本實(shí)用新型屬于垃圾清理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于自動(dòng)清理水面垃圾的機(jī)器人。

背景技術(shù)：

近年來(lái)環(huán)境污染嚴(yán)重，水環(huán)境的污染問(wèn)題越來(lái)越受到人們關(guān)注，湖泊、河流等水域的漂浮垃圾已經(jīng)逐步影響到市民的飲水衛(wèi)生、環(huán)境衛(wèi)生及城市面貌。解決水面垃圾收集的問(wèn)題，目前主要方法還是采用人工打撈的方式，但這種人工打撈水面垃圾作業(yè)方式勞動(dòng)強(qiáng)度較大、工作效率不高，而且還容易給打撈人員帶來(lái)人身安全事故。因此，自動(dòng)化清理水面垃圾已成為水環(huán)境保護(hù)的急需措施。雖然目前已有一些水面垃圾清理機(jī)器人，但是現(xiàn)有的水面垃圾清理機(jī)器人主要為水面巡航清理，其不能自主識(shí)別及定位水面垃圾，只能通過(guò)盲目巡航來(lái)清理垃圾，垃圾清理效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于自動(dòng)清理水面垃圾的機(jī)器人，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的水面垃圾清理效率低的技術(shù)問(wèn)題。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：提供了一種用于自動(dòng)清理水面垃圾的機(jī)器人，包括雙體船、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述雙體船上方的云臺(tái)、安裝在所述云臺(tái)上的攝像裝置、設(shè)置在所述雙體船下方且用于驅(qū)動(dòng)所述雙體船運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)向的動(dòng)力裝置、安裝在所述云臺(tái)內(nèi)且用于為所述機(jī)器人供電的電源，以及安裝在所述云臺(tái)內(nèi)且分別與所述云臺(tái)、攝像裝置、動(dòng)力裝置和電源電性連接的電路模塊。

進(jìn)一步地，所述雙體船包括甲板、設(shè)置在所述甲板底部?jī)蓚?cè)的片體，以及可拆卸安裝在所述甲板底部的垃圾收集艙，所述云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在所述甲板上方，所述動(dòng)力裝置設(shè)置在所述片體上。

進(jìn)一步地，所述攝像裝置的相機(jī)鏡頭裝有可控偏振鏡。

進(jìn)一步地，所述動(dòng)力裝置為噴水驅(qū)動(dòng)裝置。

進(jìn)一步地，所述用于自動(dòng)清理水面垃圾的機(jī)器人還包括設(shè)置在所述甲板上且與所述電源電性連接的太陽(yáng)能電池板。

進(jìn)一步地，所述垃圾收集艙可拆卸連接在所述甲板兩側(cè)的所述片體之間。

進(jìn)一步地，所述電路模塊包括用于定位機(jī)器人當(dāng)前位置的定位單元、分別與所述定位單元和攝像裝置電性連接且用于分析所述攝像裝置采集的圖像及計(jì)算圖像中的物體的具體位置的處理單元、與所述處理單元電性連接且用于存儲(chǔ)機(jī)器人工作水域的環(huán)境信息的存儲(chǔ)單元，以及分別與所述動(dòng)力裝置和云臺(tái)電性連接且用于控制所述動(dòng)力裝置和云臺(tái)的動(dòng)作的控制單元。

實(shí)施本實(shí)用新型的一種用于自動(dòng)清理水面垃圾的機(jī)器人，具有以下有益效果：其通過(guò)設(shè)置電路模塊對(duì)雙體船、云臺(tái)、攝像裝置和動(dòng)力裝置進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打撈水面垃圾，無(wú)需人工干預(yù)；另外，可以實(shí)現(xiàn)周邊垃圾自動(dòng)識(shí)別，提高打撈垃圾時(shí)的效率。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于自動(dòng)清理水面垃圾的機(jī)器人的立體結(jié)構(gòu)示意圖(一)；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于自動(dòng)清理水面垃圾的機(jī)器人的立體結(jié)構(gòu)示意圖(二)；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于自動(dòng)清理水面垃圾的機(jī)器人的結(jié)構(gòu)框圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的水面垃圾自動(dòng)清理方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”或“設(shè)置于”另一個(gè)元件，它可以直接或間接在另一個(gè)元件上。當(dāng)一個(gè)元件被稱為是“連接于”另一個(gè)元件，它可以是直接或間接連接到另一個(gè)元件。

還需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型實(shí)施例中的左、右、上、下等方位用語(yǔ)，僅是互為相對(duì)概念或是以產(chǎn)品的正常使用狀態(tài)為參考的，而不應(yīng)該認(rèn)為是具有限制性的。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于自動(dòng)清理水面垃圾的機(jī)器人，其主要針對(duì)中小型湖泊、河流等水域的固體垃圾清理及收集，如塑料袋、飲料瓶、樹(shù)枝樹(shù)葉及其它易清理的水面漂浮垃圾。整個(gè)打撈過(guò)程無(wú)需人工參與，并且安全性好。

具體地，如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的用于自動(dòng)清理水面垃圾的機(jī)器人包括雙體船1、云臺(tái)2、攝像裝置3、動(dòng)力裝置4、電源5和電路模塊6。其中，雙體船1用于在水面上運(yùn)動(dòng)以便于收集水面垃圾。云臺(tái)2設(shè)置在雙體船1的上方且可相對(duì)雙體船1轉(zhuǎn)動(dòng)。攝像裝置3安裝在云臺(tái)2上且可與云臺(tái)2一起轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使得攝像裝置3可以采集各個(gè)角度的環(huán)境圖像。動(dòng)力裝置4設(shè)置在雙體船1的下方，其用于驅(qū)動(dòng)雙體船1在水面上運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)向。電源5安裝在云臺(tái)2內(nèi)以防止電源5進(jìn)水而失效，其主要用于為機(jī)器人的各元器件供電，如云臺(tái)2、攝像裝置3、動(dòng)力裝置4和電路模塊6。電路模塊6安裝在云臺(tái)2內(nèi)以防止電路模塊6進(jìn)水而失效，其分別與云臺(tái)2、攝像裝置3、動(dòng)力裝置4和電源5電性連接，電路模塊6用于控制云臺(tái)2的轉(zhuǎn)動(dòng)，還用于接收并處理攝像裝置3實(shí)時(shí)采集的環(huán)境圖像以判斷圖像中是否存在異常物體(即垃圾)，還用于控制動(dòng)力裝置4的動(dòng)作進(jìn)而控制雙體船1運(yùn)動(dòng)及轉(zhuǎn)向。

本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)設(shè)置電路模塊6對(duì)雙體船1、云臺(tái)2和攝像裝置3和動(dòng)力裝置4進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打撈水面垃圾，無(wú)需人工干預(yù)；另外，可以實(shí)現(xiàn)周邊垃圾自動(dòng)識(shí)別，提高打撈垃圾時(shí)的效率。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，攝像裝置3可以是高清像機(jī)，通過(guò)高清像機(jī)對(duì)水面上的垃圾進(jìn)行定位，且高清像機(jī)的個(gè)數(shù)可以是一個(gè)也可以是兩個(gè)，若采用兩個(gè)像機(jī)，通過(guò)雙目視覺(jué)定位原理，同樣可以實(shí)現(xiàn)垃圾的定位。另外，電源5為內(nèi)置電池，優(yōu)選為可充電電池。

進(jìn)一步地，上述雙體船1包括甲板11、片體12和垃圾收集艙13。其中，在甲板11底部的兩側(cè)均設(shè)置有片體12，以使雙體船1運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。垃圾收集艙13可拆卸安裝在甲板11的底部以便于更換垃圾收集艙13，其用于收集垃圾，具體地，垃圾收集艙13可通過(guò)螺紋連接或卡扣連接等可拆卸連接方式安裝在甲板11底部。上述云臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在甲板11的上方，動(dòng)力裝置4設(shè)置在片體12上，具體地，在雙體船1的兩個(gè)片體12上均安裝有動(dòng)力裝置4。優(yōu)選地，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，垃圾收集艙13呈網(wǎng)狀，可減輕雙體船1在收集垃圾后的總重量。

優(yōu)選地，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，在攝像裝置3的相機(jī)鏡頭上裝有可控偏振鏡(未示出)，使得攝像裝置3的成像結(jié)果為對(duì)水面反射的光線進(jìn)行過(guò)濾處理后的成像，進(jìn)而使得機(jī)器人可以清理較小且不易被發(fā)現(xiàn)的垃圾。該偏振鏡可以按角度調(diào)節(jié)，也可以按一定速度轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中不停獲取圖像，同樣可以達(dá)到濾除干擾光線的效果。

進(jìn)一步優(yōu)選地，上述動(dòng)力裝置4為噴水驅(qū)動(dòng)裝置，該噴水驅(qū)動(dòng)裝置用于為機(jī)器人提供前進(jìn)動(dòng)力及轉(zhuǎn)向動(dòng)力，相對(duì)螺旋槳而言，此噴水驅(qū)動(dòng)方式可避免被垃圾纏繞。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型實(shí)施例的用于自動(dòng)清理水面垃圾的機(jī)器人還包括覆蓋在甲板11上的太陽(yáng)能電池板7，該太陽(yáng)能電池板7與電源5電性連接，此時(shí)電源5為內(nèi)置可充電電池，通過(guò)太陽(yáng)能電池板7為電池持續(xù)充電，進(jìn)而為機(jī)器人提供更持久的續(xù)航時(shí)間。

優(yōu)選地，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，垃圾收集艙13可拆卸連接在甲板11兩側(cè)的片體12之間，且該垃圾收集艙13的下端面高出片體12的底面?？梢岳斫獾氖牵诒緦?shí)用新型的其它實(shí)施例中，垃圾收集艙13也可以不設(shè)置在兩個(gè)片體12之間。

進(jìn)一步地，如圖3所示，電路模塊6具體包括定位單元61、處理單元62、存儲(chǔ)單元63和控制單元64。其中，定位單元61與處理單元62電性連接且用于定位機(jī)器人當(dāng)前坐標(biāo)位置信息并將其傳輸給處理單元62；處理單元62分別與定位單元61、攝像裝置3、存儲(chǔ)單元63和控制單元64電性連接，且處理單元62用于接收攝像裝置3實(shí)時(shí)采集的環(huán)境圖像信息并將其與存儲(chǔ)單元63的中存儲(chǔ)的環(huán)境信息進(jìn)行對(duì)比，以判斷采集的圖像中是否存在異常物體，處理單元62還用于接收定位單元61的定位信息并根據(jù)該定位信息及攝像裝置3的高度及云臺(tái)2的垂直角度計(jì)算圖像中的異常物體的具體位置信息；存儲(chǔ)單元63用于存儲(chǔ)機(jī)器人工作水域的環(huán)境信息；控制單元64分別與動(dòng)力裝置4和云臺(tái)2電性連接，控制單元64用于接收處理單元62的處理信息并根據(jù)處理信息控制動(dòng)力裝置4和云臺(tái)2的動(dòng)作。

結(jié)合圖4，本實(shí)用新型實(shí)施例的用于自動(dòng)清理水面垃圾的機(jī)器人，其中，電路模塊6包括定位單元61、分別與定位單元61和攝像裝置3電性連接的處理單元62、與處理單元62電性連接的存儲(chǔ)單元63，以及分別與動(dòng)力裝置4和云臺(tái)2電性連接的控制單元64。具體地，該機(jī)器人自動(dòng)清理水面垃圾的方法包括以下步驟：

A0、開(kāi)始；

A、水面巡航圖像分析及判斷是否發(fā)現(xiàn)異常物體，具體為：控制單元64通過(guò)控制動(dòng)力裝置4來(lái)控制機(jī)器人在水面巡航，然后通過(guò)處理單元62對(duì)攝像裝置3實(shí)時(shí)采集的環(huán)境圖像進(jìn)行分析并判斷圖像內(nèi)是否有異常物體，若有則執(zhí)行下一步驟，否則重復(fù)執(zhí)行本步驟；

B、停止運(yùn)動(dòng)，具體為：控制單元64控制動(dòng)力裝置4停止運(yùn)行，進(jìn)而使得雙體船停止運(yùn)動(dòng)；

C、調(diào)節(jié)偏振鏡采集圖像及判斷圖像是否均包含此物體，具體為：控制單元64控制云臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)使得異常物體位于圖像的中心區(qū)域，同時(shí)重復(fù)調(diào)節(jié)攝像裝置3鏡頭上的偏振鏡至少三次并重新采集每次調(diào)節(jié)后的環(huán)境圖像，然后通過(guò)處理單元62對(duì)每次重新采集的環(huán)境圖像進(jìn)行分析并判斷圖像中是否都有異常物體，若都有則執(zhí)行下一步驟，否則返回步驟A；

D、識(shí)別物體位置，具體為：定位單元61定位機(jī)器人的當(dāng)前坐標(biāo)位置，并通過(guò)處理單元62計(jì)算異常物體的具體坐標(biāo)位置；

F、前往清理垃圾，具體為：控制單元64通過(guò)控制動(dòng)力裝置4來(lái)控制機(jī)器人前往清理異常物體，清理完畢后返回步驟A。

優(yōu)選地，在上述步驟A和步驟C中，處理單元62通過(guò)對(duì)比攝像裝置3采集的環(huán)境圖像與存儲(chǔ)單元63中存儲(chǔ)的環(huán)境信息來(lái)判斷圖像內(nèi)是否有異常物體。

進(jìn)一步優(yōu)選地，在上述步驟D中，處理單元62通過(guò)獲取攝像裝置3的高度及云臺(tái)2的垂直角度來(lái)計(jì)算異常物體與機(jī)器人的相對(duì)位置，再根據(jù)機(jī)器人的當(dāng)前坐標(biāo)位置計(jì)算異常物體的具體坐標(biāo)位置。

在本實(shí)用新型實(shí)施例的具體應(yīng)用中，機(jī)器人通過(guò)GPS自主導(dǎo)航，在水面進(jìn)行巡航移動(dòng)，同時(shí)垃圾收集艙13進(jìn)行垃圾清理工作。在雙體船1的移動(dòng)過(guò)程中，云臺(tái)2按預(yù)設(shè)的角度范圍緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)攝像裝置3對(duì)環(huán)境圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，采集后的圖像傳輸給處理單元62進(jìn)行分析。機(jī)器人內(nèi)部存儲(chǔ)單元63存儲(chǔ)有當(dāng)前工作水域的所有環(huán)境信息，當(dāng)處理單元62分析到某位置的圖像與內(nèi)部存儲(chǔ)的信息不一致時(shí)，機(jī)器人立即停止前進(jìn)動(dòng)作，自動(dòng)調(diào)整云臺(tái)2使該位置至圖像中心。然后旋轉(zhuǎn)偏振鏡一定的角度(如90度或60度或30度等)并重新采集圖像，重復(fù)調(diào)節(jié)偏振鏡及采集圖像3次，再分析每次采集的圖像中是否有此物體出現(xiàn)。若分析結(jié)果為所有圖像中均有此物體出現(xiàn)，則可排除水面波紋反光因素的干擾，進(jìn)而判定此位置存在垃圾。

判定圖像中存在垃圾后，處理單元62通過(guò)獲取攝像裝置3的高度及云臺(tái)2的垂直角度，計(jì)算出此物體與雙體船1的相對(duì)位置，再根據(jù)機(jī)器人的當(dāng)前位置可計(jì)算出此物體的具體坐標(biāo)位置，然后機(jī)器人行駛至垃圾位置將垃圾清理。此垃圾清理完畢之后，機(jī)器人繼續(xù)巡航移動(dòng)清理其它垃圾。

本實(shí)用新型實(shí)施例的水面巡航功能可清理較小且不易被發(fā)現(xiàn)的垃圾，而垃圾定位清理功能，則實(shí)現(xiàn)了較大垃圾的迅速清理工作。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。