本發(fā)明涉及無人船領(lǐng)域，尤其涉及一種與無人機(jī)聯(lián)合作業(yè)的無人船清潔系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)：

隨著城市化和工業(yè)化的推進(jìn)，越來越多的水域收到了污染，其中水面漂浮垃圾也是其重要組成部分。垃圾的清理、處置技術(shù)與設(shè)施的相對(duì)落后，垃圾清理仍以勞動(dòng)密集型為主，許多非沿海發(fā)達(dá)城市的地方大多采用人工打撈水面垃圾的原始方法。這種清理方式不僅浪費(fèi)人力物力，而且勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣，工人人身安全沒有保障，清理難度大，綜合成本高。

目前已有無人船涉及水上清理領(lǐng)域，若是無人船在距離岸邊較遠(yuǎn)的水域工作時(shí)，因無人船裝載完畢難免需要來回卸載垃圾，如此一來，使得無人船續(xù)航能力降低，清理效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種與無人機(jī)聯(lián)合作業(yè)的無人船清潔系統(tǒng)及其工作方法。

技術(shù)方案：一種與無人機(jī)聯(lián)合作業(yè)的無人船清潔系統(tǒng)，包括無人機(jī)、無人船、連接裝置、水上清掃裝置以及處理器，所述無人機(jī)包括攝像裝置以及導(dǎo)航裝置，所述攝像裝置以及導(dǎo)航裝置與所述處理器連接，所述連接裝置用于連接所述無人機(jī)與所述無人船，所述水上清掃裝置設(shè)置在所述無人船前部，所述無人船包括驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置、定位裝置、電源裝置以及速度傳感器，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)所述水上清掃裝置，所述處理器與驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置、定位裝置連接以及速度傳感器連接，所述無人船還包括第一輸料管、第二輸料管、第一集料箱、第二集料箱，所述第一輸料管一端與所述水上清掃裝置連接，另一端與所述第一集料箱連通，所述第二輸料管一端與所述水上清掃裝置連接，另一端與所述第二集料箱連通，所述第一輸料管上設(shè)置有第一電控閥門，所述第二輸料管上設(shè)置有第二電控閥門，所述第一電控閥門以及所述第二電控閥門與所述控制裝置連接，無人機(jī)通過鐵鏈與連接裝置連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述連接裝置頂部設(shè)置有停機(jī)板，無人船正常工作時(shí)，所述無人機(jī)進(jìn)入休眠模式，降落在所述停機(jī)板上。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述無人機(jī)底部設(shè)置有真空吸盤裝置，所述真空吸盤裝置用于吸附所述第一集料箱以及所述第二集料箱。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述第一集料箱頂部設(shè)置有第一激光測(cè)距儀，所述第二集料箱頂部設(shè)置有第二激光測(cè)距儀，所述第一激光測(cè)距儀以及所述第二激光測(cè)距儀與所述處理器連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述第一集料箱底部設(shè)置有第一電控開關(guān)，所述第二集料箱底部設(shè)置有第二電控開關(guān)，所述第一電控開關(guān)以及所述第二電控開關(guān)與所述控制裝置連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述第一集料箱以及所述第二集料箱底部設(shè)置有金屬濾網(wǎng)，所述金屬濾網(wǎng)用于過濾垃圾物中的海水。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，包括以下工作步驟：

a）先設(shè)定無人機(jī)以及無人船的運(yùn)動(dòng)行程；

b）速度傳感器檢測(cè)無人船的運(yùn)動(dòng)速度并將其發(fā)送給處理器，處理器向無人機(jī)輸出信號(hào)，控制無人機(jī)與無人船保持相同的速度；

c）第一激光測(cè)距儀檢測(cè)垃圾與第一集料箱頂部的距離并將其發(fā)送給處理器；

d）若處理器判斷第一集料箱內(nèi)已填充完畢，則向控制裝置以及無人機(jī)輸出控制信號(hào)，控制裝置控制第一電控閥門關(guān)閉，同時(shí)控制第二電控閥門開啟；

e）無人機(jī)脫離連接裝置，吸附裝置吸附第一集料箱，無人機(jī)將第一集料箱帶至離當(dāng)前位置最近的垃圾站進(jìn)行卸料，第二集料箱開始收集；

f）定位裝置將無人船的坐標(biāo)發(fā)送給處理器，處理器向?qū)Ш窖b置輸出導(dǎo)航信號(hào)，無人機(jī)根據(jù)導(dǎo)航信號(hào)返回?zé)o人船所在位置。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，步驟b）還包括：

攝像裝置將航拍畫面?zhèn)魉徒o處理器，處理器判斷無人船前方是否有船或者礁石，若有則向無人船輸出避讓信號(hào)，無人船接收到信號(hào)時(shí)繞開障礙物。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，步驟e）還包括：

預(yù)先在導(dǎo)航裝置中標(biāo)記出本地所有垃圾站的位置，定位裝置將無人船的位置坐標(biāo)發(fā)送給處理器，處理器判斷接收到的無人船坐標(biāo)與垃圾站坐標(biāo)之間的距離，將距離最近的一個(gè)垃圾站在導(dǎo)航裝置中選取出來，無人機(jī)根據(jù)導(dǎo)航飛向所述垃圾站。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)以下有益效果：無人機(jī)與無人船在指定的海面或河面進(jìn)行巡邏，無人機(jī)搜尋需要清理的水域，無人船將水上垃圾進(jìn)行清掃收納，第一集料箱收納完畢后無人機(jī)進(jìn)行卸料，同時(shí)第二集料箱開始收納，本發(fā)明通過無人機(jī)與無人船聯(lián)合作業(yè)，保證了卸料的同時(shí)無人船能夠持續(xù)進(jìn)行清理工作，大大提高的清理效率。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實(shí)施例，并于說明書一起用于解釋本公開的原理。

圖1為本發(fā)明提供的一種與無人機(jī)聯(lián)合作業(yè)的無人船結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的收納垃圾結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的一種與無人機(jī)聯(lián)合作業(yè)的無人船工作方法示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

實(shí)施例一

如圖1、圖2所示，一種與無人機(jī)聯(lián)合作業(yè)的無人船清潔系統(tǒng)，包括無人機(jī)1、無人船2、連接裝置3、水上清掃裝置4以及處理器5，其特征在于，所述無人機(jī)1包括攝像裝置6以及導(dǎo)航裝置7，所述攝像裝置6以及導(dǎo)航裝置7與所述處理器5連接，所述連接裝置3用于連接所述無人機(jī)1與所述無人船2，所述水上清掃裝置4設(shè)置在所述無人船2前部，所述無人船2包括驅(qū)動(dòng)裝置8、控制裝置9、定位裝置10、電源裝置11以及速度傳感器12，所述驅(qū)動(dòng)裝置8用于驅(qū)動(dòng)所述水上清掃裝置4，所述處理器5與驅(qū)動(dòng)裝置8、控制裝置9、定位裝置10連接以及速度傳感器12連接，所述無人船2還包括第一輸料管13、第二輸料管14、第一集料箱15、第二集料箱16，所述第一輸料管13一端與所述水上清掃裝置4連接，另一端與所述第一集料箱15連通，所述第二輸料管14一端與所述水上清掃裝置4連接，另一端與所述第二集料箱16連通，所述第一輸料管13上設(shè)置有第一電控閥門17，所述第二輸料管14上設(shè)置有第二電控閥門18，所述第一電控閥門17以及所述第二電控閥門18與所述控制裝置9連接，無人機(jī)1通過鐵鏈19與連接裝置3連接。所述連接裝置3頂部設(shè)置有停機(jī)板20，無人船2正常工作時(shí)，所述無人機(jī)1進(jìn)入休眠模式，降落在所述停機(jī)板20上。所述無人機(jī)1底部設(shè)置有真空吸盤裝置21，所述真空吸盤裝置21用于吸附所述第一集料箱15以及所述第二集料箱16。所述第一集料箱15頂部設(shè)置有第一激光測(cè)距儀22，所述第二集料箱16頂部設(shè)置有第二激光測(cè)距儀23，所述第一激光測(cè)距儀22以及所述第二激光測(cè)距儀23與所述處理器5連接。所述第一集料箱15以及所述第二集料箱16底部設(shè)置有金屬濾網(wǎng)26，所述金屬濾網(wǎng)26用于過濾垃圾物中的海水。具體地，水上清掃裝置4安裝在無人船2前部，處理器5、驅(qū)動(dòng)裝置8、控制裝置9、定位裝置10、電源裝置11、速度傳感器12、第一輸料管13、第二輸料管14、第一集料箱15以及第二集料箱16都安裝在無人船2內(nèi)部，水上清掃裝置4能夠?qū)λ嫔系睦M(jìn)行清掃收納，所述第一輸料管13的一端與所述水上清掃裝置4的側(cè)下方連接，另一端與所述第一集料箱15側(cè)上方連通，所述第二輸料管14的一端與所述水上清掃裝置4的側(cè)下方連接，另一端與所述第二集料箱16側(cè)上方連通，所述水上清掃裝置4的水平高度高于所述第一集料箱15以及所述第二集料箱16，所述第一輸料管13以及所述第二輸料管14傾斜安裝且在水平方向保持平行，在靠近所述水上清掃裝置4的一端高于靠近所述第一集料箱15以及所述第二集料箱16的一端；連接裝置3垂直安裝在無人船2頂部，所述連接裝置3頂部設(shè)置有停機(jī)板20。

根據(jù)需要清理的水域位置設(shè)定無人機(jī)1以及無人船2的航線，速度傳感器12檢測(cè)無人船2的速度值并將其發(fā)送給處理器5，處理器5根據(jù)接受到的速度值向無人機(jī)1輸出信號(hào)，控制無人機(jī)1與無人船2保持相同的前進(jìn)速度；無人機(jī)1在低空保持飛行，攝像裝置6拍攝周圍五百米范圍內(nèi)的水面景象并將其發(fā)送給處理器5，處理器5根據(jù)接收到的航拍畫面判斷周圍水面是否存在垃圾，若存在垃圾，則向無人機(jī)1以及無人船2輸出信號(hào)，控制所述無人機(jī)1以及無人船2向垃圾區(qū)域駛?cè)?，若不存在垃圾，所述無人機(jī)1以及無人船2按照預(yù)定航線繼續(xù)行駛。

所述無人機(jī)1以及無人船2抵達(dá)垃圾區(qū)域后，驅(qū)動(dòng)裝置8驅(qū)動(dòng)水上清掃裝置4開始工作，控制裝置9控制第一電控閥門17開啟，所述水上清掃裝置4設(shè)置為左右兩個(gè)機(jī)械手，通過驅(qū)動(dòng)兩個(gè)機(jī)械手來回?cái)[動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)水上漂浮垃圾的收納工作，第一電控閥門17開啟，第二電控閥門18關(guān)閉，垃圾順著第一輸料管13流向第一集料箱15，所述第一集料箱15頂部設(shè)置有第一激光測(cè)距儀22，所述激光測(cè)距儀測(cè)量垃圾與所述第一集料箱15頂部的距離值并將其發(fā)送給處理器5，處理器5中預(yù)設(shè)一個(gè)安全距離值，所述安全距離值需要確保垃圾與所述第一集料箱15頂部留有空隙，處理器5接收到的距離值逐漸變小，當(dāng)所述距離值降為預(yù)設(shè)的安全距離值時(shí)，處理器5同時(shí)向控制裝置9以及無人機(jī)1輸出信號(hào)，控制裝置9控制第一電控閥門17關(guān)閉，控制第二電控閥門18開啟，垃圾順著第二輸料管14流向第二集料箱16，無人機(jī)1將所述第一集料箱15帶離卸料；所述第二集料箱16頂部設(shè)置有第二激光測(cè)距儀23，所述激光測(cè)距儀測(cè)量垃圾與所述第二集料箱16頂部的距離值并將其發(fā)送給處理器5，當(dāng)處理器5接收到的距離值降為安全距離值時(shí)，處理器5同時(shí)向控制裝置9以及無人機(jī)1輸出信號(hào)，控制裝置9控制第二電控閥門18關(guān)閉，控制第一電控閥門17開啟，垃圾順著第一輸料管13流向第一集料箱15，所述第一集料箱15與第二集料箱16實(shí)現(xiàn)交替工作，所述第一集料箱15以及第二集料箱16底部設(shè)置有金屬濾網(wǎng)26，收納的垃圾會(huì)攜帶海水或者河水進(jìn)入所述第一集料箱15以及第二集料箱16，造成負(fù)重過大，金屬濾網(wǎng)26將這部分海水或者河水過濾掉，使得所述第一集料箱15以及第二集料箱16能夠收納更多的垃圾。

實(shí)施例二

如圖3所示，一種與無人機(jī)聯(lián)合作業(yè)的無人船清潔系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括以下工作步驟：

a）先設(shè)定無人機(jī)1以及無人船2的運(yùn)動(dòng)行程；

b）速度傳感器12檢測(cè)無人船2的運(yùn)動(dòng)速度并將其發(fā)送給處理器5，處理器5向無人機(jī)1輸出信號(hào)，控制無人機(jī)1與無人船2保持相同的速度；

c）第一激光測(cè)距儀22檢測(cè)垃圾與第一集料箱15頂部的距離并將其發(fā)送給處理器5；

d）若處理器5判斷第一集料箱15內(nèi)已填充完畢，則向控制裝置9以及無人機(jī)1輸出控制信號(hào)，控制裝置9控制第一電控閥門17關(guān)閉，同時(shí)控制第二電控閥門18開啟；

e）無人機(jī)1脫離連接裝置3，吸附裝置吸附第一集料箱15，無人機(jī)1將第一集料箱15帶至離當(dāng)前位置最近的垃圾站進(jìn)行卸料，第二集料箱16開始收集；

f）定位裝置10將無人船2的坐標(biāo)發(fā)送給處理器5，處理器5向?qū)Ш窖b置7輸出導(dǎo)航信號(hào)，無人機(jī)1根據(jù)導(dǎo)航信號(hào)返回?zé)o人船2所在位置。

步驟b）還包括：

攝像裝置6將航拍畫面?zhèn)魉徒o處理器5，處理器5判斷無人船2前方是否有船或者礁石，若有則向無人船2輸出避讓信號(hào)，無人船2接收到信號(hào)時(shí)繞開障礙物。

具體地，無人機(jī)1搭載的攝像裝置6為360°攝像頭，能夠清楚拍攝無人船2周圍五百米范圍內(nèi)的畫面并將其實(shí)時(shí)傳送的處理器5，在處理器5中預(yù)設(shè)第一安全值以及第二安全值，所述第一安全值大于所述第二安全值，例如，設(shè)置第一安全值為300米，設(shè)置第二安全值為100米；若處理器5判斷出接收到的畫面中有垃圾時(shí)，則向無人機(jī)1以及無人船2輸出信號(hào)，控制所述無人機(jī)1以及無人船2向垃圾區(qū)域駛?cè)ィ蝗襞袛喑鲇写粫r(shí)，則計(jì)算無人船2與船只的距離，當(dāng)所述距離低于所述第一安全值時(shí)，處理器5向無人機(jī)1以及無人船2輸出待機(jī)信號(hào)，所述無人機(jī)1以及無人船2原地待命，若船只并未駛離，當(dāng)距離低于第二安全值時(shí)，處理器5向無人機(jī)1以及無人船2輸出躲避信號(hào)，所述無人機(jī)1以及無人船2向兩側(cè)駛?cè)ィ蝗襞袛喑鲇腥藭r(shí)，則計(jì)算無人船2與人的距離，當(dāng)所述距離低于所述第二安全值時(shí)，處理器5向無人機(jī)1以及無人船2輸出躲避信號(hào)，所述無人機(jī)1以及無人船2向兩側(cè)駛?cè)ァ?/p>

實(shí)施例三

如圖1、圖3所示，所述無人機(jī)1底部設(shè)置有真空吸盤裝置21，所述真空吸盤裝置21用于吸附所述第一集料箱15以及所述第二集料箱16。所述第一集料箱15底部設(shè)置有第一電控開關(guān)24，所述第二集料箱16底部設(shè)置有第二電控開關(guān)25，所述第一電控開關(guān)24以及所述第二電控開關(guān)25與所述控制裝置9連接。步驟e）還包括：預(yù)先在導(dǎo)航裝置7中標(biāo)記出本地所有垃圾站的位置，定位裝置10將無人船2的位置坐標(biāo)發(fā)送給處理器5，處理器5判斷接收到的無人船2坐標(biāo)與垃圾站坐標(biāo)之間的距離，將距離最近的一個(gè)垃圾站在導(dǎo)航裝置7中選取出來，無人機(jī)1根據(jù)導(dǎo)航飛向所述垃圾站。

具體地，當(dāng)垃圾與第一集料箱15頂部的距離值降為預(yù)設(shè)的安全距離值時(shí)，處理器5同時(shí)向控制裝置9以及無人機(jī)1輸出信號(hào)，控制裝置9控制第一電控閥門17關(guān)閉，控制第二電控閥門18開啟，垃圾順著第二輸料管14流向第二集料箱16，無人機(jī)1將所述第一集料箱15帶離卸料，更進(jìn)一步，無人機(jī)1與鐵鏈19斷開連接，第一集料箱15與第一輸料管13斷開連接，無人機(jī)1飛向第一集料箱15，真空吸盤裝置21吸附所述第一集料箱15；將本地所有垃圾站的位置在導(dǎo)航裝置7中標(biāo)志出來，定位裝置10將無人機(jī)1以及無人船2所在位置坐標(biāo)發(fā)送的處理器5，處理器5將所述坐標(biāo)導(dǎo)入導(dǎo)航裝置7中，將無人船2坐標(biāo)與垃圾站坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算出無人船2與各個(gè)垃圾站之間的距離，將距離最近的一個(gè)垃圾站在導(dǎo)航裝置7中挑選出來，無人機(jī)1根據(jù)導(dǎo)航飛向最近的垃圾站卸料，若無人機(jī)1電量不足以飛至最近的垃圾站，處理器5根據(jù)航拍畫面選擇岸邊的垃圾桶，控制無人機(jī)1飛至所述垃圾桶進(jìn)行卸料，卸料時(shí)，處理器5控制第一電控開關(guān)24開啟傾倒垃圾。

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的是讓熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作出的等同變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。