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原文传递一种无人操控水上漂浮垃圾清理船及其控制方法

专利名称：	一种无人操控水上漂浮垃圾清理船及其控制方法
摘要：	本发明涉及水上垃圾打捞技术领域的一种无人操控水上漂浮垃圾清理船及其控制方法，包括船体，船体设置有存放垃圾的储物仓和用于拾取水上漂浮垃圾的垃圾清理部件，垃圾清理部件设置有滚动架、传送带机构、电动推杆以及八字状分布的垃圾阻拦机构，船体尾部设置有螺旋桨，还设有用于图像采集的摄像机，还设有GPS模块、4G模块，船体上设有与螺旋桨推进器、摄像机、GPS模块、4G模块电信号连接的控制装置；本发明通过无人操控水上漂浮垃圾清理船的应用，实现远距离精准垃圾清理，减少人力资源损耗。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海海洋大学
发明人：	张梦佳;邢博闻;袁立;刘斐;陈洪东
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910612832.1
公开号：	CN110304209A
代理机构：	上海伯瑞杰知识产权代理有限公司
代理人：	王一琦
分类号：	B63B35/32(2006.01);B;B63;B63B;B63B35
申请人地址：	201306 上海市浦东新区沪城环路999号
主权项：	1.一种无人操控水上漂浮垃圾清理船，包括：船体(1)，具有可自行供电的电池组(17)；安装在船体(1)上的、用于储存垃圾的储物仓(2)，上端具有开口；安装在船体(1)上的、与远程控制平台(15)无线通讯连接的、由电池组(17)供电的控制装置(14)；以及安装在船体(1)尾部的、受控制装置(14)控制的螺旋桨推进器(13)；其特征在于，进一步包括：固定安装在储物仓(2)前端的翻转支撑座(4)；用于将垃圾输送到储物仓(2)中的、倾斜的、由低往高进行输送的传送带机构(3)，所述传送带机构(3)竖直转动地连接翻转支撑座(4)，所述传送带机构(3)最高端处于储物仓(2)上端开口的正上方，在打捞时所述传送带机构(3)最低端接近水面(16)；用于驱使传送带机构(3)进行竖直转动的、受控制装置(14)控制的电动推杆(5)，所述电动推杆(5)两端分别与传送带机构(3)、船体(1)转动连接；一对分别安装在传送带机构(3)最低端左右两侧的垃圾阻拦机构(6)，两个垃圾阻拦机构(6)的布置形式呈向外张开的八字状；以及安装在传送带机构(3)最低端的、用于将漂浮垃圾捞起到传送带机构(3)上的垃圾捞起机构(7)，所述垃圾捞起机构(7)处于两个垃圾阻拦机构(6)之间且靠近传送带机构(3)最低端。 2.根据权利要求1所述的一种无人操控水上漂浮垃圾清理船，其特征在于：所述传送带机构(3)包括输送驱动电机(301)、驱动轴(302)、输送带(303)、从动轴(304)、倾斜的传送带主架(305)，所述驱动轴(302)、从动轴(304)横向布置，所述传送带主架(305)竖直转动地连接翻转支撑座(4)，所述电动推杆(5)的伸缩部末端转动连接传送带主架(305)，所述电动推杆(5)的定部转动连接船体(1)，所述驱动轴(302)、从动轴(304)分别转动连接在传送带主架(305)的最高端、最低端，所述输送带(303)套装在驱动轴(302)和从动轴(304)上，所述输送驱动电机(301)安装在传送带主架(305)上，所述输送驱动电机(301)受控制装置(14)控制，所述输送驱动电机(301)的输出主轴与驱动轴(302)传动连接。 3.根据权利要求2所述的一种无人操控水上漂浮垃圾清理船，其特征在于：所述垃圾捞起机构(7)包括支撑架(701)、滚动架(702)、旋转驱动电机(703)，所述支撑架(701)固定安装在传送带主架(305)最低端，所述滚动架(702)竖直转动地安装在支撑架(701)上，所述滚动架(702)处于两个垃圾阻拦机构(6)之间的位置，所述旋转驱动电机(703)安装在支撑架(701)上且受控制装置(14)控制，所述旋转驱动电机(703)的输出主轴与滚动架(702)轴端传动连接，所述滚动架(702)具有若干爪杆(702a)，所述爪杆(702a)垂直于滚动架(702)的旋转轴线，若干爪杆(702a)围绕滚动架(702)的旋转轴线周向排列成多排。 4.根据权利要求2所述的一种无人操控水上漂浮垃圾清理船，其特征在于：每个垃圾阻拦机构(6)包括横杆(601)以及若干纵杆(602)，在打捞垃圾时所述横杆(601)横向布置，所述纵杆(602)垂直于横杆(601)且与横杆(601)固定连接，若干纵杆(602)沿横杆(601)长度方向排列。 5.根据权利要求1所述的一种无人操控水上漂浮垃圾清理船，其特征在于：所述储物仓(2)上安装有与控制装置(14)连接的摄像机(8)，在行驶状态下所述摄像机(8)的摄像端朝向前方，所述垃圾阻拦机构(6)和垃圾捞起机构(7)均处于摄像机(8)的摄像范围内。 6.根据权利要求1所述的一种无人操控水上漂浮垃圾清理船，其特征在于：所述储物仓(2)上端开口边缘安装有与控制装置(14)连接的、用于监测垃圾堆积高度的红外感应器(9)。 7.根据权利要求1所述的一种无人操控水上漂浮垃圾清理船，其特征在于：所述船体(1)上安装有4G模块(10)，所述控制装置(14)通过4G模块(10)与远程控制平台(15)无线通讯连接。 8.根据权利要求1所述的一种无人操控水上漂浮垃圾清理船，其特征在于：所述船体(1)上安装有与控制装置(14)连接的GPS模块(11)。 9.根据权利要求1所述的一种无人操控水上漂浮垃圾清理船，其特征在于：所述船体(1)上安装有与控制装置(14)连接的、用于感应行驶方向的方向传感器(12)。 10.一种无人操控水上漂浮垃圾清理船的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：进行初始化设置，船体(1)漂浮在水面(16)上处于待命状态；步骤二：通过GPS模块(11)获取船体(1)的GPS定位信息，做好控制装置(14)与远程控制平台(15)之间的通信准备；步骤三：远程控制平台(15)通过4G模块(10)与控制装置(14)建立远程通信关系以正常接收指令和发送请求；步骤四：远程控制平台(15)向4G模块(10)发送垃圾清理任务信号；步骤五：控制装置(14)获取垃圾清理任务信号后进入启动状态，做好出发的准备；步骤六：启动螺旋桨推进器(13)，通过摄像机(8)采集航行线路上的环境图像；步骤七：摄像机(8)对准航线前方用于采集航行环境，并通过控制装置(14)判断航线上是否存在漂浮垃圾；步骤八：控制装置(14)判断航线上是否存在漂浮垃圾时，检测电池组(17)的电量是否满足拾取垃圾的操作需求；步骤九：若检测到电池组(17)的电量满足拾取垃圾的操作需求时，利用控制装置(14)启动旋转驱动电机(703)、输送驱动电机(301)，如电池组(17)的电量不满足拾取垃圾的操作需求时，执行步骤十一；步骤十：利用电动推杆(5)调整传送带机构(3)的整体倾斜度，使得垃圾阻拦机构(6)贴在水面(16)上，以阻拦漂浮垃圾，然后利用旋转驱动电机(703)带动滚动架(702)进行竖直向上旋转，将阻拦在两个垃圾阻拦机构(6)之间的漂浮垃圾带到传送带机构(3)的输送带(303)上，随着输送带(303)的向上运动，漂浮垃圾被输送到储物仓(2)中，并由红外感应器(9)实时监测垃圾堆积高度是否超限，在垃圾堆积高度达到限定高度并被红外感应器(9)感应时，旋转驱动电机(703)和输送驱动电机(301)同时停止工作，通过GPS模块(11)记录当前位置，启动螺旋桨推进器(13)以驱使船体(1)返航；步骤十一：通过GPS模块(11)记录当前位置点，船体(1)返航以补充电池组(17)的电量，当电池组(17)的电量补充完成后返回原GPS模块(11)记录的位置点，并继续执行步骤七；步骤十二：当完成垃圾清理任务后，未接收到下一个新任务时，控制装置(14)通过4G模块(10)向远程控制平台(15)发送返回请求，远程控制平台(15)通过4G模块(10)向控制装置(14)发送返回命令，然后启动螺旋桨推进器(13)以驱使船体(1)返航。
所属类别：	发明专利