CN109878644A - 一种水面垃圾清洁机器人 - Google Patents
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Abstract
一种水面垃圾清洁机器人，包括主体，主体为前后两端开口的中空腔体结构，位于中空腔体内部设置有将垃圾从前端运送至后端的传送装置，主体底部设置有推进器，主体左右两侧连接有浮力装置，浮力装置为内部中空的密封舱体，浮力装置前端分别连接有机械臂，位于左右两浮力装置后端之间连接有垃圾收集篓，垃圾收集篓入口端与主体的中空腔体后端开口对接，主体内还设置有电源模块、控制模块和无线传输模块，电源模块分别与控制模块、无线传输模块还有推进器电连接，控制模块分别与无线传输模块还有推进器电连接，推进器左右对称设置有两个，本发明具有体型小巧，运行灵活，适用于较小型水域的垃圾清理工作的特点。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理装置技术领域，特别涉及一种水面垃圾清洁机器人。
背景技术
随着我国人民生活水平的提高，对景观水体的建设需求也越来越高，但是近年来，水面漂浮垃圾引起很多景观水体发臭、富营养化等问题，严重影响市容市貌和水域生态环境。其中就西安市而言，兴庆湖、汉城湖、未央湖等人工湖的湖面总面积便近达两万亩。水体有较大的色度、较多的悬浮物已是常态，许多水体发臭、水体集中表现出富营养化甚至影响到周围市民的居住环境。
面对日益严峻的水面垃圾漂浮物问题，探讨其解决方案，而现有的水域垃圾打捞方式有大型打捞船和人工打捞，打捞船的体积大，灵活性较低，适用于大型水域，小型水域无法使用；而人工打捞的人工成本较高，效率低且安全系数不高。因此，对于景观湖的水面漂浮垃圾的收集问题，亟需一个成本较低且效率较高的解决方案。
当前国内外并没有针对封闭以及小水域水面垃圾清理问题做出产品设计。多数国家所开发出的垃圾清理船，定位于江，河、湖、海等大面积水域的垃圾清理，大多是在传统船舶基础上加设一套垃圾收集装置，船体体积大，排水量大，内燃机驱动，有人驾驶，机动性不佳。
因此市面上需要大量低成本、高效率的用于清洁城市景观水体的垃圾清洁装置。通过对城市景观水面垃圾的收集，维持水体的干净美观，避免水体富营养化而滋生藻类。营造出优美的城市环境，为城市提供丰富的景观多样性和物种多样性，有利于城市生态化建设。当本机器人被大面积推广时，可节省人力物力、降低成本。体现科技方便生活的理念。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水面垃圾清洁机器人，具有体型小巧，运行灵活，适用于较小型水域的垃圾清理工作的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种水面垃圾清洁机器人，包括主体1，主体1为前后两端开口的中空腔体结构，位于中空腔体内部设置有将垃圾从前端运送至后端的传送装置，主体1底部设置有推进器8，主体1左右两侧连接有浮力装置7，浮力装置7为内部中空的密封舱体，浮力装置7前端分别连接有机械臂5，位于左右两浮力装置7后端之间连接有垃圾收集篓10，垃圾收集篓10入口端与主体1的中空腔体后端开口对接，主体1内还设置有电源模块、控制模块和无线传输模块，电源模块分别与控制模块、无线传输模块还有推进器8电连接，控制模块分别与无线传输模块还有推进器8电连接，所述的推进器8左右对称设置有两个。
所述的推进器8后端连接有第二防撞轮9。
所述的浮力装置7内部被肋板分隔为若干个小空腔。
所述机械臂5为矩形框架，机械臂5后端为转轴29，浮力装置7前端设有舵机座4，舵机座4内还设有舵机，舵机输出轴与转轴29上端相连，舵机座4下方设有与浮力装置7相连的轴承，转轴29下端与轴承相连。
所述的机械臂5上开有若干小孔，且机械臂5前端设有第一防撞轮6，舵机分别与控制模块和电源模块电连接。
所述的传送装置包括第一轴承座33和第一电机座2，第一轴承座33和第一电机座2分别位于主体1内腔相对的两个侧壁上，第一电机座2上连接有第一电机20，第一电机20通过联轴器连接有转动轴3，转动轴3另一端与第一轴承座33相连，所述的传送装置水平由前向后依次设置，传送装置的转动轴3之间设置有输送带19，所述的第一电机20分别与控制模块和电源模块电连接。
所述垃圾收集篓10后端设有L型卡槽18，两浮力装置7后端的卡槽18相对，垃圾收集篓10前端设有固定框25，固定框25卡接在两个卡槽18内，固定框25上方还设有拉环26。
所述的两个卡槽18形成一个近似U型的大卡槽。
所述的垃圾收集篓10后端设有滑轨11，滑轨11外设有浮球12，滑轨11中设有连接滑轨11顶部和底部的弹簧27，浮球12连接在弹簧27上。
所述的主体1顶部设置有上盖15。
所述主体1两侧还设有第一把手14，浮力装置7两侧还设有第二把手21。第一把手14和第二把手21均为主体1和浮力装置7上的孔。
所述的电源模块为18650锂电池组。
所述的控制模块为树莓派3代B型。
所述的无线传输模块为4G DTU模块。
本发明的有益效果：
1、体型小巧，运行灵活，适用于较小型水域的垃圾清理工作。
2、浮力装置内的空腔被肋板分隔为若干个小空腔，使得浮力装置破损后，只有部分小空腔失去漂浮效果，而整体的浮力装置仍然可以起到漂浮的作用，整体的稳定性更高。
3、主体和垃圾收集篓通过升降装置和浮球，实现自动调节吃水深度，保证主体和垃圾篓浮于水面，确保垃圾正常收集。
4、通过主体前端的机械臂，增大收集垃圾的范围，并且在机械臂上设置小孔，减少机械臂受到的水的阻力。
5、通过机械臂和浮力装置的防撞轮，避免本发明直接与其他物体相撞，延长了使用寿命。
附图说明
图1为本发明的前侧视结构示意图。
图2为本发明的后侧视结构示意图。
图3为本发明前视结构示意图。
图4为主体和传输带的配合示意图。
图5为浮力装置的结构示意图。
图6为垃圾筐结构示意图。
图7为机械臂结构示意图。
图8为浮漂球配合示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1至4所示，一种水面垃圾清洁机器人，包括主体1，主体1具有前后两端开口的中空腔体，主体1的中空腔体内连接有将垃圾从前端运送至后端的传送装置，主体1下方设有推进器8，推进器8后端连接有第二防撞轮9，主体1左右两侧连接有浮力装置7，浮力装置7为内部中空的密封舱体，并且浮力装置7内部被肋板分隔为若干个小空腔，左右两浮力装置7前端分别连接有机械臂5，左右两浮力装置7后端之间连接有垃圾收集篓10，垃圾收集篓10的入口端与主体1的中空腔体后端开口对接，主体1内还设置有电源模块、控制模块和无线传输模块，电源模块分别与控制模块、无线传输模块还有推进器8电连接，控制模块分别与无线传输模块还有推进器8电连接。
主体1前端为入口，主体1后端为出口，主体1左右两侧各连接有一个浮力装置7，用于将整个装置浮在水面上，两个浮力装置7后端连接有垃圾收集篓10，并且垃圾收集篓10的入口与主体1的出口对接，两个浮力装置7前端各连接有一个机械臂5，这样可以扩大清理垃圾的范围，使得机械臂5范围内的垃圾都进入到主体1的入口里。主体1内还设置有电源模块、控制模块和无线传输模块，电源模块与控制模块和无线传输模块电连接，控制模块与无线传输模块和推进器8电连接。控制模块来控制推进器8，并且利用两个推进器8之间的差速实现转向。推进器8的后方还连接有第二防撞轮9，避免在运动过程中推进器8受到碰撞而损坏，漂浮装置7为内部中空的密封腔体，并且内部被肋板分隔为若干个小空腔，这样如果漂浮装置7受到碰撞而破损，只会有一部分小空腔失效，仍有部分小空腔保持密封，依旧可以提供浮力，使得本装置不至于失去浮力而沉入水中。
并且可以在必要时，通过无线传输模块人工远程操控控制模块，对一些水面上的死角或漏掉的垃圾进行二次清理。
在工作时，垃圾和水从主体1的入口进入，漂浮在水上的垃圾，在传输带的带动下，向着主体1出口前进，从主体1出口出去后进入垃圾收集篓10内，因为垃圾收集篓10为镂空结构，水可以自由的由垃圾收集篓10内流出，只剩垃圾留在垃圾收集篓10内。
如图1、图2、图3和图7所示，所述机械臂5为矩形框架，机械臂5后端为转轴29，浮力装置7前端设有舵机座4，舵机座4内还设有舵机，舵机输出轴与转轴29上端相连，舵机座4下方设有与浮力装置7相连的轴承，转轴29下端与轴承相连，机械臂5上开有若干小孔，且机械臂5前端设有第一防撞轮6，舵机分别与控制模块和电源模块电连接。
机械臂5后端为转轴29，转轴29连接在舵机座4和轴承之间，并且转轴29上端与舵机座4内的舵机输出轴相连，这样舵机可以驱动机械臂5转动。
并且机械臂5上开有若干小孔，可以减少机械臂5在水上转动时受到的阻力，机械臂5前端还设有第一防撞轮6，避免机械臂5直接受到碰撞而损坏。
在工作时，两边的机械臂5张开，这样机械臂5范围内的垃圾就都会被机械臂5所阻拦，最终进入到主体1的入口内。
如图1、图3、图4所示，所述传送装置包括若干传动装置和传输带19，传动装置包括第一电机20、第一电机座2、第一轴承座33和转动轴3，第一轴承座33和第一电机座2分别位于主体1内腔相对的两个侧壁上，第一电机座2上连接有第一电机20，第一电机20通过联轴器连接有转动轴3，转动轴3另一端与第一轴承座33相连，若干传动装置的转动轴3之间设有传输带19，其中第一电机20分别与控制模块和电源模块电连接。
传动装置包括主体1内腔侧壁上的第一电机座2、第一电机座2内的第一电机20、第一电机座2相对侧壁上的第一轴承座33和连接在第一电机座2与第一轴承33之间的转动轴3，并且第一电机20的输出轴与转动轴3一端相连，并驱动转动轴3转动，转动轴3带动传输带19转动，从而将漂浮在水面上的垃圾从主体1入口运至主体1出口。
如图1、图2、图3、图5和图6所示，所述垃圾收集篓10后端设有L型卡槽18，两浮力装置7后端的卡槽18相对，垃圾收集篓10前端设有固定框25，固定框25卡接在两个卡槽18内。固定框25上方还设有拉环26。
两个浮力装置7后端的卡槽18形成一个近似U型的大卡槽，将垃圾收集篓10前端的固定框25卡在两个L型卡槽内，避免垃圾收集篓10移动。并且在固定框25上方连接拉环26，方便从卡槽18内拉出垃圾收集篓10。
如图1、图2、图6和图8所示，所述垃圾收集篓10后端设有滑轨11，滑轨11外设有浮球12，滑轨11中设有连接滑轨11顶部和底部的弹簧27，浮球12连接在弹簧27上。
竖直的滑轨11内连接有弹簧27，而弹簧27则与滑轨11外的浮球12连接。当垃圾收集篓10内的垃圾逐渐变多时，垃圾收集篓10因为重量变大就会下沉，滑轨11也会随之下沉，而连接在弹簧27上的浮球12因为较轻，所以始终会浮在水面上，而弹簧27就在这一过程中发生形变，浮球12在此过程中上移，可以保证垃圾收集篓10始终可以保持在水面，实现根据垃圾收集篓10及其内垃圾的重量自动调节吃水深度。
所述主体1两侧还设有第一把手14，浮力装置7两侧还设有第二把手21。第一把手14和第二把手21均为主体1和浮力装置7上的孔，可以方便的提起主体1和浮力装置。
本发明的工作原理：
在使用时，控制模块控制推进器8带动整个装置前进和转向；控制模块控制传送装置中的若干个第一电机20转动，从而带动传输带19转动；控制模块控制舵机转动，从而驱使机械臂5摆动；
工作时，传输带19带动垃圾向主体1出口移动，最终垃圾进入垃圾收集篓10内，在收集完毕后，通过拉环26将垃圾收集篓10取出，将其中的垃圾收集后重新安回卡槽18中，继续进行垃圾收集工作。
在必要时，通过无线传输模块控制整个装置，人工将一些死角或者遗漏的垃圾进行收集。
Claims (10)
1.一种水面垃圾清洁机器人，其特征在于，包括主体(1)，主体(1)为前后两端开口的中空腔体结构，位于中空腔体内部设置有将垃圾从前端运送至后端的传送装置，主体(1)底部设置有推进器(8)，主体(1)左右两侧连接有浮力装置(7)，浮力装置(7)为内部中空的密封舱体，浮力装置(7)前端分别连接有机械臂(5)，位于左右两浮力装置(7)后端之间连接有垃圾收集篓(10)，垃圾收集篓(10)入口端与主体(1)的中空腔体后端开口对接，主体(1)内还设置有电源模块、控制模块和无线传输模块，电源模块分别与控制模块、无线传输模块还有推进器(8)电连接，控制模块分别与无线传输模块还有推进器(8)电连接，所述的推进器(8)左右对称设置有两个；
所述的垃圾收集篓(10)后端设有滑轨(11)，滑轨(11)外设有浮球(12)，滑轨(11)中设有连接滑轨(11)顶部和底部的弹簧(27)，浮球(12)连接在弹簧(27)上。
2.根据权利要求1所述的一种水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述的浮力装置(7)内部被肋板分隔为若干个小空腔。
3.根据权利要求1所述的一种水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述机械臂(5)为矩形框架，机械臂(5)后端为转轴(29)，浮力装置(7)前端设有舵机座(4)，舵机座(4)内还设有舵机，舵机输出轴与转轴(29)上端相连，舵机座(4)下方设有与浮力装置(7)相连的轴承，转轴(29)下端与轴承相连，舵机分别与控制模块和电源模块电连接。
4.根据权利要求1所述的一种水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述的机械臂(5)上开有若干小孔，且机械臂(5)前端设有第一防撞轮(6)。
5.根据权利要求1所述的一种水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述的传送装置包括第一轴承座(33)和第一电机座(2)，第一轴承座(33)和第一电机座(2)分别位于主体(1)内腔相对的两个侧壁上，第一电机座(2)上连接有第一电机(20)，第一电机(20)通过联轴器连接有转动轴(3)，转动轴(3)另一端与第一轴承座(33)相连，所述的传送装置水平由前向后依次设置，传送装置的转动轴(3)之间设置有输送带(19)，所述的第一电机(20)分别与控制模块和电源模块电连接。
6.根据权利要求1所述的一种水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述垃圾收集篓(10)后端设有L型卡槽(18)，两浮力装置(7)后端的卡槽(18)相对，垃圾收集篓(10)前端设有固定框(25)，固定框(25)卡接在两个卡槽(18)内，固定框(25)上方还设有拉环(26)。
7.根据权利要求6所述的一种水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述的两个卡槽(18)形成一个近似U型的大卡槽。
8.根据权利要求1所述的一种水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述的主体(1)顶部设置有上盖(15)。
9.根据权利要求1所述的一种水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述主体(1)两侧还设有第一把手(14)，浮力装置(7)两侧还设有第二把手(21)，第一把手(14)和第二把手(21)均为主体(1)和浮力装置(7)上的孔。
10.根据权利要求1所述的一种水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述的推进器(8)后端连接有第二防撞轮(9)。
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