CN108643152A - 一种垃圾清理系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种垃圾清理系统，包括设置有用于收集垃圾的垃圾捕捞网的船体；控制器，用于控制执行装置运动；与控制器连接、还与垃圾捕捞网或者船体两者中的至少一个连接的执行装置，用于带动垃圾捕捞网或者船体两者中的至少一个运动以便垃圾捕捞网收集垃圾。可见，本申请提供的垃圾清理系统在放入需要清理垃圾的水域中后，控制器可以控制执行装置运动，进而使得垃圾捕捞网在水域中运动，在运动过程中将水中的垃圾收集在垃圾捕捞网中，本申请的垃圾清理系统能够实现自动清理水中的垃圾，无需人力行船捕捞，使用方便，省时省力，垃圾清理的效果更好。

Description

一种垃圾清理系统

技术领域

本申请涉及自动化电子产品技术领域，特别是涉及一种垃圾清理系统。

背景技术

如今，无论在景点的水域，还是在其它地方的水塘，水面都会漂浮着影响环境和心情的垃圾，例如景区游客不小心掉在水中的塑料瓶或塑料袋，或水域旁边的树木落在水上的树叶，这对水域的生态环境带来严重影响。为了清理这些垃圾，目前均采用人工行船来捕捞垃圾，人工行船来打捞垃圾耗费时间和人力，实际操作起来也比较困难，造成垃圾清理的效果不佳。

因此，如何提供一种能解决上述技术问题的方案，是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种垃圾清理系统，应用该垃圾清理系统能够实现自动清理水中的垃圾，无需人力行船捕捞，使用方便，省时省力，垃圾清理的效果更好。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种垃圾清理系统，包括：

设置有用于收集垃圾的垃圾捕捞网的船体；

控制器，用于控制执行装置运动；

与所述控制器连接、还与所述垃圾捕捞网或者所述船体两者中的至少一个连接的所述执行装置，用于带动所述垃圾捕捞网或者所述船体两者中的至少一个运动以便所述垃圾捕捞网收集垃圾。

优选地，所述执行装置为机械手，所述机械手分别与所述垃圾捕捞网和所述控制器连接，用于带动所述垃圾捕捞网运动以收集垃圾。

优选地，所述执行装置包括：

均与所述控制器连接、且均与螺旋桨配合的第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机分别设置在所述船体左右两侧；

则所述带动所述垃圾捕捞网或者所述船体两者中的至少一个运动以便所述垃圾捕捞网收集垃圾的过程具体为：

所述控制器通过控制所述第一电机和所述第二电机运动来控制所述船体运动，以便所述船体运动时带动所述垃圾捕捞网收集垃圾。

优选地，该垃圾清理系统还包括：

分别与所述控制器和为所述垃圾清理系统供电的电源模块连接的电量检测模块，用于检测所述电源模块的剩余电量并发送给所述控制器。

优选地，该垃圾清理系统还包括：

终端；

分别与所述控制器和所述终端连接的数据传输模块；

则所述控制器还用于在所述剩余电量小于预设电量时，通过所述数据传输模块控制所述终端提示电量不足。

优选地，所述终端还用于控制所述船体在剩余电量下到达预设目的地。

优选地，该垃圾清理装置还包括：

设置于所述船体前端的预设长度的保护装置，用于防止所述船体与水域内的障碍物发生直接接触，当所述保护装置碰到所述障碍物时，所述船体不能继续前进，其中，所述障碍物包括水域的堤岸。

优选地，该垃圾清理系统还包括：

与所述控制器连接的测距传感器，用于检测所述船体与所述堤岸的距离；

则所述控制器还用于所述测距传感器检测的所述距离在预设时间内不变时，控制所述船体左转或者右转。

优选地，该垃圾清理系统还包括：

与所述控制器连接，用于监测所述船体转向时转动角度的角度传感器；

则所述控制器还用于根据所述转动角度控制所述船体按照预设路径收集整个水域内的垃圾。

优选地，该垃圾清理系统还包括：

与所述电源模块连接的能源转换装置，用于将可再生能源转换为电能并为所述电源模块充电。

本申请提供了一种垃圾清理系统，包括设置有用于收集垃圾的垃圾捕捞网的船体；控制器，用于控制执行装置运动；与控制器连接、还与垃圾捕捞网或者船体两者中的至少一个连接的执行装置，用于带动垃圾捕捞网或者船体两者中的至少一个运动以便垃圾捕捞网收集垃圾。

可见，本申请提供的垃圾清理系统在放入需要清理垃圾的水域中后，控制器可以控制执行装置运动，进而使得垃圾捕捞网在水域中运动，在运动过程中将水中的垃圾收集在垃圾捕捞网中，本申请的垃圾清理系统能够实现自动清理水中的垃圾，无需人力行船捕捞，使用方便，省时省力，垃圾清理的效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种垃圾清理系统的结构示意图；

图2为本申请所提供的另一种垃圾清理系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种垃圾清理系统，应用该垃圾清理系统能够实现自动清理水中的垃圾，无需人力行船捕捞，使用方便，省时省力，垃圾清理的效果更好。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请所提供的一种垃圾清理系统的结构示意图，包括：

设置有用于收集垃圾的垃圾捕捞网4的船体3；

控制器1，用于控制执行装置2运动；

与控制器1连接、还与垃圾捕捞网4或者船体3两者中的至少一个连接的执行装置2，用于带动垃圾捕捞网4或者船体3两者中的至少一个运动以便垃圾捕捞网4收集垃圾。

具体地，为了解决背景技术提出的问题，本申请的垃圾清理系统包括船体3，设置在船体3上的垃圾捕捞网4，控制器1以及执行装置2。控制器1可以控制船体3运动或者控制垃圾捕捞网4运动或者控制两者都运动，当采用不同的方式时，执行装置2不同，执行装置2与垃圾捕捞网4或者船体3的连接关系也相适应改变。不论垃圾捕捞网4直接被执行装置2带动着运动，还是间接被运动的船体3带动着运动，这两种方式均可以将垃圾收集于垃圾捕捞网4中，当垃圾捕捞网4是间接被运动的船体3带动着运动时，垃圾捕捞网4可以在与行船方向一致的方向上设置，此时为了便于收集垃圾，可以将垃圾捕捞网4设置在船体3的尾部，随着船体3的行进，捕捞网张开，将垃圾装在网内。当垃圾捕捞网4直接被执行装置2带动着运动时，垃圾捕捞网4可以设置在船体3的任意位置，例如尾部和/或船体3两侧。此外，控制器1可以封装在船体3内，作为各个外接设备的驱动平台，控制器1上电后，驱动执行装置2进行运转。

需要说明的是，垃圾捕捞网4可以设置多个，且设置位置也不固定，可以根据实际情况进行选择，本申请在此不做限定。该垃圾清理系统可以采用嵌入式，即嵌入式系统的垃圾清理系统，本申请可以采用STM32F407作为核心板，可以加快系统的处理速度，保证系统有较好的性能。系统需要预先配置I/O接口，系统的内核为每个外接设备配置驱动程序，各个设备由嵌入式处理器进行控制；还需要烧录代码，初始化硬件设备。该核心板的主要参数：(1)处理器：STM32F407ZGT6、144PIN、1024K FLASH、192K SRAM(128K RAM以及64K高速CCM)；(2)主频：168M；(3)SRAM：型号IS62WV51216BLL-55TLI，容量1M字节(8Mbit)；(4)FLASH：型号：W25Q128、容量16M字节；(5)通信接口：板载USB3503，引出高性能HSIC(High-Speed Inter-Chip，高速芯片间互连)，实现3路USB HOST输出。当然还可以采用其他的控制器1，本申请在此不做限定。

此外，考虑到本申请的垃圾清理系统的工作环境，为了保证垃圾清理系统的寿命，本申请的船体3可以采用防水小型船体3，船体3外壳采用铝合金材质，因为铝合金材质具有高的比强度、比模量、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，采用铝合金材质的船体3外壳可以保证船体3坚固耐用，可抵抗恶劣环境。当然，除了上述的船体3，船体3还有多种选择，本申请在此不做限定。

本申请提供了一种垃圾清理系统，包括设置有用于收集垃圾的垃圾捕捞网的船体；控制器，用于控制执行装置运动；与控制器连接、还与垃圾捕捞网或者船体两者中的至少一个连接的执行装置，用于带动垃圾捕捞网或者船体两者中的至少一个运动以便垃圾捕捞网收集垃圾。

可见，本申请提供的垃圾清理系统在放入需要清理垃圾的水域中后，控制器可以控制执行装置运动，进而使得垃圾捕捞网在水域中运动，在运动过程中将水中的垃圾收集在垃圾捕捞网中，本申请的垃圾清理系统能够实现自动清理水中的垃圾，无需人力行船捕捞，使用方便，省时省力，垃圾清理的效果更好。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，执行装置2为机械手，机械手分别与垃圾捕捞网4和控制器1连接，用于带动垃圾捕捞网4运动以收集垃圾。

具体地，这里的机械手为一种机械结构，包括执行以及驱动等结构的机械装置。机械手分别与垃圾捕捞网4和控制器1连接，控制器1控制机械手按照预期的动作运动，带动与其连接的垃圾捕捞网4做相应的运动，例如，机械手带动垃圾捕捞网4在水面来回运动捕捞，从而收集垃圾。

此外，可以根据需要清理垃圾的水域的大小决定垃圾捕捞网4的大小和数量以及机械手的大小和数量，本申请在此不做限定。当然，除了机械手以外，还可以选择其他的装置以带动垃圾捕捞网4运动，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选的实施例，执行装置2包括：

均与控制器1连接、且均与螺旋桨配合的第一电机和第二电机，第一电机和第二电机分别设置在船体3左右两侧；

则带动垃圾捕捞网4或者船体3两者中的至少一个运动以便垃圾捕捞网4收集垃圾的过程具体为：

控制器1通过控制第一电机和第二电机运动来控制船体3运动，以便船体3运动时带动垃圾捕捞网4收集垃圾。

具体地，考虑到成本，本申请的执行装置2还可以为常见的成本较低的电机，两个电机分别安装在船体3左右两侧，当两个电机同时工作时，船体3向前行进，垃圾捕捞网4连接在船体3后面。当其中一个电机工作，并将另外一个电机停止转动时，船体3往其中一个方向转弯(左边电机工作，右边电机停止工作时，船体3右转；右边电机工作，左边电机停止工作时，船体3左转)，电机搭配有螺旋桨，电机工作时螺旋桨推进船体3行进。

此外，螺旋桨可以采用ET44L/ET54L电动推进器，也可以为其他，本申请在此不做限定。电机可以采用N30航模电机，可以封装在船体3内部，螺旋桨可以露在船体3外，但并不限于此。本申请中电机的数量可以为两个，也可以为四个或者其他个数，本申请在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该垃圾清理系统还包括：

分别与控制器1和为垃圾清理系统供电的电源模块连接的电量检测模块，用于检测电源模块的剩余电量并发送给控制器1。

具体地，考虑到本申请中的垃圾清理系统在进行水域中的垃圾清理时，电源模块需要一直给系统供电，为了知道电源模块的剩余电量，因此需要电量检测模块实时或者每隔一段时间进行电量检测，并将检测的剩余电量发送至控制器1，以便控制器1根据剩余电量做出相应的处理。

此外，电源模块可以为蓄电较大的蓄电池，也可以为其他，本申请在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该垃圾清理系统还包括：

终端；

分别与控制器1和终端连接的数据传输模块；

则控制器1还用于在剩余电量小于预设电量时，通过数据传输模块控制终端提示电量不足。

具体地，考虑到本申请的垃圾清理系统的自动化程度，在系统工作时无须人工看着，只需在系统没电时提醒用户即可，因此，本申请中的垃圾清理系统还设置了能够与终端通信的数据传输模块，在剩余电量小于一定值(预设电量)时，控制器1可以通过数据传输模块向用户提示电量不足，以便用户及时处理。

需要说明的是，这里的终端可以为手机等手持设备，也可以为其他具有遥控功能的设备，本申请在此不做限定。

此外，数据传输模块也有多种选择，例如常用于短距离无线通讯的蓝牙模块，即集成蓝牙功能的PCBA(Printed Circuit Board Assembly，装配印刷电路板)板，蓝牙模块按功能分为蓝牙数据模块和蓝牙语音模块，蓝牙语音模块用于声音的传输，而蓝牙的数据模块用于传输其他数据。本申请的数据传输模块可以使用蓝牙模块，方便用户与系统进行数据的传输。蓝牙模块可以采用TELESKY HC-05主从机一体蓝牙模块板，该蓝牙模块接口电平是3.3V，输出电压直流3.6V-6V；未配对时，电流约30mA，配对成功后，电流大约10mA，该蓝牙模块在空旷地带的有效传输距离为10m。

另外，考虑到传输距离，数据传输模块还可以为GPRS(General Packet RadioService，通用分组无线服务)通信模块，GPRS网不仅具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高和按流量计费等优点，而且其本身就是一个分组型数据网，支持TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/因特网互联协议)协议，可以直接与因特网互通。因此，GPRS具有很高的性价比。本申请可以同时采用蓝牙模块和GPRS通信模块，GPRS通信模块可以采用型号为ATK-SIM800C的四频GPRS模块，该型号的GPRS模块不仅全球通用，还支持拨号/短信/彩信/TTS(Text To Speech，从文本到语音)/蓝牙/DTMF(Dual Tone Multi-Frequency，双音多频)/录音等功能。ATK-SIM800C模块支持多种接口类型，体积小，使用简单，支持RS232/TTL串口连接，还支持DC5～24V超宽的供电范围；同时，ATK-SIM800C模块还支持上电自动启动，它采用自弹式Micro SIM(SubscriberIdentification Module，用户身份识别卡)卡座，小巧通用。

此外，除了上述介绍的数据传输模块以及对应的选型外，数据传输模块还可以为其他，本申请在此不做限定。

作为一种优选的实施例，终端还用于控制船体3在剩余电量下到达预设目的地。

具体地，考虑到垃圾清理系统使用的便捷性和简单性，系统上电后，用户可将其放入水域中，让系统按照之前设置好的功能进行垃圾清理，系统自动工作，实现船体3的前进、转向以及垃圾的捕捞。用户也可通过终端与控制器1进行数据传输，当系统电量不足时可使船体3停止，或者通知用户，用户知道后在剩余的些许电量的基础上，可通过终端遥控系统至预设目的地，例如水域的堤岸边，方便收回或者充电。

作为一种优选的实施例，该垃圾清理装置还包括：

设置于船体3前端的预设长度的保护装置5，用于防止船体3与水域内的障碍物发生直接接触，当保护装置5碰到障碍物时，船体3不能继续前进，其中，障碍物包括水域的堤岸。

具体地，请参考图2，图2为本申请所提供的另一种垃圾清理系统的结构示意图，考虑到垃圾清理系统的使用寿命，防止垃圾清理系统由于碰撞到障碍物，例如水域的堤岸，而损坏船体3，本申请可以在船体3上设置有保护装置5，安装了5cm的两根铝棒作为船体3保护，当船体3向前行驶至障碍物时，铝棒会优先于船体3碰到障碍物，避免船体3受到损伤。保护装置5可以设置在船体3的前面，也可以在船体3的四周均设置保护装置5，本申请在此不做限定。保护装置5可以为铝棒、铁棒，也可以为安全气垫，还可以为其他，可以为一个，也可以为多个，本申请在此不做限定。保护装置5的长度可以为5cm，也可以为其他，本申请在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该垃圾清理系统还包括：

与控制器1连接的测距传感器6，用于检测船体3与堤岸的距离；

则控制器1还用于测距传感器6检测的距离在预设时间内不变时，控制船体3左转或者右转。

具体地，如图2所示，当船体3往前行进，船体3前面的保护装置5先触碰到堤岸，此时船体3无法向前行驶，测距传感器6是检测传感器到堤岸之间的距离，若在一定时间内，例如5s，此距离在一定的误差内(例如1cm)不发生变化，控制器1就会控制船体3转向。本申请的测距传感器6可以为红外测距传感器，利用红外信号到障碍物距离不同时反射的信号强度也不同的原理，进行障碍物远近的检测。红外测距传感器具有红外信号的发射二极管与接收二极管，发射二极管发射特定频率的红外信号，接收二极管接收这种频率的红外信号，当红外发射信号在检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收二极管接收，经过处理之后，通过红外测距传感器的接口返回到控制器1，控制器1即可利用红外测距传感器的返回信号来识别周围环境的变化。当然，测距传感器6可以为红外测距传感器，也可以为其他，本申请在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该垃圾清理系统还包括：

与控制器1连接，用于监测船体3转向时转动角度的角度传感器；

则控制器1还用于根据转动角度控制船体3按照预设路径收集整个水域内的垃圾。

具体地，在船体3转向时，本申请通过角度传感器，例如电子陀螺仪，监测船体3的转向。当船体3开始转向时，角度传感器记录当前的角度，当船体3转向至角度传感器检测的角度与初始角度为90度时，船体3向前行驶一段距离(同时驱动两个电机)，然后按照原来的转向再继续转弯90度后直线行驶。船体3向前行驶一段距离，是为了防止船体3掉头后原路返回，该距离不能太大，也不能太小，本申请取捕捞网的宽度，两次共转180度后船体3与最初的方向相反，使得船体3进行反方向的垃圾捕捞，即来回循环捕捞以收集整个水域内的垃圾。当系统在不规则的水域运用时，为了提高系统使用的灵活性，用户可通过终端控制船体3直线行驶的时间以及电机运转的速度，系统直线行驶一段时间后，进行转弯时即可根据上述方式自动清理垃圾。

需要说明的是，角度传感器可以为电子陀螺仪，也可以为其他，本申请在此不做限定。预设路径可以为上述的循环捕捞路径，也可以为其他，本申请在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该垃圾清理系统还包括：

与电源模块连接的能源转换装置，用于将可再生能源转换为电能并为电源模块充电。

具体地，由于驱动电机工作耗电量较大，而本申请的垃圾清理系统可以工作在室外，考虑到能源损耗，本申请的垃圾清理系统还设置了能源转换装置，能源转换装置可以为船体3外表层覆盖的太阳能光板，可以采用多晶硅9v/2W太阳能光板，该太阳能光板采用高透光率优质环氧树脂，具有转换率高、输出效率高；良好的弱光效应；硬度高，组件美观坚固、抗恶劣环境以及安装方便等优点。行进过程中船体3表面可接收太阳光照，太阳能光板可以将太阳能转换为电能储存在电源模块中以供系统工作时的电能消耗。当然，除了太阳能光板外，还可以为风能转换组件，本申请在此不做限定。太阳能光板的大小可以根据船体3大小以及垃圾清理系统的能源消耗等情况来定，本申请在此不做限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种垃圾清理系统，其特征在于，包括：

设置有用于收集垃圾的垃圾捕捞网的船体；

控制器，用于控制执行装置运动；

与所述控制器连接、还与所述垃圾捕捞网或者所述船体两者中的至少一个连接的所述执行装置，用于带动所述垃圾捕捞网或者所述船体两者中的至少一个运动以便所述垃圾捕捞网收集垃圾。

2.根据权利要求1所述的垃圾清理系统，其特征在于，所述执行装置为机械手，所述机械手分别与所述垃圾捕捞网和所述控制器连接，用于带动所述垃圾捕捞网运动以收集垃圾。

3.根据权利要求1所述的垃圾清理系统，其特征在于，所述执行装置包括：

均与所述控制器连接、且均与螺旋桨配合的第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机分别设置在所述船体左右两侧；

则所述带动所述垃圾捕捞网或者所述船体两者中的至少一个运动以便所述垃圾捕捞网收集垃圾的过程具体为：

所述控制器通过控制所述第一电机和所述第二电机运动来控制所述船体运动，以便所述船体运动时带动所述垃圾捕捞网收集垃圾。

4.根据权利要求1所述的垃圾清理系统，其特征在于，该垃圾清理系统还包括：

分别与所述控制器和为所述垃圾清理系统供电的电源模块连接的电量检测模块，用于检测所述电源模块的剩余电量并发送给所述控制器。

5.根据权利要求4所述的垃圾清理系统，其特征在于，该垃圾清理系统还包括：

终端；

分别与所述控制器和所述终端连接的数据传输模块；

则所述控制器还用于在所述剩余电量小于预设电量时，通过所述数据传输模块控制所述终端提示电量不足。

6.根据权利要求5所述的垃圾清理系统，其特征在于，所述终端还用于控制所述船体在剩余电量下到达预设目的地。

7.根据权利要求1-6任一项所述的垃圾清理系统，其特征在于，该垃圾清理装置还包括：

设置于所述船体前端的预设长度的保护装置，用于防止所述船体与水域内的障碍物发生直接接触，当所述保护装置碰到所述障碍物时，所述船体不能继续前进，其中，所述障碍物包括水域的堤岸。

8.根据权利要求7所述的垃圾清理系统，其特征在于，该垃圾清理系统还包括：

与所述控制器连接的测距传感器，用于检测所述船体与所述堤岸的距离；

则所述控制器还用于所述测距传感器检测的所述距离在预设时间内不变时，控制所述船体左转或者右转。

9.根据权利要求8所述的垃圾清理系统，其特征在于，该垃圾清理系统还包括：

与所述控制器连接，用于监测所述船体转向时转动角度的角度传感器；

则所述控制器还用于根据所述转动角度控制所述船体按照预设路径收集整个水域内的垃圾。

10.根据权利要求4所述的垃圾清理系统，其特征在于，该垃圾清理系统还包括：

与所述电源模块连接的能源转换装置，用于将可再生能源转换为电能并为所述电源模块充电。