[发明专利]基于机器视觉的水陆两栖清洁无人船及其清洁方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的水陆两栖清洁无人船及其清洁方法，无人船按照预设路线和巡航范围巡航并自主进行水面和陆地作业，无人船利用红外热成像相机、彩色可见光相机和黑白可见光相机监测指定区域内的垃圾污染物、障碍物和人员，独立完成图像识别和决策，并自主行进到目标区域，通过链带式垃圾收集器和边刷、滚刷对污染物进行有效清除；完成巡航作业后自动返航，回到原位并自动充电。能自主完成城市、景区等地的水陆两栖清理作业，可克服现有装置的缺陷，解决传统的垃圾清理装置功能单一、效率低下，人员劳动强度大且无法保证安全的问题。

技术领域

本发明涉及湖泊与路面清理技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的水陆两栖清洁无人船及其清洁方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展，人们的物质生活水平也不断提高，但是对于环境的污染反而变得越来重，人们在消费娱乐后遗留的大量生活垃圾造成了水面垃圾污染、湖泊水体变质以及路面的脏乱不堪。严重影响了生态环境的和谐发展。很多国家的土地、河流污染十分严重，随着环保观念深入人心，垃圾清理机器的研究也逐渐受到国内外的广泛关注。传统的垃圾清理装置功能单一，主要是通过人为打捞与清扫，清理垃圾的效率非常低，而且运行成本高，劳动强度较大，人身安全也没有保证，有些区域的清理工作仅靠人力是无法完成的。

发明内容

本发明要解决的问题是：提供一种基于机器视觉的水陆两栖清洁无人船及其清洁方法，可在水陆两栖自主巡航作业，通过机器视觉技术探测水面和陆地上的垃圾及污染物，进行识别和决策；进行垃圾高效收集和处理，还可有效避开障碍物及活动人员，保护设施的完整及人员的安全。具有高度的自主性，能自主完成城市、景区等地的水陆两栖清理作业，可克服现有装置的缺陷，解决传统的垃圾清理装置功能单一、效率低下，人员劳动强度大且无法保证安全的问题，减少了人力与物力的投入，解决了城市和旅游景点湖泊陆地环境维护的难题。

本发明为解决上述技术问题所采用以下技术方案：

一种基于机器视觉的水陆两栖清洁无人船，其特征在于：包括双桨轮无人船船体和安装在无人船船体上的图像获取装置、垃圾收集装置、垃圾粉碎装置、可伸缩式履带底盘和桨轮、可收起的边刷和滚刷、数据交互装置、自主控制器、蓄电装置；

船体和船体上方的顶盖之间夹合一个船体前部开口的空腔；

所述的图像获取装置包括红外热成像相机、彩色可见光相机、黑白可见光相机组合电动云台而成，通过云台设置于船体上方的顶盖上；

垃圾收集装置，由固定于空腔内船体前中部的链带式电动垃圾收集器、位于空腔前部开口处的可收起的滚刷、以及开口外部两侧可收起的边刷组成；

所述的垃圾粉碎装置由置于船体空腔内部的金属粉碎刀和垃圾收集箱组成，金属粉碎刀与垃圾收集装置的链带式电动垃圾收集器对接；

可伸缩式履带底盘和桨轮置于船体底板下方两侧并间隔分置，所述的可伸缩式履带底盘由船体延伸出的伸缩式固定架、固定架末端的减震弹簧和各连接于固定架两端的分体式橡胶履带动力装置组成，可伸缩式履带底盘在工作状态时向下方伸出而使分体式橡胶履带与地面接触，并和桨轮交替处于工作状态，桨轮工作时，可伸缩式履带底盘向上收回到紧贴船体位置；

所述的数据交互装置由置于船体内部的数据收发器和置于船体顶端的信号天线组成，用于无人船与工作人员之间的数据交互；

所述的自主控制器由船体内部的传感装置和自主控制决策微型计算机组成，用于通过数据交互接收工作人员的指令；

所述蓄电装置由船体内部的大容量锂电池组成。

进一步，在船体底板下方的中后部位置设置负重轮，所述负重轮分置于船体两侧对称设置，并与在伸出工作状态时的可伸缩式履带底盘底部平齐。

进一步，两个大功率无刷直流电机密封固定在船体两侧并与微型计算机的传动系统相连，在水面或陆地时分别为桨轮、可伸缩式履带底盘提供动力。

进一步，垃圾粉碎装置由粉碎刀辊系、承载机箱、料斗、动力系统组成并与船体的自主控制器连接；当垃圾被收集进入船内时，垃圾粉碎装置启动，粉碎垃圾。