于支架沿母船船长方向的两侧。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
1、本发明通过打捞构件在母船移动过程中对水面垃圾进行打捞，打捞作业较为简单易操作，更能够被环卫工人们接受；
2、本发明的垃圾打捞过程中，在母船移动过程中，水面垃圾只要与打捞构件的前端部接触即可被牵引输送至收集舱内，打捞过程更加快速便捷，打捞效率更高；
3、本发明中的打捞构件能够进行上下偏转，在母船进行未作业移动过程中，能够整体位于水面以上，进而降低母船移动过程中受到的阻力，节省动力；
5、在识别出水面垃圾所在位置及方位后，母船通过Dubins曲线方式自主规划航迹路径的目的在于：母船在水面转弯困难，不规划合适的路径，母船不能正确旋转到合适的角度并顺利打捞垃圾，此处采用的Dubins曲线由一些直线路径和曲线路径组成，可以保证母船能够平滑稳定移动至垃圾所在位置处。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的打捞构件与母船船头的配合示意图。
图3为本发明的母船航迹路径的规划计算原理图。
图中标号为：
1、母船；2、打捞构件；3、支架；4、液压升降部件；5、输送部件；6、收集舱。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。
一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法，其特征在于，包括母船1，其步骤如下：
S1：设置于母船1船头处的打捞构件2的前端部向下偏转并位于水面下方；
S2：母船1根据自主规划的航迹路径前进，在母船1前进过程中，位于母船1前进路径上的水面垃圾与打捞构件2的前端部接触，打捞构件2运行并将水面垃圾牵引输送至设置于母船1上的收集舱6内；
S3：重复步骤S2，直至垃圾打捞作业结束。
进一步的，如图3所示，所述母船根据垃圾位置并通过Dubins曲线方式自主规划航迹路径的方法如下：
设D(xD，yD)是巡航目标点，A1、A2为源点(xS，yS)，R(xR，yR)为水面垃圾位置，T1、T2和d1、d2分别是直线过渡点和安全过渡的最小距离，O1或O2是曲线圆弧的圆心，半径为r，α为直线规划路径上与正东方向的夹角，β为Dubins路径曲线圆心和水面垃圾位置与直线路径规划的夹角；d为源点与路径规划的直线距离，第一个直线路径过渡点T1的坐标(xT1，yT2)，第二个直线路径过渡点T2(xT2，yT2)，曲线路径圆弧的坐标O1或O2(x0，y0)；
Figure BDA0002842004100000041
对于直线路径，第一个过渡点的位置
Figure BDA0002842004100000042
第二个过渡点的位置
Figure BDA0002842004100000043
曲线路径
d-(x5-xD)sin(-α)+(xS-xD)cos(-α)
Figure BDA0002842004100000044
当d＞0，绕圆弧O1右转，d＜0，绕圆弧O2左转；
其中圆弧O1或O2坐标计算公式为：
Figure BDA0002842004100000045
在识别出水面垃圾所在位置及方位后，母船通过Dubins曲线方式自主规划航迹路径的目的在于：母船在水面转弯困难，不规划合适的路径，母船不能正确旋转到合适的角度并顺利打捞垃圾，此处采用的Dubins曲线由一些直线路径和曲线路径组成，可以保证母船能够平滑稳定移动至垃圾所在位置处。
如图1-2所示，一种实现上述水面垃圾打捞方法的无人船，其包括母船1，母船1的船头通过承托部件活动安装有打捞构件2。
所述的承托部件包括支架3、用于驱使支架3进行上下偏转的液压升降部件4，所述打捞构件2包括安装于支架3上的输送部件5。
所述的输送部件5为输送带结构。
所述的液压升降部件4包括前液压升降杆、后液压升降杆，所述的前液压升降杆倾斜固设于母船1上且前液压升降杆的伸出端与所述支架3铰接连接，前液压升降杆的伸出端与支架3的铰接处构成的铰接轴轴向平行于母船1的船宽方向，所述的后液压升降杆垂直固设于母船1上且后液压升降杆位于前液压升降杆朝向母船1船尾的一侧，后液压升降杆的伸出端与所述支架3铰接连接，后液压升降杆的伸出端与支架3的铰接处构成的铰接轴轴向平行于母船1的船宽方向。
所述的液压升降部件4设置有两组并分别位于支架3沿母船1船长方向的两侧。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法，其特征在于，包括母船，其步骤如下：
S1：设置于母船船头处的打捞构件的前端部向下偏转并位于水面下方；
S2：母船根据自主规划的航迹路径前进，在母船前进过程中，位于母船前进路径上的水面垃圾与打捞构件的前端部接触，打捞构件运行并将水面垃圾牵引输送至设置于母船上的收集舱内；
S3：重复步骤S2，直至垃圾打捞作业结束。
2.根据权利要求1所述的一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法，其特征在于，所述母船根据垃圾位置并通过Dubins曲线方式自主规划航迹路径的方法如下：
设D(xD，yD)是巡航目标点，A1、A2为源点(xS，yS)，R(xR，yR)为水面垃圾位置，T1、T2和d1、d2分别是直线过渡点和安全过渡的最小距离，O1或O2是曲线圆弧的圆心，半径为r，α为直线规划路径上与正东方向的夹角，β为Dubins路径曲线圆心和水面垃圾位置与直线路径规划的夹角；d为源点与路径规划的直线距离，第一个直线路径过渡点T1的坐标(xT1，yT2)，第二个直线路径过渡点T2(xT2，yT2)，曲线路径圆弧的坐标O1或O2(xO，yO)；
Figure FDA0002842004090000011
对于直线路径，第一个过渡点的位置
Figure FDA0002842004090000012
第二个过渡点的位置
Figure FDA0002842004090000013
曲线路径
d＝(xS-xD)sin(-α)+(xS-xD)cos(-α)
Figure FDA0002842004090000014
当d＞0，绕圆弧O1右转，d＜0，绕圆弧O2左转；
其中圆弧O1或O2坐标计算公式为：
Figure FDA0002842004090000021
3.根据权利要求1所述的一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法，其特征在于，所述的打捞构件通过承托部件活动安装于母船的船头处。
4.根据权利要求3所述的一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法，其特征在于，所述的承托部件包括支架、用于驱使支架进行上下偏转的液压升降部件，所述打捞构件包括安装于支架上的输送部件。
5.根据权利要求4所述的一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法，其特征在于，所述的输送部件为输送带结构。
6.根据权利要求4所述的一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法，其特征在于，所述的液压升降部件包括前液压升降杆、后液压升降杆，所述的前液压升降杆倾斜固设于母船上且前液压升降杆的伸出端与所述支架铰接连接，前液压升降杆的伸出端与支架的铰接处构成的铰接轴轴向平行于母船的船宽方向，所述的后液压升降杆垂直固设于母船上且后液压升降杆位于前液压升降杆朝向母船船尾的一侧，后液压升降杆的伸出端与所述支架铰接连接，后液压升降杆的伸出端与支架的铰接处构成的铰接轴轴向平行于母船的船宽方向。
7.根据权利要求4所述的一种用于打捞水面垃圾无人船的控制方法，其特征在于，所述的液压升降部件设置有两组并分别位于支架沿母船船长方向的两侧。
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