CN101475047A - 小型水面漂浮物自动清理船 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型水面漂浮物自动清理船,包括左右双置船体、船体动力机构、船体转向机构、漂浮物收集机构及控制各机构的遥控装置,各机构的运转由蓄电池提供电能,所述漂浮物收集机构设于两船体之间,分别为船头的转轮和船尾的垃圾箱,所述船体动力机构为分别置于每个船体尾部的螺旋桨,双螺旋桨还作为船体转向机构;本发明装备了图像采集和传送、接受装置、卫星定位装置、太阳能极板和语音装置,使本发明成为一名副其实的远程遥控水上机器人,特别适合在小河沟内巡航,对小河沟内的漂浮物进行适时收集清理。
Description
(一)技术领域:
本发明涉及水面清洁设备,具体说是一种小型水面漂浮物自动清理船。
(二)背景技术:
为清理水面上漂浮的各种漂浮物,如矿泉水瓶、可乐瓶、垃圾、剩菜剩饭、排泄物等,本人提出了一种清洁能力强且机动灵活的水面漂浮物清理装置,包括左右船体、船体动力机构、船体转向机构以及漂浮物收集机构,漂浮物收集机构设于两船体之间,分别为船头的转轮和船尾的垃圾箱,转轮由转轴和叶片构成,转轴左右横置于两船体之间,叶片在转轴上沿径向均匀分布,在水面下叶片的转动方向自船头向船尾,垃圾箱的入口朝向叶片,其入口底部前伸至水面下叶片的最低转动半径位置处;所述转轮同时也为船体的动力机构。向漂浮物收集机构及转向机构提供动力的电机由蓄电池供电,且电机还受遥控装置控制,实现无人化操纵。本实用新型结构独特、机动灵活、清理效果好、在不同水域之间转场容易,特别适合在小水域的江河湖海和水上游乐场中使用。
在实际运用中,上述水面漂浮物清理装置还存在需要改进的地方,首先是叶片不可以反转,反转的叶片会将垃圾箱中的带出;兼作动力的转轮由于受转速的限制,导致水面漂浮物清理装置的行程速度不够,转弯半径较大,工作效率较低;遥控工作只能在人眼观测的范围内进行,工作范围受到限制;蓄电池的功率有限,持续提供电力的时间短。
(三)发明内容:
本发明的目的是提供了一种快速移动、作业时间长且能远程遥控的小型水面漂浮物自动清理船。
能够实现上述目的的小型水面漂浮物自动清理船,包括左右双置船体、船体动力机构、船体转向机构、漂浮物收集机构及控制各机构的遥控装置,各机构的运转由蓄电池提供电能,所述漂浮物收集机构设于两船体之间,分别为船头的转轮和船尾的垃圾箱,转轮包括由动力驱动的转轴和叶片,转轴左右横置于两船体之间,叶片在转轴上沿径向均匀分布,叶片的回转半径使其保持一定的吃水深度,在水面下叶片的转动方向自船头向船尾;网筛式垃圾箱的入口朝向转轮的叶片,其入口底部在水面下向前延伸至叶片的最低转动半径位置处,叶片转动时,将水面上的漂浮物带至垃圾箱入口并强制使其进入垃圾箱内,所不同的是所述转轮不作为船体的动力机构,而是另外设置动力驱动的双螺旋浆作为船体的动力机构,双螺旋浆的设置方式是将单个螺旋浆设于每个船体尾部,双螺旋浆同时正转推动船体前进,同时反转推动船体后退,双螺旋浆同一个正转一个反转时,船体可以实现转弯和原地掉头,因此双螺旋浆还又作为作船体转向机构。
在具备了上述移动功能的情况下,本发明还装备了图像采集和传送、接受装置,图象采集和传送装置由安装在船体上的摄像头、与摄像头连接的远程无线图象、数据传输模块和发射天线构成,传输距离至少为100米,如果更换大功率传输模块和天线,传输距离可以到10公里;摄像头可以观察水面的情况,扩展人的视力范围,方便使用者在岸上和在值班室实施远程垃圾清理,如果把本发明的体积做到比人大时,还能够实施远程救援任务。
本发明在实施远程遥控作业时,使用者需要随时了解其所在的地点方位,为此船体上还可以安装卫星定位模块,遥控装置中配备卫星定位监测器,适时对其到达的地点进行监控和实施调整。
为了长时间作业,为弥补蓄电池电能的不足,本发明在船体上还设置了太阳能极板,天气条件好时利用太阳能极板给蓄电池充电,保证蓄电池有足够的电能,到了关键时候能够保证GPRS和无线通讯畅通,保证指挥中心了解本发明的状况和地点位置。
还可以使本发明具有语言功能,其可以识别人的声音,可以进行与人对话,能够根据人的指令进行工作,可以前进,后退,向左转,向右转,唱歌,开始工作等。
语言部分由MIC、MIC放大、音频功放、喇叭、16位单片机、存储器和控制电路组成;人发出的声音指令,通过MIC接收转换成电信号,经过声音放大器放大输入给单片机进行A/D转换,变成数字信号保存到存储器中,所有使用的指令都要事先进行学习,单片机通过学习,提取说话指令的特征信息保存在存储器中,这样就能够听懂人的声音了。
所述螺旋浆的动力机构包括前进电机、联轴器、传动轴和套筒,前进电机设于船头,通过联轴器与传动轴的一端连接,传动轴的另一端与螺旋浆同轴固连,套筒套装在传动轴上。
螺旋浆动力机构的防水设计是将前进电机位置高于螺旋浆设置,使前进电机位于水面之上,而传动轴由前进电机位置向螺旋浆斜置。
当转轮反转配合船体后退时,为避免垃圾箱内的垃圾物品倒流,在垃圾箱进口处设有袋口提升装置,提升装置包括框架、曲柄、连杆和提升电机,框架两侧安装于垃圾箱进口两侧垂直滑道中,框架顶部中央铰接连杆的一端,提升电机置于框架正上方,其水平纵向输出轴与曲柄的一端固连,曲柄的另一端与连杆的另一端铰连。转轮正转收集垃圾时,曲柄转动至最低点使框架底部与垃圾箱进口底部平齐,转轮反转时,曲柄转动至最高点使框架底部由垃圾箱进口底部向上提升,提升的最大距离等于曲柄和连杆的长度之和。垃圾收集袋口安装在框架,框架提升时将垃圾收集袋口底部提离水面,转轮反转时垃圾收集袋中的垃圾不会顺流而出。
本发明的有益效果:
1、本发明首先是将各种结构进一步完善,提供了独立的动力机构兼转向机构,使本发明的机动性能得以提高,可以快速到达指定地点作业,在作业过程中轻松完成前进、后退、转弯和原地掉头等动作,特别适合遥控操作。
2、本发明装备了CCD图象传感器,远程图像传输模块和远程数据传输模块,具有图象功能和远程控制功能;CCD图象传感器可以观察水面的情况,并且具有远程图象传输和远程控制功能,方便使用者在岸上和在值班室实施远程垃圾清理。
3、本发明安装卫星定位模块,无论他走到哪里,控制中心都能够找得到他。
4、本发明运用太阳能技术给蓄电池充电,到了关键时候能够保证GPRS和无线通讯畅通,保证指挥中心了解漓江天使的状况和地点位置。
5、本发明还开发了语言功能,他可以识别人的声音,可以进行与人对话,能够根据人的指令进行工作,可以前进,后退,向左转,向右转等动作。
6、本发明具有自动工作模式,可以在水面上自动往返工作,清除水上垃圾,不需要人的操作。
7、本发明能够自动检测蓄电池的电能情况,并且实时的将电能信息发送回指挥中心,当电能不足时,自动切换到节电工作方式。
综合上述,本发明为集各种智能为一身的水上机器人,特别适合在小河沟内巡航和对漂浮物进行及时收集清理。
(四)附图说明:
图1是本发明一种实施方式的立体结构示意图,其视角为由船尾向船。
图2是图1视角由船头向船尾的立体结构示意图。
图3是图1、图2实施方式的俯视图。
图4是图1、图2实施方式中转轮的立体图。
图号标识:1、船体;2、叶片;3、垃圾箱;4、转轴;5、工作电机;6、前进电机;7、连轴器;8、螺旋浆;9、传动轴;10、导水边;11、导水孔;12、蓄电池;13、套筒;14、框架;15、曲柄;16、连杆;17、提升电机;18、转轮盖。
(五)具体实施方式:
本发明小型水面漂浮物自动清理船的机械部分包括船体1、船体动力机构、船体转向机构以及漂浮物收集机构,船体1采用左右位船身结构,左右位船身之间留出等距空位供漂浮物收集机构安装,如图1、图2和图3所示。
所述漂浮物收集机构包括转轮和垃圾箱3,转轮设于船头,由转轴4和叶片2组成,转轴4横向设置,其两端安装于左右船身上的轴承中,4~8片叶片2沿转轴4的径向与之焊接并均匀分布,如图2所示。叶片2的长度至少要使其吃水深度与船体1的吃水深度一致,吃水部分即水面下叶片2的转动方向自船头向船尾;叶片2的两侧边折成直角状的导水边10,导水边10的朝向与叶片2的转动方向相同,叶片2上还开设两导水孔11,两导水孔11距转轴4的距离相等,如图4所示。
所述转轮同时也为本发明小型水面漂浮物自动清理船的前浆。
网筛式垃圾箱3设置在船尾,其进口朝向叶片2,垃圾箱3的底部具有与叶片2一致的吃水深度,垃圾箱3的进口底部向前延伸至水面下叶片2的最低转动半径位置处,垃圾箱3的进口端设置袋口提升装置,垃圾箱3的尾部向后扩展超过船尾,如图1、图2和图3所示。
袋口提升装置包括框架14、曲柄15、连杆16和提升电机17,框架14两侧安装于垃圾箱3进口两侧垂直滑道中,框架14顶部中央铰接连杆16的一端,提升电机17置于框架14正上方的转轮盖18上,其水平纵向输出轴与曲柄15的一端固连,曲柄15的另一端与连杆16的另一端铰连,连杆16的长度大于曲柄15长度。提升电机17带动曲柄15转动至最低点时框架14底部与垃圾箱3进口底部平齐,提升电机17带动曲柄15转动至最高点时框架14底部由垃圾箱3进口底部向上提升,提升的最大距离等于曲柄15和连杆16的长度之和,如图1所示。
所述转轮的动力为工作电机5,工作电机5横向设于其中一个船体1的船身上,工作电机5的输出轴与该船身上对应的转轴4通过连轴器7连接,如图2、图3所示。
所述船体转向机构为双螺旋浆8,单个的螺旋浆8分别置于左右船身尾部,螺旋浆8的动力为前进电机6,前进电机6设于船身船头,其高度在螺旋浆8之上的水面上,前进电机6的输出轴通过连轴器7与传动轴9连接,传动轴9斜向下方与螺旋浆8同轴固连,传动轴9外套装套筒13,如图1、图2、图3所示。
上述工作电机5、前进电机6和提升电机17匀由蓄电池12供电,蓄电池12置于其中一个船体1的船舱内,如图3所示。
所述提升电机17、工作电机5和前进电机6均由岸上遥控装置控制,使本发明小型水面漂浮物自动清理船实现无人驾驶操作。
本发明具有图象功能和远程控制功能,其在船体1上装备了CCD图象传感器,远程图像传输模块和远程数据传输模块。
本发明还在船体1上设计安装了卫星定位模块,无其走到哪里,控制中心都能够找得到他。
本发明还配备了太阳能极板,太阳能极板在正常照度下能够提供12V,0.5A的电能,平时可以给蓄电池12充电,到了关键时候能够保证GPRS和无线通讯畅通,保证指挥中心了解小型水面漂浮物自动清理船的状况和地点位置。
本发明还具有自动工作模式,其可以在水面上自动往返工作,清除水上垃圾,不需要人的操作。
本发明还能够自动检测蓄电池的电能情况,并且实时的将电能信息发送回指挥中心,当电能不足时,自动切换到节电工作方式。
Claims (7)
1、小型水面漂浮物自动清理船,包括左右双置船体(1)、船体动力机构、船体转向机构、漂浮物收集机构及控制各机构的遥控装置,各机构的运转由蓄电池(12)提供电能,所述漂浮物收集机构设于两船体(1)之间,分别为船头的转轮和船尾的垃圾箱(3),转轮包括由电机驱动的转轴(4)和叶片(2),转轴(4)左右横置于两船体(1)之间,叶片(2)在转轴(4)上沿径向均匀分布,水面下的叶片(2)的转动方向自船头向船尾,垃圾箱(3)为网筛结构,其进口朝向叶片(2),其进口底部伸至水面下叶片(2)的最低转动半径位置处,其特征在于:所述船体动力机构为动力驱动的双螺旋浆(8),单个螺旋浆(8)设于每个船体(1)尾部,双螺旋浆(8)还兼作船体转向机构。
2、根据权利要求1所述的小型水面漂浮物自动清理船,其特征在于:还装备了图像采集和传送、接受装置,图象采集和传送装置由安装在船体(1)上的摄像头、与摄像头连接的远程无线图象、数据传输模块和发射天线构成,图像接受装置由配置在遥控装置中的远程无线图象、数据接收模块和视频采集卡构成。
3、根据权利要求2所述的小型水面漂浮物自动清理船,其特征在于:船体(1)上还安装了卫星定位模块,遥控装置中配备卫星定位监测器。
4、根据权利要求3所述的小型水面漂浮物自动清理船,其特征在于:船体(1)上还设置了给蓄电池(12)充电的太阳能极板。
5、根据权利要求1~4中任何一种所述的小型水面漂浮物自动清理船,其特征在于:每个螺旋浆(8)的动力机构包括前进电机(6)、联轴器(7)、传动轴(9)和套筒(13),前进电机(6)设于船头,通过联轴器(7)与传动轴(9)的一端连接,传动轴(9)的另一端与螺旋浆(8)同轴固连,套筒(13)套装在传动轴(9)上。
6、根据权利要求5所述的小型水面漂浮物自动清理船,其特征在于:前进电机(6)位置高于螺旋浆(8),传动轴(9)由前进电机(6)位置向螺旋浆(8)斜置。
7、根据权利要求1~4中任何一种所述的小型水面漂浮物自动清理船,其特征在于:垃圾箱(3)进口设有袋口提升装置,提升装置包括框架(14)、曲柄(15)、连杆(16)和提升电机(17),框架(14)两侧安装于垃圾箱(3)进口两侧垂直滑道中,框架(14)顶部中央铰接连杆(16)的一端,提升电机(17)置于框架(14)正上方,其水平纵向输出轴与曲柄(15)的一端固连,曲柄(15)的另一端与连杆(16)的另一端铰连;曲柄(15)转动至最低点时框架(14)底部与垃圾箱(3)进口底部平齐,曲柄(15)转动至最高点时框架(14)底部由垃圾箱(3)进口底部向上提升,提升的最大距离等于曲柄(15)和连杆(16)的长度之和。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090708 |