CN110387863A - 一种水上垃圾回收机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水上垃圾回收机器人,包括船体,所述船体中部对称设有左浮筒和右浮筒,所述左浮筒和右浮筒与船体之间通过垃圾回收装置连接,所述垃圾回收装置包括斜垃圾档杆、垃圾档杆、回转拨杆及垃圾储存箱,当机器人在水上行走时斜垃圾档杆可以将垃圾挡住,垃圾被挡住后,回转拨杆绕其顶部旋转,将垃圾沿着垃圾回收装置的回转路径拨至上端,垃圾被垃圾档杆拨至垃圾储存箱内。其主要特点是可以在回收拨动垃圾的同时,利用其旋转至下端时拨动水面,水给予回转拨杆的反作用力可以作为机器前进的一部分动力,实现水上垃圾自动收集,节约人力,提高垃圾收集效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种水上机器人,特别是一种水上垃圾回收机器人。
背景技术
随着生活水平的提高,人们对生活环境的追求越来越高。各大景区公园里,水塘湖面是必不可少的景色。景区旅游也逐渐成为人们外出游玩,放松身心的一种途径。人们对旅游景区的环境卫生要求越来越高,逐渐成为评价旅游景区等级的重要判断标准。如今,大部分景区水面的卫生清洁工作都是靠人工清理费时费力,由于缺少专业的水上垃圾收集设备,使水上垃圾的打捞困难重重,而且收集速度慢,效率低。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种能够自动收集垃圾且收集效率高的水上垃圾回收机器人。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种水上垃圾回收机器人,包括船体,所述船体前端为椭圆形,其上设有超声波距离传感器,所述船体中部对称设有左浮筒和右浮筒,所述左浮筒和右浮筒为椭圆形中空圆筒;所述左浮筒和右浮筒与船体之间通过垃圾回收装置连接;所述垃圾回收装置包括斜垃圾档杆、垃圾档杆、回转拨杆及垃圾储存箱,所述垃圾回收装置上设有吊环、齿条及齿轮,所述垃圾回收装置与垃圾回收装置之间还设有伺服电机及与伺服电机连接的传动箱,所述船体尾部设有三叶片结构的螺旋桨,所述船体头部设有牵引装置所述船体底部设有电池、下伺服电机及三相异步电机,所述下伺服电机置于电池与三相异步电机中间,驱动垃圾回收装置的回转拨杆做旋转运动;所述船体前端还设有伸缩支架,所述伸缩支架上设有传感器模块。
进一步,所述三相异步电机连接有驱动传动箱,所述驱动传动箱传递三相异步电机的驱动力,其输出端连接尾部螺旋桨。
进一步,所述船体底部还包括下传动箱用于配合下伺服电机的运动,其输入端连接下伺服电机,输出端连接回转拨杆。
进一步,所述传感器模块,其整体形状为长方体,内部集成有激光传感器、长焦距摄像头及红外摄像头,所述激光传感器、长焦距摄像头及红外摄像头在长方体内部呈一字型排列,依次为激光传感器、长焦距摄像头及红外摄像头。
进一步,所述垃圾回收装置通过平键连接轴与齿轮连接,所述齿轮和齿条正常啮合传动,所述齿条与船体连接。
进一步,所述斜垃圾档杆由33根倾斜辐条组成,所述垃圾档杆由33根辐条组成,所述回转拨杆由33根竖直辐条组成,所述回转拨杆的辐条与斜垃圾档杆和垃圾档杆的辐条交错对应。
进一步,所述伸缩支架采用3段式管连接,其上部与传感器模块焊接为一体。
本发明的有益效果:本发明的水上垃圾回收机器人,当机器人在水上行走时斜垃圾档杆可以将垃圾挡住,垃圾被挡住后,回转拨杆绕其顶部旋转,将垃圾沿着垃圾回收装置的回转路径拨至上端,垃圾被垃圾档杆拨至垃圾储存箱内。垃圾档杆可以有效地限制垃圾的流出泄露,垃圾回收装置的回转拨杆顺时针旋转,其主要特点是可以在回收拨动垃圾的同时,利用其旋转至下端时拨动水面,水给予回转拨杆的反作用力可以作为机器前进的一部分动力,实现水上垃圾自动收集,节约人力,提高垃圾收集效率。
附图说明
图1是本发明的正面整体结构示意图;
图2是本发明的背面整体结构示意图;
图3是本发明的俯视图;
图4是本发明的左视图;
图5是本发明的前部结构图;
图6是本发明的垃圾回收装置齿轮齿条啮合图;
图7是本发明的上伺服电机结构图;
图8是本发明的内部结构布局图;
图9是本发明的垃圾回收装置左视图;
图10是本发明的垃圾回收装置轴测视图;
附图标记:1.船体、2.超声波距离传感器、3.伸缩支架、4.传感器模块、5.右浮筒、6.吊环、7.齿条、8.齿轮、9.信标灯、10.垃圾回收装置、11.上伺服电机、12.上传动箱、13.左浮筒、14.螺旋桨、15.牵引装置、16.音响、17.电池、18.下伺服电机、19.三相异步电机、20.驱动传动箱、21.下传动箱、激光传感器401、长焦距摄像头402、红外摄像头403、斜垃圾档杆101、垃圾档杆102、回转拨杆103、垃圾储存箱104,平键801。
具体实施方式
参见图1-8,一种水上垃圾回收机器人,包括船体1,所述船体1前端为椭圆形,其上设有超声波距离传感器2,所述船体1中部对称设有左浮筒13和右浮筒5,所述左浮筒13和右浮筒5为椭圆形中空圆筒;所述左浮筒13和右浮筒5与船体1之间通过垃圾回收装置10连接;所述垃圾回收装置10包括斜垃圾档杆101、垃圾档杆102、回转拨杆103及垃圾储存箱104,所述垃圾回收装置10上设有吊环6、齿条7及齿轮8,所述垃圾回收装置10与垃圾回收装置10之间还设有伺服电机11及与伺服电机11连接的传动箱12,所述船体1尾部设有三叶片结构的螺旋桨14,所述船体头部设有牵引装置15所述船体1底部设有电池17、下伺服电机18及三相异步电机19,所述下伺服电机18置于电池17与三相异步电机19中间,驱动垃圾回收装置10的回转拨杆103做旋转运动;所述船体1前端还设有伸缩支架3,所述伸缩支架3上设有传感器模块4。
所述三相异步电机19连接有驱动传动箱20,所述驱动传动箱20传递三相异步电机的驱动力,其输出端连接尾部螺旋桨。
所述船体底部还包括下传动箱21用于配合下伺服电机18的运动,其输入端连接下伺服电机18,输出端连接回转拨杆103。
所述传感器模块4,其整体形状为长方体,内部集成有激光传感器、长焦距摄像头及红外摄像头,所述激光传感器、长焦距摄像头及红外摄像头在长方体内部呈一字型排列,依次为激光传感器401、长焦距摄像头402及红外摄像头403。
所述垃圾回收装置10通过平键连接轴与齿轮连接,所述齿轮和齿条正常啮合传动,所述齿条与船体连接。
所述斜垃圾档杆101由33根倾斜辐条组成,所述垃圾档杆102由33根辐条组成,所述回转拨杆103由33根竖直辐条组成,所述回转拨杆103的辐条与斜垃圾档杆101和垃圾档杆102的辐条交错对应。
所述伸缩支架3采用3段式管连接,其上部与传感器模块焊接为一体。
在一种实施方式中,所述船体1其底部为圆形,前部为椭圆形。其流线型的形状可有效减少行进中的阻力,配合左右浮筒的浮力有吃水浅的特点,进而有效的减小船在水中的阻力。
所述超声波距离传感器2,船体周围布置9个超声波距离传感器。其位置具体分布为船体前端2个传感器,船体中部一边3个两侧共计6个,尾部螺旋桨14上部布置1个传感器,合计9个超声波距离传感器。其探测距离可达10m,可随时将采集回的数据反馈至中央处理器。
所述伸缩支架3,其采用3段式管连接,内部采用液压驱动。机器人未启动时伸缩支架处于收缩状态。当机器人打开后,液压支架伸出,并可以根据传感器模块采集的信息进行随时的高度调整。
所述传感器模块4,其整体形状为长方体,内部集成有激光传感器、长焦距摄像头、红外摄像头,在长方体内部呈一字型排列,依次为激光传感器401、长焦距摄像头402、红外摄像头403。
所述右浮筒5置于主船体右侧,其结构为一长椭圆形中空圆筒,在机器人运行过程中,可保持机器人自身稳定性和平衡性,防止发生侧翻。
所述吊环6用于机器人的搬运以及起吊,在机器人中部左右两侧对称布置2个。
所述齿条7用于配合齿轮的啮合运动,其具体布置于2个垃圾回收装置10的两侧,共计4根齿条。
所述齿轮8用于传递上伺服电机11的运动,配合垃圾回收装10的运行,共3对齿轮,参照如图6、7的位置安装在齿条上,其中间采用平键801与轴连接传递动力。
所述信标灯9为红色警示闪烁灯,可以按照一定的频率闪烁。参阅图1其布置的具体位置为船体前部1个,左右浮筒的连接肋板上表面尾部对称布置两个,传感器模块4的顶部中央布置1个,共计4个信标灯。
所述垃圾回收装置10布置于船主体与浮筒中间,机器人对称布置两个垃圾回收装置,其具体结构尺寸并不严格限制,可以根据相应的工作情况和工作原理进行相应的定制。
所述上伺服电机11其主要作用为垃圾挡板的前后运动提供驱动动力。
所述上传动箱12用于配合上伺服电机传递动力,用于整个上平台的运动。
所述左浮筒13置于机器人左侧与右浮筒5位置对称,其结构为一长椭圆形中空筒,可以在机器人运行过程中,保持机器人自身稳定性和平衡性,防止发生侧翻。
所述螺旋桨14为三叶片结构,在水里转动时,反推力为机器人提供前进动力。
所述牵引装置15置于船体前端,在发生意外情况时可以进行辅助拖拉。其结构为底部为钢丝线,两端焊接为两个圆柱型实心棒。
所述音响16为防水扩音器,可用于广告播放,紧急信息提醒等。
所述电池17为石墨烯电池,为机器人的所有电器元件供电,其电池置于整个机器人的中部,防止在发生意外撞击时电池收到直接外力冲击。
所述下伺服电机18置于电池与驱动电机中间,其作用为驱动垃圾回收装置的回转拨杆做旋转运动。
所述三相异步电机19提供整个机器人驱动力,置于机器人的尾部。
所述驱动传动箱20传递三相异步电机的驱动力,输出端连接尾部螺旋桨。
所述下传动箱21用于配合下伺服电机的运动,输入端连接下伺服电机,输出端连接回转拨杆。
结合图9、10上述垃圾回收装置10其结构包括:101.斜垃圾档杆,102.垃圾档杆,103.回转拨杆,104.垃圾储存箱。
所述斜垃圾档杆101由33根倾斜辐条组成,下部浸入水中垃圾可被倾斜辐条挡住。所述垃圾档杆102为33根辐条组成,可绕顶部进行一定角度的旋转。所述回转拨杆103为为32根竖直辐条,其功能一方面可以防止垃圾流出,另一方面可以靠上伺服电机11的驱动将垃圾拨至垃圾箱内部,集中存放。所述垃圾储存箱104,前部由辐条搭建组成,后部则为实心箱壁组成。
本发明机器人工作过程:机器人进入陌生环境,要进行初次的水域地图扫描,可以进行自主地图扫描建模也可进行人为手动操作扫描建模。伸缩支架3可以时刻调整长焦距摄像头402的位置,便于识别水面漂浮垃圾与障碍物,收集的视频数据后分析进行合理行进路径规划。本机器人四周均布超声波距离传感器2在水面行驶过程中时刻监测与周围障碍物的距离,并保持与其他船只的安全距离。收集回的数据进行处理后,机器人进行合理避障。机器人还具有安全吊环6,在进行搬运过程中吊环6可以用于将机器人吊离水面。机器人采用左右浮筒结构,保持机器人的平衡。机器人四周均布信标灯,在机器人运行时,按照设置闪烁频率闪烁以警示其他来往船只,谨防发生意外。机器人在运行过程中可根据需求,用防水音响16播放相应的声音文件,其内容可以为广告,语音播报,音乐,警告等。
所述垃圾回收装置其原理为:斜垃圾档杆101下部深入水中,当机器人在水上行走时斜垃圾档杆101可以将垃圾挡住,同时33根辐条两两之间留有10mm的间隔以减少水中行驶阻力,不影响机器人的正常行驶,保证机器人的行驶速度。垃圾被挡住后,回转拨杆103绕其顶部旋转,将垃圾沿着垃圾回收装置10的回转路径拨至上端。回转拨杆103与壁面紧密贴合,当遇到上端垃圾档杆102时,若回转拨杆上面没有垃圾时,回转拨杆103旋转至垃圾档杆102处,两者之间存在的相互缝隙会保证两者交叉而过互不影响,回转拨杆103可以绕顶端360°旋转。若拨杆上存在垃圾,由于垃圾在回转拨杆103与垃圾档杆102之间的阻碍作用,会阻碍回转拨杆103从垃圾档杆102的相对缝隙中穿插过去。回转拨杆103要旋转,但是由于垃圾的存在造成垃圾档杆102阻碍其旋转运动。由于垃圾档杆102的特殊结构,当遇到回转拨杆103拨动垃圾时,由于垃圾的阻碍回转拨杆103无法从垃圾档杆102中穿过。所以只能由回转档杆103推动垃圾,垃圾再推动垃圾档杆102,垃圾档杆102被推动并绕顶端旋转。随后垃圾档杆102由于重力的作用恢复至垂直位置,上伺服电机11开始工作驱动齿轮向前运行,整个上伺服电机平台带动垃圾档杆102向前运动,垃圾被垃圾档杆102拨至垃圾储存箱内。如图9可以看出垃圾档杆102可以有效地限制垃圾的流出泄露,垃圾回收装置10的回转拨杆103顺时针旋转,其主要特点是:可以在回收拨动垃圾的同时,利用其旋转至下端时拨动水面,水给予回转拨杆103的反作用力可以作为机器前进的一部分动力。
Claims (7)
1.一种水上垃圾回收机器人,包括船体(1),其特征在于,所述船体(1)前端为椭圆形,其上设有超声波距离传感器(2),所述船体(1)中部对称设有左浮筒(13)和右浮筒(5),所述左浮筒(13)和右浮筒(5)为椭圆形中空圆筒;所述左浮筒(13)和右浮筒(5)与船体(1)之间通过垃圾回收装置(10)连接;所述垃圾回收装置(10)包括斜垃圾档杆(101)、垃圾档杆(102)、回转拨杆(103)及垃圾储存箱(104),所述垃圾回收装置(10)上设有吊环(6)、齿条(7)及齿轮(8),所述垃圾回收装置(10)与垃圾回收装置(10)之间还设有伺服电机(11)及与伺服电机(11)连接的传动箱(12),所述船体(1)尾部设有三叶片结构的螺旋桨(14),所述船体头部设有牵引装置(15)所述船体(1)底部设有电池(17)、下伺服电机(18)及三相异步电机(19),所述下伺服电机(18)置于电池(17)与三相异步电机(19)中间,驱动垃圾回收装置(10)的回转拨杆(103)做旋转运动;所述船体(1)前端还设有伸缩支架(3),所述伸缩支架(3)上设有传感器模块(4)。
2.根据权利要求1所述的一种水上垃圾回收机器人,其特征在于,所述三相异步电机(19)连接有驱动传动箱(20),所述驱动传动箱(20)传递三相异步电机的驱动力,其输出端连接尾部螺旋桨。
3.根据权利要求1所述的一种水上垃圾回收机器人,其特征在于,所述船体底部还包括下传动箱(21)用于配合下伺服电机(18)的运动,其输入端连接下伺服电机(18),输出端连接回转拨杆(103)。
4.根据权利要求1所述的一种水上垃圾回收机器人,其特征在于,所述传感器模块(4),其整体形状为长方体,内部集成有激光传感器、长焦距摄像头及红外摄像头,所述激光传感器、长焦距摄像头及红外摄像头在长方体内部呈一字型排列,依次为激光传感器(401)、长焦距摄像头(402)及红外摄像头(403)。
5.根据权利要求1所述的一种水上垃圾回收机器人,其特征在于,所述垃圾回收装置(10)通过平键连接轴与齿轮连接,所述齿轮和齿条正常啮合传动,所述齿条与船体连接。
6.根据权利要求1所述的一种水上垃圾回收机器人,其特征在于,所述斜垃圾档杆(101)由33根倾斜辐条组成,所述垃圾档杆(102)由33根辐条组成,所述回转拨杆(103)由33根竖直辐条组成,所述回转拨杆(103)的辐条与斜垃圾档杆(101)和垃圾档杆(102)的辐条交错对应。
7.根据权利要求1所述的一种水上垃圾回收机器人,其特征在于,所述伸缩支架(3)采用3段式管连接,其上部与传感器模块焊接为一体。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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