CN111114707A - 一种水面垃圾清洁机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及垃圾清理设备技术领域，公开了一种水面垃圾清洁机器人。水面垃圾清洁机器人包括主体，主体包括由上至下依次布置的收集层、储存层和动力层，储存腔内设置用于存储垃圾的储物篓，收集层上设置有与储存层的储物篓连通的收集口，动力层上设置有与储存腔连通以用于排水的水轮机，动力层上还布置有与水轮机连通的出流孔，出流孔上连通有排水管，排水管具有沿水平方向延伸的排水分量以驱动水面垃圾清洁机器人移动。由于排水管具有沿水平方向延伸的排水分量，水流对该水面垃圾清洁机器人可以施加水平方向的反作用力，从而驱动该水面垃圾清洁机器人在水面上移动，在大范围内对水面垃圾进行清理，提高了垃圾的清理效率。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾清理设备技术领域，特别是涉及一种水面垃圾清洁机器人。
背景技术
水面垃圾漂浮物对水质的破坏及其严重，也是相对较容易处理的水质污染根源，只要及时将水面垃圾漂浮物进行清理，即可避免其对水体污染的可能。目前，水面垃圾漂浮物的清理工作主要靠人工通过网兜进行处理或者是通过大型打捞船打捞，现有大型打捞船以整套设备形式出现，购买和维护成本高，且无法收集浅水域垃圾漂浮物，在小型水域内主要以人工打捞为主，而人工通过网兜打捞的工作量较大，人工成本较高，效率低且安全系数不高。
申请公布号为CN109024515A，申请公布日为2018.12.18的中国发明专利申请公开了一种基于太阳能水面垃圾清理装置，该水面垃圾清理装置包括浮体模块、顶盖、太阳能电池板、水泵、连接杆、支撑架、叶轮支架、收集网袋、蓄电池、直流电机、水泵叶片和箱体，箱体为薄璧圆筒结构，箱体上端口外翻有圆弧凸缘，箱体侧壁上部依中心轴线等角度周向分布有多根支撑架，支撑架向上弯折一定角度与箱体为一体结构，箱体内侧璧靠近上端口有环形凸台，用于装卡收集网袋，收集网袋袋口上设置有提手挂耳，使收集网袋直接挂卡在箱体内侧璧凸台上，收集网袋位于蓄电池与直流电机的上方，水泵与蓄电池固定在箱体内底部，水泵与箱体内璧通过叶轮支架固连，顶盖位于箱体的上方，顶盖上表面固定有太阳能电池板，连接杆一端与顶盖下表面依顶盖中心等距离铰接，连接杆另一端与浮体模块固连；浮体模块为长方体结构，浮体模块上表面镶嵌有太阳能电池板，浮体模块侧端与箱体支撑架固连，且浮体模块上表面高于箱体上端口3～5cm；其中，顶盖上的太阳能电池板与箱体内底部的蓄电池通过导线连接，浮体模块上的太阳能电池板与箱体内底部的蓄电池通过导线连接，蓄电池为直流电机供电，直流电机驱动水泵叶片转动；在浮体模块的浮力与箱体的重力作用下，使箱体上端口低于水面，漂浮物随着水流进入箱体内收集网袋中，流入箱体内的水通过水泵匀速排出。
上述的基于太阳能水面垃圾清理装置在清理水面垃圾时，以太阳能作为能源，在浮体模块的浮力与箱体的重力使箱体的上端口低于水面，采用水泵排出流入箱体内的水，利用收集网袋存储水面上的垃圾。但是在清理水面垃圾时，垃圾分布的区域较大，水面垃圾清理装置需要在水面上移动以及转向以提高垃圾的清洁效率，而上述的垃圾清理装置依靠浮体模块漂浮在水面上，移动不便，垃圾的清理效率低。
发明内容
本发明的目的是：提供一种水面垃圾清洁机器人，以解决现有技术中的垃圾清理装置在水面上移动不便，垃圾的清理效率低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种水面垃圾清洁机器人，包括主体，主体包括由上至下依次布置的收集层、储存层和动力层，所述储存腔内设置用于存储垃圾的储物篓，所述收集层上设置有与所述储存层的储物篓连通的收集口，所述动力层上设置有与所述储存腔连通以用于排水的水轮机，动力层上还布置有与所述水轮机连通的出流孔，所述出流孔上连通有排水管，所述排水管具有沿水平方向延伸的排水分量以驱动所述水面垃圾清洁机器人移动。
优选地，所述排水管为90度的弯管，排水管的排水方向为沿水平方向。
优选地，所述排水管间隔布置有两个，两个排水管的排水方向相同。
优选地，所述出流孔处布置有用于控制排水速度的控制阀。
优选地，所述动力层包括与所述储存层连接的驱动仓，驱动仓上开设有与所述储物篓连通的通孔，所述水轮机布置在所述通孔处。
优选地，所述动力层还包括布置在所述驱动仓的底部的储水仓，所述储水仓与所述水轮机连通，所述出流孔布置在所述储水仓的底部。
优选地，所述主体还包括布置在所述收集层的顶部的顶盖，所述顶盖与所述收集层之间连接有沿主体的周向间隔布置的多个连接柱，相邻的两个连接柱之间的间隔形成所述收集口。
优选地，所述储存层包括呈环形的电池仓，电池仓围成所述储存腔，所述储存腔的内壁上布置有安装板，所述储物篓固定在所述安装板上。
本发明实施例的一种水面垃圾清洁机器人与现有技术相比，其有益效果在于：在储存层的底部布置有动力层，动力层水轮机通过排水管排出水流时，由于排水管具有沿水平方向延伸的排水分量，水流对该水面垃圾清洁机器人可以施加水平方向的反作用力，从而驱动该水面垃圾清洁机器人在水面上移动，在大范围内对水面垃圾进行清理，提高了垃圾的清理效率。
附图说明
图1是本发明一种水面垃圾清洁机器人的优选实施例的结构示意图；
图2是图1的水面垃圾清洁机器人的分解示意图；
图3是图1的水面垃圾清洁机器人的压载层的结构示意图；
图4是图1的水面垃圾清洁机器人的收集层的结构示意图；
图5是图1的水面垃圾清洁机器人的储存层的结构示意图；
图6是图1的水面垃圾清洁机器人的动力层的结构示意图。
图中，1、压载层；101、元件仓；102、水泵；103、压载水箱；104、导水管；2、收集层；201、连接柱；202、旋转轴；203、安装仓；3、储存层；301、电池仓；302、储物篓；303、安装板；4、动力层；401、驱动仓；402、水轮机；403、储水仓；404、排水管；405、出流孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的一种水面垃圾清洁机器人的优选实施例，如图1至图6所示，该水面垃圾清洁机器人包括主体，主体包括由上之下依次布置的压载层1、收集层2、储存层3和动力层4，主体为圆柱形结构，压载层1、收集层2、储存层3和动力层4同轴布置，压载层1形成布置在收集层2顶部的顶盖；在其他实施例中，也可以在收集层2的顶部布置结构板材形成顶盖。
压载层1包括元件仓101、压载水箱103、水泵102和导水管104，元件仓101和压载水箱103均为圆柱形结构，元件仓101固定布置在压载水箱103的顶部。元件仓101用于存放该水面垃圾清洁机器人的各类元件和传感器，如视觉传感器等，元件仓101内还布置有控制器，在本实施例中，控制器为单片机，控制器与水泵102信号连接，控制器用于向水泵102传输启动和停止信号，以控制水泵102的工作状态。
水泵102安装在压载水箱103内，压载水箱103的底部中心设有与收集层2对应的连接孔，连接孔内安装有导水管104，导水管104沿主体的轴向延伸，导水管104的一端与水泵102连接、另一端延伸至收集层2内。水泵102开启后，可通过导水管104向压载水箱103内送水或者是从压载水箱103内抽水，从而改变压载水箱103内的水量，从而驱动该水面垃圾清洁机器人在水中升降。
收集层2包括连接柱201、旋转轴202和安装仓203，安装仓203为与主体同轴布置的环形结构，安装仓203与压载水箱103之间通过连接柱201连接。安装仓203内布置有水压传感器，水压传感器用于检测收集层2所在处的水压，水压传感器与元件仓101内的控制器信号连接，水压传感器可以向控制器传输水压信号，控制器根据水压信号计算出收集层2当前的吃水深度，并且控制器根据当前的吃水深度可向水泵102传输抽水和吸水信号。
连接柱201共有三个，三个连接柱201沿安装仓203的周向间隔分布，相邻的两个连接柱201之间的间隔形成用于收集垃圾的收集口，收集层2布置在安装仓203与压载水箱103之间，收集口成型在收集层2的侧部；在其他实施例中，连接柱201也可以为两个、四个、五个等。三个连接柱201之间共形成三个收集口，三个收集口成360度沿收集层2的周向间隔分布，三个收集口可以实现大范围的全向收集，可以吸附以主题为圆心的一定半径圆形区域内的垃圾，收集的范围较大，效率更高。
每个收集口内布置有三个旋转轴202，旋转轴202沿主体的轴向延伸，三个旋转轴202沿收集层2的周向均匀分布在收集口内，在其他实施例中，旋转轴202也可以有两个、四个等。旋转轴202的一端转动装配在压载水箱103上，旋转轴202的另一端转动装配在安装仓203上，安装仓203内还设置有与旋转轴202连接的电动马达，电动马达可驱动旋转轴202转动；电动马达与元件仓101内的控制器连接，通过控制器可以控制电动马达的转动速度，从而控制旋转轴202的转动速度。旋转轴202用于通过旋转制造旋涡，旋涡可以产生吸附力，从而增大垃圾进入收集口内的速度，从而提升垃圾清洁效率。
储存层3包括电池仓301和储物篓302，电池仓301用于装载该水面垃圾清洁机器人的蓄电池，为水面垃圾清洁机器人的工作提供能源。电池仓301成环形结构，电池仓301围成用于储存垃圾的储存腔，储物篓302布置在该储存腔内，储物篓302为圆台状的滤网结构。电池仓301的内壁的底部固定有安装板303，安装板303沿电池仓301的周向间隔均布有多个，储物篓302通过螺栓固定装配在安装板303上。
动力层4包括水轮机402、驱动仓401、储水仓403和排水管404，驱动仓401和储水仓403由上至下依次布置，驱动仓401和储水仓403均为圆柱形结构。驱动仓401用于布置驱动元件以及控制水轮机402的运转以及排水管404的开关，驱动仓401的中心处设有与储物篓302连通的通孔，水轮机402布置在通孔处，通孔的直径与水轮机402的直径匹配。水轮机402与元件仓101内的控制器信号连接，通过控制器可以调节水轮机402的运行速度，从而调节排水的速度以改变该水面垃圾清洁机器人受到的反作用力。
储水仓403与驱动仓401相连，储水仓403布置在驱动仓401的底部，储水仓403用于暂时性地存储水轮机402排出的水流，对于排水起到缓冲作用，有利于维持排水管404的排水速度。储水仓403的底部均匀开设有三个出流孔405，三个出流孔405中的一个位于底部中心处、另外两个以中心处的出流孔405为中心对称布置，出流孔405用于排出储水仓403内的水流。
位于两侧的出流孔405处分别连接有排水管404，排水管404为九十度的弯管，两个排水管404的排水口为水平方向且朝向相同，排水管404用于为该水面垃圾清洁机器人的前行提供动力；在其他实施例中，排水管404也可以倾斜向下布置，排水管404也可以仅有一个或者有三个等。每个出流孔405处均设置有控制阀，控制阀与元件仓101的控制器信号连接，通过调节控制阀的开度可以调节水流的排出速度。中心处的出流孔405的排水方向朝下，通过控制中心处的水流孔排水的速度可以调节该水面垃圾清洁机器人承受的反作用力，在水泵102以及压载水箱103的配合下，可以控制该水面垃圾清洁机器人的升降。排水管404的排水口的朝向相同，通过分别控制两个排水管404处的控制阀的开度，可以分别调节排水管404的排水速度。在两个排水管404的排水速度相同时，水面垃圾清洁机器人从两个排水管404处承受的扭矩相同，该水面垃圾清洁机器人可以向前行走；在两个排水管404的排水速度不同时，该水面垃圾清洁机器人从两个排水管404处承受的扭矩不同，从而实现差速转向以及原地转向，可以保持水面垃圾清洁机器人的灵活性，减少清洁过程中的能耗。
本发明的工作过程为：该水面垃圾清洁机器人在工作时，旋转轴202转动形成漩涡而产生吸附力，将垃圾由收集口吸收入储物篓302内，垃圾内的废水则由水轮机402通过出流孔405以及排水管404排出；在遇到吃水、尺寸等不同的垃圾时，通过位于收集层2的安装仓203内的水压传感器可以获取当前的收集层2的水压，水压传感器将水压信号传输给控制器，控制器计算分析得到旋转轴202处的吃水深度，控制器向水泵102以及水轮机402传输工作信号，水泵102抽水或者吸水以改变压载水箱103内的压载水量，从而改变该水面垃圾清洁机器人的重量，水轮机402改变转速从而改变排水所承受的反作用力，通过水泵102和水轮机402的联合作用可以驱动该水面垃圾清洁机器人升降，使其可一直保持在合适的工作吃水深度；在需要行走以及转向时，通过控制器控制出流孔405处的控制阀的开度，从而控制从排水管404排出水流的速度，在两个排水管404的排水速度相同时，该水面垃圾清洁机器人可以向前行走，在两个排水管404的排水速度不同时，实现差速转向以及原地转向。
综上，本发明实施例提供一种水面垃圾清洁机器人，其在储存层的底部布置有动力层，动力层水轮机通过排水管排出水流时，由于排水管具有沿水平方向延伸的排水分量，水流对该水面垃圾清洁机器人可以施加水平方向的反作用力，驱动该水面垃圾清洁机器人在水面上移动，在大范围内对水面垃圾进行清理，提高了垃圾的清理效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种水面垃圾清洁机器人，其特征在于，包括主体，主体包括由上至下依次布置的收集层、储存层和动力层，所述储存腔内设置用于存储垃圾的储物篓，所述收集层上设置有与所述储存层的储物篓连通的收集口，所述动力层上设置有与所述储存腔连通以用于排水的水轮机，动力层上还布置有与所述水轮机连通的出流孔，所述出流孔上连通有排水管，所述排水管具有沿水平方向延伸的排水分量以驱动所述水面垃圾清洁机器人移动。
2.根据权利要求1所述的水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述排水管为90度的弯管，排水管的排水方向为沿水平方向。
3.根据权利要求2所述的水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述排水管间隔布置有两个，两个排水管的排水方向相同。
4.根据权利要求1－3任一项所述的水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述出流孔处布置有用于控制排水速度的控制阀。
5.根据权利要求1－3任一项所述的水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述动力层包括与所述储存层连接的驱动仓，驱动仓上开设有与所述储物篓连通的通孔，所述水轮机布置在所述通孔处。
6.根据权利要求5所述的水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述动力层还包括布置在所述驱动仓的底部的储水仓，所述储水仓与所述水轮机连通，所述出流孔布置在所述储水仓的底部。
7.根据权利要求1－3任一项所述的水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述主体还包括布置在所述收集层的顶部的顶盖，所述顶盖与所述收集层之间连接有沿主体的周向间隔布置的多个连接柱，相邻的两个连接柱之间的间隔形成所述收集口。
8.根据权利要求1－3任一项所述的水面垃圾清洁机器人，其特征在于，所述储存层包括呈环形的电池仓，电池仓围成所述储存腔，所述储存腔的内壁上布置有安装板，所述储物篓固定在所述安装板上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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