CN114016486B - 一种水污染处理用打捞机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水污染处理用打捞机器人，包括船体，驱动机构、垃圾识别组件、打捞机构、收集桶和控制箱；驱动机构设置在船体的船尾处，用于驱动船体移动；垃圾识别组件设置在船体上，用于识别垃圾的位置并通过驱动机构驱动船体向垃圾处移动；打捞机构设置在船体的船头处，用于打捞垃圾；收集桶设置在船体的中部，用于收集打捞机构打捞的垃圾；控制箱设置在船体上，控制箱内设有控制器与工作电源、控制器分别与驱动机构、垃圾识别组件、打捞机构信号连接。本发明能够自动识别水面漂浮垃圾的位置，驱动船体移动至漂浮垃圾处进行打捞，实现整个打捞垃圾过程自动化，提高了打捞垃圾的效率。

Description

一种水污染处理用打捞机器人

技术领域

本发明涉及水污染处理技术领域，具体是一种水污染处理用打捞机器人。

背景技术

由于人们对环境的保护意识差，治理力度不够，产生了许多环境污染问题，特别是水污染问题，不论是海洋还是淡水湖泊，以及河道，常常在水面上漂浮着各种垃圾，严重的影响了水体质量以及生态环境，因此，对水污染的治理与防护就尤其重要。

对水面漂浮垃圾处理的方式一般是通过人工驾驶小船并利用打捞工具在水面打捞，漂浮垃圾的数量众多，且相互距离较远，因此采用人工打捞费时费力，效率低，并且打捞过程中无法对人员安全进行保障，因此需要一种水污染处理用打捞机器人来代替人工对水面漂浮的垃圾进行自动打捞。

发明内容

本发明的目的是提供一种水污染处理用打捞机器人，以解决上述背景技术的问题。

本发明技术方案是：一种水污染处理用打捞机器人，包括船体，驱动机构、垃圾识别组件、打捞机构、收集桶和控制箱；驱动机构设置在船体的船尾处，用于驱动船体移动；垃圾识别组件设置在船体上，用于识别垃圾的位置并通过驱动机构驱动船体向垃圾处移动；打捞机构设置在船体的船头处，用于打捞垃圾；收集桶设置在船体的中部，用于收集打捞机构打捞的垃圾；控制箱设置在船体上，控制箱内设有控制器与工作电源、控制器分别与驱动机构、垃圾识别组件、打捞机构信号连接。

优选地，所述驱动机构包括舵机和螺旋桨推进器；舵机通过固定座固定在船体尾部设置的安装口内， 舵机的输出端连接有竖直设置的吊杆；螺旋桨推进器与吊杆远离舵机的一端连接，螺旋桨推进器与舵机与所述控制器信号连接。

优选地，所述垃圾识别组件包括摄像头、图像处理模块和距离传感器；摄像头设置在T型支撑架，所述T型支撑架固定在船体上，摄像头与控制器信号连接；图像处理模块设置在控制箱内，图像处理模块与所述控制器信号连接；距离传感器至少三个，分别设置在船体船头处的外壁上以及船体靠近船头处的两个侧壁上，距离传感器与控制器信号连接。

优选地，所述打捞机构包括固定块、连接座、升降组件和角度调节组件；固定块固定在船体靠近船头处的内地面上，固定块呈U型且开口向上设置；连接座水平设置，且位于固定块的上方，连接座的侧壁上设有伸缩臂，伸缩臂远离连接座的一端设有用于夹持垃圾的夹持组件；升降组件设置在固定块上，升降组件的输出端与连接座连接，用于调节连接座的高度；角度调节组件设置在固定块上，角度调节组件的输出端与连接座连接，用于调节连接座的周向旋转角度。

优选地，所述升降组件包括气缸、支撑盘和支撑块；气缸固定在船体上且位于固定块的开口内部，气缸与所述控制器信号连接；支撑盘设置在固定块的顶部，支撑盘的中心处设有通孔，支撑盘的顶部两侧分别固定有伸缩套杆，两个伸缩套杆的另一端与所述连接座的底部固定；支撑块设置在支撑盘的上方，所述气缸的移动端穿过通孔后与所述支撑块的底部固定，支撑块的上端设有支撑槽，所述连接座的底部中心处设有支撑柱，支撑柱插入所述支撑槽内。

优选地，所述角度调节组件包括第一电机、同步带轮和套筒；

第一电机固定在所述固定块的侧壁上，第一电机的输出轴竖直朝上设置，第一电机与所述控制器信号连接；同步带轮套装固定在所述第一电机的输出轴上，所述支撑盘的周向侧壁上设有齿槽，同步带轮与支撑盘上的齿槽之间通过同步带连接；套筒固定在所述支撑盘的底部，套筒与支撑盘同心设置，套筒的另一端与第一安装槽转动连接，所述第一安装槽开设在固定块的顶部，所述支撑柱与支撑槽转动连接。

优选地，所述伸缩臂为多级液压缸。

优选地，所述夹持组件包括安装块、第二电机、丝杠、第一夹持块和第二夹持块；安装块固定在所述伸缩臂远离连接座的一端，安装块的侧壁上设有第二安装槽，安装块的底部设有第三安装槽；第二电机设置在第二安装槽内，第二电机与控制器信号连接；丝杠水平设置在第三安装槽内，丝杠的一端与所述第三安装槽的内壁转动连接，丝杠的另一端延伸至第二安装槽内与所述第二电机的输出轴连接；第一夹持块的顶部卡装在第三安装槽内且能在第三安装槽内水平移动，第一夹持块的顶部固定有螺母座，螺母座与所述丝杠螺纹连接；第二夹持块固定在安装块远离伸缩臂的一端的底部且与第一夹持块正对设置。

优选地，所述第一夹持块与第二夹持块相对的两个侧壁上分别开设有第四安装槽，两个第四安装槽的槽口处均对称设有垃圾提升机构，

优选地，所述垃圾提升机构包括第三电机、主动轴、从动轴和多个支撑辊；第三电机固定在第四安装槽的槽口处的内壁上，第三电机的输出轴水平设置，第三电机与控制器信号连接；主动轴的一端与所述第三电机的输出轴连接，主动轴的另一端与第四安装槽的内壁转动连接，主动轴上套装固定有主动皮带轮，从动轴设置在主动轴的正下方且与主动轴平行，从动轴的两端均与第四安装槽的两侧内壁转动连接，从动轴上套装固定有从动皮带轮，从动皮带轮与所述主动皮带轮之间通过皮带连接；多个支撑辊设置在主动轴与从动轴之间，且与主动轴平行，每个支撑辊的两端分别与第四安装槽的两侧内壁转动连接，每个支撑辊均与皮带的内壁接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在对水面上漂浮垃圾进行打捞时，通过垃圾识别组件来识别湖面上的垃圾距离船体的方位以及距离，并通过控制器控制驱动机构来驱动船体向垃圾的位置进行移动，移动到位后，控制器通过角度调节组件可以调节夹持组件距离垃圾的角度，通过伸缩臂来调节夹持组件距离垃圾的水平距离，并通过升降机构来将调节夹持组件距离垃圾的高度，各部件相互配合使得夹持组件将水面的垃圾夹持，并放入到收集箱内，实现整个打捞垃圾过程自动化，进而提高了打捞效率。

本发明在打捞垃圾时，利用垃圾提升机构提高第一夹持块与第二夹持块夹持垃圾的面积，从而提高夹持垃圾的力度，避免垃圾在被第一夹持块与第二夹持块移动的过程中出现滑落，从而降低垃圾打捞效率的现象出现。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明图1中的A处局部放大结构示意图；

图3为本发明中夹持机构的结构示意图；

图4为本发明的主视图。

实施方式

下面结合附图1到4，对本发明的具体实施方式进行详细描述。在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，本发明中出现的电器元件均与外界的控制器以及工作电源电连接，并且控制器可为计算机等起到控制的常规已知设备，不涉及到任何创新。

实施例

如图1到图4所示，本发明提供一种水污染处理用打捞机器人，包括船体1，驱动机构、垃圾识别组件、打捞机构、收集桶101和控制箱102；驱动机构设置在船体1的船尾处，用于驱动船体1移动；垃圾识别组件设置在船体1上，用于识别垃圾的位置并通过驱动机构驱动船体1向垃圾处移动；打捞机构设置在船体1的船头处，用于打捞垃圾；收集桶101设置在船体1的中部，用于收集打捞机构打捞的垃圾；控制箱102设置在船体1上，控制箱102内设有控制器与工作电源、控制器分别与驱动机构、垃圾识别组件、打捞机构信号连接。

打捞水面上的垃圾时，通过垃圾识别组件识别垃圾距离船体1的位置，并通过控制器控制驱动机构来驱动船体1向垃圾的位置进行移动，移动到位后，通过打捞机构将垃圾进行打捞，并将打捞的垃圾放入收集桶101内。

具体地，如图1所示，驱动机构包括舵机21和螺旋桨推进器23；舵机21通过固定座固定在船体1尾部设置的安装口103内， 舵机21的输出端连接有竖直设置的吊杆22，利用舵机21能够调整船体1的移动转向角度；螺旋桨推进器23与吊杆22远离舵机21的一端连接，螺旋桨推进器23与舵机21与控制器信号连接，船体1移动时主要靠螺旋桨推进器23进行驱动。

垃圾识别组件包括摄像头32、图像处理模块和距离传感器33；摄像头32设置在T型支撑架31，T型支撑架31固定在船体1上，摄像头32与控制器信号连接；图像处理模块设置在控制箱102内，图像处理模块与控制器信号连接；距离传感器33至少三个，分别设置在船体1船头处的外壁上以及船体1靠近船头处的两个侧壁上，距离传感器33与控制器信号连接。

打捞时，利用摄像头32对水面上的物体进行图像采集，然后与传送至图像处理模块进行图像分析处理，将分析处理后的的图像信息传输至内置有垃圾检测模块的控制器中，来识别湖面上的物体是否为垃圾，若为垃圾，则利用船体1处设置的三个距离传感器33来检测垃圾距离船体1的距离，距离传感器33为红外距离传感器或超声波距离传感器，距离传感器33将检测的位置信息传输至控制器内，控制器接收到信息后控制驱动机构来驱动船体驶向垃圾，若为障碍物，则控制器控制驱动机构来驱动船体避让物体。

进一步地，如图1所示，打捞机构包括固定块41、连接座42、升降组件和角度调节组件；固定块41固定在船体1靠近船头处的内地面上，固定块41呈U型且开口向上设置；连接座42水平设置，且位于固定块41的上方，连接座42的侧壁上设有伸缩臂43，伸缩臂43远离连接座42的一端设有用于夹持垃圾的夹持组件；升降组件设置在固定块41上，升降组件的输出端与连接座42连接，用于调节连接座42的高度；角度调节组件设置在固定块41上，角度调节组件的输出端与连接座42连接，用于调节连接座42的周向旋转角度。

打捞垃圾时，控制器控制角度调节组件来调节连接座42的周向旋转角度，连接座42转动时带动伸缩臂43转动，使得伸缩臂43从收集桶101的上方转动至垃圾的上方，然后控制器控制伸缩臂43伸长或缩短，从而使得伸缩臂43上设置的夹持组件移动至垃圾的正上方，然后控制器控制升降组件来调节连接座42的高度从而调节夹持组件的高度接近垃圾，然后控制夹持组件将水面的垃圾夹住，然后控制器控制升降组件将连接座42升起，并通过角度调节组件使得夹持组件转动至收集桶101的上方，然后控制夹持组件将水面的垃圾松开并落入到收集桶101内。

具体地，如图1和图2所示，升降组件包括气缸51、支撑盘52和支撑块55；气缸51固定在船体1上且位于固定块41的开口内部，气缸51与控制器信号连接；支撑盘52设置在固定块41的顶部，支撑盘52的中心处设有通孔53，支撑盘52的顶部两侧分别固定有伸缩套杆54，两个伸缩套杆54的另一端与连接座42的底部固定；支撑块55设置在支撑盘52的上方，气缸51的移动端穿过通孔53后与支撑块55的底部固定，支撑块55的上端设有支撑槽56，连接座42的底部中心处设有支撑柱57，支撑柱57插入支撑槽56内。

通过升降组件来调节连接座42的高度时，控制器控制气缸51进行升降，气缸51升降时带动支撑块55同步移动，支撑块55移动的同时通过支撑柱57来带动连接座42进行升降，同时两个伸缩套杆54同步跟随连接座42进行升降，对连接座42起到平衡支撑的作用。

具体地，如图1和图2所示，角度调节组件包括第一电机61、同步带轮62和套筒64；第一电机61固定在固定块41的侧壁上，第一电机61的输出轴竖直朝上设置，第一电机61与控制器信号连接；同步带轮62套装固定在第一电机61的输出轴上，支撑盘52的周向侧壁上设有齿槽，同步带轮62与支撑盘52上的齿槽之间通过同步带63连接；套筒64固定在支撑盘52的底部，套筒64与支撑盘52同心设置，套筒64的另一端与第一安装槽65通过轴承转动连接，第一安装槽65开设在固定块41的顶部，支撑柱57与支撑槽56通过轴承转动连接。

在调节连接座42的旋转角度时，控制器控制第一电机61来带动同步带轮62转动，由于同步带轮62通过同步带与支撑盘52上的齿槽连接，因此同步带轮62转动时通过同步带来带动支撑盘52进行转动，由于支撑柱57与支撑槽56转动连接，因此支撑盘52转动时利用两个伸缩套杆54来带动连接座42进行同步转动，同时为了减小支撑盘52转动时与固定块41之间的摩擦力，因此通过在支撑盘52的底部固定有套筒64，利用套筒64与第一安装槽65转动连接，来减小支撑盘52转动时与固定块41之间的摩擦力。

进一步地，伸缩臂43为多级液压缸，伸缩臂43伸缩时右控制器控制伸缩臂43伸缩的长度。

具体地，如图4所示，夹持组件包括安装块7、第二电机73、丝杠74、第一夹持块81和第二夹持块82；安装块7固定在伸缩臂43远离连接座42的一端，安装块7的侧壁上设有第二安装槽71，安装块7的底部设有第三安装槽72；第二电机73设置在第二安装槽71内，第二电机73与控制器信号连接；丝杠74水平设置在第三安装槽72内，丝杠74的一端与第三安装槽72的内壁转动连接，丝杠74的另一端延伸至第二安装槽71内与第二电机73的输出轴连接；第一夹持块81的顶部卡装在第三安装槽72内且能在第三安装槽72内水平移动，第一夹持块81的顶部固定有螺母座75，螺母座75与丝杠74螺纹连接；第二夹持块82固定在安装块7远离伸缩臂43的一端的底部且与第一夹持块81正对设置。

夹持垃圾时，通过控制器控制第二电机73来带动丝杠74转动，丝杠74转动的同时通过螺母座75来带动第一夹持块81沿第三安装槽72的长度方向进行移动，第一夹持块81移动的过程中通过与第二夹持块82的配合来将垃圾进行夹持，松开垃圾时，反向转动第二电机73即可。

进一步地，为了能够提高夹持垃圾的面积，从而提高夹持垃圾的力度，避免垃圾在被第一夹持块81与第二夹持块82夹持移动的过程中出现滑落，因此在第一夹持块81与第二夹持块82相对的两个侧壁上分别开设有第四安装槽83，两个第四安装槽83的槽口处均对称设有垃圾提升机构，

具体地，如图4所示，垃圾提升机构包括第三电机91、主动轴92、从动轴94和多个支撑辊97；第三电机91固定在第四安装槽83的槽口处的内壁上，第三电机91的输出轴水平设置，第三电机91与控制器信号连接；主动轴92的一端与第三电机91的输出轴连接，主动轴92的另一端与第四安装槽83的内壁转动连接，主动轴92上套装固定有主动皮带轮93，从动轴94设置在主动轴92的正下方且与主动轴92平行，从动轴94的两端均与第四安装槽83的两侧内壁转动连接，从动轴94上套装固定有从动皮带轮95，从动皮带轮95与主动皮带轮93之间通过皮带96连接；多个支撑辊97设置在主动轴92与从动轴94之间，且与主动轴92平行，每个支撑辊97的两端分别与第四安装槽83的两侧内壁转动连接，每个支撑辊97均与皮带96的内壁接触。

当通过第一夹持块81与第二夹持块82夹持垃圾时，垃圾首先会与两个皮带96接触，并在多个支撑辊97的支撑下，使得两个皮带96将垃圾进行夹持，然后控制器控制两个第三电机91带动各自对应的主动轴92进行转动，主动轴92转动时带动主动皮带轮93进行转动， 由于主动皮带轮93通过皮带96与从动皮带轮95连接，因此主动皮带轮93转动时带动皮带96与从动皮带轮95进行转动，皮带96转动时，将夹持在两个皮带96之间的垃圾向上移动并收缩至第一夹持块81与第二夹持块82顶部内侧，从而增加了夹持垃圾的面积，提高了夹持垃圾的稳定性，避免在夹持转移垃圾时，垃圾从第一夹持块81与第二夹持块82内脱落，影响打捞效率。

以上公开的仅为本发明的较佳地几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种水污染处理用打捞机器人，包括船体（1），其特征在于，还包括：

驱动机构，设置在船体（1）的船尾处，用于驱动船体（1）移动；

垃圾识别组件，设置在船体（1）上，用于识别垃圾的位置并通过驱动机构驱动船体（1）向垃圾处移动；

打捞机构，设置在船体（1）的船头处，用于打捞垃圾，所述打捞机构包括：固定块（41），固定在船体（1）靠近船头处的内地面上，固定块（41）呈U型且开口向上设置；连接座（42），水平设置，且位于固定块（41）的上方，连接座（42）的侧壁上设有伸缩臂（43），伸缩臂（43）远离连接座（42）的一端设有用于夹持垃圾的夹持组件；升降组件，设置在固定块（41）上，升降组件的输出端与连接座（42）连接，用于调节连接座（42）的高度；角度调节组件，设置在固定块（41）上，角度调节组件的输出端与连接座（42）连接，用于调节连接座（42）的周向旋转角度，所述伸缩臂（43）为多级液压缸；

所述夹持组件包括：安装块（7），固定在所述伸缩臂（43）远离连接座（42）的一端，安装块（7）的侧壁上设有第二安装槽（71），安装块（7）的底部设有第三安装槽（72）；第二电机（73），设置在第二安装槽（71）内，第二电机（73）与控制器信号连接；丝杠（74），水平设置在第三安装槽（72）内，丝杠（74）的一端与所述第三安装槽（72）的内壁转动连接，丝杠（74）的另一端延伸至第二安装槽（71）内与所述第二电机（73）的输出轴连接；第一夹持块（81），其顶部卡装在第三安装槽（72）内且能在第三安装槽（72）内水平移动，第一夹持块（81）的顶部固定有螺母座（75），螺母座（75）与所述丝杠（74）螺纹连接；第二夹持块（82），固定在安装块（7）远离伸缩臂（43）的一端的底部且与第一夹持块（81）正对设置，所述第一夹持块（81）与第二夹持块（82）相对的两个侧壁上分别开设有第四安装槽（83），两个第四安装槽（83）的槽口处均对称设有垃圾提升机构；

所述垃圾提升机构包括：第三电机（91），固定在第四安装槽（83）的槽口处的内壁上，第三电机（91）的输出轴水平设置，第三电机（91）与控制器信号连接；主动轴（92），其一端与所述第三电机（91）的输出轴连接，主动轴（92）的另一端与第四安装槽（83）的内壁转动连接，主动轴（92）上套装固定有主动皮带轮（93）；从动轴（94），设置在主动轴（92）的正下方且与主动轴（92）平行，从动轴（94）的两端均与第四安装槽（83）的两侧内壁转动连接，从动轴（94）上套装固定有从动皮带轮（95），从动皮带轮（95）与所述主动皮带轮（93）之间通过皮带（96）连接；多个支撑辊（97），设置在主动轴（92）与从动轴（94）之间，且与主动轴（92）平行，每个支撑辊（97）的两端分别与第四安装槽（83）的两侧内壁转动连接，每个支撑辊（97）均与皮带（96）的内壁接触；

收集桶（101），设置在船体（1）的中部，用于收集打捞机构打捞的垃圾；

控制箱（102），设置在船体（1）上，控制箱（102）内设有控制器与工作电源、控制器分别与驱动机构、垃圾识别组件、打捞机构信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种水污染处理用打捞机器人，其特征在于，所述驱动机构包括：

舵机（21），通过固定座固定在船体（1）尾部设置的安装口（103）内， 舵机（21）的输出端连接有竖直设置的吊杆（22）；

螺旋桨推进器（23），与吊杆（22）远离舵机（21）的一端连接，螺旋桨推进器（23）与舵机（21）与所述控制器信号连接。

3.根据权利要求1所述的一种水污染处理用打捞机器人，其特征在于，所述垃圾识别组件包括：

摄像头（32），设置在T型支撑架（31），所述T型支撑架（31）固定在船体（1）上，摄像头（32）与控制器信号连接；

图像处理模块，设置在控制箱（102）内，图像处理模块与所述控制器信号连接；

距离传感器（33），至少三个，分别设置在船体（1）船头处的外壁上以及船体（1）靠近船头处的两个侧壁上，距离传感器（33）与控制器信号连接。

4.根据权利要求1所述的一种水污染处理用打捞机器人，其特征在于，所述升降组件包括：

气缸（51），固定在船体（1）上且位于固定块（41）的开口内部，气缸（51）与所述控制器信号连接；

支撑盘（52），设置在固定块（41）的顶部，支撑盘（52）的中心处设有通孔（53），支撑盘（52）的顶部两侧分别固定有伸缩套杆（54），两个伸缩套杆（54）的另一端与所述连接座（42）的底部固定；

支撑块（55），设置在支撑盘（52）的上方，所述气缸（51）的移动端穿过通孔（53）后与所述支撑块（55）的底部固定，支撑块（55）的上端设有支撑槽（56），所述连接座（42）的底部中心处设有支撑柱（57），支撑柱（57）插入所述支撑槽（56）内。

5.根据权利要求4所述的一种水污染处理用打捞机器人，其特征在于，所述角度调节组件包括：

第一电机（61），固定在所述固定块（41）的侧壁上，第一电机（61）的输出轴竖直朝上设置，第一电机（61）与所述控制器信号连接；

同步带轮（62），套装固定在所述第一电机（61）的输出轴上，所述支撑盘（52）的周向侧壁上设有齿槽，同步带轮（62）与支撑盘（52）上的齿槽之间通过同步带（63）连接；

套筒（64），固定在所述支撑盘（52）的底部，套筒（64）与支撑盘（52）同心设置，套筒（64）的另一端与第一安装槽（65）转动连接，所述第一安装槽（65）开设在固定块（41）的顶部，所述支撑柱（57）与支撑槽（56）转动连接。

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