CN204527555U - 智能打捞船 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能打捞船，包括船体、设置于所述船体上的轻载机械手、重载机械手以及垃圾存贮仓；所述轻载机械手末端设置有用于打捞河面垃圾的网兜，所述重载机械手末端设置有用于抓取河底重物的机械手爪；所述轻载机械手和重载机械手均包括上臂、中臂、下臂和基座；所述基座可转动连接于所述船体并通过一旋转驱动电机驱动其转动，本实用新型的智能打捞船可增加打捞对作业环境信息的获取理解，并实现自主避障、自动循迹，同时能够根据被打捞物的不同智能选择合适的打捞机械手臂进行打捞，满足打捞船在复杂环境中自主工作的性能要求。

Description

智能打捞船

技术领域

本实用新型涉及自动化机械设备领域，具体是一种智能打捞船。

背景技术

目前，我国河道污染日益严重，主要原因在于不能被分解的垃圾被倾倒进河流，包括能浮于水面的白色垃圾和沉于水底的重型垃圾。由于现阶段很多河道打捞船都需要人工操作，效率低下，同时，在某些危险环境中，对人生安全造成影响。

因此，需要对现有的打捞船进行改进，增加打捞船的自主工作性能，使打捞船能够实现对未知河道环境进行三维地图模型构建，并可实现可自主避障、自动循迹，满足打捞船在复杂环境中自主工作的性能要求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种智能打捞船，其可增加打捞对作业环境信息的获取理解，并实现自主避障、自动循迹，同时能够根据被打捞物的不同智能选择合适的打捞机械手臂进行打捞，满足打捞船在复杂环境中自主工作的性能要求。

本实用新型的智能打捞船，包括船体、设置于船体上的轻载机械手、重载机械手以及垃圾存贮仓，轻载机械手末端设置有用于打捞河面垃圾的网兜，重载机械手末端设置有用于抓取河底重物的机械手爪，轻载机械手和重载机械手均包括上臂、中臂、下臂和基座，基座可转动连接于船体并通过一旋转驱动电机驱动其转动；

进一步，所述基座与下臂之间、下臂与中臂之间、中臂与上臂之间均设有臂驱动装置，臂驱动装置包括相互平行设置的销轴和驱动杆，销轴上传动配合有臂部从动齿轮，驱动杆上传动配合有与臂部从动齿轮啮合的臂部主动齿轮；

进一步，所述机械手爪包括手爪座以及两个分列于手爪座两侧的机械手指；机械手指包括内指段、中指段和外指段；内指段固定于手爪座，中指段两端分别与内指段和外指段可转动连接且内指段与中指段之间、中指段与外指段之间均设有指驱动装置；指驱动装置包括相互平行设置的指铰轴和指连接杆；指铰轴上传动配合有指部主动齿轮和中间锥齿轮，指连接杆上传动配合有与指部主动齿轮啮合的指部从动齿轮，手爪座内设置有指部驱动电机且该指部驱动电机输出轴上固定有与中间锥齿轮啮合的输出锥齿轮；

进一步，所述基座底部沿竖直方向设有旋转从动轴且该旋转从动轴上传动配合有旋转从动齿轮，旋转电机输出端传动配合有与旋转从动齿轮啮合的旋转主动齿轮；

进一步，所述臂驱动装置还包括设置于销轴上的用于阻碍驱动杆转动的湿式制动器；

本实用新型的智能打捞船还包括用于采集船体周围作业环境三维信息的三维信息采集装置以及用于接收三维信息采集装置采集的三维信号并构建三维地图的中央处理器；三维信息采集装置包括分布于船体周围用于检测障碍物距离的超声波收发传感器；

进一步，所述三维信息采集装置还包括设置于船体前端并与中央处理器信号连接的摄像头；

本实用新型还包括用于自适应控制机械手爪工作的自动控制系统，自动控制系统包括：

位置传感器，设置于下臂和上臂内部，用于检测下臂和上臂的俯仰角度；

视觉传感器，设置于上臂，用于检测被抓取物体的空间位置、姿态，并监视机械手指的工作状态；

触觉传感器，设置于机械手指内表面，用于主动获取被抓取物体的完整的信息，并监视机械手指的工作状态；

力觉传感器，设置于机械手指外指段的夹持面内部，用于检测外指段的夹持压力，并监视机械手指的工作状态；嵌入式单板计算机，接收并并处理位置传感器、视觉传感器、触觉传感器、和力觉传感器反馈的信息，并向机械手爪发出命令信号。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的智能打捞船，在进行河道垃圾进行打捞时，重载机械手可以清理河面与河底的重物，多个轻载机械手对称布置在船体的两边，分为两组协同工作，当前一对轻载机械手网兜中垃圾达到上限，则将垃圾运输到船体中的垃圾存储仓中，同时，后一对轻载机械手开始工作，反复循环实现打捞；此外，本实用新型的打捞船可以实现自动规划路径和自动打捞功能，满足了打捞船对复杂中自主工作的需要。通过三维信息采集装置对作业环境的信息进行采集并将采集信息输入到中央处理器进行三维地图构建，结合控制系统实现在线总体轨迹规划,同时通过超声波传感器检测路径上的障碍物，结合控制系统对总体规划路径进行局部调整，实现打捞船在极限工作环境的自主打捞工作，解除了打捞船需要人工操作的束缚，提高了打捞船的工作效率，同时保护了工作人员的人身安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型的臂驱动装置结构示意图；

图4为本实用新型的机械手爪的结构示意图；

图5为本实用新型的自动控制系统的示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的结构示意图；如图所示，本实施例的智能打捞船，包括船体1、设置于船体1上的轻载机械手18、重载机械手16以及垃圾存贮仓17，轻载机械手18末端设置有用于打捞河面垃圾的网兜14，重载机械手16末端设置有用于抓取河底重物的机械手爪，轻载机械手18和重载机械手16均包括上臂13、中臂12、下臂11和基座10，基座10可转动连接于船体1并通过一旋转驱动电机7驱动其转动；本实施例的智能打捞船，在进行河道垃圾进行打捞时，重载机械手16可以清理河面与河底的重物，多个轻载机械手18对称布置在船体1的两边，分为两组协同工作，当前一对轻载机械手18网兜14中垃圾达到上限，则将垃圾运输到船体1中的垃圾存储仓中，同时，后一对轻载机械手18开始工作，反复循环实现打捞。

本实施例中，所述基座10与下臂11之间、下臂11与中臂12之间、中臂12与上臂13之间均设有臂驱动装置，臂驱动装置包括相互平行设置的销轴19和驱动杆21，销轴19上传动配合有臂部从动齿轮23，驱动杆21上传动配合有与臂部从动齿轮23啮合的臂部主动齿轮22，例如，位于下臂11与中臂12之间的臂驱动装置，中臂12与销轴19固定连接并通过该销轴19与下臂11铰接，驱动杆21铰接于下臂11并与一臂摆动电机20传动连接，驱动杆21转动可以驱动销轴19转动从而实现中臂12绕下臂11转动；基座10与下臂11之间、中臂12与上臂13之间的臂驱动装置原理与其相同，在此不再累述。

本实施例纵，所述机械手爪包括手爪座5以及两个分列于手爪座5两侧的机械手指6；两个机械手指6同时弯曲可以实现对垃圾的抓取，机械手指6包括内指段25、中指段30和外指段31；内指段25固定于手爪座5，中指段30两端分别与内指段25和外指段31可转动连接且内指段25与中指段30之间、中指段30与外指段31之间均设有指驱动装置；指驱动装置包括相互平行设置的指铰轴33和指连接杆28；指铰轴33上传动配合有指部主动齿轮32和中间锥齿轮27，指连接杆28上传动配合有与指部主动齿轮32啮合的指部从动齿轮29，手爪座5内设置有指部驱动电机24且该指部驱动电机24输出轴上固定有与中间锥齿轮27啮合的输出锥齿轮26，指部驱动电机24能够指铰轴33转动，驱动指连接杆28绕指铰轴33转动，从而实现内指段25与中指段30、中指段30与外指段31之间进行相对转动，实现机械手指6的弯曲夹持河道垃圾。

本实施例中，所述基座10底部沿竖直方向设有旋转从动轴3且该旋转从动轴3上传动配合有旋转从动齿轮2，旋转电机输出端传动配合有与旋转从动齿轮2啮合的旋转主动齿轮9，保证网兜14或或机械手爪能够在水平方向转动，提高机械手臂的运动自由度。

本实施例中，所述臂驱动装置还包括设置于驱动杆21上的用于阻碍驱动杆21转动的湿式制动器；当上臂13与中臂12、中臂12与下臂11之间达到设定角度后，湿式制动器能够使驱动杆21停止转动，保持其夹角。

本实施例的智能打捞船还包括用于采集船体1周围作业环境三维信息的三维信息采集装置以及用于接收三维信息采集装置采集的三维信号并构建三维地图的中央处理器40；三维信息采集装置包括分布于船体1周围用于检测障碍物距离的超声波收发传感器42；三维信息采集装置还包括双目视觉传感器41，设置于船体上方，用于采集三维环境信息，并通过图像采集卡37将信息传输给计算机进行环境地图构建。

本实施例中，所述三维信息采集装置还包括设置于船体1前端并与中央处理器信号连接的摄像头；

本实用新型还包括用于自适应控制机械手爪工作的自动控制系统，自动控制系统包括：

位置传感器35，设置于下臂11和上臂13内部，用于检测下臂11和上臂13的俯仰角度；

视觉传感器34，设置于上臂13，用于检测被抓取物体的空间位置、姿态，并监视机械手指6的工作状态；

触觉传感器36，设置于机械手指6内表面，用于主动获取被抓取物体的完整的信息，并监视机械手指6的工作状态；

力觉传感器38，设置于机械手指6外指段31的夹持面内部，用于检测外指段31的夹持压力，并监视机械手指6的工作状态；

嵌入式单板计算机39，接收并并处理位置传感器35、视觉传感器34、触觉传感器36、和力觉传感器38反馈的信息，并向机械手爪发出命令信号；

因此，本实施例的打捞船可以实现自动规划路径和自动打捞功能，满足了打捞船对复杂中自主工作的需要。通过三维信息采集装置对作业环境的信息进行采集并将采集信息输入到中央处理器进行三维地图构建，结合控制系统实现在线总体轨迹规划,同时通过超声波传感器检测路径上的障碍物，结合控制系统对总体规划路径进行局部调整，实现打捞船在极限工作环境的自主打捞工作，解除了打捞船需要人工操作的束缚，提高了打捞船的工作效率，同时保护了工作人员的人身安全。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种智能打捞船，其特征在于：包括船体、设置于所述船体上的轻载机械手、重载机械手以及垃圾存贮仓；所述轻载机械手末端设置有用于打捞河面垃圾的网兜，所述重载机械手末端设置有用于抓取河底重物的机械手爪；所述轻载机械手和重载机械手均包括上臂、中臂、下臂和基座；所述基座可转动连接于所述船体并通过一旋转驱动电机驱动其转动。

2.根据权利要求1所述的智能打捞船，其特征在于：所述基座与下臂之间、下臂与中臂之间、中臂与上臂之间均设有臂驱动装置；所述臂驱动装置包括相互平行设置的销轴和驱动杆；所述销轴上传动配合有臂部从动齿轮，所述驱动杆上传动配合有与所述臂部从动齿轮啮合的臂部主动齿轮。

3.根据权利要求1所述的智能打捞船，其特征在于：所述机械手爪包括手爪座以及两个分列于所述手爪座两侧的机械手指；所述机械手指包括内指段、中指段和外指段；所述内指段固定于所述手爪座，所述中指段两端分别与内指段和外指段可转动连接且所述内指段与中指段之间、中指段与外指段之间均设有指驱动装置；所述指驱动装置包括相互平行设置的指铰轴和指连接杆；所述指铰轴上传动配合有指部主动齿轮和中间锥齿轮，所述指连接杆上传动配合有与所述指部主动齿轮啮合的指部从动齿轮，所述手爪座内设置有指部驱动电机且该指部驱动电机输出轴上固定有与所述中间锥齿轮啮合的输出锥齿轮。

4.根据权利要求1所述的智能打捞船，其特征在于：所述基座底部沿竖直方向设有旋转从动轴且该旋转从动轴上传动配合有旋转从动齿轮，所述旋转电机输出端传动配合有与所述旋转从动齿轮啮合的旋转主动齿轮。

5.根据权利要求2所述的智能打捞船，其特征在于：所述臂驱动装置还包括设置于所述销轴上的用于阻碍驱动杆转动的湿式制动器。

6.根据权利要求1所述的智能打捞船，其特征在于：还包括用于采集船体周围作业环境三维信息的三维信息采集装置以及用于接收所述三维信息采集装置采集的三维信号并构建三维地图的中央处理器；所述三维信息采集装置包括分布于船体周围用于检测障碍物距离的超声波收发传感器。

7.根据权利要求6所述的智能打捞船，其特征在于：所述三维信息采集装置还包括设置于船体前端并与所述中央处理器信号连接的摄像头。

8.根据权利要求1所述的智能打捞船，其特征在于：还包括用于自适应控制机械手爪工作的自动控制系统，所述自动控制系统包括：

位置传感器，设置于所述下臂和上臂内部，用于检测下臂和上臂的俯仰角度；

视觉传感器，设置于所述上臂，用于检测被抓取物体的空间位置、姿态，并监视机械手指的工作状态；

触觉传感器，设置于机械手指内表面，用于主动获取被抓取物体的完整的信息，并监视机械手指的工作状态；

力觉传感器，设置于机械手指外指段的夹持面内部，用于检测外指段的夹持压力，并监视机械手指的工作状态；

嵌入式单板计算机，接收并并处理位置传感器、视觉传感器、触觉传感器、和力觉传感器反馈的信息，并向机械手爪发出命令信号。