本项目研制了一款基于视觉神经网络处理与多传感器融合的技术,集垃圾识别、拾取、分类、回收等功能于一体,且具有低成本、适用性强的近海污染物回收系统。
一、本作品可解决的问题:
针对机器在海滩工作时会受海浪、泥泞等环境影响的问题,结合机械传动与反馈控制设计了多轴缓冲与叶轮传动抗冲击的抗风浪缓震骨架,通过多级缓冲实现了海浪冲击下的平稳工作及海浪冲击力转换为动力等功能;
针对复杂多变的滩涂环境问题,设计了基于智能+监测与视觉传感反馈的自适应感知器模块,通过智能算法处理传感信息实现了生物避障、环境勘察、目标识别、垃圾分类等功能;
针对海滩垃圾清理设备存在分类不及时的问题,结合模块化设计思想与机器人传感器技术,提出了基于长效机制的拾分一体式海滩垃圾回收策略,单机上实现垃圾的拾取、传输、分类、存储、满载检测和自动清理。
二、本作品的创新点:
(1)研发了多轴缓冲与叶轮传动抗冲击的抗风浪缓震架构:
创新性地设计了叶轮传动式钢簧缓冲复位机构,并利用叶轮传动与减震弹簧实现多级缓冲,实现了海浪冲击下的平稳工作及海浪冲击力转换为动力等功能,并基于流体运动规律,设计了导流机身外壳,可有效缓解流体冲击力。相比于传统移动机器设备底盘,地形适应性更广,运行平稳性更佳,且能源消耗率更低。
(2)设计了基于智能+监测与视觉传感反馈的自适应感知器模块:
机身传感器获取机器内部及环境信息,通过神经网络等智能AI算法,构建海滩自适应感知器,进行信息处理与逻辑判断,可实现生物避障、环境勘察、目标识别等功能,并基于深层卷积神经网络技术,实现垃圾四分类,促进资源回收再利用。该自适应感知器可处理多模态信息,在海滩环境下可有效执行预测判断任务。
(3)提出了基于长效机制的拾分一体式海滩垃圾回收策略:
“连轴偏心式”滤沙拾取机构、“层级落差式”单件分类机构、“十字滑轨上升倾倒式”夹取机构和单动力源“轮系传输间歇式”垃圾桶传输存储机构采取模块化设计思路,结合传感设备反馈感知,可在单机上实现垃圾的拾取、传输、分类、存储、满载检测和自动清理。拾取垃圾后马上进行垃圾分类,相比于人工和现有海滩垃圾清理设备,分类及时且效率更高,避免了垃圾后端处理的难分类窘境。
三、本作品的关键数据:
本作品具有较好的污染物回收效率,每小时可清理约2000平方米的近海污染物,结合激光雷达,避障性能优越;
配合抗浪防陷装置,机器可在风力五级,海浪 4 级的近海环境稳定工作;污染物识别准确率达95.8%;机器可在无人驾驶的情况下,对近海污染物进行识别、拾取、分类、回收处理。
本作品显著降低了时间成本和劳动强度,为智能近海污染物回收处理提供了技术方案,可用于海边、浅海岸等场所,如产业化推广,具有功能和价格优势,将产生可观的经济效益和社会效益。