CN110979575B - 一种智能化自供电式水面垃圾清理***及工作方法 - Google Patents

一种智能化自供电式水面垃圾清理***及工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能化自供电式水面垃圾清理***，包括远程计算机、无人船和水面浮标。所述无人船包括安装在船体上的推进机构、巡航机构、垃圾清理机构、垃圾收集倾倒机构和控制器，所述远程计算机与控制器无线连接，所述水面浮标包括浮标体，浮标体上安装有控制中心、通讯天线及自发电装置，浮标体上安装有垃圾收集箱，所述控制中心与控制器之间为无线连接。水面浮标通过发射线圈与无人船上安装的接收线圈之间的交变磁场向蓄电池充电。本发明还公开了上述水面垃圾清理***的工作方法，包括4个步骤。本发明实现了水面垃圾清理收集的智能化、自动化和高效节能环保。大大提高了水面垃圾清理效率，节约了人力物力。

Description

一种智能化自供电式水面垃圾清理***及工作方法
技术领域
本发明涉及一种垃圾清理收集***及工作方法，具体是指，一种智能化自供电式水面垃圾清理***及工作方法，属于水面垃圾清理技术领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，旅游已经成为人们休闲活动的重要形式。在促进经济发展的同时旅游消费也带来了一些负面影响，主要体现在旅游消费对旅游环境的污染，如旅游消费者留下的塑料制品、废纸等垃圾，这些垃圾既污染水质也影响环境的美观。目前，人们对这些水面垃圾的清理主要以人工清理为主，不仅要耗费大量的人力物力而且清理效率较低，无法满足河道、湖面垃圾清理的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种智能化自供电式水面垃圾清理***，能够实现水面垃圾清理的智能化和自动化。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
一种智能化自供电式水面垃圾清理***，包括远程计算机、无人船和水面浮标，
所述无人船包括安装在船体上的推进机构、巡航机构、垃圾清理机构、垃圾收集倾倒机构和控制器，所述推进机构、巡航机构、垃圾清理机构以及垃圾收集倾倒机构均由控制器控制，所述远程计算机与控制器无线连接，
所述水面浮标包括浮标体，浮标体上安装有控制中心、通讯天线及自发电装置，所述控制中心与自发电装置相连接，浮标体的两侧安装有垃圾收集箱，所述控制中心与控制器之间为无线连接，浮标体的底部固接锚链，所述锚链的端部固接重力锚，
所述无人船上安装有蓄电池和与之连接的接收线圈，所述浮标体上安装有发射线圈，所述发射线圈与自发电装置连接，水面浮标通过发射线圈与接收线圈之间的交变磁场向蓄电池充电。
进一步，所述推进机构包括电动机和推进器，所述电动机分别与蓄电池及控制器相连接，
所述巡航机构包括摄像头和通讯天线，所述摄像头与控制器连接，
所述垃圾清理机构包括安装在船体上的执行电机和铰接在船体上的机械手，所述执行电机分别与机械手以及控制器相连接，所述机械手通过旋转实现垃圾的清理和收集，
所述垃圾收集倾倒机构包括安装在船体中部的垃圾箱以及安装在垃圾箱底部的倾倒装置，当机械手翻转倾倒垃圾时，机械手位于垃圾箱的上方。
进一步，所述倾倒装置包括旋转托板、支撑杆和底座，所述底座固定在无人船底板上，所述支撑杆的两端分别与旋转托板及底座铰接，支撑杆两端的旋转装置均与控制器相连接。
进一步，所述机械手包括底板、固接在底板两侧的侧挡板、连接两个侧挡板及底板的后挡板，所述底板的两侧通过与它连接的支撑杆铰接在船体的两侧，所述两侧的侧挡板之间呈八字形。
进一步，为了减小航行时的阻力，所述底板、挡板及后挡板均由网状金属材料制成。
进一步，所述自发电装置包括潮流能发电装置和太阳能发电装置，所述潮流能发电装置装配有导流罩。这样可使得水流速度加快，提高发电效率。
进一步，所述垃圾收集箱的底部周沿安装有浮管，所述浮管及垃圾收集箱的箱壁均采用高分子聚乙烯材料制成。其具有良好的抗冲击性，对环境无害，轻巧、稳定、安全。
进一步，所述锚链的数量为4条，以浮标体为中心对称布置。
本发明还进一步提供了智能化自供电式水面垃圾清理***的工作方法，包括以下步骤：
S1、远程计算机将巡航路线传输到控制器中，控制器随后控制推进机构带动船只实行水面巡航，在巡航过程中，巡航机构根据采集到的画面传送至控制器，随后控制器通过无线传输的方式与远程计算机进行通讯，经计算机处理后将信号反馈到控制器中，接着由控制器分别控制推进机构和垃圾清理机构，实行水面航行以及水面垃圾清理工作，清理过程中由控制器控制垃圾清理机构将清理的垃圾倒入垃圾收集机构中；
S2、当巡航机构采集的画面显示垃圾收集机构中垃圾装满时，控制器控制推进机构带动无人船返回浮标体；
S3、当无人船返航回到浮标处后，由浮标中的控制中心发送信号给无人船中的控制器，随后控制器控制垃圾收集机构将垃圾倒入浮标处的垃圾集中箱后再回复到原位；
S4、随后无人船行驶到浮标侧面，接着浮标中的自发电装置通过发射线圈与接收线圈之间的交变磁场向无人船上的蓄电池充电，当蓄电池电量充满时，无人船上的控制器向控制中心发送停止充电信号，无人船进行下一次工作。
进一步，在步骤S1中，所述推进机构包括电动机和推进器，所述电动机分别与蓄电池及控制器相连，
所述巡航机构包括摄像头和通讯天线，所述摄像头与控制器连接，
所述垃圾清理机构包括安装在船体上的执行电机和铰接在船体上的机械手，所述执行电机分别与机械手以及控制器相连接，所述机械手通过旋转实现垃圾的清理和收集，
所述垃圾收集倾倒机构包括安装在船体中部的垃圾箱以及安装在垃圾箱底部的倾倒装置，当机械手翻转倾倒垃圾时，机械手位于垃圾箱的上方。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的智能化自供电式水面垃圾清理***，实现了无人自动化船只航行、垃圾清理收集，并倾倒入浮标体的垃圾收集箱中一系列过程。整个***实现了对水面垃圾清理智能化、自动化和高效节能环保。大大提高了水面垃圾清理效率，人们只需定期从浮标处收取垃圾即可，节约了人力物力。
2、浮标体具有自发电功能，并能实现无线充电给无人船，浮标的电能可由潮流能、光能联合发电装置提供。
3、无人船采用电能驱动，避免了对水域环境的污染，达到绿色环保的效果。
4、浮标体采用了潮流能和太阳能能联合发电装置，确保整个垃圾清理***能够自动获取满足自身工作的能量，从而减少垃圾清理的成本。
5、本发明的工作方法实现了高度智能化，由摄像头将拍摄到的图像发送至控制器，随后通过无线传输的方式与远程计算机进行通讯，经计算机处理后将信号反馈到控制器中，随后由控制器来控制电动机进而实行水面航行以及水面垃圾清理工作，操作简单方便。
附图说明
图1为本发明一优选实施例中无人船的结构示意图。
图2为本发明一优选实施例中无人船的正面示意图。
图3为本发明一优选实施例中无人船的侧面示意图。
图4为本发明一优选实施例中无人船的工作流程图。
图5为本发明一优选实施例中水面浮标的结构示意图。
图6为本发明一优选实施例中水面浮标的正面示意图。
图7为本发明一优选实施例中水面浮标的侧面示意图。
图8为本发明一优选实施例中水面浮标的俯视图。
图9为本发明一优选实施例中水面浮标的工作流程图。
图10为本发明一优选实施例中无人船的倾倒装置D1的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。
结合图1至图4以及图9所示，一种智能化自供电式水面垃圾清理***，包括远程计算机100、无人船和水面浮标。
所述无人船包括安装在船体上的推进机构A、巡航机构B、垃圾清理机构C、垃圾收集倾倒机构D和控制器7，所述推进机构A、巡航机构B、垃圾清理机构C以及垃圾收集倾倒机构D均由控制器7控制，所述远程计算机100与控制器7无线连接。
其中，所述推进机构A包括电动机1和推进器3，所述电动机1分别与蓄电池2及控制器7相连接。
所述巡航机构B包括摄像头5和通讯天线6，所述摄像头5与控制器7连接。摄像头5用于采集河道垃圾的分布以及无人船上垃圾的收集情况。
所述垃圾清理机构C包括安装在船体上的执行电机9和铰接在船体上的机械手8，所述执行电机9分别与机械手8以及控制器7相连接，所述机械手8通过旋转实现垃圾的清理和收集。参考图1，作为优选方案，所述机械手8包括底板8a、固接在底板8a两侧的侧挡板8b、连接两个侧挡板8b及底板8a的后挡板8c，所述底板8a的两侧通过与它连接的支撑杆8d铰接在船体的两侧，所述两侧的侧挡板8b之间呈八字形。机械手8的部件均由网状金属材料制成，可在一定程度上减小航行时的阻力。
参考图1和图9，所述垃圾收集倾倒机构D包括安装在船体中部的垃圾箱10以及安装在垃圾箱10底部的倾倒装置D1，当机械手8翻转倾倒垃圾时，机械手8位于垃圾箱10的上方。参考图10，作为优选，所述倾倒装置包括旋转托板28、支撑杆29和底座30，支撑杆29的数量为两根，支撑杆29与旋转托板28、底座30之间构成平行四边形的连杆机构，所述底座30固定在无人船底板上，所述支撑杆29的两端分别与旋转托板28及底座30铰接，支撑杆29两端的旋转装置29a均与控制器7相连接。当倾倒垃圾时，由控制器7控制支撑杆29绕其底端旋转，同时旋转托板28也绕支撑杆上端旋转进而将垃圾倒入下述浮标体13处的垃圾收集箱15中。
结合图5至图8，所述水面浮标包括浮标体13，浮标体13上安装护栏14、通讯天线16、舱盖17、橡胶圈18、锚灯23和控制中心24、及自发电装置E。自发电装置E，用于浮标体13处电源能量的获取，它包括潮流能发电装置11和太阳能发电装置27，所述潮流能发电装置11通过潮流推动获能叶片25旋转发电，潮流能发电装置11装配有导流罩21，可使得水流速度加快，提高发电效率。所述控制中心24与自发电装置E相连接(见图9)，浮标体13的两侧安装有垃圾收集箱15，所述控制中心24与控制器7之间为无线连接，浮标体13的底部固接四条锚链19，所述锚链19的端部固接重力锚20，使得浮标体可以固定于同一处海洋位置。
作为优选，垃圾收集箱15的底部周沿安装有浮管22，所述浮管22及垃圾收集箱15的箱壁均采用高分子聚乙烯材料制成，具有良好的抗冲击性，对环境无害，轻巧、稳定、安全。
继续参考图1、图5和图9，所述无人船上安装有提供电能的蓄电池2和与之连接的接收线圈4，接收线圈4安装在无人船的侧面。所述浮标体13的侧面安装有发射线圈12，所述发射线圈12与自发电装置E连接，水面浮标通过发射线圈12与接收线圈4之间的交变磁场向蓄电池2充电。
结合图4与图9，本发明智能化自供电式水面垃圾清理***的工作方法，包括以下步骤：
S1、远程计算机100将巡航路线传输到控制器7中，控制器7随后控制推进机构A通过电动机1带动船只实行水面巡航，在巡航过程中，巡航机构B的摄像头5根据采集到的画面传送至控制器7，随后控制器7通过无线传输的方式与远程计算机进行通讯，经计算机处理后将信号反馈到控制器7中，接着由控制器7分别控制推进机构A的电动机1和垃圾清理机构C的执行电机9，实行水面航行以及水面垃圾清理工作，清理过程中由控制器7控制垃圾清理机构C将清理的垃圾倒入垃圾收集机构D中；
S2、当巡航机构B采集的画面显示垃圾收集机构D中垃圾装满时，控制器7控制推进机构A带动无人船返回浮标体13；
S3、当无人船返航回到浮标处后，由浮标中的控制中心24发送信号给无人船中的控制器7，随后控制器7控制垃圾收集机构D将垃圾倒入浮标处的集中箱15之后再回复到原位；
S4、随后无人船行驶到浮标侧面，接着浮标中的自发电装置E通过发射线圈12与接收线圈4之间的交变磁场向无人船上的蓄电池2充电，当蓄电池2电量充满时，无人船上的控制器7向控制中心24发送停止充电信号，无人船进行下一次工作。
在步骤S1中，所述推进机构A包括电动机1和推进器3，所述电动机分别与蓄电池2及控制器7相连；所述巡航机构B包括摄像头5和通讯天线6，所述摄像头5与控制器7连接；所述垃圾清理机构C包括安装在船体上的执行电机9和铰接在船体上的机械手8，所述执行电机9分别与机械手8以及控制器7相连接，所述机械手8通过旋转实现垃圾的清理和收集；所述垃圾收集倾倒机构D包括安装在船体中部的垃圾箱10以及安装在垃圾箱底部的倾倒装置D1，当机械手8翻转倾倒垃圾时，机械手8位于垃圾箱10的上方。
以上所述，仅是本发明优选实施例的描述说明，并非对本发明保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，这些均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能化自供电式水面垃圾清理***的工作方法，其特征在于：
所述智能化自供电式水面垃圾清理***包括远程计算机、无人船和水面浮标，
所述无人船包括安装在船体上的推进机构、巡航机构、垃圾清理机构、垃圾收集倾倒机构和控制器，所述推进机构、巡航机构、垃圾清理机构以及垃圾收集倾倒机构均由控制器控制，所述远程计算机与控制器无线连接，
所述水面浮标包括浮标体，浮标体上安装有控制中心、通讯天线及自发电装置，所述控制中心与自发电装置相连接，浮标体的两侧安装有垃圾收集箱，所述控制中心与控制器之间为无线连接，浮标体的底部固接锚链，所述锚链的端部固接重力锚，
所述无人船上安装有蓄电池和与之连接的接收线圈，所述浮标体上安装有发射线圈，所述发射线圈与自发电装置连接，水面浮标通过发射线圈与接收线圈之间的交变磁场向蓄电池充电；
所述智能化自供电式水面垃圾清理***的工作方法包括以下步骤：
S1、远程计算机将巡航路线传输到控制器中，控制器随后控制推进机构带动船只实行水面巡航，在巡航过程中，巡航机构根据采集到的画面传送至控制器，随后控制器通过无线传输的方式与远程计算机进行通讯，经计算机处理后将信号反馈到控制器中，接着由控制器分别控制推进机构和垃圾清理机构，实行水面航行以及水面垃圾清理工作，清理过程中由控制器控制垃圾清理机构将清理的垃圾倒入垃圾收集机构中；
S2、当巡航机构采集的画面显示垃圾收集机构中垃圾装满时，控制器控制推进机构带动无人船返回浮标体；
S3、当无人船返航回到浮标处后，由浮标中的控制中心发送信号给无人船中的控制器，随后控制器控制垃圾收集机构将垃圾倒入浮标处的垃圾集中箱后再回复到原位；
S4、随后无人船行驶到浮标侧面，接着浮标中的自发电装置通过发射线圈与接收线圈之间的交变磁场向无人船上的蓄电池充电，当蓄电池电量充满时，无人船上的控制器向控制中心发送停止充电信号，无人船进行下一次工作。
2.根据权利要求1所述的智能化自供电式水面垃圾清理***的工作方法，其特征在于：
所述推进机构包括电动机和推进器，所述电动机分别与蓄电池及控制器相连接，
所述巡航机构包括摄像头和通讯天线，所述摄像头与控制器连接，
所述垃圾清理机构包括安装在船体上的执行电机和铰接在船体上的机械手，所述执行电机分别与机械手以及控制器相连接，所述机械手通过旋转实现垃圾的清理和收集，
所述垃圾收集倾倒机构包括安装在船体中部的垃圾箱以及安装在垃圾箱底部的倾倒装置，当机械手翻转倾倒垃圾时，机械手位于垃圾箱的上方。
3.根据权利要求2所述的智能化自供电式水面垃圾清理***的工作方法，其特征在于：
所述倾倒装置包括旋转托板、支撑杆和底座，所述底座固定在无人船底板上，所述支撑杆的两端分别与旋转托板及底座铰接，支撑杆两端的旋转装置均与控制器相连接。
4.根据权利要求2所述的智能化自供电式水面垃圾清理***的工作方法，其特征在于：
所述机械手包括底板、固接在底板两侧的侧挡板、连接两个侧挡板及底板的后挡板，所述底板的两侧通过与它连接的支撑杆铰接在船体的两侧，
所述两侧的侧挡板之间呈八字形。
5.根据权利要求4所述的智能化自供电式水面垃圾清理***的工作方法，其特征在于：
所述底板、挡板及后挡板均由网状金属材料制成。
6.根据权利要求1所述的智能化自供电式水面垃圾清理***的工作方法，其特征在于：
所述自发电装置包括潮流能发电装置和太阳能发电装置，所述潮流能发电装置装配有导流罩。
7.根据权利要求1所述的智能化自供电式水面垃圾清理***的工作方法，其特征在于：
所述垃圾收集箱的底部周沿安装有浮管，所述浮管及垃圾收集箱的箱壁均采用高分子聚乙烯材料制成。
8.根据权利要求1所述的智能化自供电式水面垃圾清理***的工作方法，其特征在于：
所述锚链的数量为4条，以浮标体为中心对称布置。
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