CN108557032B - 一种与无人船联合作业的水下打捞设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与无人船联合作业的水下打捞设备及其工作方法，包括无人船以及打捞设备本体，无人船包括第一控制机构，打捞设备本体包括壳体以及螺旋推进机构，壳体包括第二控制机构、打捞部以及储物部，第二控制机构包括第二处理器、第二驱动装置、第二导航装置以及第二定位装置，第二处理器分别与第二驱动装置、第二导航装置以及第二定位装置连接，第二导航装置生成打捞设备本体的行进路线，打捞部包括机械臂，储物部包括漂浮装置，漂浮装置包括气球、安全气囊、锁扣以及锁环，锁扣设置于气球以及安全气囊上，锁环设置于安全气囊的另一端，安全气囊通过锁扣以及锁环首尾相连，螺旋推进机构设置于壳体尾端，控制打捞设备本体的水下航向。

Description

一种与无人船联合作业的水下打捞设备及其工作方法

技术领域

本发明涉及水下作业领域，特别涉及一种与无人船联合作业的水下打捞设备及其工作方法。

背景技术

人们在水边或水上游玩时，很容易将佩戴的饰品或随身携带的玩物掉落水中，例如，戒指、手镯、项链、手机、手表等等，其中大多数都是贵重物品，而由于其体积较小，丢失时并不容易引起注意，导致事后难以找到。此外，部分人出于省事的原因随手将生活垃圾扔入水中。对于部分生活在船上的人，其衣食住行都离不开水面，对水体污染造成的影响更大，日久天长，水底沉积了大量垃圾，其一，造成个人的财产损失；其二，电子产品造成水质污染，其三，影响水生生物的成长。

发明内容

发明目的：为了克服背景技术中的缺点，本发明实施例提供了一种与无人船联合作业的水下打捞设备及其工作方法，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：一种与无人船联合作业的水下打捞设备，包括无人船、打捞设备本体以及连接机构，所述无人船包括第一控制机构，所述第一控制机构包括第一处理器、第一驱动装置、第一导航装置以及第一定位装置，所述第一处理器分别与所述第一驱动装置、所述第一导航装置以及所述第一定位装置连接，所述第一导航装置用于生成所述无人船的第一航行路线，所述第一驱动装置用于驱动所述无人船航行，所述第一定位装置用于获取所述无人船的第一位置信息，所述打捞设备本体包括壳体以及螺旋推进机构，所述壳体包括第二控制机构、打捞部以及储物部，所述第二控制机构包括第二处理器、第二驱动装置、第二导航装置以及第二定位装置，所述第二处理器分别与所述第二驱动装置、所述第二导航装置以及所述第二定位装置连接，所述第二导航装置用于生成所述打捞设备本体的行进路线，所述第二定位装置用于获取所述打捞设备本体的第二位置信息，所述打捞部设置于所述壳体前端，所述打捞部包括机械臂以及聚光灯，所述第二驱动装置分别与所述机械臂以及所述聚光灯连接，所述机械臂包括机械爪，所述机械爪与所述第二驱动装置连接，用于抓取物体，所述聚光灯用于照亮预设区域，所述储物部包括漂浮装置，所述漂浮装置包括气球、安全气囊、锁扣以及锁环，所述锁扣设置于所述气球以及所述安全气囊的一端，所述锁环分别设置于所述安全气囊的另一端，所述安全气囊通过所述锁扣以及所述锁环首尾相连，所述储物部底部设置有电动开关，所述电动开关与所述第二驱动装置连接，所述螺旋推进机构与所述第二驱动装置连接，所述螺旋推进机构设置于所述壳体尾端，用于控制所述打捞设备本体的水下航向，所述打捞设备本体与所述无人船通过所述连接机构连接。

作为本发明的一种优选方式，所述无人船还包括高清摄像头，所述高清摄像头与所述第一处理器连接，用于拍摄所述无人船周围水域的影像并将所述影像发送给所述第一处理器。

作为本发明的一种优选方式，所述漂浮装置包括防护套，所述防护套由高强度纤维材质制成，包括在所述漂浮装置的外侧。

作为本发明的一种优选方式，所述漂浮装置包括警示单元，所述警示单元设置于所述气球上的锁扣的对立面，所述警示单元设置于危险废弃物标志。

作为本发明的一种优选方式，所述打捞部还包括声呐探测器，所述声呐探测器与所述第二处理器连接，用于水下探测并将探测结果发送给所述第二处理器。

作为本发明的一种优选方式，包括以下工作步骤：

a)所述第一处理器在所述第一导航装置中设置预设区域；

b)所述第一导航装置自动生成所述无人船至所述预设区域以及所述预设区域内的第一航行路线并将所述第一航行路线发送给所述第一处理器；

c)所述第一处理器根据所述第一航行路线向所述第一驱动装置输出航行信号，所述第一驱动装置驱动所述无人船按照所述第一航行路线航行；

d)所述无人船抵达所述预设区域后，所述第二处理器在所述第二导航装置中设置预设水域；

e)所述第二导航装置自动生成所述打捞设备在所述预设水域内的行进路线并将所述行进路线发送给所述第二处理器；

f)所述第二处理器根据所述行进路线向所述第二驱动装置输出行进信号，所述第二驱动装置驱动所述螺旋推进机构按照所述行进路线行进；

g)所述第二处理器判断所述打捞设备周围预设范围内是否有坠物；

h)若是，所述第二处理器向所述第二驱动装置输出漂浮信号，所述第二驱动装置驱动所述电动开关开启，所述第二驱动装置驱动所述机械爪抓取出一个漂浮装置，并将锁扣锁定在所述坠物上。

作为本发明的一种优选方式，所述机械爪释放所述漂浮装置后，所述漂浮装置携带所述坠物上浮，设置于所述气球上的警示单元浮出水面。

作为本发明的一种优选方式，步骤g还包括：

所述第二处理器中设置有预设范围；

所述声呐探测器进行水下探测并将探测结果发送给所述第二处理器；

所述第二处理器根据所述探测结果判断所述预设范围内是否有坠物。

作为本发明的一种优选方式，在步骤h之后还包括：

所述高清摄像头拍摄所述无人船周围水域的影像并将所述影像发送给所述第一处理器；

所述第一处理器判断所述影像中是否出现漂浮装置；

若是，所述第一处理器计算所述漂浮装置的位置信息并将所述位置信息发送给所述第一导航装置；

所述第一导航装置生成所述无人船至所述漂浮装置的第二航行路线并将所述第二航行路线发送给所述第一处理器；

所述第一处理器根据所述第二航行路线向所述第一驱动装置输出第二航行信号，所述第一驱动装置驱动所述无人船航行至所述漂浮装置；

所述第一处理器向所述第一驱动装置输出打捞信号，所述第一驱动装置驱动所述无人船将所述漂浮装置打捞至船上。

作为本发明的一种优选方式，所述第二处理器与远程终端建立连接；

所述第二处理器将接收到的影像发送给所述远程终端；

所述第二处理器将接收到的所述打捞设备本体的位置信息发送给所述远程终端。

本发明实现以下有益效果：

本发明提供的打捞设备适用于打捞水底的坠物，利用无人船与打捞设备本体联合作业，所述无人船携带所述打捞设备本体至预设区域，所述打捞设备本体与所述无人船断开连接，所述打捞设备本体进入水下作业，使用漂浮装置绑定水底坠物，所述漂浮装置包括气球以及安全气囊，所述漂浮装置能够提供足够的浮力，所述坠物受所述浮力的作用上浮，若是坠物的质量较大可以使用多个漂浮装置；所述无人船将漂浮在水面上的漂浮装置打捞；声呐探测器能够探测金属物质的位置信息以及成像。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。图1为本发明提供的一种与无人船联合作业的水下打捞设备结构示意图；

图2为本发明提供的漂浮装置结构示意图；

图3为本发明提供的警示单元平面示意图；

图4为本发明提供的一种与无人船联合作业的水下打捞设备工作方法流程图；

图5为本发明提供的打捞设备本体行进方法流程图；

图6为本发明提供的漂浮装置工作方法流程图；

图7为本发明提供的无人船打捞方法流程图；

图8为本发明提供的漂浮装置定位方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

如图1、2、3所示，一种与无人船联合作业的水下打捞设备，包括无人船1、打捞设备本体2以及连接机构3，无人船1包括第一控制机构4，第一控制机构4包括第一处理器5、第一驱动装置6、第一导航装置7以及第一定位装置8，第一处理器5分别与第一驱动装置6、第一导航装置7以及第一定位装置8连接，第一导航装置7用于生成无人船1的第一航行路线，第一驱动装置6用于驱动无人船1航行，第一定位装置用于获取无人船1的第一位置信息，打捞设备本体2包括壳体9以及螺旋推进机构10，壳体9包括第二控制机构11、打捞部12以及储物部13，第二控制机构11包括第二处理器14、第二驱动装置15、第二导航装置16以及第二定位装置17，第二处理器14分别与第二驱动装置15、第二导航装置16以及第二定位装置17连接，第二导航装置16用于生成打捞设备本体2的行进路线，第二定位装置17用于获取打捞设备本体2的第二位置信息，打捞部12设置于壳体9前端，打捞部12包括机械臂18以及聚光灯19，第二驱动装置15分别与机械臂18以及聚光灯19连接，机械臂18包括机械爪20，机械爪20与第二驱动装置15连接，用于抓取物体，聚光灯19用于照亮预设区域，储物部13包括漂浮装置21，漂浮装置21包括气球22、安全气囊23、锁扣24以及锁环25，锁扣24设置于气球22以及安全气囊23的一端，锁环25分别设置于安全气囊23的另一端，安全气囊23通过锁扣24以及锁环25首尾相连，储物部13底部设置有电动开关26，电动开关26与第二驱动装置15连接， 螺旋推进机构10与第二驱动装置15连接，螺旋推进机构10设置于壳体9尾端，用于控制打捞设备本体2的水下航向，打捞设备本体2与无人船1通过连接机构3连接。

无人船1还包括高清摄像头27，高清摄像头27与第一处理器5连接，用于拍摄无人船1周围水域的影像并将影像发送给第一处理器5。

漂浮装置21包括防护套28，防护套28由高强度纤维材质制成，包括在漂浮装置21的外侧。

漂浮装置21包括警示单元29，警示单元29设置于气球22上的锁扣24的对立面，警示单元29设置于危险废弃物标志。

打捞部12还包括声呐探测器30，声呐探测器与第二处理器14连接，用于水下探测并将探测结果发送给第二处理器14。

具体地，本发明提供的水下打捞设备包括三个部分，包括无人船1、打捞设备本体2以及连接机构3，打捞设备本体2包括壳体9、螺旋推进机构10，无人船1包括第一控制机构4以及高清摄像头27，第一控制机构4包括第一处理器5、第一驱动装置6、第一导航装置7以及第一定位装置8，壳体9包括第二控制机构11、打捞部12以及储物部13，第二控制机构11包括第二处理器14、第二驱动装置15、第二导航装置16以及第二定位装置17，打捞部12包括机械臂18、聚光灯19以及声呐探测器30，机械臂18包括机械爪20，储物部13包括漂浮装置21，漂浮装置21包括气球22、安全气囊23、锁扣24、锁环25、防护套28以及警示单元29。其中，无人船1与打捞设备本体2为两个独立的工作单元，两者通过无线连接，可实现远距离数据交互，两者也包括物理连接，即通过连接机构3连接，无人船1底部设置有连接口，壳体9顶部设置有相同的连接口，连接机构3通过连接口连接无人船1与打捞设备本体2，当无人船1携带打捞设备本体2至预设区域时，连接结构保持连接状态，当打捞设备本体2需要进入水下作业时，连接机构3断开连接，此时，打捞设备本体2与连接机构3分离，连接机构3与无人船1仍保持连接状态。

壳体9分为两端，打捞部12设置为流线体结构，打捞部12两侧机械臂18，机械臂18的前端设置有机械爪20，聚光灯19设置于打捞部12的底部，打捞设备本体2与连接机构3分离时，聚光灯19同步开启，储物部13内置有若干漂浮装置21，储物部13内包括充气泵，气球22可在储物部13内进行充气，也可充气完毕后存放在储物部13，将安全气囊23首尾相连，其中，位于首部的安全气囊23空余一个锁环25，位于尾部的安全气囊23空余一个锁扣24，锁扣24包括两个作用，其一，气球22上的锁扣24与首部的安全气囊23上的锁环25连接，其二，尾部的安全气囊23上的锁扣24与坠物连接，若是坠物不便连接锁扣24，将首部的安全气囊23上的锁环25与气球22解除，再将安全气囊23缠绕在坠物上，最后将首部的安全气囊23上的锁环25与尾部的安全气囊23上的锁扣24连接即可，气球22以及安全气囊23均包括充气口，漂浮装置21携带坠物浮出水面后，由无人船1收集，收集后将漂浮装置21与坠物分离，当储物部13内的漂浮装置21用完后，打捞设备本体2行进与无人船1进行补充。第二控制机构11内嵌于壳体9，第二控制机构11具有防水功能，螺旋推进机构10设置于壳体9尾部。

实施例二

如图4所示，一种与无人船联合作业的水下打捞设备的工作方法，包括以下工作步骤：

a)第一处理器5在第一导航装置7中设置预设区域；

b)第一导航装置7自动生成无人船1至预设区域以及预设区域内的第一航行路线并将第一航行路线发送给第一处理器5；

c)第一处理器5根据第一航行路线向第一驱动装置6输出航行信号，第一驱动装置6驱动无人船1按照第一航行路线航行；

d)无人船1抵达预设区域后，第二处理器14在第二导航装置16中设置预设水域；

e)第二导航装置16自动生成打捞设备本体2在预设水域内的行进路线并将行进路线发送给第二处理器14；

f)第二处理器14根据行进路线向第二驱动装置15输出行进信号，第二驱动装置15驱动螺旋推进机构10按照行进路线行进；

g)第二处理器14判断打捞设备本体2周围预设范围内是否有坠物；

h)若是，第二处理器14向第二驱动装置15输出漂浮信号，第二驱动装置15驱动电动开关26开启，第二驱动装置15驱动机械爪20抓取出一个漂浮装置21，并将锁扣24锁定在坠物上。

机械爪20释放漂浮装置21后，漂浮装置21携带坠物上浮，设置于气球22上的警示单元29浮出水面。

步骤g还包括：

第二处理器14中设置有预设范围；

声呐探测器30进行水下探测并将探测结果发送给第二处理器14；

第二处理器14根据探测结果判断预设范围内是否有坠物。

第二处理器14与远程终端建立连接；

第二处理器14将接收到的影像发送给远程终端；

第二处理器14将接收到的打捞设备本体2的位置信息发送给远程终端。

具体地，在本发明工作前，需确定打捞的区域，用户将远程终端与第一处理器5以及第二处理器14分别建立连接，使用远程终端编辑预设区域并将预设区域发送给第一处理器5以及第二处理器14，第一处理器5在第一导航装置7中将预设区域进行标记，第一导航装置7自动生成无人船1至预设区域以及预设区域内的第一航行路线并将第一航行路线发送给第一处理器5，打捞设备本体2通过无人船1携带至预设区域的水面上方再潜入水底工作。

如图5所示，声呐探测器30具备测距功能，测量至水底的距离并将距离发送给第二处理器14，在第二处理器14中设置预设距离，例如设置预设距离为0.2米，当第二处理器14接收到的距离小于或等于0.2米时，则控制打捞设备本体2不再下潜且保持距离水底0.2米，第二处理器14将接收到的影像转发给远程终端，用户可查看水下情况，其次，第二定位装置17获取打捞设备本体2的位置信息并将位置信息发送给第二处理器14，第二处理器14将位置信息转发给远程终端，用户可查看打捞设备本体2在水下的位置，也可按照上述方法查看无人船1的位置。

如图6所示，打捞设备本体2在水下行进的过程中，第二处理器14中设置预设范围，在本实施例中，预设范围以打捞设备本体2为中心，半径为10米的球体，声呐探测器30实时探测并将探测结果发送给第二处理器14，第二处理器14判断预设范围内是否有坠物，若是，第二处理器14向第二驱动装置15输出漂浮信号，第二驱动装置15先驱动电动开关26开启，其次，第二驱动装置15驱动机械爪20抓取出一个漂浮装置21，然后，机械爪20取出漂浮装置21后，第二驱动装置15驱动电动开关26关闭，第二驱动装置15驱动机械爪20将锁扣24锁定在坠物上，最后，第二驱动装置15驱动机械爪20释放漂浮装置21，漂浮装置21携带坠物浮出水面，若是坠物的质量超过预设质量，则使用多个漂浮装置21，漂浮装置21浮出水面后，气球22上的警示单元29露出水面，警示单元29设置为危险废弃物标志，提示水中的其他人员请勿靠近。

实施例三

如图7所示，在步骤h之后还包括：

高清摄像头27拍摄无人船1周围水域的影像并将影像发送给第一处理器5；

第一处理器5判断影像中是否出现漂浮装置21；

若是，第一处理器5计算漂浮装置21的位置信息并将位置信息发送给第一导航装置7；

第一导航装置7生成无人船1至漂浮装置21的第二航行路线并将第二航行路线发送给第一处理器5；

第一处理器5根据第二航行路线向第一驱动装置6输出第二航行信号，第一驱动装置6驱动无人船1航行至漂浮装置21；

第一处理器5向第一驱动装置6输出打捞信号，第一驱动装置6驱动无人船1将漂浮装置21打捞至船上。

具体地，漂浮装置21携带水底坠物浮出水面后，无人船1对其进行收集，若是漂浮装置21在水面停留时间过久，漂浮装置21在风力的作用下可能漂出无人船1的作业范围，本发明提供自动收集功能，当打捞设备本体2进入水下作业时，第一处理器5驱动高清摄像头27启动，高清摄像头27实时拍摄无人船1周围水域的影像并将影像发送给第一处理器5，第一处理器5分辨影像中是否出现漂浮装置21，如图8所示，第一处理器5以预设区域为平面建立坐标轴，第一处理器5将坐标轴导入第一导航装置7，第一处理器5确定漂浮装置21的位置信息，位置信息即坐标点，第一导航装置7生成无人船1至漂浮装置21的第二航行路线，无人船1按照第二航行路线航线并将漂浮装置21打捞，其中，在无人船1航行的过程中，第一处理器5实时更新漂浮装置21的位置信息，同时，第一导航装置7更新第二航行路线，第一驱动装置6纠正无人船1的第二航行路线。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种与无人船联合作业的水下打捞设备，包括无人船、打捞设备本体以及连接机构，其特征在于，所述无人船包括第一控制机构，所述第一控制机构包括第一处理器、第一驱动装置、第一导航装置以及第一定位装置，所述第一处理器分别与所述第一驱动装置、所述第一导航装置以及所述第一定位装置连接，所述第一导航装置用于生成所述无人船的第一航行路线，所述第一驱动装置用于驱动所述无人船航行，所述第一定位装置用于获取所述无人船的第一位置信息，所述打捞设备本体包括壳体以及螺旋推进机构，所述壳体包括第二控制机构、打捞部以及储物部，所述第二控制机构包括第二处理器、第二驱动装置、第二导航装置以及第二定位装置，所述第二处理器分别与所述第二驱动装置、所述第二导航装置以及所述第二定位装置连接，所述第二导航装置用于生成所述打捞设备本体的行进路线，所述第二定位装置用于获取所述打捞设备本体的第二位置信息，所述打捞部设置于所述壳体前端，所述打捞部包括机械臂以及聚光灯，所述第二驱动装置分别与所述机械臂以及所述聚光灯连接，所述机械臂包括机械爪，所述机械爪与所述第二驱动装置连接，用于抓取物体，所述聚光灯用于照亮预设区域，所述储物部包括漂浮装置，所述漂浮装置包括气球、安全气囊、防护套、锁扣以及锁环，所述锁扣设置于所述气球以及所述安全气囊的一端，所述锁环分别设置于所述安全气囊的另一端，所述安全气囊通过所述锁扣以及所述锁环首尾相连，所述防护套由高强度纤维材质制成，包裹在所述漂浮装置的外侧，所述储物部底部设置有电动开关，所述电动开关与所述第二驱动装置连接， 所述螺旋推进机构与所述第二驱动装置连接，所述螺旋推进机构设置于所述壳体尾端，用于控制所述打捞设备本体的水下航向，所述打捞设备本体与所述无人船通过所述连接机构连接。

2.根据权利要求1所述的一种与无人船联合作业的水下打捞设备，其特征在于：所述无人船还包括高清摄像头，所述高清摄像头与所述第一处理器连接，用于拍摄所述无人船周围水域的影像并将所述影像发送给所述第一处理器。

3.根据权利要求2所述的一种与无人船联合作业的水下打捞设备，其特征在于：所述漂浮装置包括警示单元，所述警示单元设置于所述气球上的锁扣的对立面，所述警示单元设置于危险废弃物标志。

4.根据权利要求3所述的一种与无人船联合作业的水下打捞设备，其特征在于：所述打捞部还包括声呐探测器，所述声呐探测器与所述第二处理器连接，用于水下探测并将探测结果发送给所述第二处理器。

5.根据权利要求4所述的一种与无人船联合作业的水下打捞设备的工作方法，其特征在于：包括以下工作步骤：

a)所述第一处理器在所述第一导航装置中设置预设区域；

b)所述第一导航装置自动生成所述无人船至所述预设区域以及所述预设区域内的第一航行路线并将所述第一航行路线发送给所述第一处理器；

c)所述第一处理器根据所述第一航行路线向所述第一驱动装置输出航行信号，所述第一驱动装置驱动所述无人船按照所述第一航行路线航行；

d)所述无人船抵达所述预设区域后，所述第二处理器在所述第二导航装置中设置预设水域；

e)所述第二导航装置自动生成所述打捞设备在所述预设水域内的行进路线并将所述行进路线发送给所述第二处理器；

f)所述第二处理器根据所述行进路线向所述第二驱动装置输出行进信号，所述第二驱动装置驱动所述螺旋推进机构按照所述行进路线行进；

g)所述第二处理器判断所述打捞设备周围预设范围内是否有坠物；

h)若是，所述第二处理器向所述第二驱动装置输出漂浮信号，所述第二驱动装置驱动所述电动开关开启，所述第二驱动装置驱动所述机械爪抓取出一个漂浮装置，并将锁扣锁定在所述坠物上。

6.根据权利要求5所述的一种与无人船联合作业的水下打捞设备的工作方法，其特征在于：所述机械爪释放所述漂浮装置后，所述漂浮装置携带所述坠物上浮，设置于所述气球上的警示单元浮出水面。

7.根据权利要求5所述的一种与无人船联合作业的水下打捞设备的工作方法，其特征在于：步骤g还包括：

所述第二处理器中设置有预设范围；

所述声呐探测器进行水下探测并将探测结果发送给所述第二处理器；

所述第二处理器根据所述探测结果判断所述预设范围内是否有坠物。

8.根据权利要求5所述的一种与无人船联合作业的水下打捞设备的工作方法，其特征在于：在步骤h之后还包括：

所述高清摄像头拍摄所述无人船周围水域的影像并将所述影像发送给所述第一处理器；

所述第一处理器判断所述影像中是否出现漂浮装置；

若是，所述第一处理器计算所述漂浮装置的位置信息并将所述位置信息发送给所述第一导航装置；

所述第一导航装置生成所述无人船至所述漂浮装置的第二航行路线并将所述第二航行路线发送给所述第一处理器；

所述第一处理器根据所述第二航行路线向所述第一驱动装置输出第二航行信号，所述第一驱动装置驱动所述无人船航行至所述漂浮装置；

所述第一处理器向所述第一驱动装置输出打捞信号，所述第一驱动装置驱动所述无人船将所述漂浮装置打捞至船上。

9.根据权利要求5所述的一种与无人船联合作业的水下打捞设备的工作方法，其特征在于：所述第二处理器与远程终端建立连接；

所述第二处理器将接收到的影像发送给所述远程终端；

所述第二处理器将接收到的所述打捞设备的位置信息发送给所述远程终端。

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