CN112793725B - 一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能化无人船领域，具体为一种无人船用的水面漂浮物智能化清洁机器及其使用方法，包括船体，船体上设置有用来输送垃圾的带式输送机，带式输送机远离船体的一端设置有垃圾翻转移位机构，垃圾翻转移位机构上设置有用来抓取水面漂浮垃圾的抓取机构，垃圾翻转移位机构与抓取机构传动连接，并驱动垃圾翻转机构将抓取机构抓取的水面漂浮垃圾移位至带式输送机上，带式输送机传送至船体内，船体上设置有用来调节抓取机构位置的调节机构，带式输送机设置在调节机构上，调节机构与垃圾翻转移位机构传动连接，并通过垃圾翻转移位机构调节抓取机构的位置。该种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器提高了垃圾拾取效率，降低了能耗。

Description

一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器及其使用 方法

技术领域

本发明涉及智能化无人船领域，具体为一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器及其使用方法。

背景技术

具有自动驾驶功能的无人船在进行水面垃圾清理的过程中，通常是在船头部位安装一个带式输送机，该带式输送机的传送带为网状传送带，具有滤水性，带式输送机的一端深入水面以下，并在无人船在推动下进行，无人船在识别垃圾后推动带式输送机向水面漂浮的垃圾行进并靠近，然后通过启动带式输送机工作，利用传送带的摩擦力将水面漂浮的垃圾拾取并输送至船舱内。

由于水面漂浮的垃圾在水体波动、风力等自然因素作用下各自分散，无人船在对其拾取时，由于带式输送机不便于调节，因此需要无人船多次的船体调整，从而大大降低了垃圾拾取效率，而且耗费较大的能量，带式输送机在工作时由于传送带与水接触，因此也会受到水液的阻力作用，进而增加能耗，另外由于船体带动带式输送机向漂浮的垃圾靠近时，船体和带式输送机推动水流向前移动，从而将漂浮的垃圾也向前推动或向船体两侧移动，从而增加的带式输送机对水面漂浮垃圾的拾取难度，进而降低水面漂浮垃圾的清理效率。

于是提出一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器及其使用方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请第一方面给出一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器，包括船体，船体上设置有用来输送垃圾的带式输送机，带式输送机远离船体的一端设置有垃圾翻转移位机构，垃圾翻转移位机构上设置有用来抓取水面漂浮垃圾的抓取机构，垃圾翻转移位机构与抓取机构传动连接，并驱动垃圾翻转机构将抓取机构抓取的水面漂浮垃圾移位至带式输送机上，并由带式输送机传送至船体内，船体上设置有用来调节抓取机构位置的调节机构，带式输送机设置在调节机构上，且调节机构与垃圾翻转移位机构传动连接，并通过垃圾翻转移位机构调节抓取机构的位置。

优选的，带式输送机包括传送架，传送架的两端均定轴转动连接有滚筒，两个所述滚筒通过传送带传动连接，其中一个滚筒与驱动马达传动连接，且驱动马达固定在传送架上，传送架靠近船体的一端位于船体的上侧，船体的内壁上固定有用来将传送带输出垃圾导向船舱的导料板，传送架远离船体的一端与垃圾翻转移位机构传动连接。

优选的，调节机构包括固定船体上的电机一，电机一的输出轴端固定有齿轮一，船体上定轴转动连接有齿轮二，齿轮二与齿轮一啮合连接，齿轮二的上端面中心位置固定有支架一，支架一竖直向上设置并与齿轮二的上端面相互垂直，传送架定轴转动连接在支架一的上端，传送架与齿轮二之间设置有液压杆，且液压杆的两端分别与齿轮二和传送架定轴转动连接，支架一的上端和液压杆的上端均位于传送架靠近船体的一端处。

优选的，垃圾翻转移位机构包括立板，立板上固定有支杆一和支杆二，支杆一和支杆二结构相同并上下位置设置，传送架远离船体的一端与支杆一远离立板的一端定轴转动连接，支杆二与支杆一相互平行，支杆二与支架一之间设置有平衡杆，平衡杆的两端分别与支架一和支杆二远离立板的一端定轴转动连接，平衡杆与传送架相互平行，支杆一和支杆二远离立板的一端连线与支架一相互平行。

优选的，立板的上端固定有气缸，气缸竖直向下设置，且气缸的活塞杆端垂直并固定连接有升降杆，升降杆上定轴转动连接有转轴，转轴上垂直并固定连接有摆杆，摆杆远离转轴的一端固定连接抓取机构，立板上固定有触碰开关一和触碰开关二，且触碰开关一位于触碰开关二的下侧，升降杆位于触碰开关一和触碰开关二，且升降杆可分别与触碰开关一和触碰开关二抵扣接触。

优选的，立板上开设有滑槽，滑槽竖直走向设置，滑槽转轴的一端插接在滑槽的内部，并可在滑槽内滑动，转轴上固定有齿轮，立板上固定有齿条，齿条与滑槽的走向相互平行，且齿条与齿轮啮合连接，滑槽的长度为齿轮周长的四分之三，且齿条的长度不小于滑槽的长度。

优选的，抓取机构包括固定板，摆杆远离转轴的一端与固定板垂直并固定连接，固定板朝向转轴的一侧固定有电机二，固定板背向转轴的一侧中心定轴转动连接有蜗杆，蜗杆与电机二的输出轴端传动连接。

优选的，蜗杆的周围设置有多个涡轮，多个所述涡轮沿蜗杆的圆周走向等间隔设置，固定板上固定有多个支架二，且多个所述支架二与多个所述涡轮一一对应，涡轮上固定有夹爪，多个所述夹爪在涡轮的驱动作用向相互聚拢并对水面漂浮的垃圾进行抓取。

优选的，还包括控制器，控制器的信号输入端分别与触碰开关一和触碰开关二电连接，控制器的执行输出端分别与电机一、液压杆、气缸、驱动马达和电机二电连接。

另外，本申请还给出一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：通过调节机构根据垃圾位置调节抓取机构位置；

步骤二：通过抓取机构对水面垃圾进行抓取；

步骤三：通过垃圾翻转移位机构驱动抓取机构将垃圾移位至带式输送机。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明中，通过调节机构根据垃圾位置调节抓取机构位置通过抓取机构对水面垃圾进行抓取，通过垃圾翻转移位机构驱动抓取机构将垃圾移位至带式输送机，从而提高对水面漂浮垃圾的拾取效率，而且传送带无需与水面接触，不会通过水流对水平漂浮垃圾进行推动，进一步提高对水面漂浮垃圾清理的效率，而且无需克服水流阻力，降低能耗，由于调节机构能够十分方便的调节抓取机构的位置，从而大大降低船体拾取水面漂浮垃圾时的行进路程，进而大大降低了能耗。

附图说明

图1为本发明的总装结构示意图一；

图2为本发明的总装结构示意图二；

图3为本发明的总装结构示意图三；

图4为本发明的总装结构示意图死；

图5为本发明中的固定板结构仰图。

图中：1、船体；2、导料板；3、电机一；4、齿轮一；5、齿轮二；6、支架一；7、液压杆；8、传送架；9、滚筒；10、传送带；11、平衡杆；12、立板；13、支杆一；14、支杆二；15、触碰开关一；16、触碰开关二；17、滑槽；18、转轴；19、齿轮；20齿条；21、摆杆；22、固定板；23、电机二；24、蜗杆；25、支架二；26、涡轮；27、夹爪；28、气缸；29、升降杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：

一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器，包括船体1，船体1上设置有用来输送垃圾的带式输送机，带式输送机远离船体1的一端设置有垃圾翻转移位机构，垃圾翻转移位机构上设置有用来抓取水面漂浮垃圾的抓取机构，垃圾翻转移位机构与抓取机构传动连接，并驱动垃圾翻转机构将抓取机构抓取的水面漂浮垃圾移位至带式输送机上，并由带式输送机传送至船体1内，船体1上设置有用来调节抓取机构位置的调节机构，带式输送机设置在调节机构上，且调节机构与垃圾翻转移位机构传动连接，并通过垃圾翻转移位机构调节抓取机构的位置。

本实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，带式输送机包括传送架8，传送架8的两端均定轴转动连接有滚筒9，两个所述滚筒9通过传送带10传动连接，其中一个滚筒9与驱动马达传动连接，且驱动马达固定在传送架8上，本申请中驱动马达未画出，传送架8靠近船体1的一端位于船体1的上侧，船体1的内壁上固定有用来将传送带10输出垃圾导向船舱的导料板2，传送架8远离船体1的一端与垃圾翻转移位机构传动连接。

本实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，调节机构包括固定船体1上的电机一3，电机一3的输出轴端固定有齿轮一4，船体1上定轴转动连接有齿轮二5，齿轮二5与齿轮一4啮合连接，齿轮二5的上端面中心位置固定有支架一6，支架一6竖直向上设置并与齿轮二5的上端面相互垂直，传送架8定轴转动连接在支架一6的上端，传送架8与齿轮二5之间设置有液压杆7，且液压杆7的两端分别与齿轮二5和传送架8定轴转动连接，支架一6的上端和液压杆7的上端均位于传送架8靠近船体1的一端处。

本实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，垃圾翻转移位机构包括立板12，立板12上固定有支杆一13和支杆二14，支杆一13和支杆二14结构相同并上下位置设置，传送架8远离船体1的一端与支杆一13远离立板12的一端定轴转动连接，支杆二14与支杆一13相互平行，支杆二14与支架一6之间设置有平衡杆11，平衡杆11的两端分别与支架一6和支杆二14远离立板12的一端定轴转动连接，平衡杆11与传送架8相互平行，支杆一13和支杆二14远离立板12的一端连线与支架一6相互平行。

本实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，立板12的上端固定有气缸28，气缸28竖直向下设置，且气缸28的活塞杆端垂直并固定连接有升降杆29，升降杆29上定轴转动连接有转轴18，转轴18上垂直并固定连接有摆杆21，摆杆21远离转轴18的一端固定连接抓取机构，立板12上固定有触碰开关一15和触碰开关二16，且触碰开关一15位于触碰开关二16的下侧，升降杆29位于触碰开关一15和触碰开关二16，且升降杆29可分别与触碰开关一15和触碰开关二16抵扣接触。

本实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，立板12上开设有滑槽17，滑槽17竖直走向设置，滑槽17转轴18的一端插接在滑槽17的内部，并可在滑槽17内滑动，转轴18上固定有齿轮19，立板12上固定有齿条20，齿条20与滑槽17的走向相互平行，且齿条20与齿轮19啮合连接，滑槽17的长度为齿轮19周长的四分之三，且齿条20的长度不小于滑槽17的长度。

本实施例中，如图1、图2、图3和图4所示，抓取机构包括固定板22，摆杆21远离转轴18的一端与固定板22垂直并固定连接，固定板22朝向转轴18的一侧固定有电机二23，固定板22背向转轴18的一侧中心定轴转动连接有蜗杆24，蜗杆24与电机二23的输出轴端传动连接。

本实施例中，如图1、图2、图3、图4和图5所示，蜗杆24的周围设置有多个涡轮26，多个所述涡轮26沿蜗杆24的圆周走向等间隔设置，固定板22上固定有多个支架二25，且多个所述支架二25与多个所述涡轮26一一对应，涡轮26上固定有夹爪27，多个所述夹爪27在涡轮26的驱动作用向相互聚拢并对水面漂浮的垃圾进行抓取。

本实施例中，还包括控制器，控制器的信号输入端分别与触碰开关一15和触碰开关二16电连接，控制器的执行输出端分别与电机一3、液压杆7、气缸28、驱动马达和电机二23电连接。

本发明的使用方法和优点：该种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器在进行水平漂浮垃圾清理时，工作过程如下：

步骤一：如图1、图2、图3和图4所述，无人船识别垃圾后，根据垃圾位置通过控制器控制电机一3工作，电机一3工作后通过齿轮一4带动齿轮二5转动，从而使得齿轮二5通过支架一6带动传送架8和平衡杆11转动，从而实现对垃圾翻转移位机构和抓取机构在水平方向的移动，通过控制器控制液压杆7工作，液压杆7工作后通过伸长或缩短带动传送架8绕支架一6的上端转动，从而对垃圾翻转移位机构和抓取机构在竖直方向的移动，进而使得抓取机构能够准确的移位至水面漂浮垃圾的位置，从而提高对水面漂浮垃圾的拾取效率，而且传送带10无需与水面接触，不会通过水流对水平漂浮垃圾进行推动，进一步提高对水面漂浮垃圾清理的效率，而且无需克服水流阻力，降低能耗，由于调节机构能够十分方便的调节抓取机构的位置，从而大大降低船体1拾取水面漂浮垃圾时的行进路程，进而大大降低了能耗，而且由于支架一6、传送架8和平衡杆11以及的支杆一13和支杆二14的连线组成平行四连杆机构，从而在调节抓取机构的位置时能够保持，垃圾翻转机构的形态不变，进而保持抓取机构对水面漂浮垃圾的拾取准确性，对于较为分散的水面漂浮垃圾清理十分方便；且独立的液压杆7、电机一3、电机二23、气缸28的分布式控制即实现了机器各个独立部件的垃圾清理位置的移动，而且还对垃圾的分拣提供了自动化的传送功能，对垃圾进行快速处理，机动性强，电机一3、电机二23、气缸28的配合实现了传送带上垃圾能在清理过程中及时对垃圾进行运输，液压杆7的移动实现了控制垃圾夹取的深度(即控制夹取过程中根据垃圾在水上不同的分布情况进行夹取，例如，不同垃圾在水面的漂浮状态不同，大型垃圾大部分漂浮在水面上，而有些垃圾则大部分在水面下，根据调整夹取机构与水面的距离，对不同的漂浮物进行精准夹取，使用范围大幅度提升)。

步骤二：如步骤一所述，在调节机构将抓取机构调节至水面漂浮垃圾处时，如图1和图2所示，控制器控制电机二23工作，电机二23带动蜗杆24转动，蜗杆24的转动通过涡轮26带动各个夹爪27相互聚拢，从而对水面漂浮的垃圾进行抓取，由于各个夹爪27从各个方位对垃圾进行抓取从而提高对垃圾的抓取稳定性，也同时避免在垃圾翻转移位机构驱动抓取机构将垃圾向传送带10上随时掉落，从而提高垃圾清理效率；

步骤三：在抓取机构对水面漂浮垃圾抓取后，如图2、图3所示，控制器控制气缸28通电工作，气缸28通过收缩其活塞杆带动升降杆29上升，同时通过升降杆29带动转轴18在滑槽17内上升，进而使得转轴18同步带动齿轮和摆杆21上升，摆杆21上升的同时同步带动固定板22和抓取的垃圾上升，由于齿轮19在上升时与齿条20相互作用，从而在使得齿轮19在上升时逆时针转动，使得齿轮19通过转轴18和摆杆21带动固定板22在上升时逆时针转动，当转轴18移动至滑槽17的最上端时，齿轮19逆时针转动了270°，此时夹爪27带动垃圾一同转动270°，并位于传送带10的上侧，同时升降杆29与触碰开关二16抵扣接触，触碰开关二16将升降杆29的触碰信号输送至控制器，控制器控制气缸28停止工作，同时控制电机二23反向转动，从而使得蜗杆24通过涡轮26带动各个夹爪27相互分开，从而使得垃圾掉落在传送带10上，并由传送带10输送至船体1内，从而实现对水面漂浮垃圾的清理，在夹爪27松开垃圾后，控制器控制气缸28伸出其活塞杆，从而带动升降杆29下降，同时通过升降杆29带动转轴18和齿轮19一同下降，从而在齿条20和齿轮19的作用下使得齿轮19在下降时顺时针转动，使得齿轮19通过转轴18和摆杆21带动固定板22在下时顺时针转动，当转轴18移动至滑槽17的最下端时，齿轮19顺时针转动了270°，此时夹爪27带动垃圾一同顺时针转动270°，并复位，同时升降杆29与触碰开关一15抵扣接触，触碰开关一15将升降杆29的触碰信号输送至控制器，控制器控制气缸28停止工作，以便下一次通过抓取机构对下一个垃圾进行抓取，整个过程无需船体进行多次调整，从而大大提高了垃圾拾取效率，降低了能耗。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术工作人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，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 (7)

1.一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器，其特征在于：包括船体(1)，所述船体(1)上设置有用来输送垃圾的带式输送机，所述带式输送机远离船体(1)的一端设置有垃圾翻转移位机构，所述垃圾翻转移位机构上设置有用来抓取水面漂浮垃圾的抓取机构，所述垃圾翻转移位机构与抓取机构传动连接，垃圾翻转机构将抓取机构抓取的水面漂浮垃圾移位至带式输送机上，并由带式输送机传送至船体(1)内，所述船体(1)上设置有用来调节抓取机构位置的调节机构，所述带式输送机设置在调节机构上，且调节机构与垃圾翻转移位机构传动连接，并通过垃圾翻转移位机构调节抓取机构的位置；所述带式输送机包括传送架(8)，所述传送架(8)的两端均定轴转动连接有滚筒(9)，两个所述滚筒(9)通过传送带(10)传动连接，其中一个滚筒(9)与驱动马达传动连接，且驱动马达固定在传送架(8)上，所述传送架(8)靠近船体(1)的一端位于船体(1)的上侧，所述船体(1)的内壁上固定有用来将传送带(10)输出垃圾导向船舱的导料板(2)，所述传送架(8)远离船体(1)的一端与垃圾翻转移位机构传动连接；所述调节机构包括固定船体(1)上的电机一(3)，所述电机一(3)的输出轴端固定有齿轮一(4)，所述船体(1)上定轴转动连接有齿轮二(5)，所述齿轮二(5)与齿轮一(4)啮合连接，所述齿轮二(5)的上端面中心位置固定有支架一(6)，所述支架一(6)竖直向上设置并与齿轮二(5)的上端面相互垂直，所述传送架(8)定轴转动连接在支架一(6)的上端，所述传送架(8)与齿轮二(5)之间设置有液压杆(7)，且液压杆(7)的两端分别与齿轮二(5)和传送架(8)定轴转动连接，所述支架一(6)的上端和液压杆(7)的上端均位于传送架(8)靠近船体(1)的一端处；所述垃圾翻转移位机构包括立板(12)，所述立板(12)上固定有支杆一(13)和支杆二(14)，所述支杆一(13)和支杆二(14)结构相同并上下位置设置，所述传送架(8)远离船体(1)的一端与支杆一(13)远离立板(12)的一端定轴转动连接，所述支杆二(14)与支杆一(13)相互平行，所述支杆二(14)与支架一(6)之间设置有平衡杆(11)，所述平衡杆(11)的两端分别与支架一(6)和支杆二(14)远离立板(12)的一端定轴转动连接，所述平衡杆(11)与传送架(8)相互平行，所述支杆一(13)和支杆二(14)远离立板(12)的一端连线与支架一(6)相互平行；所述立板(12)的上端固定有气缸(28)，所述气缸(28)竖直向下设置，且气缸(28)的活塞杆端垂直并固定连接有升降杆(29)，所述升降杆(29)上定轴转动连接有转轴(18)，所述转轴(18)上垂直并固定连接有摆杆(21)，所述摆杆(21)远离转轴(18)的一端固定连接抓取机构，所述立板(12)上固定有触碰开关一(15)和触碰开关二(16)，且触碰开关一(15)位于触碰开关二(16)的下侧，所述升降杆(29)位于触碰开关一(15)和触碰开关二(16)，且升降杆(29)可分别与触碰开关一(15)和触碰开关二(16)抵扣接触；所述立板(12)上开设有滑槽(17)，所述滑槽(17)竖直走向设置，所述滑槽(17)转轴(18)的一端插接在滑槽(17)的内部，并可在滑槽(17)内滑动，所述转轴(18)上固定有齿轮(19)，所述立板(12)上固定有齿条(20)，所述齿条(20)与滑槽(17)的走向相互平行，且齿条(20)与齿轮(19)啮合连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器，其特征在于：所述滑槽(17)的长度为齿轮(19)周长的四分之三，且齿条(20)的长度不小于滑槽(17)的长度。

3.根据权利要求2所述的一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器，其特征在于：所述抓取机构包括固定板(22)，所述摆杆(21)远离转轴(18)的一端与固定板(22)垂直并固定连接，所述固定板(22)朝向转轴(18)的一侧固定有电机二(23)，所述固定板(22)背向转轴(18)的一侧中心定轴转动连接有蜗杆(24)，所述蜗杆(24)与电机二(23)的输出轴端传动连接。

4.根据权利要求3所述的一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器，其特征在于：所述蜗杆(24)的周围设置有多个涡轮(26)，多个所述涡轮(26)沿蜗杆(24)的圆周走向等间隔设置。

5.根据权利要求4所述的一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器，其特征在于：所述固定板(22)上固定有多个支架二(25)，且多个所述支架二(25)与多个所述涡轮(26)一一对应，所述涡轮(26)上固定有夹爪(27)，多个所述夹爪(27)在涡轮(26)的驱动作用向相互聚拢并对水面漂浮的垃圾进行抓取。

6.根据权利要求3所述的一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器，其特征在于：还包括控制器，所述控制器的信号输入端分别与触碰开关一(15)和触碰开关二(16)电连接，所述控制器的执行输出端分别与电机一(3)、液压杆(7)、气缸(28)、驱动马达和电机二(23)电连接。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种无人船用的水面垃圾漂浮物智能化清洁机器的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：通过调节机构根据垃圾位置调节抓取机构位置；

步骤二：通过抓取机构对水面垃圾进行抓取；

步骤三：通过垃圾翻转移位机构驱动抓取机构将垃圾移位至带式输送机。

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