本发明专利技术涉及一种基于视觉识别技术的垃圾清理船及其控制系统。该水面垃圾清理船包括船体框架、可拆卸安装在船体框架内的收集舱、转动安装在船体框架前端的舱门、对称设置在船体框架左右两侧的浮块一与浮块二、安装在船体框架前端顶部的摄像头与控制系统以及安装在船体框架底部的推动器。该水面垃圾清理船不仅可以实现水面垃圾的自动清理，还能够在垃圾清理结束后自动返航至出发点，其功能可以实现2.4G遥控器对其的控制，还可以实现手机端的APP对其的人工遥控，且该水面垃圾清理船的垃圾收集箱易与船体框架分离，便于后期对船体的维护与清理。清理。清理。
【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉识别技术的垃圾清理船及其控制系统
[0001]本专利技术涉及垃圾清理
，具体涉及一种基于视觉识别技术的垃圾清 理船及其控制系统。
技术介绍
[0002]近年来，国家针对具体的水域污染情况研制了多款机械化程度较高的水面 清洁船，某些公司还研发出了含有保护水生植物、清理水面油污等特定功能的 船，但大都采用人为操控船实现打捞垃圾，往往需要耗费大量人力，清理时间 长，效率偏低。
[0003]
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于视觉识别技术的垃圾清理船及其控制系 统，该水面垃圾清理船不仅可以实现水面垃圾的自动清理，还能够在垃圾清理 结束后自动返航至出发点，其功能可以借助手机端的APP实现人工遥控，无 需配备2.4G遥控器，且该水面垃圾清理船的垃圾收集箱易与船体框架分离， 便于后期对船体的维护与清理。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]一种基于视觉识别技术的垃圾清理船，包括船体框架、可拆卸安装在船体 框架内的收集舱、转动安装在船体框架前端的舱门、对称设置在船体框架左右 两侧的浮块一与浮块二、安装在船体框架前端顶部的摄像头以及安装在船体框 架底部的推动器。
[0007]进一步的，所述船体框架采用若干铝方管焊接而成。
[0008]进一步的，所述收集舱采用亚克力板材质，收集舱为前端及上端开口的腔 体，收集舱的侧壁和底部均开设有若干通孔一。
[0009]进一步的，所述舱门的数量为两个，分别转动安装在船体框架前端的左右 两侧；所述舱门采用亚克力材质，所述舱门上开设有若干通孔二。亚克力材质 有较强的硬度，对其钻孔后仍能保持较强的硬度，收集舱和舱门能够抵御水面 上波浪的冲击，通孔一和通孔二的设置能够减少垃圾船在水面上行驶时的阻力。
[0010]进一步的，所述推进器的数量为4个，均匀安装在船体框架底部的四个端 角处。四个推进器作为垃圾清理船的动力系统，为水面垃圾清理船在水面上的 运行提供足够的动力，通过调节两侧推进器的转速差和旋转方向实现船体的转 向。
[0011]进一步的，所述船体框架前端顶部转动安装有支撑板一，所述摄像头通过 舵机安装在支撑板一上。
[0012]进一步的，所述船体框架后端顶部转动安装有支撑板二；所述支撑板二上 还安装有蓄电池，所述推进器与蓄电池电性连接。支撑板一和支撑板二分别通 过一舵机控制其转动。
[0013]进一步的，本专利技术还包括一种上述垃圾清理船的控制系统，该控制系统安 装在安装在船体框架前端顶部，具体地说，安装在支撑板二上。该控制系统包 括视觉模块、推进器
控制模块、远程无线控制模块、GPS+北斗双模定位模块 和姿态解析模块；所述视觉模块采用K210芯片，其包括PWM外设一和UART 外设一，视觉模块的输入端与摄像头的输出端相连；所述推进器控制模块包括 清理船主控芯片和电调，所述清理船主控芯片采用STM32F103ZET6芯片，其 包括UART外设二和PWM外设二，所述推进器主控芯片的PWM外设二和推 进器电调连接；所述远程无线控制模块包括蓝牙JDY
‑
31模块、单片机模块和 无线通信模块；所述单片机模块采用STM32F103C8T6，无线通信模块采用 HC
‑
12无线通信模块；所述GPS定位模块采用S1216F8
‑
BD GPS+北斗双模定 位模块，所述姿态解析模块采用MPU6050模块，姿态解析模块用于对垃圾清 理船的航向角和前进的加速度进行调整。
[0014]具体上述控制系统的基于视觉识别技术的垃圾清理船的工作方法为：
[0015](1)开启水面垃圾清理船的电源总开关，水面垃圾清理船的推进器、视 觉模块以及定位模块处于待机状态，其搭载的通信模块处于工作状态，等待通 信模块接收来自控制端消息指令。
[0016](2)启动移动端APP，点击APP上的“连接”按键，可以实现手机蓝牙 模块借助通信中转设备与水面垃圾清理船HC
‑
12模块的通信建立，其通信连接 方式如图5所示，同时APP上的控制按键均处于可点击状态。
[0017](3)点击移动端APP上的控制按键，移动端会向水面垃圾清理船的通信 模块发送相应的字符串，即相应的指令信息，水面垃圾清理船会根据接收的指 令信息完成相应的控制动作。
[0018](4)点击移动端APP上的开启自主清理按键，水面垃圾清理船的视觉模 块开启激活状态，视觉模块的主控对摄像头采集的图像进行滤波处理，对处理 后的图像进行垃圾目标检测，同时水面垃圾清理船主控的UART外设开始接收 来自视觉模块UART外设二的控制信息。控制信息用于发送信息控制清理船的 一些状态，如打开/关闭收集舱门，和向左/右修正(垃圾不在正前方的情况下)。 控制信息可以是一帧数据，例如”BCE”，其中该帧数据的第一位
‘
B
’
和第 三位
‘
E
’
就是校验位，第二位
‘
C
’
就是控制信息位，当视觉模块的UART 外设向清理船主控的UART外设发送该帧数据时，会解析得到
‘
C
’
，表示关 闭收集舱门。数据帧的协议是自己制定，例如“BOE”，就表示打开收集舱门。
[0019]视觉模块对摄像头采集的图像进行滤波处理后，对处理后的图像进行垃圾 检测，若视觉模块没有检测到目标，则水面垃圾清理船的主控控制推进器，驱 动水面垃圾清理船进行原地360
°
旋转，在旋转的同时，视觉模块进行目标检 测，若视觉模块在水面垃圾清理船旋转过程中未发现检测目标，则水面垃圾清 理船移动至下一个区域，原地360
°
旋转，重复上述操作；当视觉模块检测到 目标，视觉模块捕获最大像素点目标的位置信息，并将该信息按照设定的通信 协议进行打包并通过串口发送至水面垃圾清理船的主控，水面垃圾清理船的主 控根据设定的通信协议解析视觉模块发送的数据帧获取目标位置信息，并对目 标垃圾进行追踪与收集。
[0020](5)点击移动端APP上的关闭自主清理按键，并电机开启自主返航按键， 水面垃圾清理的主控将不再接收来自视觉模块的数据帧，而开启对定位模块和 陀螺仪信息的接收与解析，根据解析得到的来自定位模块的经纬度信息以及陀 螺仪的航向角信息，调用自主返航算法实现水面垃圾清理船的自主返航。
[0021](6)点击移动端APP上的开启开仓按键，水面垃圾清理船会控制舵机打 开前后方
的支撑板，使垃圾收集箱处于可以取出的状态，对垃圾的取出与对水 面垃圾清理船的清理。
[0022]本专利技术所描述的水面垃圾清理船不仅可以通过视觉系统实现对水面垃圾 的自动追踪，还具备两种无线远程控制功能，分别为2.4G无线遥控和APP的 远程控制的无线通信。前者2.4G遥控器是采用SBUS协议进行控制，SBUS 协议的一帧数据包含35个字节，本专利技术通过串口助手测本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于视觉识别技术的垃圾清理船，其特征在于：包括船体框架、可拆卸安装在船体框架内的收集舱、转动安装在船体框架前端的舱门、对称设置在船体框架左右两侧的浮块一与浮块二、安装在船体框架前端顶部的摄像头以及安装在船体框架底部的推动器。2.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别技术的垃圾清理船，其特征在于：所述船体框架采用若干铝方管焊接而成。3.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别技术的垃圾清理船，其特征在于：所述收集舱采用亚克力板材质，收集舱为前端及上端开口的腔体，收集舱的侧壁和底部均开设有若干通孔一。4.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别技术的垃圾清理船，其特征在于：所述舱门的数量为两个，分别转动安装在船体框架前端的左右两侧；所述舱门采用亚克力材质，所述舱门上开设有若干通孔二。5.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别技术的垃圾清理船，其特征在于：所述推进器的数量为4个，均匀安装在船体框架底部的四个端角处。6.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别技术的垃圾清理船，其特征在于：所述船体框架前端顶部转动安装有支撑板一，所述摄像头通过舵机安装在支撑板一上。7.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别技术的垃圾清理船，其特征在于：所述船体框架后端顶部转动安装有支撑板二；所述支撑板二上还安装有蓄电池，所述推进器与蓄电池电性连接。8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种基于视觉识别技术的垃圾清理船的控制系统，其特征在于：所述控制系统安装在船体框架前端，安装在支撑板二上，所述控制系统包括视觉模块、推进器控制模块、远程无线控制模块、GPS+北斗双模定位模块和姿态解析模块；所述视觉模块采用K210芯片，其包括PWM外设一和UART外设一，视觉模块的输入端与摄像头的输出端相连；所述推进器控制模块包括清理船主控芯片和电调，所述清理船主控芯片采用STM32F103ZET6芯片，其包括UART外设二和PWM外设二，所述推进器主控芯片的PWM外设二和推进器控制模块的电调连接；所述远程无线控制模块包括蓝牙JDY
‑
31模块、单片机模块和无线通信模块；所述单片机模块采用STM32F103C8T6芯片，无线通信模块采用HC
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12无线通信模块；所述GPS+北斗双模定位模块采用S1216F8
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BD GPS+北斗双模定位模块，所述姿态解析模块采用MPU6050模块，姿...
【专利技术属性】
技术研发人员：任泰安，朱文涛，朱华炳，陈静，张艺佳，胡国亮，程维轩，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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