CN103696393B - 一种滩涂垃圾清理机器人 - Google Patents

Abstract

一种滩涂垃圾清理机器人，包括：两栖移动底盘，用于承载所述滩涂垃圾清理机器人之各功能部件，并为所述滩涂垃圾清理机器人提供水陆两栖行驶功能；机械臂，设置在所述两栖移动底盘之端部的侧边，并用于拾取和投递各类垃圾；传送带组件，设置在所述两栖移动底盘端部之异于所述机械臂的侧边，并用于传送所述机械臂所拾取的垃圾；自卸垃圾斗，设置在所述两栖移动底盘之异于所述传送带组件的端部，并用于存储所述滩涂垃圾清理机器人所拾取的垃圾。本发明不仅使得所述滩涂垃圾清理机器人能耗低、工作时间长、垃圾清理效率高，而且自动化程度高，减少人工参与垃圾清理的繁琐过程。

Description

一种滩涂垃圾清理机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种滩涂垃圾清理机器人。

背景技术

随着现代水上运输业和旅游业的发展，海滩、河滩等地区每天都会产生大量的白色垃圾，或漂浮在近岸水面，或散落在岸边的沙滩、石滩和草丛中。由于其分布凌乱，而且往往是水陆均有分布，因此人工清理起来难度较大。

目前，国内外已经研制出较多的垃圾清理机器人，主要分为地面垃圾清理机器人和水上垃圾清理机器人。所述地面垃圾清理机器人多为室内垃圾清理机器人，例如中国专利CN201120106231.2所揭露的一种“适用于多种地面的扫地机器人”，所述机器人主要是通过清扫和吸附作用清理室内或者露天广场上散落的小型颗粒、碎屑等垃圾。但是，对于非结构地形和水面上体积较大的垃圾（例如塑料瓶、塑料袋等）则往往无法进行清理与拾取。

所述水上垃圾清理机器人一般都是针对水上垃圾而设计，例如中国专利CN201010223569.6所揭露的一种“水面垃圾清理船”，通过铲斗型链网式传送装置进行水面漂浮物的回收。但是，所述水面垃圾清理机器人不仅无法清理岸边石滩和草丛中的垃圾，而且由于其自身传送带一部分浸没在水中，传动时激起的波纹往往将垃圾向更远处推动，从而导致清理效果并不理想。

同时，也有少数水陆两用的垃圾清理机器人正在研制，例如中国专利CN200720030048.2所揭露的“水陆两用垃圾清理机器人”，包括清理水面垃圾用机械手、陆地垃圾清扫装置、水陆两用转换部分、螺旋桨动力装置和履带装置等。虽然所述机器人能够实现水陆两栖垃圾清理作业，但是每次机械手在水面拾取垃圾后都需要进行一系列复杂的动作将垃圾送入垃圾筐内；另外，在陆地上进行清理时，其传统的双履带行进机构导致其越野机动能力较差，很难在石滩等场地使用。寻求一种适于滩涂垃圾清理的机器人已成为本领域亟待解决的技术问题之一。

故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种滩涂垃圾清理机器人。

发明内容

本发明是针对现有技术中，传统滩涂垃圾清理机器人越野机动能力较差，很难在石滩等场地使用，以及清理能力有限、适应性差等缺陷提供一种滩涂垃圾清理机器人。

为实现本发明之目的，本发明提供一种滩涂垃圾清理机器人，所述滩涂垃圾清理机器人包括：两栖移动底盘，用于承载所述滩涂垃圾清理机器人之各功能部件，并为所述滩涂垃圾清理机器人提供水陆两栖行驶功能；机械臂，设置在所述两栖移动底盘之端部的侧边，并用于拾取和投递各类垃圾；传送带组件，设置在所述两栖移动底盘端部之异于所述机械臂的侧边，并用于传送所述机械臂所拾取的垃圾；自卸垃圾斗，设置在所述两栖移动底盘之异于所述传送带组件的端部，并用于存储所述滩涂垃圾清理机器人所拾取的垃圾。

可选地，所述滩涂垃圾清理机器人之机械臂，进一步包括：肩关节底座，具有底座仓、轴上挡圈、涡轮、DT型角接触球轴承、阶梯轴、减速电机套装、深沟球轴承、蜗杆、蜗杆外支架、电机联轴器和直流减速电机，并设置在所述两栖移动底盘上，所述直流减速电机所驱动的蜗轮蜗杆副用以实现所述机械臂的周向旋转运动，所述减速电机套装用以实现所述机械臂的前、后方向旋转动作；连杆机械臂，具有中臂、设置在所述中臂两端的所述前臂和所述后臂、设置在所述前臂与所述中臂和所述中臂与所述之间的支撑连杆和设置在所述丝杆上的所述丝孔滑块、设置在所述连杆机械臂上的所述丝杆电机，以及设置在所述前臂上的所述摄像装置；三爪机械手，设置在所述前臂之异于所述中臂一端，并通过设置在所述连杆机械臂上的所述丝杆电机驱动。

可选地，所述丝杆电机停转时，所述滩涂垃圾清理机器人通过所述丝杆的螺纹自锁作用支撑所述机械臂抓取垃圾。

可选地，所述滩涂垃圾清理机器人之传送带组件具有支架、设置在所述支架底部的所述惰轮、以及设置在所述支架上的所述传送带、驱动轮、减速电机组件和摄像头。

可选地，所述传送带上设置所述梯形开口槽。

可选地，所述梯形开口槽为橡胶材质。

可选地，所述滩涂垃圾清理机器人之自卸垃圾斗，进一步包括：薄板外壳、固定设置在所述薄板外壳内的所述斗仓骨架、设置在所述斗仓骨架底部的所述滤网、用于安装和平衡所述自卸垃圾斗的所述电机安装座和所述电动推杆电机，以及用于固定所述薄板外壳的所述安装支架。

可选地，所述斗仓骨架通过所述铆接方式固定设置在所述薄板外壳内。

可选地，所述推杆的伸缩长度通过所述电子陀螺仪进行调节。

综上所述，本发明滩涂垃圾清理机器人通过设置具有水陆两栖行驶功能的两栖移动底盘、通过丝杆电机驱动和五连杆机构进行弯曲控制的机械臂、具有梯形开口槽的传送带组件，以及可平衡自卸垃圾斗，不仅使得所述滩涂垃圾清理机器人能耗低、工作时间长、垃圾清理效率高，而且自动化程度高，减少人工参与垃圾清理的繁琐过程。

附图说明

图1所示为本发明滩涂垃圾清理机器人之立体结构示意图；

图2所示为本发明滩涂垃圾清理机器人之结构分解示意图；

图3所示为本发明滩涂垃圾清理机器人之机械臂的结构分解示意图；

图4所示为本发明滩涂垃圾清理机器人之机械臂的肩关节底座结构分解示意图；

图5所示为本发明滩涂垃圾清理机器人之机械臂的连杆机械臂结构分解示意图；

图6所示为本发明滩涂垃圾清理机器人之传送带组件的结构分解示意图；

图7所述为本发明滩涂垃圾清理机器人之自卸垃圾斗的结构分解示意图；

图8～图10所示为本发明滩涂垃圾清理机器人清理第一垃圾过程示意图；

图11所示为本发明滩涂垃圾清理机器人清理所述第二垃圾过程示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

请参阅图1、图2，图1所示为本发明滩涂垃圾清理机器人之立体结构示意图。图2所示为本发明滩涂垃圾清理机器人之结构分解示意图。所述滩涂垃圾清理机器人1，包括：两栖移动底盘11，所述两栖移动底盘11用于承载所述滩涂垃圾清理机器人1之各功能部件，并为所述滩涂垃圾清理机器人1提供水陆两栖行驶功能；机械臂12，所述机械臂12设置在所述两栖移动底盘11之端部的侧边，并用于拾取和投递各类垃圾；传送带组件13，所述传送带组件13设置在所述两栖移动底盘11端部之异于所述机械臂12的侧边，并用于传送所述机械臂12所拾取的垃圾；自卸垃圾斗14，所述自卸垃圾斗14设置在所述两栖移动底盘11之异于所述传送带组件13的端部，并用于存储所述滩涂垃圾清理机器人1所拾取的垃圾。

请参阅图3～图5，并结合参阅图1、图2，图3所示为本发明滩涂垃圾清理机器人之机械臂的结构分解示意图。图4所示为本发明滩涂垃圾清理机器人之机械臂的肩关节底座结构分解示意图。图5所示为本发明滩涂垃圾清理机器人之机械臂的连杆机械臂结构分解示意图。所述滩涂垃圾清理机器人1之机械臂12，进一步包括：

肩关节底座121，所述肩关节底座121具有底座仓121a、轴上挡圈121b、涡轮121c、DT型角接触球轴承121d、阶梯轴121e、减速电机套装121f、深沟球轴承121g、蜗杆121h、蜗杆外支架121i、电机联轴器121j和直流减速电机121k，并设置在所述两栖移动底盘11上，所述直流减速电机121k所驱动的蜗轮蜗杆副（未图示）用以实现所述机械臂12的周向旋转运动，所述减速电机套装121f用以实现所述机械臂12的前、后方向旋转动作，所述肩关节底座121具有2个自由度；

连杆机械臂122，所述连杆机械臂122具有中臂122a、设置在所述中臂122a两端的所述前臂122b和所述后臂122c、设置在所述前臂122b与所述中臂122a和所述中臂122a与所述122c之间的支撑连杆122d和设置在所述丝杆122h上的所述丝孔滑块122e、设置在所述连杆机械臂122上的所述丝杆电机122f，以及设置在所述前臂122b上的所述摄像装置122g；

三爪机械手123，所述三爪机械手123设置在所述前臂122b之异于所述中臂122a一端，并通过设置在所述连杆机械臂122上的所述丝杆电机122f驱动。

在本发明中，不烦定义所述机械臂12的前、后旋转方向为所述滩涂垃圾清理机器人1的前进和后退方向。作为本领域技术人员，不难理解地，所述丝杆电机122f正转或反转时，所述连杆机械臂122便会随之伸展或收缩；当所述丝杆电机122f停转时，本发明所述滩涂垃圾清理机器人1便可通过所述丝杆122h的螺纹自锁作用支撑所述机械臂12抓取垃圾，降低本发明所述滩涂垃圾清理机器人1的作业能耗，延长作业时间。

请参阅图6，并结合参阅图1、图2，图6所示为本发明滩涂垃圾清理机器人之传送带组件的结构分解示意图。所述滩涂垃圾清理机器人1之传送带组件13具有支架131、设置在所述支架131底部的所述惰轮132、以及设置在所述支架131上的所述传送带133、驱动轮134、减速电机组件135和摄像头136，并用于将所述机械臂12拾取的所述垃圾进行传送。为了便于所述垃圾在所述传送带组件13上的传送，优选地，所述传送带133上设置所述梯形开口槽133a。同时，所述传送带133上的梯形开口槽133a为橡胶材质，并不会所述传送带133和所述带轮（未图示）的啮合产生影响。

请参阅图7，并结合参阅图1、图2，图7所述为本发明滩涂垃圾清理机器人之自卸垃圾斗的结构分解示意图。所述滩涂垃圾清理机器人1之自卸垃圾斗14，进一步包括：薄板外壳141、固定设置在所述薄板外壳141内的所述斗仓骨架142、设置在所述斗仓骨架142底部的所述滤网143、用于安装和平衡所述自卸垃圾斗14的所述电机安装座144和所述电动推杆电机145，以及用于固定所述薄板外壳141的所述安装支架146。其中，所述斗仓骨架142通过所述铆接方式固定设置在所述薄板外壳141内。为了在行进过程中使得所述自卸垃圾斗14保持平衡，优选地，可通过所述电子陀螺仪（未图示）调整所述推杆147的伸缩长度，实现所述自卸垃圾斗14平衡，防止已盛装的所述垃圾散落。所述滤网143设置在所述斗仓骨架142之底部，用于过滤所述垃圾中残留的水液，以减轻所述滩涂垃圾清理机器人1的作业负载。

为更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现以具体的实施方案为例进行阐述。在所述具体事实方式中，非限制性的列举，例如所述垃圾为可通过所述传送组件13之传送带133进行传送的第一垃圾2，或者所述垃圾为不可通过所述送组件13之传送带133进行传送的第二垃圾3。

请参阅图8～图10，图8～图10所示为本发明滩涂垃圾清理机器人清理第一垃圾的过程示意图。当所述垃圾为可通过所述传送带组件13之传送带133进行传送的第一垃圾2时，所述滩涂垃圾清理机器人1清理所述第一垃圾2的方法，包括：

执行步骤S1：所述滩涂垃圾清理机器人1通过设置在所述机械臂12之前臂122b上的所述摄像装置122g识别位于所述滩涂上的所述第一垃圾2；

执行步骤S2：所述机械臂12在所述减速电机套装121f和所述直流减速电机121k的作用下进行方位调整，并通过所述丝杆电机122f驱动所述三爪机械手123展开，以进行所述第一垃圾2拾取；

执行步骤S3：所述三爪机械手123拾取所述第一垃圾2后，并将所述第一垃圾2置于所述传送带组件13，以通过所述传送带组件13之传送带133传送至所述自卸垃圾斗14，完成所述第一垃圾2的清理过程。

请参阅图11，并结合参阅图8、图9，图11所示为本发明滩涂垃圾清理机器人清理所述第二垃圾的过程示意图。当所述垃圾为可通过所述传送带组件13之传送带133进行传送的第二垃圾3时，所述滩涂垃圾清理机器人1清理所述第二垃圾3的方法，包括：

执行步骤S1：所述滩涂垃圾清理机器人1通过设置在所述机械臂12之前臂122b上的所述摄像装置122g识别位于所述滩涂上的所述第二垃圾3；

执行步骤S2：所述机械臂12在所述减速电机套装121f和所述直流减速电机121k的作用下进行方位调整，并通过所述丝杆电机122f驱动所述三爪机械手123展开，以进行所述第二垃圾3拾取；

执行步骤S3：所述三爪机械手123拾取所述第二垃圾3后，并将所述第二垃圾3直接投递至所述自卸垃圾斗14，完成所述第二垃圾3的清理过程。

综上所述，本发明滩涂垃圾清理机器人通过设置具有水陆两栖行驶功能的两栖移动底盘、通过丝杆电机驱动和五连杆机构进行弯曲控制的机械臂、具有梯形开口槽的传送带组件，以及可平衡自卸垃圾斗，不仅使得所述滩涂垃圾清理机器人能耗低、工作时间长、垃圾清理效率高，而且自动化程度高，减少人工参与垃圾清理的繁琐过程。

本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (8)

1.一种滩涂垃圾清理机器人，其特征在于，所述滩涂垃圾清理机器人包括：

两栖移动底盘，用于承载所述滩涂垃圾清理机器人之各功能部件，并为所述滩涂垃圾清理机器人提供水陆两栖行驶功能；

机械臂，设置在所述两栖移动底盘之端部的侧边，并用于拾取和投递各类垃圾；

传送带组件，设置在所述两栖移动底盘端部之异于所述机械臂的侧边，并用于传送所述机械臂所拾取的垃圾；

自卸垃圾斗，设置在所述两栖移动底盘之异于所述传送带组件的端部，并用于存储所述滩涂垃圾清理机器人所拾取的垃圾；

所述滩涂垃圾清理机器人之机械臂，进一步包括：

肩关节底座，具有底座仓、轴上挡圈、涡轮、DT型角接触球轴承、阶梯轴、减速电机套装、深沟球轴承、蜗杆、蜗杆外支架、电机联轴器和直流减速电机，并设置在所述两栖移动底盘上，所述直流减速电机所驱动的蜗轮蜗杆副用以实现所述机械臂的周向旋转运动，所述减速电机套装用以实现所述机械臂的前、后方向旋转动作；

连杆机械臂，具有中臂、设置在所述中臂两端的前臂和后臂、设置在所述前臂与所述中臂和所述中臂与所述后臂之间的支撑连杆和设置在丝杆上的丝孔滑块、设置在所述连杆机械臂上的丝杆电机，以及设置在所述前臂上的摄像装置；

三爪机械手，设置在所述前臂之异于所述中臂一端，并通过设置在所述连杆机械臂上的所述丝杆电机驱动。

2.如权利要求1所述的滩涂垃圾清理机器人，其特征在于，所述丝杆电机停转时，所述滩涂垃圾清理机器人通过所述丝杆的螺纹自锁作用支撑所述机械臂抓取垃圾。

3.如权利要求1所述的滩涂垃圾清理机器人，其特征在于，所述滩涂垃圾清理机器人之传送带组件具有支架、设置在所述支架底部的惰轮、以及设置在所述支架上的传送带、驱动轮、减速电机组件和摄像头。

4.如权利要求3所述的滩涂垃圾清理机器人，其特征在于，所述传送带上设置梯形开口槽。

5.如权利要求4所述的滩涂垃圾清理机器人，其特征在于，所述梯形开口槽为橡胶材质。

6.如权利要求1所述的滩涂垃圾清理机器人，其特征在于，所述滩涂垃圾清理机器人之自卸垃圾斗，进一步包括：薄板外壳、固定设置在所述薄板外壳内的斗仓骨架、设置在所述斗仓骨架底部的滤网、用于安装和平衡所述自卸垃圾斗的电机安装座和电动推杆电机，以及用于固定所述薄板外壳的安装支架。

7.如权利要求6所述的滩涂垃圾清理机器人，其特征在于，所述斗仓骨架通过铆接方式固定设置在所述薄板外壳内。

8.如权利要求6所述的滩涂垃圾清理机器人，其特征在于，行驶过程中，推杆的伸缩长度通过电子陀螺仪进行调节，以使其保持平衡状态。