一种智能的水面垃圾打捞船

技术领域

本发明涉及水面垃圾的清理，具体涉及到一种智能的水面垃圾打捞船。

背景技术

由于我们国家水域资源丰富，水域范围和数量及其复杂与丰富，每天需要大量的人力和财力去人工打捞水上的白色垃圾，这种水上垃圾处理方式效率很低，投入的成本很大。绝大部分水域属于小型水域，由于各种小型水域地势复杂，生活中大量的白色垃圾袋无人打捞，从而导致自然水域环境被污染，并且使得大量白色垃圾得不到回收利用。并且各地区经济发展步伐不一致，导致生活水域中白色垃圾处理得不到重视，从而环境得不到有效保护，因此我国在水域白色垃圾回收领域还是处于空白阶段。

生活中会产生大量白色垃圾，这些生活废弃物不免会飘入水中对自然水域环境产生污染。传统水域垃圾采用人工打捞，雇佣工人驾驶小型船只对特定水面上漂浮的白色垃圾袋进行打捞与回收，这种基于人力的白色垃圾清理方式既费时又费力，并且雇佣的工人暴力回收白色垃圾的同时会对水域环境产生二次伤害。并且传统的人工打捞水域白色垃圾仅仅适合大型水域，但对于一些小型水域，采用人工打捞耗时巨大，并且小型船只每次打捞工作强度也很高，效率也不高，得不偿失。因此传统的水域白色垃圾分拣，体现不出当今社会的科技智能之处。

发明内容

本发明旨在提出一种基于图像处理的白色垃圾打捞船，此打捞船整体采用模块化设计，工人可以通过遥控船只在水面上航行并打捞水域面上漂浮的白色垃圾袋，实用性强。本发明白色垃圾打捞智能船采用图像处理技术，通过打捞船船体头部机械手前臂安装的摄像头自动对水域面上的情况进行拍摄识别，摄像头将拍摄到的水域面图片与上位机设置的各式各样的垃圾袋图片进行对比与识别，当识别到水域面上存在白色垃圾，则智能船会自动启动打捞模式，即机械手上臂吸附着的电磁吸盘断电，机械手开始工作将识别到的白色垃圾袋一一打捞到智能船自带的垃圾箱中，无需人工操作。具体方案如下：

一种智能的水面垃圾打捞船，用于打捞市面的白色垃圾，所述水面垃圾打捞船包含有船体和推进器，在所述船体上安装有：

神经网络识别模块，用于采集船体周边的图像信息，并对采集到的图像信息进行处理；

多轴机械抓手，安装在船头，所述多轴机械抓手包含有旋转底座以及安装在旋转底座上的动臂，动臂由安装在旋转底座上的机械手上臂以及转动连接在机械手上臂顶端的机械手前臂组成，在机械手上臂安装有电磁吸盘用于吸附并固定机械手前臂，在机械手前臂的末端设有机械爪，机械爪上设有磁铁或者铁磁金属；

垃圾处理箱，可拆卸的放置在船体中部的称重器上，且垃圾处理箱内设有一沥水网将垃圾处理箱分割上下两层区域，在上层区域内设有垃圾压缩装置，下层区域的底板设有排水管道与船体侧壁的排水口相连；

多模定位模块，用于获取当前定位信息；

控制单片机，与神经网络识别模块、多轴机械抓手、电磁吸盘、垃圾处理箱和多模定位模块相连，控制单片机根据神经网络识别模块的识别结果来控制多轴机械抓手将水面的白色垃圾抓取至垃圾处理箱中；

远程通讯模块，与控制单片机相连，将船体的定位信息以及垃圾处理箱的重量数据发送到远程服务器。

进一步的，在船尾安装有太阳能光伏板。

进一步的，神经网络识别模块包含有图像采集模块和云端识别服务器，图像采集模块将不间断采集到的船体周边的图像信息通过远程通讯模块发送到云端识别服务器，由云端识别服务器进行识别处理后返回识别结果至控制单片机。

进一步的，所述水面垃圾打捞船按照“回”字形路线在水面上航行。

进一步的，采用24V直流电源给电磁吸盘供电。

进一步的，垃圾处理箱6下层区域设有倾斜底板，倾斜底板的最低处连接有排水管道。

进一步的，控制单片机为STM32芯片。

进一步的，推进器包含有3个直流电机，分别控制船体前进、左转和右转。

进一步的，远程通讯模块集成有2.4G、蓝牙以及GPRS模块。

本发明的优点在于：

1)当智能白色垃圾打捞船通电运行后，机械手前臂自带的摄像头将会自动拍摄水域面上的照片并且通过与控制器内训练好的算法图做计算比较，自主识别出水域面上的白色垃圾袋和水生物，识别后通过控制器内的算法，智能白色垃圾打捞船将会控制机械手工作，自主打捞水域面上存在的白色垃圾袋。

2)白色垃圾被打捞后，智能打捞船将打捞的白色垃圾袋回收到打捞船自带的垃圾处理箱内；

3)垃圾处理箱采用双层设计，中间为沥水网用于沥水，上层区域设有垃圾压缩装置可以将收集的垃圾挤压以减少体积；

4)采用模块化设计，当垃圾袋打捞船满载白色垃圾袋时，工作人员只需召回白色垃圾打捞船，回岸更换船只配套的垃圾处理箱。全程操作只需一名工作人员即可完成，无需大量人员下水人工打捞白色垃圾，极大的减小了工作人员的工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的水面垃圾打捞船在非打捞状态下的示意图；

图2为水面垃圾打捞船在打捞状态下的示意图、

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

参照图1和图2所示，本发明提供了一种智能的水面垃圾打捞船，用于打捞市面的白色垃圾，所述水面垃圾打捞船包含有船体和推进器，在所述船体上安装有：

神经网络识别模块，用于采集船体周边的图像信息，并对采集到的图像信息进行处理；

多轴机械抓手，安装在船头，所述多轴机械抓手包含有旋转底座以及安装在旋转底座上的动臂，动臂由安装在旋转底座上的机械手上臂4以及转动连接在机械手上臂4顶端的机械手前臂3组成，在机械手上臂4上安装有电磁吸盘5，在未打捞状态下，由电磁吸盘5将机械手前臂3吸附并固定，在机械手前臂的末端设有机械爪1；

垃圾处理箱6，可拆卸的放置在船体中部的称重器上，且垃圾处理箱6内设有一沥水网将垃圾处理箱6分割上下两层区域，在上层区域内设有垃圾压缩装置，下层区域的底板设有排水管道与船体侧壁的排水口9相连；

多模定位模块，用于获取当前定位信息；

控制单片机8，与神经网络识别模块、多轴机械抓手、电磁吸盘5、垃圾处理箱6和多模定位模块相连，控制单片机8根据神经网络识别模块的识别结果来控制多轴机械抓手将水面的白色垃圾抓取至垃圾处理箱6中；

远程通讯模块，与控制单片机8相连，将船体的定位信息以及垃圾处理箱6的重量数据发送到远程服务器。

本发明的白色垃圾打捞智能船采用图像处理与识别技术，通过工作人员在上位机的训练与设置，工人能遥控水域白色垃圾智能打捞船在水域面上航行与拍照，并且机械手能自主的完成打捞，无需人工干预，将对环境的破坏降低到最小值。多轴机械抓手不工作时，在小船行驶过程中，为了使机械手产生的阻力最小化并且延长其使用寿命，在机械手上臂4采用一块矩形电磁吸盘5使机械手保持初始状态，即电磁吸盘5通电时，机械手前臂3最大角度垂直下来并且吸附在电磁吸盘5上，此时机械手前臂3垂向倚靠在船头。电磁吸盘5断电时，机械手模块开始工作。本发明采用的是24V直流电源给电磁吸盘5供电。

在一可选的实施例中，本发明采用太阳能供电，船身上安装有专门的太阳能光伏板7对船身整体进行充电与供电。船身里面为高性能畜电池，平时闲置时可以为其充电。其工作时太阳能光伏板也可以为船身整体进行供电，达到了净化环境的同时也不污染环境，不造成二次污染。

在一可选的实施例中，神经网络识别模块包含有图像采集模块2和云端识别服务器，图像采集模块2将不间断采集到的船体周边的图像信息通过远程通讯模块发送到云端识别服务器，由云端识别服务器进行识别处理后返回识别结果至控制单片机8。

在一可选的实施例中，在无人操作的模式下，水面垃圾打捞船按照“回”字形路线在水面上航行。

在一可选的实施例中，垃圾处理箱6下层区域设有倾斜底板，倾斜底板的最低处连接有排水管道。

在一可选的实施例中，控制单片机8为STM32芯片，推进器包含有3个直流电机，分别控制船体前进、左转和右转。

远程通讯模块集成有2.4G、蓝牙以及GPRS模块，在一定距离内，工作人员可以通过遥控使小船在水域面上航行并且完成白色垃圾的打捞，减少人力。

本专利中垃圾处理箱6有提醒功能，当机械手将水面上的白色垃圾袋打捞上后，垃圾箱底部有重力传感器，当打捞到一定重量的白色垃圾袋时，垃圾处理箱6底部的传感器将会发送信号给控制器，控制器发送信息给专门的工作人员，工作人员只需遥控召回白色垃圾打捞智能船，更换垃圾处理箱6即可。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。