CN111155798A - 泳池潜浮清污机器人 - Google Patents

Abstract

游泳池水需每日清污以保证水质，现有技术费时耗工且不方便。本发明公开一种泳池潜浮清污机器人系统，包括本体、电池组、综合控制单元、浮力调节机构、推力生成机构、方向控制机构、滤污沉淀机构，本体上部有背鳍形抓手，内部设置有主控仓，滤污沉淀机构组合在本体上，所述本体上还设置有入水口、出水口，连接管道，在前部、左侧、右侧设置有喷水孔，和若干密闭腔室，工作时通过泵机，对浮力仓的注水和排水，和尾部管道内螺旋桨的转动，使本体在泳池池底与水面间沉浮前进，遇到池壁或障碍物会自动识别并转向，即可通过入水口、排水口构成环流，使吸入并通过本体滤污沉淀仓滤网层过滤出水体中杂物和污物，还可同时缓释洁剂对水体杀菌消毒。

Description

泳池潜浮清污机器人

技术领域

本发明涉及潜水设备，具体的说涉及一种泳池潜浮清污机器人系统。

背景技术

游泳池水体以及公园、护城河水体，都需每日或经常清污和消毒，保证水质清洁，游泳池虽有循环水净化设施，但日夜运转耗资巨大，大多数游泳池馆不得不采取在每天一定时间，由一种带线的池底清污机器人维持，既不方便，由耗费人力，而公园、护城河水体水体巨大，循环水净化设施无法实施；

而现实中，潜艇技术是根据阿基米德定律经过数百年完成的现有技术，可以作为本发明的背景技术。

发明内容

本发明公开一种是泳池潜浮清污机器人系统，包括本体、电池组、综合控制单元、浮力调节机构、推力生成机构、方向控制机构、滤污沉淀机构，所述本体上部设置背鳍形抓手，内部设置有主控仓、以及所述浮力调节机构、推力生成机构、方向控制机构，滤污沉淀机构组合在本体上，电池组设置在本体纵轴线下方密闭腔室内，兼起压仓作用；

所述本体上还设置有入水口、出水口和若干连接管道，在本体前部、左侧、右侧设置有喷水管（喷水管一端露出本体外），和若干密闭腔室，在不调节浮力情况下，本体浸泡在池水里，只有顶部背鳍形抓手漏出水面；

所述综合控制单元包括微机芯片或单片机以及相应的操作系统，设置在主控仓内，所述主控仓工作时关闭后形成不透水密闭腔室；

所述浮力调节机构包括浮力仓、设置在主控仓的空气泵机，及其连接管，工作时由综合控制单元控制，通过空气泵机对浮力仓进行注水和排水，注水、排水时间设置阈值由综合控制单元控制本体浮力周期性减小和增大，使本体在泳池池底与水面间沉浮；

具体运行中，所述浮力调节机构包括底部和管道中水体由排水阀连通的浮力仓、设置在主控仓的直流空气压缩机，以及进气、排气阀，和连接管，受综合控制单元控制，工作时先开启排气阀、排水阀给浮力仓注水，本体下潜；然后重复排水上浮，注水下潜，上浮时关闭排气阀，启动直流空气压缩机由进气阀输入压缩空气排水，增大本体浮力使其上浮，下潜时关闭直流空气压缩机，开启排气阀，使水经排水阀给浮力仓注水，本体下潜。注水、排水时间设置阈值由综合控制单元控制本体浮力周期性减小和增大，本体在泳池池底与水面间沉浮；

所述推力生成机构包括电机和螺旋桨，以电池组为动力源，通过线路连接，受综合控制单元控制，使设置在管道尾部的电机带动螺旋桨转动喷射水柱，使本体向前移动，同时吸入池水从入水口、管道、出水口向后流动；

所述方向控制机构包括高压水泵，所述高压水泵出水管连接本体前部、左侧、右侧喷水管，由综合控制单元控制，通过控制停止向前推力，设定前喷水管和左侧、右侧一侧喷水管工作时间阈值，喷射水柱产生反作用力使本体掉头或改变移动方向，然后再启动推力继续向前移动；

所述滤污沉淀机构由沉淀仓和过滤杂物、污物的滤网层构成，可以和本体组合和分离，便于清除过滤的污物。

为避免废气污染，本发明采取电池组供电，由于体积限制，不能人工入内操作，需要综合控制单元自动控制，本发明所用管道和阀门开关均为电磁开关。

所述本体前边设有防撞护板，所述防撞护板上有连接到主控仓综合控制单元的触控开关，防撞护板与本体有弹簧相连，当向前运行的本体碰触到游泳池一侧，综合控制单元接收到触控开关的电信号，启动掉头系列操作；所述本体由金属材料制成，或由塑料材料通过注塑制成，形状为水生动物外形。

任务结束或需结束工作时，先由直流空气压缩机由进气阀输入压缩空气排水，使本体上浮，然后关闭排水阀，使其漂浮，顶部背鳍形抓手漏出水面，然后继续开动，当本体前边设有防撞护板接触到池壁，综合控制单元接收到触控开关的电信号然后关机。

所述本体不设置前端的喷水管，只设置左、右两端的喷水管，当向前运行的本体碰触到游泳池一侧，综合控制单元接受到触动开关的电信号，关掉推力，防撞护板与弹簧本体间有弹簧连接，弹簧受压会积蓄势能，弹簧势能的释放可以使本体后退，同时，综合控制单元启动左、右一侧喷水，实现掉头转向。

所述推力生成机构的电机和螺旋桨替换为轴流泵；所述本体内浮力调节机构浮力仓由与外壳内壁紧密接触的活塞将浮力仓分割为两个不相通的腔室，在一侧设置有弹簧连接浮力仓顶部和活塞，受综合控制单元控制，由电机通过机械传动使活塞移动，或通过水泵注水推动活塞移动实现注水，注水时弹簧蓄能，排水动力由弹簧释能使活塞复位；综合控制单元以浮力仓注水量为阈值控制浮力仓注水速度，使下潜时间在10秒-100秒间随机调整，本体每次露出水面时间也随之不同。

选用锂电池组体积小自重更轻，可使续航能力及工作时间更长，且出水入水操作更为轻便。

活塞与浮力仓外壳内壁紧密接触，保证活塞只能沿浮力仓轴线移动，可设置活塞有若干凸出，和浮力仓相对应的若干凹槽契合，使活塞只能沿浮力仓轴线方向上下运动，且活塞下方的水不会渗透到上方由电机通过机械传动使活塞移动实现浮力仓注水，可由实施例1实现；

通过水泵注水推动活塞移动实现浮力仓注水，可由实施例2实现；

如果活塞将浮力仓分割为两个不相通的腔室为上下腔室，活塞由金属材料制作，自生重力也是活塞复位实现排水的动力。

该系统还包括横稳均衡机构，所述横稳均衡机构包括水平固定在主控仓的单轴倾角传感器模块、泵机，工作时由单轴倾角传感器模块，输出对应0-180度倾斜角的模拟电压值0.5V-4.5V到综合控制单元，由综合控制单元控制泵机调节所述本体左右两个水柜水量来保持平衡，当所述本体为有腹鳍的水生物时，腹鳍的腔室为水柜一部分。

用高压气泵调节所述本体左右两个水柜水量，可设置横稳均衡机构中两个水柜由设置在中间均衡压力调节仓的活塞隔开，活塞可通过弹簧复位，当单轴倾角传感器模块测出倾斜时，综合控制单元根据拟电压值，向低处水柜输送高压气体，使活塞及本体重心向另一边处水柜移动，使单轴倾角趋于归零，在通过电磁阀开关，使气体压力复原。

用高压水泵调节所述本体左右两个水柜水量，可设置横稳均衡机构中两个水柜相通，电机带动的螺旋桨设置在均衡压力调节仓，当单轴倾角传感器模块测出倾斜时，综合控制单元根据拟电压值，计算出螺旋桨转动时间，转动方向，推动水向高处水柜流动，使本体重心水柜移动，使单轴倾角趋于归零时电机关闭，螺旋桨停转，恢复平衡。

该系统还包括洁剂缓释机构，所述洁剂缓释机构包括设置在本体后部的洁剂仓和缓释控制模块，所述洁剂仓由与外壳内壁紧密接触的活塞将其分割为两个不相通的腔室，其中一个腔室盛放洁剂，并设置有与管道相通的阀门，由综合控制单元控制打开和关闭，另一腔室和管道水相通，并设置有推动活塞的缓释控制模块，工作时洁剂仓中的活塞推压洁剂缓慢匀速排出到管道水中，洁剂仓整体排水量不变。

缓释控制模块可由弹簧释能推动活塞挤压洁剂仓中洁剂到水中；

缓释控制模块可由发条释能推动活塞挤压洁剂仓中洁剂到水中；

所述本体外边下方设置有防撞垫层，防撞垫层设置有若干万向轮，还设置有触控开关，当所述本体接触到池底时，综合控制单元接收到触控开关电讯号，控制浮力调节机构停止下沉或启动上浮；所述横稳均衡机构和尾鳍左右两部分关联，辅助保持本体的动态平衡。

该系统还包括防撞识别机构并受综合处理单元控制，所述防撞识别机构在本体前部、左侧、右侧三个喷水管边，设置有红外防撞模块，在前行中接近游泳池池壁或障碍物时，前部红外防撞模块识别，由综合控制单元控制推力生成机构停止推力，控制方向控制机构转向或掉头，然后再启动推力继续前行；本体一侧接近池壁，该侧红外防撞模块识别，并由综合控制单元控制该侧喷水管喷水，反作用力改变本体前进方向。

所述电池组为反复可充电使用的蓄电池组。

优选的所述电池组为反复可充电使用的锂电池组。

下水工作前可预设工作总时间，也可设置工作到某一时刻，时间到后由综合控制模块控制完成工作结束过程，即：排水上浮不再下潜，继续前进直至接收到前部红外防撞模块识别信号，或者接收到防撞护板上触控开关的触及电信号，关闭电源。

单片机以及微机系统检测蓄电池电量是成熟的现有技术；当综合控制模块监测蓄电池电量不足5%时，立即由综合控制模块控制完成上述工作结束过程。

本发明也可用于公园和护城河水体清污；若设计成海豚、虎鲸等众人喜爱的水生动物外形，时隐时现，时左时右，又是一个环保的风景线，同时，也是青少年增长科技知识、启迪思维智慧、参加环保互动的活教材。

应当理解的是，本发明的具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

附图说明

图1是泳池潜浮清污机器人系统外观结构示意图；

图2是泳池潜浮清污机器人系统内部结构轮廓示意图；

图3是泳池潜浮清污机器人系统内部结构示意图；

图4是泳池潜浮清污机器人系统内部结构框图；

图5是泳池潜浮清污机器人系统浮力仓内部结构示意图；

在图中，1为本体，2为背鳍形抓手，3为左腹鳍，4为浮力仓，5、6为左右尾鳍，7为入水口，8为防撞垫层，9为出水口，10为推力仓，101为螺旋桨，11为主控仓，21、22、23分别为前、左、右喷水管，12沉淀仓，123为滤网层，13为电池组，31、32、33分别为左、右水柜和均衡压力调节仓，41为浮力仓外壳，42为活塞，43为弹簧，44为通水孔，45为滑轮，46为钢丝绳。

具体实施方式

实例1，如图1-5，本体外形为海豚形状，电池组为可充电的蓄电池组，推力生成机构为设置在管道尾部的电机带动螺旋桨转动喷射水柱，该浮力调节机构由电机通过机械传动使活塞移动实现浮力仓注水，该浮力仓包括浮力仓外壳41、活塞42、弹簧43、滑轮45，活塞42与外壳41内壁紧密接触，将浮力仓分为上下两个独立的腔室，活塞42只能沿浮力仓轴向移动，在下腔室由若干弹簧43连接活塞42和外壳41底部，下腔室外壳41设置若干通水孔44，使下腔室内水和浮力仓外水相连通，活塞42上部设置有滑轮45，穿过浮力仓顶部的钢丝绳46上拉可带动活塞42上移，在主控仓还设置有步进电机和离合器，综合控制单元控制步进电机和离合器以及弹簧43的拉升和缩回使活塞42周期性上下移动。其设置的防撞识别机构的红外防撞模块识别到障碍，综合控制单元收到其反馈的电信号，控制方向控制机构相应的喷水管电磁阀开关，喷出高压水柱，实现掉头或转向；横稳均衡机构自动维持；滤污沉淀机构过滤通过管道水体中的污物；洁剂缓释机构中缓释控制模块可由弹簧释能挤压洁剂仓中洁剂到水中；

实例2，如图1-4，本体外形为虎鲸形状，电池组为可充电的锂电池组，推力生成机构的推力由设置在尾部的轴流泵提供，该浮力调节机构通过水泵注水推动活塞移动实现浮力仓注水，可将弹簧设置在浮力仓上腔室，弹簧连接活塞和外壳顶部，下腔室设置电磁排水阀控制排水常开状态，设置高压水泵注水管口，注水管由电磁阀控制且为常闭状态，注水时，由综合控制单元控制电磁排水阀关闭，高压水泵注水管电磁阀开启，所注入高压水推动活塞上行，本体下潜；排水时，由综合控制单元控制关闭高压水泵注水管电磁阀，开启电磁排水阀，在金属材质活塞的重力和弹簧势能释放作用下，活塞下行，将浮力仓下腔室水逐渐排出，本体逐渐上浮；防撞识别机构、横稳均衡机构、滤污沉淀机构设置与实施例1相同，缓释控制模块由发条释能挤压洁剂仓中洁剂到水中。

Claims (10)

1.一种泳池潜浮清污机器人系统，包括本体、电池组、综合控制单元、浮力调节机构、推力生成机构、方向控制机构、滤污沉淀机构，其特征在于：所述本体上部设置背鳍形抓手，内部设置有主控仓、以及所述浮力调节机构、推力生成机构、方向控制机构，滤污沉淀机构组合在本体上，电池组设置在本体纵轴线下方密闭腔室内，兼起压仓作用；所述本体上还设置有入水口、出水口和若干连接管道，在本体前部、左侧、右侧设置有喷水管，和若干密闭腔室，在不调节浮力情况下，本体浸泡在池水里，只有顶部背鳍形抓手漏出水面；所述综合控制单元包括微机芯片或单片机以及相应的操作系统，设置在主控仓内，所述主控仓工作时关闭后形成不透水密闭腔室；所述浮力调节机构包括浮力仓、设置在主控仓的空气泵机，及其连接管，工作时由综合控制单元控制，通过空气泵机对浮力仓进行注水和排水，注水、排水时间设置阈值由综合控制单元控制本体浮力周期性减小和增大，使本体在泳池池底与水面间沉浮；所述推力生成机构包括电机和螺旋桨，以电池组为动力源，通过线路连接，受综合控制单元控制，使设置在管道尾部的电机带动螺旋桨转动喷射水柱，使本体向前移动，同时吸入池水从入水口、管道、出水口向后流动；所述方向控制机构包括高压水泵，所述高压水泵出水管连接本体前部、左侧、右侧喷水管，由综合控制单元控制，通过控制停止向前推力，设定前喷水管和左侧、右侧一侧喷水管工作时间阈值，喷射水柱产生反作用力使本体掉头或改变移动方向，然后再启动推力继续向前移动；所述滤污沉淀机构由沉淀仓和过滤杂物、污物的滤网层构成，可以和本体组合和分离，便于清除过滤的污物。

2.如权利要求1所述的一种泳池潜浮清污机器人系统，其特征在于：所述本体前边设有防撞护板，所述防撞护板上有连接到主控仓综合控制单元的触控开关，防撞护板与本体有弹簧相连，当向前运行的本体碰触到游泳池一侧，综合控制单元接收到触控开关的电信号，启动掉头系列操作；所述本体由金属材料制成，或由塑料材料通过注塑制成，形状为水生动物外形。

3.如权利要求2所述的一种泳池潜浮清污机器人系统，其特征在于：所述本体不设置前端的喷水管，只设置左、右两端的喷水管，当向前运行的本体碰触到游泳池一侧，综合控制单元接受到触动开关的电信号，关掉推力，防撞护板与弹簧本体间有弹簧连接，弹簧受压会积蓄势能，弹簧势能的释放可以使本体后退，同时，综合控制单元启动左、右一侧喷水，实现掉头转向。

4.如权利要求2所述的一种泳池潜浮清污机器人系统，其特征在于：所述推力生成机构的电机和螺旋桨替换为轴流泵；所述本体内浮力调节机构浮力仓由与外壳内壁紧密接触的活塞将浮力仓分割为两个不相通的腔室，在一侧设置有弹簧连接浮力仓顶部和活塞，受综合控制单元控制，由电机通过机械传动使活塞移动，或通过水泵注水推动活塞移动实现注水，注水时弹簧蓄能，排水动力由弹簧释能使活塞复位；综合控制单元以浮力仓注水量为阈值控制浮力仓注水速度，使下潜时间在10秒-100秒间随机调整，本体每次露出水面时间也随之不同。

5.如权利要求2-4其中任一条所述的一种泳池潜浮清污机器人系统，其特征在于：该系统还包括横稳均衡机构和洁剂缓释机构，所述横稳均衡机构包括水平固定在主控仓的单轴倾角传感器模块、泵机，工作时由单轴倾角传感器模块， 输出对应0-180度倾斜角的模拟电压值0.5V-4.5V到综合控制单元，由综合控制单元控制泵机调节所述本体左右两个水柜水量来保持平衡，当所述本体为有腹鳍的水生物时，腹鳍的腔室为水柜一部。

6.如权利要求5所述的一种泳池潜浮清污机器人系统，其特征在于：该系统还包括洁剂缓释机构，所述所述洁剂缓释机构包括设置在本体后部的洁剂仓和缓释控制模块，所述洁剂仓由与外壳内壁紧密接触的活塞将其分割为两个不相通的腔室，其中一个腔室盛放洁剂，并设置有与管道相通的阀门，由综合控制单元控制打开和关闭，另一腔室和管道水相通，并设置有推动活塞的缓释控制模块，工作时洁剂仓中的活塞推压洁剂缓慢匀速排出到管道水中，洁剂仓整体排水量不变。

7.如权利要求6所述的一种泳池潜浮清污机器人系统，其特征在于：所述本体外边下方设置有防撞垫层，防撞垫层设置有若干万向轮，还设置有触控开关，当所述本体接触到池底时，综合控制单元接收到触控开关电讯号，控制浮力调节机构停止下沉或启动上浮；所述横稳均衡机构和尾鳍左右两部分关联，辅助保持本体的动态平衡。

8.如权利要求7所述的一种泳池潜浮清污机器人系统，其特征在于：该系统还包括防撞识别机构并受综合处理单元控制，所述防撞识别机构在本体前部、左侧、右侧三个喷水管边，设置有红外防撞模块，在前行中接近游泳池池壁或障碍物时，前部红外防撞模块识别，由综合控制单元控制推力生成机构停止推力，控制方向控制机构转向或掉头，然后再启动推力继续前行；本体一侧接近池壁，该侧红外防撞模块识别，并由综合控制单元控制该侧喷水管喷水，反作用力改变本体前进方向。

9.如权利要求8所述的一种泳池潜浮清污机器人系统，其特征在于：所述电池组为反复可充电使用的蓄电池组。

10.如权利要求8所述的一种泳池潜浮清污机器人系统，其特征在于：所述电池组为反复可充电使用的锂电池组。

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