CN105905253B - 一种水面污染漂浮物清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水面污染漂浮物清洁机器人，包括机架、螺旋推进装置、上料倾倒装置、转向装置、动力补充装置、拦污门、滤网、气筒和固定扣，螺旋推进装置位于机架中部底端，转向装置位于机架后侧端，动力补充装置位于转向装置正上方，上料倾倒装置分别位于机架左右两侧的矩形框体内，拦污门分别位于机架左右两侧的矩形框体的正前方，滤网安装在机架半圆柱状壳体结构的上层内部，气筒分别对称位于机架的左右两侧，且气筒与机架之间通过固定扣进行连接。本发明集水面污染漂浮物收集、倾倒和储存于一体，实现了一机多能化，且智能化程度高，能够全自动的完成对水面污染漂浮物的清洁工作，工作效率高，清洁效果好。

Description

一种水面污染漂浮物清洁机器人

技术领域

本发明涉及水面垃圾清洁技术领域，具体的说一种水面污染漂浮物清洁机器人。

背景技术

随着社会物质文明的高度进步，随着社会经济的飞速发展，人们的生活都有了质的飞跃，特别是工业革命以来，由于人们过于重视工业和经济的发展，往往忽视了对环境的保护，环境问题日益突出，水环境的污染问题也越来越受到人们的关注，河流、湖泊以及水上游乐场里的漂浮垃圾的污染已经逐步影响到市民的饮水、环境卫生和市容市貌。为了解决水面垃圾收集的问题，目前很多地区还是采用利用人工打捞的方式为主，但是这种人工打捞水面垃圾的作业方式劳动力强度大、工作环境恶劣且效率也十分低下；因此，智能机械化清理水面垃圾已经成为急需的水环境保护措施。鉴于此，本发明提供了一种水面污染漂浮物清洁机器人。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种水面污染漂浮物清洁机器人。

本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。

一种水面污染漂浮物清洁机器人，包括机架、螺旋推进装置、上料倾倒装置、转向装置、动力补充装置、拦污门、滤网、气筒和固定扣；所述的机架左右两侧分别对称设置有矩形固定框，机架中部由上层和下层组成，机架上层为上端开口的半圆柱状壳体结构，机架下层为左右对称的五边形平板结构，机架中部后侧端为梯形框体结构；所述的螺旋推进装置位于机架中部底端，转向装置位于机架后侧端，动力补充装置位于转向装置正上方；所述的上料倾倒装置、拦污门、气筒和固定扣的数量均为二，上料倾倒装置分别位于机架左右两侧的矩形固定框内，拦污门分别位于机架左右两侧的矩形固定框的正前方，滤网安装在机架半圆柱状壳体结构的上层内部，气筒分别对称位于机架的左右两侧，且气筒与机架之间通过固定扣进行连接，气筒增大了本发明与水面之间的接触面积，从而增大了本发明的浮力，更加有利于本发明在水面上的灵活运动。

进一步，所述的螺旋推进装置包括固定板、推进电机、推进轴、推进轴承和推进爪；所述的固定板数量为二，固定板呈矩形结构，固定板分别对称固定在机架中部下端，推进电机安装在靠近机架前端的固定板外侧，推进轴前端穿过固定板与推进电机主轴相连接，推进轴后端穿过靠近机架后端的固定板，且推进轴与固定板之间通过推进轴承进行固定，推进爪数量不少于五，推进爪依次均匀布置在推进轴上，且推进爪呈镰刀形螺旋结构；通过推进电机的转动带动推进轴的旋转，从而带动推进爪的旋转，为本发明在水面上的运动提供了动力，且推进力大，推进效果好，操控方便。

进一步，所述的上料倾倒装置包括外壳体、底板、升降板、倾倒板、电动推杆、直线导轨、滑块、球铰链、隔板、动滑轮、转轴、定滑轮、钢丝绳和升降电机；所述的外壳体横截断面呈U型结构，外壳体底端设置有底板，底板上依次均匀设置有条形孔，升降板位于底板正上方，倾倒板位于升降板正上方；所述的电动推杆、直线导轨、隔板、动滑轮、转轴、定滑轮、钢丝绳和升降电机的数量均为二，电动推杆位于升降板与倾倒板之间，电动推杆底端与升降板相连接，电动推杆顶端与倾倒板之间通过球铰链相连接；所述的直线导轨沿外壳体的横向中心轴线对称垂直布置，升降板和倾倒板内侧端均安装有球铰链，且球铰链沿外壳体的横向中心轴线对称垂直布置，球铰链一端与升降板以及倾倒板的内侧端相连接，球铰链另一端与与滑块相连接，且滑块呈T型结构，滑块安装在直线导轨上；所述的隔板固定在外壳体的外侧端拐角处，动滑轮通过转轴安装在升降板的外侧端，定滑轮与动滑轮位于同一水平面内，且定滑轮与动滑轮之间绕套有钢丝绳，定滑轮安装在升降电机主轴上，升降电机固定在外壳体上；通过升降电机的旋转带动定滑轮的转动，从而带动钢丝绳的升降，进而带动动滑轮的升降，由于动滑轮与升降板固定连接，所以升降板也跟随动滑轮同步升降，同时通过直线导轨和滑块对升降板和倾倒板起到了导向限位的作用，当滑块上升到直线导轨顶端的时候，启动电动推杆，通过电动推杆的伸展运动带动倾倒板的向外侧翻转运动，由于倾倒板与滑块之间采用球铰链进行连接，球铰链采用了球型轴承结构，具有控制灵活、准确和扭转角度大的优点，从而实现了将倾倒板上储存的垃圾倾倒到滤网内的功能，当垃圾倾倒完毕后，通过电动推杆的收缩运动带动倾倒板的向内翻转运动，使得倾倒板恢复到水平原始状态。

进一步，所述的转向装置包括肋板、转向电机、主动轴、主动带轮、从动带轮、皮带、从动轴、带座轴承和转向爪；所述的肋板位于螺旋推进装置后端，且肋板与机架相固定，转向电机为同步双轴输出电机，转向电机固定在肋板中心位置处，主动轴一端与转向电机上端输出轴相连接，主动轴另一端与主动带轮之间通过键进行连接，从动带轮、皮带、从动轴和带座轴承的数量均为二，从动带轮分别位于主动带轮的左右两侧，且主动带轮和从动带轮均采用双排带轮，皮带绕套在主动带轮和从动带轮上，从动带轮与从动轴一端相连接，从动轴另一端穿过肋板，且从动轴与肋板之间通过带座轴承进行固定，转向爪依次固定在从动轴另一端和转向电机下端输出轴上；通过转向电机的转动带动主动轴的旋转，且主动带轮与主动轴同轴安装，主动带轮和从动带轮之间通过皮带进行传动，从而通过从动带轮带动从动轴的转动，进而带动转向爪的旋转，且通过将从动带轮布置在主动带轮左右两侧，实现了三个转向爪同向转动的功能达到了转向的效果，且转向快捷灵活。

进一步，所述的动力补充装置包括旋转电机、旋转轴和螺旋桨；所述的旋转电机位于转向装置正上方，且旋转电机固定在机架上，旋转轴一端与旋转电机主轴相连接，旋转轴另一端与螺旋桨固连；当本发明承载水面污染漂浮物重量过大或者运动动力不足时，通过旋转电机转动带动螺旋桨的旋转，在螺旋桨的旋转过程中产生了向前的推动力，动力补充装置起到了对本发明的运动前进动力二次补充的效果。

进一步，所述的拦污门包括门主体、铰链、底盘座和限位弹簧；所述的门主体与机架之间通过铰链进行连接，门主体背面设置有三角座，底盘座固定在机架外侧壁上，限位弹簧一端与底盘座相连接，限位弹簧另一端与门主体上的三角座相连接；在本发明中底盘座为可伸缩式，通过调节底盘座的伸长长度从而控制门主体张开角度的大小，当门主体张开角度大时，可允许大型垃圾通过，同时增加了本发明运动的阻力，当门主体张开角度小时，可允许小型垃圾通过，同时减小了本发明运动的阻力，在使用过程中，根据水面垃圾大小情况、天气情况和水面区域情况调节合适的门主体张开角度。

进一步，所述的滤网垂直横截面呈半圆形结构，滤网左右两端分别设置有卡条，滤网上依次均匀开设有条形漏水槽，滤网材质为橡胶材料，滤网用于储存打捞清理的垃圾，同时过滤掉垃圾中存在的水分。

进一步，所述的固定扣呈“Ω”型结构，且固定扣底端设置有锁紧螺钉，固定扣材质为不锈钢材料。

进一步，所述的倾倒板呈矩形平板结构，倾倒板上均匀开设有正六边形漏水孔。

进一步，所述的隔板由垂直板和倾斜板组成，垂直板和倾斜板之间的连接角度为100-135度，且垂直板的底端沿其中心轴线开设有限位口。

进一步，所述的推进电机为Y90S-2型防水步进电机；所述的电动推杆为YNT-03型防水电动推杆；所述的升降电机为Y80M1-2型防水减速电机。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明集水面污染漂浮物收集、倾倒和储存于一体，实现了一机多能化，且智能化程度高，能够全自动的完成对水面污染漂浮物的清洁工作，工作效率高，清洁效果好；

(2)本发明中的螺旋推进装置控制简单方便，推进力大且推进效果好；

(3)本发明中的上料倾倒装置能够完成对打捞后的水面污染漂浮物过滤和自动倾倒的功能，控制简单方便，升降导向性好，倾倒速度快且倾倒水面污染漂浮物彻底；

(4)本发明中的转向装置通过三个转向爪同向转动，达到了转向的效果，且转向快捷灵活；

(5)当本发明承载水面污染漂浮物重量过大或者运动动力不足时，本发明中的动力补充装置起到了对本发明的运动前进动力二次补充的效果；

(6)本发明的拦污门张开角度可调，可根据水面垃圾大小情况、天气情况和水面区域情况调节合适的拦污门张开角度，适用范围广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的仰视图；

图3是本发明去除上料倾倒装置和拦污门后的立体结构示意图；

图4是本发明去除上料倾倒装置和拦污门后的仰视图；

图5是本发明上料倾倒装置和拦污门配合时的立体结构示意图；

图6是本发明上料倾倒装置和拦污门配合时的俯视图；

图7是本发明上料倾倒装置局部剖时的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1至图7所示，一种水面污染漂浮物清洁机器人，包括机架1、螺旋推进装置2、上料倾倒装置3、转向装置4、动力补充装置5、拦污门6、滤网7、气筒8和固定扣9；所述的机架1左右两侧分别对称设置有矩形固定框，机架1中部由上层和下层组成，机架1上层为上端开口的半圆柱状壳体结构，机架1下层为左右对称的五边形平板结构，机架1中部后侧端为梯形框体结构；所述的螺旋推进装置2位于机架1中部底端，转向装置4位于机架1后侧端，动力补充装置5位于转向装置4正上方；所述的上料倾倒装置3、拦污门6、气筒8和固定扣9的数量均为二，上料倾倒装置3分别位于机架1左右两侧的矩形固定框内，拦污门6分别位于机架1左右两侧的矩形固定框的正前方，滤网7安装在机架1半圆柱状壳体结构的上层内部，气筒8分别对称位于机架1的左右两侧，且气筒8与机架1之间通过固定扣9进行连接，气筒8增大了本发明与水面之间的接触面积，从而增大了本发明的浮力，更加有利于本发明在水面上的灵活运动。

如图1至图4所示，所述的螺旋推进装置2包括固定板21、推进电机22、推进轴23、推进轴承24和推进爪25；所述的固定板21数量为二，固定板21呈矩形结构，固定板21分别对称固定在机架1中部下端，推进电机22安装在靠近机架1前端的固定板21外侧，推进轴23前端穿过固定板21与推进电机22主轴相连接，推进轴23后端穿过靠近机架1后端的固定板21，且推进轴23与固定板21之间通过推进轴承24进行固定，推进爪25数量不少于五，推进爪25依次均匀布置在推进轴23上，且推进爪25呈镰刀形螺旋结构；通过推进电机22的转动带动推进轴23的旋转，从而带动推进爪25的旋转，为本发明在水面上的运动提供了动力，且推进力大，推进效果好，操控方便。

如图5至图7所示，所述的上料倾倒装置3包括外壳体31、底板32、升降板33、倾倒板34、电动推杆35、直线导轨36、滑块37、球铰链38、隔板39、动滑轮310、转轴311、定滑轮312、钢丝绳313和升降电机314；所述的外壳体31横截断面呈U型结构，外壳体31底端设置有底板32，底板32上依次均匀设置有条形孔，升降板33位于底板32正上方，倾倒板34位于升降板33正上方；所述的电动推杆35、直线导轨36、隔板39、动滑轮310、转轴311、定滑轮312、钢丝绳313和升降电机314的数量均为二，电动推杆35位于升降板33与倾倒板34之间，电动推杆35底端与升降板33相连接，电动推杆35顶端与倾倒板34之间通过球铰链38相连接；所述的直线导轨36沿外壳体31的横向中心轴线对称垂直布置，升降板33和倾倒板34内侧端均安装有球铰链38，且球铰链38沿外壳体31的横向中心轴线对称垂直布置，球铰链38一端与升降板33以及倾倒板34的内侧端相连接，球铰链38另一端与与滑块37相连接，且滑块37呈T型结构，滑块37安装在直线导轨36上；所述的隔板39固定在外壳体31的外侧端拐角处，动滑轮310通过转轴311安装在升降板33的外侧端，定滑轮312与动滑轮310位于同一水平面内，且定滑轮312与动滑轮310之间绕套有钢丝绳313，定滑轮312安装在升降电机314主轴上，升降电机314固定在外壳体31上；通过升降电机314的旋转带动定滑轮312的转动，从而带动钢丝绳313的升降，进而带动动滑轮310的升降，由于动滑轮310与升降板33固定连接，所以升降板33也跟随动滑轮310同步升降，同时通过直线导轨36和滑块37对升降板33和倾倒板34起到了导向限位的作用，当滑块37上升到直线导轨36顶端的时候，启动电动推杆35，通过电动推杆35的伸展运动带动倾倒板34的向外侧翻转运动，由于倾倒板34与滑块37之间采用球铰链38进行连接，球铰链38采用了球型轴承结构，具有控制灵活、准确和扭转角度大的优点，从而实现了将倾倒板34上储存的垃圾倾倒到滤网5内的功能，当垃圾倾倒完毕后，通过电动推杆35的收缩运动带动倾倒板34的向内翻转运动，使得倾倒板34恢复到水平原始状态。

如图1至图4所示，所述的转向装置4包括肋板41、转向电机42、主动轴43、主动带轮44、从动带轮45、皮带46、从动轴47、带座轴承48和转向爪49；所述的肋板41位于螺旋推进装置2后端，且肋板41与机架1相固定，转向电机42为同步双轴输出电机，转向电机42固定在肋板41中心位置处，主动轴43一端与转向电机42上端输出轴相连接，主动轴43另一端与主动带轮44之间通过键进行连接，从动带轮45、皮带46、从动轴47和带座轴承48的数量均为二，从动带轮45分别位于主动带轮44的左右两侧，且主动带轮44和从动带轮45均采用双排带轮，皮带46绕套在主动带轮44和从动带轮45上，从动带轮45与从动轴47一端相连接，从动轴47另一端穿过肋板41，且从动轴47与肋板41之间通过带座轴承48进行固定，转向爪49依次固定在从动轴47另一端和转向电机42下端输出轴上；通过转向电机42的转动带动主动轴43的旋转，且主动带轮44与主动轴43同轴安装，主动带轮44和从动带轮45之间通过皮带46进行传动，从而通过从动带轮45带动从动轴47的转动，进而带动转向爪49的旋转，且通过将从动带轮45布置在主动带轮44左右两侧，实现了三个转向爪49同向转动的功能，达到了转向的效果，且转向快捷灵活。

如图1至图4所示，所述的动力补充装置5包括旋转电机51、旋转轴52和螺旋桨53；所述的旋转电机51位于转向装置4正上方，且旋转电机51固定在机架1上，旋转轴52一端与旋转电机51主轴相连接，旋转轴52另一端与螺旋桨53固连；当本发明承载水面污染漂浮物重量过大或者运动动力不足时，通过旋转电机51转动带动螺旋桨53的旋转，在螺旋桨53的旋转过程中产生了向前的推动力，动力补充装置5起到了对本发明的运动前进动力二次补充的效果。

如图5至图7所示，所述的拦污门6包括门主体61、铰链62、底盘座63和限位弹簧64；所述的门主体61与机架1之间通过铰链62进行连接，门主体61背面设置有三角座，底盘座63固定在机架1外侧壁上，限位弹簧64一端与底盘座63相连接，限位弹簧64另一端与门主体61上的三角座相连接；在本发明中底盘座63为可伸缩式，通过调节底盘座63的伸长长度从而控制门主体61张开角度的大小，当门主体61张开角度大时，可允许大型垃圾通过，同时增加了本发明运动的阻力，当门主体61张开角度小时，可允许小型垃圾通过，同时减小了本发明运动的阻力，在使用过程中，根据水面垃圾大小情况、天气情况和水面区域情况调节合适的门主体61张开角度。

如图1所示，所述的滤网7垂直横截面呈半圆形结构，滤网7左右两端分别设置有卡条，滤网7上依次均匀开设有条形漏水槽，滤网7材质为橡胶材料，滤网7用于储存打捞清理的垃圾，同时过滤掉垃圾中存在的水分。

如图1所示，所述的固定扣9呈“Ω”型结构，且固定扣9底端设置有锁紧螺钉，固定扣9材质为不锈钢材料。

如图5至图7所示，所述的倾倒板34呈矩形平板结构，倾倒板34上均匀开设有正六边形漏水孔。

如图5至图7所示，所述的隔板39由垂直板和倾斜板组成，垂直板和倾斜板之间的连接角度为100-135度，且垂直板的底端沿其中心轴线开设有限位口。

如图1至图7所示，所述的推进电机21为Y90S-2型防水步进电机；所述的电动推杆35为YNT-03型防水电动推杆；所述的升降电机314为Y80M1-2型防水减速电机。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种水面污染漂浮物清洁机器人，其特征在于：包括机架、螺旋推进装置、上料倾倒装置、转向装置、动力补充装置、拦污门、滤网、气筒和固定扣；所述的机架左右两侧分别对称设置有矩形固定框，机架中部由上层和下层组成，机架上层为上端开口的半圆柱状壳体结构，机架下层为左右对称的五边形平板结构，机架中部后侧端为梯形框体结构；所述的螺旋推进装置位于机架中部底端，转向装置位于机架后侧端，动力补充装置位于转向装置正上方；所述的上料倾倒装置、拦污门、气筒和固定扣的数量均为二，上料倾倒装置分别位于机架左右两侧的矩形固定框内，拦污门分别位于机架左右两侧的矩形固定框的正前方，滤网安装在机架半圆柱状壳体结构的上层内部，气筒分别对称位于机架的左右两侧，且气筒与机架之间通过固定扣进行连接；其中：

所述的螺旋推进装置包括固定板、推进电机、推进轴、推进轴承和推进爪；所述的固定板数量为二，固定板呈矩形结构，固定板分别对称固定在机架中部下端，推进电机安装在靠近机架前端的固定板外侧，推进轴前端穿过固定板与推进电机主轴相连接，推进轴后端穿过靠近机架后端的固定板，且推进轴与固定板之间通过推进轴承进行固定，推进爪数量不少于五，推进爪依次均匀布置在推进轴上，且推进爪呈镰刀形螺旋结构；

所述的上料倾倒装置包括外壳体、底板、升降板、倾倒板、电动推杆、直线导轨、滑块、球铰链、隔板、动滑轮、转轴、定滑轮、钢丝绳和升降电机；所述的外壳体横截断面呈U型结构，外壳体底端设置有底板，底板上依次均匀设置有条形孔，升降板位于底板正上方，倾倒板位于升降板正上方；所述的电动推杆、直线导轨、隔板、动滑轮、转轴、定滑轮、钢丝绳和升降电机的数量均为二，电动推杆位于升降板与倾倒板之间，电动推杆底端与升降板相连接，电动推杆顶端与倾倒板之间通过球铰链相连接；所述的直线导轨沿外壳体的横向中心轴线对称垂直布置，升降板和倾倒板内侧端均安装有球铰链，且球铰链沿外壳体的横向中心轴线对称垂直布置，球铰链一端与升降板以及倾倒板的内侧端相连接，球铰链另一端与与滑块相连接，且滑块呈T型结构，滑块安装在直线导轨上；所述的隔板固定在外壳体的外侧端拐角处，动滑轮通过转轴安装在升降板的外侧端，定滑轮与动滑轮位于同一水平面内，且定滑轮与动滑轮之间绕套有钢丝绳，定滑轮安装在升降电机主轴上，升降电机固定在外壳体上；

所述的转向装置包括肋板、转向电机、主动轴、主动带轮、从动带轮、皮带、从动轴、带座轴承和转向爪；所述的肋板位于螺旋推进装置后端，且肋板与机架相固定，转向电机为同步双轴输出电机，转向电机固定在肋板中心位置处，主动轴一端与转向电机上端输出轴相连接，主动轴另一端与主动带轮之间通过键进行连接，从动带轮、皮带、从动轴和带座轴承的数量均为二，从动带轮分别位于主动带轮的左右两侧，且主动带轮和从动带轮均采用双排带轮，皮带绕套在主动带轮和从动带轮上，从动带轮与从动轴一端相连接，从动轴另一端穿过肋板，且从动轴与肋板之间通过带座轴承进行固定，转向爪依次固定在从动轴另一端和转向电机下端输出轴上。

2.根据权利要求1所述的一种水面污染漂浮物清洁机器人，其特征在于：所述的动力补充装置包括旋转电机、旋转轴和螺旋桨；所述的旋转电机位于转向装置正上方，且旋转电机固定在机架上，旋转轴一端与旋转电机主轴相连接，旋转轴另一端与螺旋桨固连。

3.根据权利要求1所述的一种水面污染漂浮物清洁机器人，其特征在于：所述的拦污门包括门主体、铰链、底盘座和限位弹簧；所述的门主体与机架之间通过铰链进行连接，门主体背面设置有三角座，底盘座固定在机架外侧壁上，限位弹簧一端与底盘座相连接，限位弹簧另一端与门主体上的三角座相连接。

4.根据权利要求1所述的一种水面污染漂浮物清洁机器人，其特征在于：所述的滤网垂直横截面呈半圆形结构，滤网左右两端分别设置有卡条，滤网上依次均匀开设有条形漏水槽，滤网材质为橡胶材料。

5.根据权利要求1所述的一种水面污染漂浮物清洁机器人，其特征在于：所述的固定扣呈“Ω”型结构，且固定扣底端设置有锁紧螺钉，固定扣材质为不锈钢材料。

6.根据权利要求1所述的一种水面污染漂浮物清洁机器人，其特征在于：所述的倾倒板呈矩形平板结构，倾倒板上均匀开设有正六边形漏水孔。

7.根据权利要求1所述的一种水面污染漂浮物清洁机器人，其特征在于：所述的隔板由垂直板和倾斜板组成，垂直板和倾斜板之间的连接角度为100-135度，且垂直板的底端沿其中心轴线开设有限位口。

8.根据权利要求1所述的一种水面污染漂浮物清洁机器人，其特征在于：所述的推进电机为Y90S-2型防水步进电机；所述的电动推杆为YNT-03型防水电动推杆；所述的升降电机为Y80M1-2型防水减速电机。