[发明专利]一种装配机械臂的无人艇水面垃圾清理控制系统及方法

权利要求书

1.一种装配机械臂的无人艇水面垃圾清理控制系统，其特征在于，包括分别与中央控制器连接的数据采集模块、数据处理模块、数据存储模块和机械臂系统，及为以上各模块提供电源的电源模块，其中：

数据采集模块，其采集无人艇的位置信息、无人艇的航向角信息及检测任务区域内是否有垃圾及垃圾分类信息，还采集整个任务区域内残留垃圾与无人艇的距离信息，并将所有采集的信息发送到数据处理模块；

数据处理模块，其对所述数据采集模块采集的所有信息进行处理，并将处理后的信息传送到所述中央控制器；

数据存储模块，其用于存储常见的水面垃圾的图像信息，并将其归纳为干垃圾、可回收垃圾和其他垃圾三类，以便所述中央控制器控制机械臂系统实现垃圾分类投放；

所述中央控制器用于读取所述数据采集模块采集的图像信息并将其与所述数据存储模块中的图像信息进行对比以确定垃圾种类，并且规划无人艇巡航路径、标定机械臂系统拾取点。

2.根据权利要求1所述的装配机械臂的无人艇水面垃圾清理控制系统，其特征在于，所述数据采集模块包括定位模块、姿态传感器、摄像头和激光雷达；所述定位模块提供船舶位置信息；所述姿态传感器用于测量船舶的航向角；所述摄像头用于检测任务区域内是否有垃圾存在并且采集机械臂拾取的垃圾图像信息以实现垃圾分类；所述激光雷达用于检测整个任务区域内残留垃圾与无人艇的距离信息。

3.根据权利要求2所述的装配机械臂的无人艇水面垃圾清理控制系统，其特征在于，所述定位模块为GPS或惯性导航系统。

4.根据权利要求1所述的装配机械臂的无人艇水面垃圾清理控制系统，其特征在于，所述数据处理模块用于对数据采集模块获得的信息进行处理，包括模数转换、滤波、信号放大和图像转码。

5.根据权利要求1所述的装配机械臂的无人艇水面垃圾清理控制系统，其特征在于，所述机械臂系统包括微处理器、机械臂、驱动器和双目相机；所述双目相机用于确定机械臂抓手与目标间的距离信息，并将测得的距离信息发送到微处理器；所述微处理器对该距离信息进行处理得到控制信号；所述驱动器根据微处理器的控制信号控制机械臂以实现目标垃圾的抓取，微处理器内通过强化学习网络模型优化算法对机械臂与任务环境的交互过程进行学习以提高抓取精度。

6.根据权利要求5所述的装配机械臂的无人艇水面垃圾清理控制系统，其特征在于，所述强化学习网络模型优化算法，包括以下步骤：

1)通过辅助网络对任务环境建模；

2)评估网络根据当前的状态和模拟环境预测外部强化信号，并使用时序差分预测方法对评估网络进行学习；

3)对行动网络进行遗传操作，使用内部强化信号作为行动网络的适应度函数，得到当前由行动网络施加到任务环境上的动作强化信号。

7.根据权利要求1所述的装配机械臂的无人艇水面垃圾清理控制系统，其特征在于，所述电源模块包括太阳能电池板、蓄电池和稳压模块；所述太阳能电池板用来将太阳能转化为存储在蓄电池中的电能；所述蓄电池为可充电模式以存储太阳能电池板产生的电能并与稳压模块相连接；所述稳压模块用于为数据采集模块、数据处理模块、中央控制器和机械臂系统提供稳定电压。