一种智能环保无人船及其运行方法技术

一种智能环保无人船及其运行方法，包括多功能融合船体、连接装置、水质采样装置、菌剂投放装置、垃圾清理装置和控制系统；多功能融合船体为移动式双船体结构，且间距可调；菌剂投放装置安装在左右两个船体之间的侧臂上，菌剂投放装置下方设置有驱动机构；垃圾清理装置安装在多功能融合船体中间，水质采样装置安装在多功能融合船体的船舱后部；控制系统用于对无人船的整体控制；本发明专利技术通过控制系统建立全局路径地图及导航更新，实现了无人船的智能全局导航及局部避障导航；通过采用双船体结构对多功能模块进行搭载，以此实现了无人船的自动化，多动能化，并使其具备了良好治理效果，减少了成本投入，提高了无人船的利用率。提高了无人船的利用率。提高了无人船的利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种智能环保无人船及其运行方法


[0001]本专利技术涉及无人船
，特别涉及一种智能环保无人船及其运行方法。

技术介绍

[0002]随着美丽中国的不断推进，近海、湖泊污染治理日益重要；环保的概念逐渐深入人心。水面的环保工作中垃圾清理工作，常常是人为进行打捞，存在很大安全隐患，且效率低下，成本高；菌剂投放工作方面，菌剂投放工作几乎都是靠人工完成的，这种采用人工投放的方式不仅工作量大且效率不高，而且受到投放者技术水平的限制以及河道的具体情况影响，往往无法精确地到指定位置实现精准定量投放，需要投入大量的人工成本，而且由于有的地理位置相对较复杂，操作不安全，对于工作人员来说存在危险性；水质检测工作中，传统水质检测站检测，水质采样水域受限，人工采样效率低，存在安全隐患。同时，无人船参与环保工作方面，多以人工遥控进行操作，不能实现真正无人化；大多无人船大多过度依赖GPS信号进行定位，采用综合融合避障的方法，存在“卡顿”现象，更为重要的是环保船多为单一功能的船使得船的利用率低，提高了使用成本，无法通过一个船实现多种综合治理功能和多项环保工作。
[0003]例如专利号为202020384116 .0、名称为一种自动搜集水面垃圾的无人环保船的中国技术专利，包括船体，所述船体上设置有固定框架，所述固定框架上设置有垃圾收集装置和控制装置，所述垃圾搜集装置与所述控制装置连接，所述垃圾搜集装置、所述控制装置均连接有电源；该技术通过控制装置和电机控制系统，实现完全自动控制环保船的航行路线和工作状态；通过垃圾搜集装置，实现高效率、高安全性的河道清理；通过左右多级拦网，扩大了清洁面积；通过中央拦网解决船只倒行时垃圾易漏出的问题；通过冗余的多推进器协同，实现船只不动下的垃圾收集作业，解决了现有技术中船只只能在行进中进行垃圾收集，容易错漏的缺陷。
[0004]再如专利号为202021690872.2、名称为一种具有水面漂浮物识别能力的无人船系统的中国技术专利，无人船包括船体以及设置在船体中部的收集仓，收集仓内设置有活动仓体；所述船体的内部设置有蓄电池、控制中心、直流电机、与直流电机传动连接的螺旋桨；所述船体的前端设置有收集通道，收集通道连通收集仓，且活动仓体的前端设置有开口；所述直流电机的数目为两个，分别对称设置在船体的两侧，螺旋桨也分别对称设置在船体后方的两侧，两个直流电机分别通过两个传动总成传动连接两个螺旋桨；该技术对水面漂浮物进行准确的定位、识别与分类，并且自动清理水面漂浮物，保证水质的清洁，也保证环境的美观。
[0005]然而，众所周知，水面垃圾尤其是工业垃圾或者水葫芦等浮生生物的存在，势必会影响水质，甚至是污染，而上述两个技术均只能解决水面垃圾的清理问题，并不能解决水质检测、治理等工作；因此，我们急需专利技术一种集多种综合治理功能于一身的智能环保无人船，切实解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提供一种智能环保无人船及其运行方法，通过控制系统建立全局路径地图及导航更新，实现了无人船的智能全局导航及局部避障导航；通过采用双船体结构对多功能模块进行搭载，不仅在功能上实现了垃圾清理、水质检测及菌剂投放的完美结合，而且通过实现双船体之间间距可调节以及双船体之间垃圾清理装置可折叠，进一步提高了本专利技术无人船的垃圾清理能力，以及在面临障碍时的通过性；以此实现了无人船的自动化，多动能化，并使其具备了良好治理效果，减少了成本投入，提高了无人船的利用率。
[0007]本专利技术的技术方案为：一种智能环保无人船，其特征在于，包括：多功能融合船体、连接装置、水质采样装置、菌剂投放装置、垃圾清理装置和控制系统；所述多功能融合船体为移动式双船体结构，并通过所述连接装置保持左右两个船体相连接，且两个船体的间距可调；所述多功能融合船体的两个船体上分别至少设有一个激光雷达、摄像头、GPS/IMU传感器模块、浊度测定仪和超声波传感器；所述菌剂投放装置至少设有两个，分别对称安装在左右两个船体之间的侧臂上，并通过排液导管将菌剂投放到水中，且在排液导管出口的下方设置有驱动机构；所述垃圾清理装置安装在多功能融合船体中间，且前端呈外八字形状伸出船体；所述水质采样装置安装在多功能融合船体的船舱后部；所述控制系统用于对本专利技术智能环保无人船的整体控制。
[0008]进一步地，所述控制系统包括：主控制器、主驱动器、图像处理模块、信息传输模块和电源模块；所述主控制器用于针对上述图像处理模块、信息传输模块、激光雷达、GPS/IMU传感器模块、浊度测定仪和超声波传感器发来的信息进行综合分析并向主驱动器发出处理指令；所述主控制器内设有全局路径规划器和局部路径规划器，用于全局和局部路径规划；所述主驱动器用于根据主控制器发出的指令驱动所述驱动机构、连接装置、水质采样装置、菌剂投放装置和垃圾清理装置；所述图像处理模块用于所述摄像头的图像处理；所述信息传输模块用于同远程控制云台或者遥控器与主控制器之间的信息交互；所述电源模块为本专利技术智能环保无人船的各个装置或模块提供电压大小合适且稳定的电源。
[0009]进一步地，所述连接装置包括：Z型连接杆、转轴和伸缩套筒，所述Z型连接杆对称设置在左右两个船体之间的固定槽内，一端通过转轴与船体转动连接，另一端通过伸缩套筒连接；所述伸缩套筒与Z型连接杆滑动配合，用于调节Z型连接杆的宽度，改变左右两个船体的间距大小。
[0010]进一步地，所述水质采样装置包括：水质采样导管、水质采样瓶、带齿转盘、从动齿座和挤压锤，所述水质采样导管底端深入到河道内，上端设有电动阀门，输出口正对所述水质采样瓶的瓶口；若干个所述水质采样瓶圆周均布排列安装在带齿转盘上方设置的滑槽内，所述带齿转盘下方设有驱动电机，所述驱动电机固定安装在船体上，输出端与带齿转盘固定连接；所述从动齿座与带齿转盘相啮合，且通过转轴与船体转动连接；所述从动齿座上方固定设有双向丝杆，所述双向丝杆的滑块的前端固定连接有挤压锤，后端设有导向板；双向丝杆的滑块与导向板滑动配合，所述挤压锤随着双向丝杆转动而沿着双向丝杆上下反复运动；在双向丝杆与水质采样导管之间设有加盖机构。
[0011]进一步地，所述加盖机构包括：瓶塞竖管、输送板、推动电缸和滑动盖板，所述瓶塞
竖管内底部设有弹起件，所述弹起件上方依次正向排列一竖管的瓶塞；所述瓶塞竖管上端固定连接输送板，所述输送板的前端设有正对所述水质采样瓶瓶口的下料口；所述滑动盖板呈“Z”字形，顶部与底部间距为一个瓶塞的高度；所述滑动盖板的底部滑动安装在输送板上，并由设置在输送板上的推动电缸进行前后推拉；所述推动电缸上设有三个停止位，在推动电缸带动下，当处于中间停止位时，滑动盖板底部将瓶塞竖管的上口封住，当处于后停止位时，滑动盖板底部与瓶塞竖管的上口错开，瓶塞弹出并贴合滑动盖板顶部，当处于前停止位时，滑动盖板将瓶塞输送到下料口，实现瓶塞落入到水质采样瓶瓶口内。
[0012]进一步地，所述菌剂投放装置包括：菌剂箱、安装板、雾化喷洒器、电动压力泵，所述菌剂箱和雾化喷洒器通过导管相连，菌剂在电动压力泵的压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能环保无人船，其特征在于，包括：多功能融合船体（1）、连接装置（2）、水质采样装置（3）、菌剂投放装置（4）、垃圾清理装置（5）和控制系统（6）；所述多功能融合船体（1）为移动式双船体结构，并通过所述连接装置（2）保持左右两个船体相连接，且两个船体的间距可调；所述多功能融合船体（1）的两个船体上分别至少设有一个激光雷达（11）、摄像头（12）、GPS/IMU传感器模块（13）、浊度测定仪（14）和超声波传感器（15）；所述菌剂投放装置（4）至少设有两个，分别对称安装在左右两个船体之间的侧臂上，并通过排液导管将菌剂投放到水中，且在排液导管出口的下方设置有驱动机构（16）；所述垃圾清理装置（5）安装在多功能融合船体（1）中间，且前端呈外八字形状伸出船体；所述水质采样装置（3）安装在多功能融合船体（1）的船舱后部；所述控制系统（6）用于对本发明智能环保无人船的整体控制。2.根据权利要求1所述一种智能环保无人船，其特征在于，所述控制系统（6）包括：主控制器（61）、主驱动器（62）、图像处理模块（63）、信息传输模块（64）和电源模块（65）；所述主控制器（61）用于针对上述图像处理模块（63）、信息传输模块（64）、激光雷达（11）、GPS/IMU传感器模块（13）、浊度测定仪（14）和超声波传感器（15）发来的信息进行综合分析并向主驱动器（62）发出处理指令；所述主控制器（61）内设有全局路径规划器和局部路径规划器，用于全局和局部路径规划；所述主驱动器（62）用于根据主控制器（61）发出的指令驱动所述驱动机构（16）、连接装置（2）、水质采样装置（3）、菌剂投放装置（4）和垃圾清理装置（5）；所述图像处理模块（63）用于所述摄像头（12）的图像处理；所述信息传输模块（64）用于同远程控制云台或者遥控器与主控制器（61）之间的信息交互；所述电源模块（65）为本发明智能环保无人船的各个装置或模块提供电压大小合适且稳定的电源。3.根据权利要求2所述一种智能环保无人船，其特征在于，所述连接装置（2）包括：Z型连接杆（201）、转轴（202）和伸缩套筒（203），所述Z型连接杆（201）对称设置在左右两个船体之间的固定槽内，一端通过转轴（202）与船体转动连接，另一端通过伸缩套筒（203）连接；所述伸缩套筒（203）与Z型连接杆（201）滑动配合，用于调节Z型连接杆（201）的宽度，改变左右两个船体的间距大小。4.根据权利要求2所述一种智能环保无人船，其特征在于，所述水质采样装置（3）包括：水质采样导管（301）、水质采样瓶（303）、带齿转盘（304）、从动齿座（307）和挤压锤（309），所述水质采样导管（301）底端深入到河道内，上端设有电动阀门（302），输出口正对所述水质采样瓶（303）的瓶口；若干个所述水质采样瓶（303）圆周均布排列安装在带齿转盘（304）上方设置的滑槽内，所述带齿转盘（304）下方设有驱动电机（306），所述驱动电机（306）固定安装在船体上，输出端与带齿转盘（304）固定连接；所述从动齿座（307）与带齿转盘（304）相啮合，且通过转轴与船体转动连接；所述从动齿座（307）上方固定设有双向丝杆（308），所述双向丝杆（308）的滑块的前端固定连接有挤压锤（309），后端设有导向板（305）；双向丝杆（308）的滑块与导向板（305）滑动配合，所述挤压锤（309）随着双向丝杆（308）转动而沿着双向丝杆（308）上下反复运动；在双向丝杆（308）与水质采样导管（301）之间设有加盖机构（310）。5.根据权利要求4所述一种智能环保无人船，其特征在于，所述加盖机构（310）包括：瓶塞竖管（311）、输送板（312）、推动电缸（313）和滑动盖板（314），所述瓶塞竖管（311）内底部设有弹起件（315），所述弹起件（315）上方依次正向排列一竖管的瓶塞；所述瓶塞竖管（311）上端固定连接输送板（312），所述输送板（312）的前端设有正对所述水质采样瓶（303）瓶口
的下料口（316）；所述滑动盖板（314）呈“Z”字形，顶部与底部间距为一个瓶塞的高度；所述滑动盖板（314）的底部滑动安装在输送板（312）上，并由设置在输送板（312）上的推动电缸（313）进行前后推拉；所述推动电缸（313）上设有三个停止位，在推动电缸（313）带动下，当处于中间停止位时，滑动盖板（314）底部将瓶塞竖管（311）的上口封住，当处于后停止位时，滑动盖板（314）底部与瓶塞竖管（311）的上口错开，瓶塞弹出并贴合滑动盖板（314）顶部，当处于前停止位时，滑动盖板（314）将瓶塞输送到下料口（316），实现瓶塞落入到水质采样瓶（303）瓶口内。6.根据权利要求2所述一种智能环保无人船，其特征在于，所述菌剂投放装置（4）包括：菌剂箱（401）、安装板（402）、雾化喷洒器（403）、电动压力泵（404），所述菌剂箱（401）和雾化喷洒器（403）通过导管相连，菌剂在电动压力泵（404）的压力下从菌剂箱（401）进入到雾化喷洒器（403）内，在通过雾化喷洒器（403）喷洒入河道内；所述菌剂箱（401）通过安装板（402）固定在船体侧壁上；所述菌剂箱（401）设有液位传感器（405），所述液位传感器（405）向主控制器（61）发送菌剂箱（401）内液面信息。7.根据权利要求2所述一种智能环保无人船，其特征在于，所述垃圾清理装置（5）包括：折叠支撑架（520）和垃圾收集网；所述垃圾收集网包括：垃圾导入网（521）和垃圾收纳网（522），所述垃圾导入网（521）用于垃圾的导入，位于在船体前端；所述垃圾收纳网（522）位于垃圾导入网（521）后方，用于盛放垃圾，且垃圾收纳网（522）活动安装在船体之间，用于垃圾装满后能够及时拆卸更换。8.根据权利要求7所述一种智能环保无人船，其特征在于，所述折叠支撑架（520）包括：固定块（501）、旋转杆（503）、传动杆（504）、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，陶雄明，顾夏，双丰，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：