CN112758269A - 一种基于双目视觉的水面垃圾清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够识别水面情况，智能清理不同水域，减小垃圾收集过程中推水现象的基于双目视觉的水面垃圾清理装置。该基于双目视觉的水面垃圾清理装置，包括双体船；所述双体船中间位置具有通槽；所述通槽内设置有主船架；所述转动支撑板一端设置有弧形收集板；所述双体船一侧设置有第一驱动电机，另一侧设置有第二驱动电机；双体船两侧的船体上均设置有供电装置；双体船两侧前端均设置有双目摄像头；双体船上设置有控制处理器、GPS定位系统；所述双体船底部设置有可转向联轴器；所述可转向联轴器上设置有螺旋桨；所述主船架下方设置有水流流量计。采用该基于双目视觉的水面垃圾清理装置能够实现自主清理、自主导航、自主避障，提高清理效率。

Description

一种基于双目视觉的水面垃圾清理装置

技术领域

本发明涉及水面垃圾清理装置，尤其是一种基于双目视觉的水面垃圾清理装置。

背景技术

随着社会生产力的不断发展，城市化与工业化的速度在不断加快，发展的过程中不可避免的伴随产生了大量的垃圾与污染物，导致城市内河、景区湖泊、通航水道、港口的水面污染严重。这些水面垃圾不仅带来视觉和嗅觉污染，还对生态环境有着巨大危害，威胁生产生活安全，造成重大损失，影响经济社会的发展。

目前水面垃圾清理方式主要为人工清理和大型打捞船清理，这些传统清理方式存在效率低、装置笨重等特点，无法有效解决当前存在的垃圾清理问题。因此，许多公司和研究机构将研究方向转向了水面清理相关装置的研究。现在市面上主要存在两类水面清理装置。一类为将传统人工打捞网进行机械化，将打捞网或垃圾传送带置于船体前端，不断自动打捞水面垃圾。另一类为利用水面垃圾自身具有浮力不需要外力承托的特点，在船体中间设置兜网，将漂浮的垃圾兜在船体中间的网状收集装置内。

不同水域的水面及其垃圾特点不同，上述两类清理方式都不能有效的清理。存在的主要问题有两点，一是水面范围较广时，不是所有水域都需要清理，传统清理方式无法在有无垃圾的区域自动转变清理方式，效率偏低；二是水面需要清理物不只有漂浮垃圾，还有腐烂的水草浮萍、泡沫等物体，传统清理装置在打捞这些轻质柔性垃圾时存在推水现象，容易将打捞装置边缘的垃圾推散推走，从而无法清理彻底的问题。所以，一种具有识别水面情况智能清理不同水域的能力，能减小垃圾收集过程中推水现象的水面垃圾清理装置意义重大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够识别水面情况，智能清理不同水域，减小垃圾收集过程中推水现象的基于双目视觉的水面垃圾清理装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于双目视觉的水面垃圾清理装置，包括双体船；所述双体船中间位置具有通槽；所述通槽内设置有主船架；

所述主船架前侧的通槽内设置有转动支撑板；所述主船架后侧的通槽内设置有开口向上的储存箱；所述储存箱通过支撑杆安装在通槽内；

所述转动支撑板一端与双体船铰接，另一端设置有弧形收集板；所述弧形收集板上设置有滤孔；

所述双体船一侧的船体上设置有第一驱动电机，另一侧的船体上设置有第二驱动电机；所述双体船两侧的船体上均设置有供电装置；

所述双体船两侧的船体的前端均设置有双目摄像头；所述双体船一侧的船体上设置有控制处理器，另一侧的船体上设置有GPS定位系统；

所述双体船底部设置有可转向联轴器；所述可转向联轴器上设置有螺旋桨；所述螺旋桨通过可转向联轴器控制转向；所述主船架下方设置有水流流量计；

所述双体船两侧的船体的底部前端均设置有水下超声波探测器；所述第一驱动电机驱动转动支撑板转动；所述第二驱动电机为螺旋桨提供动力；

所述水流流量计、双目摄像头、第一驱动电机、第二驱动电机、GPS定位系统分别与控制处理器电连接。

进一步的，所述弧形收集板上的滤孔包括阵列式排布的圆形滤水孔和条形滤水孔。

进一步的，所述弧形收集板几何中心增设两个圆形滤水孔和十个条形滤水孔。

进一步的，所述储存箱可拆卸安装在双体船后部的的支撑杆上。

进一步的，所述弧形收集板后部转动支撑板转动到水平时的水平高度与主船架的水平高度相同，且高于双体船上表面。

进一步的，所述供电装置采用铅酸蓄电池。

进一步的，所述储存箱上端的开口为斜切口；斜切口靠近弧形收集板的一端为最低端，且与主船架平齐。

所述主船架下方设置有两个螺旋桨。

本发明的有益效果是：本发明所述的基于双目视觉的水面垃圾清理装置，所述装置通过双目摄像系统、水下超声波探测器、水流流量计、GPS和控制处理器实现了在多种水域的自主清理、自主导航、自主避障功能，极大地拓宽了该装置的应用范围；并且通过独特的可以向下转动的双螺旋桨系统，不仅减小了传统打捞清理装置的推水现象，通过螺旋桨运转时前部的低水压特性吸附水面垃圾，大大提升了垃圾清理效率，还通过控制器控制精准双螺旋浆系统转动的角度，来实现在低垃圾密度水域的相对快速行驶与在高垃圾密度水域的强垃圾吸力行驶之间的无极智能切换，提升了所述装置的巡航清理效率。同时，本发明的储存箱后面板高于前面板的设计使所述弧形收集板倾倒过来的垃圾不易再次掉落水面，防止二次污染；本发明的储存箱下部因与支撑杆滑动连接，故可以快速更换，提升了所述装置的强适用性；本发明还可搭载水质监测模块、水域探测雷达等模块，以实现多种功能；并且可以担任水上巡逻等任务。

附图说明

图1为本发明实施例中基于双目视觉的水面垃圾清理装置的俯视图；

图2为本发明实施例中基于双目视觉的水面垃圾清理装置的后视图；

图3为本发明实施例中基于双目视觉的水面垃圾清理装置的侧视图；

图4为本发明实施例中基于双目视觉的水面垃圾清理装置螺旋桨调整角度后的侧视图；

图中标示：1-弧形收集板，2-圆形滤水孔，3-条形滤水孔，4-转动支撑板，5-转轴，6-圆形转轴座，7-主船架，8-第一驱动电机，9-第二驱动电机，10-供电装置，11-储存箱，12-双体船，13-双目摄像头，14-控制处理器，15-GPS定位系统，16-螺旋桨，17-水下超声波探测器，18-支撑杆，19-可转向联轴器，20-水流流量计。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图4所示，本发明所述的基于双目视觉的水面垃圾清理装置，1、一种基于双目视觉的水面垃圾清理装置，其特征在于：包括双体船12；所述双体船12中间位置具有通槽；所述通槽内设置有主船架7；

所述主船架7前侧的通槽内设置有转动支撑板4；所述主船架7后侧的通槽内设置有开口向上的储存箱11；所述储存箱11通过支撑杆18安装在通槽内；

所述转动支撑板4一端与双体船12铰接，另一端设置有弧形收集板1；所述弧形收集板1上设置与滤孔；

所述双体船12一侧的船体上设置有第一驱动电机8，另一侧的船体上设置有第二驱动电机9；所述双体船12两侧的船体上均设置有供电装置10；

所述双体船12两侧的船体的前端均设置有双目摄像头13；所述双体船12一侧的船体上设置有控制处理器14，另一侧的船体上设置有GPS定位系统15；

所述双体船12底部设置有可转向联轴器19；所述可转向联轴器19上设置有螺旋桨16；所述螺旋桨16通过可转向联轴器19控制转向；所述主船架7下方设置有水流流量计20；

所述双体船12两侧的船体的底部前端均设置有水下超声波探测器17；所述第一驱动电机8驱动转动支撑板4转动；所述第二驱动电机9为螺旋桨16提供动力；

所述水流流量计20、双目摄像头13、第一驱动电机8、第二驱动电机9、GPS定位系统15分别与控制处理器14电连接。

具体的，所述可转向联轴器可从水平位置最大向下转动三十度。所述弧形收集板后端收集板的高度与所述船体主船架平齐，均略高于双体船上表面。所述弧形收集板后端转轴与所述转轴座转动连接。所述储存箱安装在所述双体船后部，由两条连接所述双体船后部两侧的船体支撑杆支撑。所述储存箱与所述双体船后部的船体支撑杆滑动连接，且所述支撑杆上安装有限位装置。所述储存箱为上端开口的箱式结构，所述储存箱前端面板与所述船体主船架平齐，所述储存箱后端面板略高于所述储存箱前面板。

在应用的过程中：

先将目标清理水域的地图等信息出入控制处理器14，再将双体船12放入水中，利用控制处理器14与GPS定位系统15规划清理路径，双目摄像头13拍摄水面，通过控制处理器14计算当前水面是否有垃圾或垃圾的密集程度，控制处理器14根据当前水况控制螺旋桨启动，如当前水域水面无垃圾，控制处理器14控制可转向联轴器19平行于水面，以最大航速在水面行驶，最短时间内到达下一含有垃圾的水域，如当前水域水面垃圾较多，控制处理器14控制可转向联轴器19转向与水面呈三十度角状态，使装置以较低的速度巡航，但可对水面垃圾提供较大的吸力，控制处理器可根据水面垃圾密集情况在零至三十度的区间内调节可转向联轴器19的角度，最大化清理效率；在清理的过程中，如水流流量计20显示的数值低于控制处理器14内的阈值，说明弧形收集板之前已经吸附足量的垃圾，阻碍圆形滤水孔2与条形滤水孔3，使水流量下降，控制处理器14将控制第一直流电动机8与第二直流电动机9运转，通过转轴5带动支撑平板4再带动弧形收集板1向后旋至储存箱11上方，倾倒垃圾；在清理的过程中，如位于双体船12前端下部的水下超声波传感器17探测到前方有暗礁、泥土、滩涂等可能搁浅或阻碍清理或航行的水况，控制处理器14将控制螺旋桨16进行避障动作。

为了提高过滤效果的水流量，进一步的，所述弧形收集板1上的滤孔包括阵列式排布的圆形滤水孔2和条形滤水孔3。

为了增快此区域的水流流速，降低所述弧形收集板1几何中心的压强，通过水压差吸附水面垃圾聚集于所述弧形收集板1中心。进一步的，所述弧形收集板1几何中心增设两个圆形滤水孔2和十个条形滤水孔3。

为了便于清理存储箱11内的垃圾，进一步的，所述储存箱11可拆卸安装在双体船12后部的的支撑杆18上。

为了便于收集弧形收集板1收集到的垃圾，进一步的，所述弧形收集板1后部转动支撑板4转动到水平时的水平高度与主船架7的水平高度相同，且高于双体船上表面。所述储存箱11上端的开口为斜切口；斜切口靠近弧形收集板1的一端为最低端，且与主船架7平齐。

为了便于提供电能，持久续航，进一步的，所述供电装置采用铅酸蓄电池。

为了便于控制船体的前进方向，进一步的，所述主船架7下方设置有两个螺旋桨16；且两个螺旋桨16可独立控制。

Claims (8)

1.一种基于双目视觉的水面垃圾清理装置，其特征在于：包括双体船(12)；所述双体船(12)中间位置具有通槽；所述通槽内设置有主船架(7)；

所述主船架(7)前侧的通槽内设置有转动支撑板(4)；所述主船架(7)后侧的通槽内设置有开口向上的储存箱(11)；所述储存箱(11)通过支撑杆(18)安装在通槽内；

所述转动支撑板(4)一端与双体船(12)铰接，另一端设置有弧形收集板(1)；所述弧形收集板(1)上设置有滤孔；

所述双体船(12)一侧的船体上设置有第一驱动电机(8)，另一侧的船体上设置有第二驱动电机(9)；所述双体船(12)两侧的船体上均设置有供电装置(10)；

所述双体船(12)两侧的船体的前端均设置有双目摄像头(13)；所述双体船(12)一侧的船体上设置有控制处理器(14)，另一侧的船体上设置有GPS定位系统(15)；

所述双体船(12)底部设置有可转向联轴器(19)；所述可转向联轴器(19)上设置有螺旋桨(16)；所述螺旋桨(16)通过可转向联轴器(19)控制转向；所述主船架(7)下方设置有水流流量计(20)；

所述双体船(12)两侧的船体的底部前端均设置有水下超声波探测器(17)；所述第一驱动电机(8)驱动转动支撑板(4)转动；所述第二驱动电机(9)为螺旋桨(16)提供动力；

所述水流流量计(20)、双目摄像头(13)、第一驱动电机(8)、第二驱动电机(9)、GPS定位系统(15)分别与控制处理器(14)电连接。

2.如权利要求1所述的基于双目视觉的水面垃圾清理装置，其特征在于：所述弧形收集板(1)上的滤孔包括阵列式排布的圆形滤水孔(2)和条形滤水孔(3)。

3.如权利要求2所述的基于双目视觉的水面垃圾清理装置，其特征在于：所述弧形收集板(1)几何中心增设两个圆形滤水孔(2)和十个条形滤水孔(3)。

4.如权利要求3所述的基于双目视觉的水面垃圾清理装置，其特征在于：所述储存箱(11)可拆卸安装在双体船(12)后部的的支撑杆(18)上。

5.如权利要求4所述的基于双目视觉的水面垃圾清理装置，其特征在于：所述弧形收集板(1)后部转动支撑板(4)转动到水平时的水平高度与主船架(7)的水平高度相同，且高于双体船上表面。

6.如权利要求5所述的基于双目视觉的水面垃圾清理装置，其特征在于：所述供电装置采用铅酸蓄电池。

7.如权利要求6所述的基于双目视觉的水面垃圾清理装置，其特征在于：所述储存箱(11)上端的开口为斜切口；斜切口靠近弧形收集板(1)的一端为最低端，且与主船架(7)平齐。

8.如权利要求7所述的基于双目视觉的水面垃圾清理装置，其特征在于：所述主船架(7)下方设置有两个螺旋桨(16)。

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