CN102191766A

CN102191766A - 蓝藻打捞机器人

Info

Publication number: CN102191766A
Application number: CN 201110088524
Authority: CN
Inventors: 刘忠毅
Original assignee: HUANG JIEXIAN
Current assignee: HUANG JIEXIAN
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2031-04-08
Also published as: CN102191766B

Abstract

本发明公开了一种蓝藻打捞机器人，包括外壳、密封舱、主控制器、重力传感器、电机、水泵驱动器、螺旋桨、舵机转向器、水泵、排水管，外壳为伞状，密封舱设置在外壳的上端，主控制器、重力传感器、电机、水泵驱动器、舵机转向器均设置在密封舱内，螺旋桨和水泵设置在外壳的下端，重力传感器、电机、水泵驱动器、舵机转向器分别与主控制器电连接，螺旋桨与电机连接，水泵与水泵驱动器连接，排水管与水泵连接。本发明蓝藻打捞机器人很好的实现了对水中蓝藻的收取。设备简单、收取效果明显，一个机器人每天可以收取大约30平米水面的蓝藻。同时，机器人无污染，不需对原有水环境进行任何改变，不会对生态环境造成破坏。

Description

蓝藻打捞机器人

技术领域

本发明涉及一种蓝藻打捞机器人。

背景技术

在一些营养丰富的水体中，有些蓝藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一层蓝绿色而有腥臭味的浮沫，严重时耗尽水中氧气而造成鱼类的死亡。更为严重的是，蓝藻中有些种类(如微囊藻)还会产生毒素(简称MC)，MC除了直接对鱼类、人畜产生毒害之外，也是肝癌的重要诱因。目前，人们主要关注蓝藻大面积发生时造成的危害，一旦成灾才去打捞。并且，目前的打捞蓝藻方法基本上都是人工打捞，打捞效率很低且打捞成本高。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种能自动打捞蓝藻的蓝藻打捞机器人。

本发明的技术方案如下：

一种蓝藻打捞机器人，包括外壳、密封舱、主控制器、重力传感器、电机、水泵驱动器、螺旋桨、舵机转向器、水泵、排水管，外壳为伞状，密封舱设置在外壳的上端，主控制器、重力传感器、电机、水泵驱动器、舵机转向器均设置在密封舱内，螺旋桨和水泵设置在外壳的下端，重力传感器、电机、水泵驱动器、舵机转向器分别与主控制器电连接，螺旋桨与电机连接，水泵与水泵驱动器连接，排水管与水泵连接。

所述的蓝藻打捞机器人，其中，还包括GPS接收机，设置在密封舱内，与主控制器连接。

所述的蓝藻打捞机器人，其中，在外壳上还安装有摄像头，摄像头与主控制器无线连接。

本发明的有益效果是：本发明蓝藻打捞机器人很好的实现了对水中蓝藻的收取。设备简单、收取效果明显，一个机器人每天可以收取大约30平米水面的蓝藻。同时，机器人无污染，不需对原有水环境进行任何改变，不会对生态环境造成破坏。

附图说明

图1为本发明蓝藻打捞机器人的外观图。

具体实施方式

本发明提供一种蓝藻打捞机器人，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。

请参阅图1，本发明的蓝藻打捞机器人包括外壳(由外壳的上端11和外壳的下端12组成)和密封舱20，外壳为伞状，密封舱设置在外壳的上端11。

本发明的蓝藻打捞机器人还包括主控制器、重力传感器、电机、水泵驱动器、螺旋桨、舵机转向器、水泵，主控制器、重力传感器、电机、水泵驱动器、舵机转向器均设置在密封舱20内，螺旋桨和水泵设置在外壳的下端12，重力传感器、电机、水泵驱动器、舵机转向器分别与主控制器电连接，螺旋桨与电机连接，水泵与水泵驱动器连接。

主控制器采用AS-MF09，是新一代基于极高性能的32位ARM9内核的主控制器，拥有极高的运算速度，程序存储器容量大，可同时存储多个程序文件，接口齐全，稳定可靠，体积小巧。应用程序、系统数据采集控制、程序课程教学和高级应用开发的优秀硬件平台。VJC Studio 2009进行C代码进行程序开发。另外，集成的USB2.0接口无须PC安装驱动，程序下载方式更快速更易于使用。

主控制器性能资源介绍：

1.高性能32位ARM9处理器：AS-MF09内含32位100MHz时钟主频ARM9处理器，体积小，功耗低，高性能。AS-MF09的CPU含有5级流水线，紧耦合存储器(TCM)，跳转指令高速缓存(BC)等性能增强部件，使得每秒种可执行约1亿1千万条机器指令。较之ARM7内核的上一代产品提高了近2.5倍。相对于AVR内核的产品速度超过10倍。AS-MF09内部含有微型U盘控制模块，可允许Windows系统将其识别为可移动磁盘存储器，支持所有的U盘操作。AS-MF09的程序是后缀名为“*.bin”的文件，CPU可识别并运行该程序。存储的程序文件数量不受限制，仅和存储器容量有关，一般可以存储10个以上的程序。AS-MF09含有100Kb数据存储器(RAM)，512Kb程序存储器(Flash ROM)，为复杂和庞大的程序提供更多的执行空间。AS-MF09允许用户程序动态调整CPU主频，调整范围从100Mhz-12Mhz，可适应不同的应用。

2.28路模拟信号输入端口：AS-MF09控制器集成了28路模拟信号采集通道，可以兼容数字信号和模拟信号，每路精度为10位，因此可以分辨3毫伏特的输入电压变化。8路高速数据采集通道每秒可采集50万次信号，较之上一代产品提升了20％的速度。另外含有20路标准数据采集通道每秒可采集1000次，较之上一代产品速度提升了一倍。其中提供复眼等模块的模拟通道含有专门的协处理器，无须CPU干预即可读取其最大值、最小值、通道等数据。因此CPU对复眼模块的访问时间低至2ms，是上一代产品(16ms)的8倍。另外，还有专门的模拟通道用来检测控制器的电池电压，方便用户对电池的监控。

3.7路DO数字输出和伺服电机输出：每路可输出40mA的电流，可以使用这些数字信号输出通道直接驱动蜂鸣器，继电器，发光二极管等输出设备。同时，所有的DO端口均可输出伺服电机驱动信号，可直接连接小型伺服电机。

4.4路电机驱动信号输出：AS-MF09控制器提供4路电机PWM控制信号。可外接大功率电机驱动器或者4通道中功率电机驱动器，为机器人提供灵活多样的驱动解决方案。并且AS-MF09软件库带有全局功率调节和最高全局限速等参数，用来匹配各种电机和驱动器。

5.2路标准串行接口：增强的两路标准串行接口可支持9600-115200的多种波特率，并且完全支持奇偶校验，数据位设定和停止位等。两路串口可同时完全独立的工作，互不干扰。该接口可连接无线数传模块，蓝牙转串行模块，指南针，PC等其他设备。

6.标准I2C接口：采用4芯接口(5V，地，SCL，SDA)，更直观，接线更方便。可连接各种I2C接口的传感器。

7.外接电源接口：控制器上有外接电源接口，可连接8.4V的充电器电源，为主板电池充电。也可在没有电池的情况下为主板供电。

8.多按钮控制界面：AS-MF09含有4个按钮的控制界面，其中一个为复位按钮。另外三个用来设定USB连接，文件选择，运行输入等功能。在用户程序中可以被程序任意读取，用来操作参数设定等。

9.512个全局参数存储器(内置EEPROM非易失性存储器)：AS-MF09含有512字节的全局参数保存器(EEPROM非易失性存储器)。该存储器在复位，断电等情况下仍然可保证其数据不丢失。程序可以应用此存储器将参数(例如传感器阀值、变量)任意保存和读取。用户的策略程序中参数调节将不再需要PC的参与。大大提高调节参数的效率和准确度。

10.USB2.0和U盘控制模块：AS-MF09内部含有微型U盘控制模块，当AS-MF09控制器连接PC时可允许Windows系统将其识别为可移动磁盘存储器，支持所有的U盘操作，用户可以复制，删除程序，存储的程序文件数量不受限制，仅和存储器容量有关。USB2.0接口速度非常快，使得下载单个程序在1秒内即可完成。

11.128*64蓝色点阵液晶显示屏幕：该屏幕可显示图像，文字。蓝色背景灯使其在黑暗条件下仍可清晰看清显示。

12.完全开放的底层驱动源代码：提供完整的底层驱动源代码，可以更改底层驱动代码，更深入的使用MF09控制器。驱动器参数如下：

参数	最小值	最大值	单位
				电机电源输入电压	11	25	V
电机通道输出电流	20	20	A
				PWM频率	500	3000	Hz
PWM占空比	0	95	％
				信号输入电压	3.3	5	V

电机和水泵驱动器主要是用于启动水泵，将蓝藻与水在网格中分离出来。

螺旋桨参数：直径4.5cm，总长11.5cm，带转向功能。

传动轴参数：直径0.5cm，长15cm。

电机参数：长*宽＝7*5cm，电压6-12V，最大电流10A，转速6000-10000r/min。

舵机转向器参数：长*宽*高＝6*5*3.5cm，转向角度为左右60度。

水泵参数：长*宽*高＝10.55*6.4*8.4cm，电压12V，电流3600MA，扬程3.5M，流量2500L/H。

本发明蓝藻打捞机器人的工作过程如下：

(1)、由操作人员的眼睛查看蓝藻的位置，启动蓝藻打捞机器人，蓝藻打捞机器人将采用GPS全球定位系统记录初始位置的经纬度。

(2)、蓝藻打捞机器人在暂存区内自动装满水，能够使蓝藻打捞机器人的浮体正常地在湖中运动。操作人员使用遥控系统，控制蓝藻打捞机器人游至湖中蓝藻处。

(3)、蓝藻打捞机器人将浮体暂存区中的水，采用水泵排出浮体外，此时蓝藻打捞机器人在螺旋桨的推力下将湖中的蓝藻和水一起吸到装有网篮浮体的暂存区，同时水泵也在进行排水，达到蓝藻与水分离的效果。

(4)、一边吸取蓝藻和水，一边排水，当暂存区的蓝藻达到一定重量时，重力传感器就会通知主控制器启动返航程序，进行返航。

(5)、蓝藻打捞机器人到达湖岸边后，操作人员将装有蓝藻的网篮取出，把蓝藻倒出后再装回浮体的暂存区，这样就可以使蓝藻打捞机器人重复地吸取湖水中污染的蓝藻了，达到减少蓝藻对水的污染。

此外，本发明蓝藻打捞机器人的密封舱内还设置有GPS接收机，与主控制器连接。

本发明蓝藻打捞机器人的外壳上还安装有摄像头，摄像头与主控制器无线连接，此时，蓝藻打捞机器人能自动识别蓝澡，进而自动朝蓝藻运动，主动吸取蓝藻。

本发明蓝藻打捞机器人很好的实现了对水中蓝藻的收取。设备简单、收取效果明显，一个机器人每天可以收取大约30平米水面的蓝藻。同时，机器人无污染，不需对原有水环境进行任何改变，不会对生态环境造成破坏。

本发明蓝藻打捞机器人的排水管安装到水面下，采用排出的水为动力，节约能源。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种蓝藻打捞机器人，其特征在于，包括外壳、密封舱、主控制器、重力传感器、电机、水泵驱动器、螺旋桨、舵机转向器、水泵、排水管，外壳为伞状，密封舱设置在外壳的上端，主控制器、重力传感器、电机、水泵驱动器、舵机转向器均设置在密封舱内，螺旋桨和水泵设置在外壳的下端，重力传感器、电机、水泵驱动器、舵机转向器分别与主控制器电连接，螺旋桨与电机连接，水泵与水泵驱动器连接，排水管与水泵连接。

2.根据权利要求1所述的蓝藻打捞机器人，其特征在于，还包括GPS接收机，设置在密封舱内，与主控制器连接。

3.根据权利要求1所述的蓝藻打捞机器人，其特征在于，在外壳上还安装有摄像头，摄像头与主控制器无线连接。