CN114411661B - 一种水面节能垃圾清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水面节能垃圾清理装置，包括整机运行模块、第一垃圾收集模块、太阳能供电模块、控制模块和定位模块，整机运行模块包括机体，机体底部设有多个螺旋桨，第一垃圾收集模块包括垃圾收集杆和垃圾收集袋，垃圾收集袋通过设在机体上的移动机构驱动上下移动，垃圾收集袋设在垃圾收集杆上，垃圾收集袋顶部设有开口，垃圾收集杆上设有封闭开口的垃圾收集门，垃圾收集门通过开闭机构驱动开闭，垃圾收集门上设有检测垃圾是否装满的感应件，太阳能供电模块设在机体顶部，控制模块设在机体内，定位模块设在机体上，其中，当机体行驶在水中时，垃圾收集门高于水面，本发明能够随时对水面垃圾进行清理，实现节能与自动化。

Description

一种水面节能垃圾清理装置

技术领域

本发明涉及水面清洁技术领域，具体涉及一种水面节能垃圾清理装置。

背景技术

伴随社会发展，大家生活质量不停提升，产生垃圾也越来越多，因为环境保护意识缺乏，很多垃圾(如塑料袋、饮料瓶等固体垃圾)直接或间接进入河湖，造成现现在水污染严重局面，而水是生命不可或缺自然资源，治理水污染势在必行。现在水面垃圾清理方法多采取费时、费力人工打捞，即使有些地方使用机械清理方法，但大部分全部是采取较大型机械，不仅浪费能源，而且还会产生二次污染，难以普及使用。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种水面节能垃圾清理装置，能够随时对水面垃圾进行清理，结构较小，自动识别垃圾所在位置，同时实现节能与自动化。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种水面节能垃圾清理装置，包括整机运行模块、第一垃圾收集模块、太阳能供电模块、控制模块和定位模块；

所述整机运行模块包括机体，所述机体底部设有多个螺旋桨；

四个所述第一垃圾收集模块呈十字对称设在所述机体上，所述第一垃圾收集模块包括垃圾收集杆和垃圾收集袋，所述垃圾收集袋通过设在所述机体上的移动机构驱动上下移动，所述垃圾收集袋设在所述垃圾收集杆上，所述垃圾收集袋顶部设有开口，所述垃圾收集杆上设有封闭所述开口的垃圾收集门，所述垃圾收集门通过开闭机构驱动开闭，所述垃圾收集门上设有检测垃圾是否装满的感应件；

所述太阳能供电模块设在所述机体顶部；

所述控制模块设在所述机体内，所述控制模块包括控制器，所述控制器控制各个模块进行运动；

所述定位模块设在机体上，用于对水面垃圾和机体进行定位；

其中，当所述机体行驶在水中时，所述垃圾收集门高于所述水面。

进一步地，所述水面节能垃圾清理装置还包括第二垃圾收集模块，所述第二垃圾收集模块设在所述机体顶部，所述第二垃圾收集模块包括多自由度机械臂，所述多自由度机械臂末端设有夹爪。

进一步地，所述多自由度机械臂包括底座、第一臂部、第二臂部和第三臂部，所述底座底部固定在所述机体顶部，所述底座与所述机体通过第一关节连接，所述第一关节为水平面内的转动副，所述第一臂部的底部和所述机体通过第二关节连接，所述第二关节为竖直面内的转动副，所述第二臂部的一端和所述第一臂部的顶部通过第三关节连接，所述第三关节为竖直面内的转动副，所述第三臂部的一端和所述第二臂部的另一端通过第四关节连接，所述第四关节为竖直面内的转动副，所述夹爪和所述第三臂部的另一端通过第五关节连接，所述第五关节为相对于所述第三臂部转动的转动副。

进一步地，多个螺旋桨呈十字形状对称设在所述机体底部。

进一步地，所述垃圾收集袋上设有门框，所述门框上设有滑槽，所述开闭机构包括辊筒和驱动辊筒转动的第一转动电机，所述垃圾收集门一端固定在所述辊筒上，中部绕设在所述辊筒上，另一端能够沿所述滑槽移动。

进一步地，所述垃圾收集袋为网状结构。

进一步地，所述移动机构为齿轮齿条机构。

进一步地，所述机体为圆柱形结构。

进一步地，所述定位模块包括GPS测量仪和摄像头，所述GPS测量仪用于定位所述机体的位置坐标，多个所述摄像头均匀分布在所述机体周围用于采集机体周围垃圾图像，并将垃圾图像传送给所述控制器，所述控制器进行图像处理并根据所述机体的位置坐标，能够获取最近垃圾的具体的坐标位置。

进一步地，所述摄像头为全景摄像头。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明所述的一种水面节能垃圾清理装置利用螺旋桨控制机体的水平运动，利用第一垃圾收集模块对垃圾进行收集，垃圾收集袋未装满垃圾时，垃圾收集门为常开状态，在对垃圾进行收集过程中，移动机构驱动垃圾收集杆向下移动，进而带动垃圾收集袋向下移动，使得垃圾收集袋通过开口收集垃圾，当垃圾收集完，移动机构驱动垃圾收集杆向上移动，进而带动垃圾收集袋向上移动，使得垃圾到垃圾收集袋中，当垃圾装满垃圾收集袋时，开口处的感应件能够持续感应到垃圾，进而将信号传送给控制模块，控制模块控制开闭机构关闭垃圾收集门，同时利用太阳能供电模块为整个装置提供电力，利用定位模块识别垃圾所在位置，待四个第一垃圾收集模装满之后，通过定位模块控制机体回到回收站点。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明垃圾收集袋的结构示意图。

图3为本发明垃圾收集门的结构示意图。

图4为本发明垃圾收集门关闭时的示意图。

图5为本发明垃圾收集门打开时的示意图。

图6为本发明第二垃圾收集模块的结构示意图。

图7为本发明夹爪的结构示意图。

其中：1、整机运行模块；11、机体；12、螺旋桨；

2、第一垃圾收集模块；21、垃圾收集杆；22、垃圾收集袋；23、垃圾收集门；

3、太阳能供电模块；

4、第二垃圾收集模块；41、底座；42、第一臂部；43、第二臂部；44、第三臂部；45、夹爪；451、夹板；452、第一爪体；4521、第一连杆；4522、第二连杆；4523、第三连杆；4524、第一扇形齿轮；453、第二爪体；4531、第四连杆；4532、第五连杆；4533、第六连杆；4534、第二扇形齿轮。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

一种水面节能垃圾清理装置，如图1所示，包括整机运行模块1、第一垃圾收集模块2、太阳能供电模块3、控制模块和定位模块。

如图1所示，整机运行模块1包括机体11，机体11底部设有多个螺旋桨12。本发明中，通过多个螺旋桨12带动机体11实现移动和转向，使得机体11能够在任意形状的湖面或河面上运行，增强本装置的适用性。

如图1所示，机体11为圆柱形结构，使得机体11保持平衡。

如图1-图5所示，为了方便收集水面上的垃圾，四个第一垃圾收集模块2呈十字对称设在机体11上，第一垃圾收集模块2包括垃圾收集杆21和垃圾收集袋22，垃圾收集袋22通过设在机体11上的移动机构驱动上下移动，垃圾收集袋22设在垃圾收集杆21上，垃圾收集袋22顶部设有开口，垃圾收集杆21上设有封闭开口的垃圾收集门23，垃圾收集门23通过开闭机构驱动开闭，开口处设有检测垃圾是否装满的感应件。

其中，移动机构为齿轮齿条机构或丝杠螺母机构。

由于水中存在浮力，通过设置4个第一垃圾收集模块2能够保证本装置在水中运动的稳定性，且能收集较多垃圾。

垃圾收集袋22未装满垃圾时，垃圾收集门23为常开状态，在对垃圾进行收集过程中，移动机构驱动垃圾收集杆21向下移动，进而带动垃圾收集袋22向下移动，使得垃圾收集袋22通过开口收集垃圾，当垃圾收集完，移动机构驱动垃圾收集杆21向上移动，进而带动垃圾收集袋22向上移动，使得垃圾到垃圾收集袋22中，当垃圾装满垃圾收集袋22时，开口处的感应件能够持续感应到垃圾，进而将信号传送给控制模块，控制模块控制开闭机构关闭垃圾收集门23。

在使用过程中，根据需求通过多个螺旋桨12带动机体11转动，通过四个第一垃圾收集模块2依次收集垃圾，直到四个第一垃圾收集模块2收集满，通过定位模块控制机体11回到回收点。

如图1所示，太阳能供电模块3设在机体11顶部，通过太阳能供电模块3为整个水面节能垃圾清理装置供电，使用太阳能供电模块3方便采用清洁能源，实现节能减排的目的。

控制模块设在机体11内，控制模块包括控制器，控制器控制各个模块进行运动；

定位模块设在机体11上，用于对水面垃圾和机体11进行定位。

由于水面垃圾通常浮在水面上，当机体11行驶在水中时，垃圾收集门23高于水面，使得垃圾处于垃圾收集袋22中，直到垃圾装满垃圾收集袋22时，开口处的感应件才能够持续感应到垃圾，进而使得控制模块控制开闭机构关闭垃圾收集门23。

感应件可以使光电传感器或者红外线传感器。

水面节能垃圾清理装置还包括第二垃圾收集模块4，第二垃圾收集模块4设在机体11顶部，第二垃圾收集模块4包括多自由度机械臂，多自由度机械臂末端设有夹爪45，通过夹爪45能够抓取偏僻角落里的垃圾。

如图6和图7所示，多自由度机械臂包括底座41、第一臂部42、第二臂部43和第三臂部44，底座41底部固定在机体11顶部，底座41与机体11通过第一关节连接，第一关节为水平面内的转动副，第一臂部42的底部和机体11通过第二关节连接，第二关节为竖直面内的转动副，第二臂部43的一端和第一臂部42的顶部通过第三关节连接，第三关节为竖直面内的转动副，第三臂部44的一端和第二臂部43的另一端通过第四关节连接，第四关节为竖直面内的转动副，夹爪45和第三臂部44的另一端通过第五关节连接，第五关节为相对于第三臂部44转动的转动副。

第一关节、第二关节、第三关节、第四关节和第五关节为舵机或电机。

如图7所示，夹爪45包括夹板451、第一爪体452和第二爪体453，第一爪体452和第二爪体453均与夹板铰接，第一爪体452上设有第一扇形齿轮4524，第二爪体453上设有第二扇形齿轮4534，第一扇形齿轮4524与第二扇形齿轮4534啮合，通过安装在夹板451上的第二转动电机带动第一爪体452转动，使得第一爪体452和第二爪体453合拢和张开，方便夹取偏僻位置的水面垃圾。

具体地，如图7所示，第一爪体452包括第一连杆4521、第二连杆4522和第三连杆4523，第一扇形齿轮4524固定在第一连杆4521的一端，第一连杆4521的另一端与第二连杆4522一端铰接，第二连杆4522的另一端为自由端，第三连杆4523的一端与第二连杆4522铰接，第三连杆4523的另一端与夹板451铰接；第二爪体453包括第四连杆4531、第五连杆4532和第六连杆4533，第二扇形齿轮4534固定在第四连杆4531的一端，第四连杆4531的另一端与第五连杆4532一端铰接，第五连杆4532的另一端为自由端，第六连杆4533的一端与第五连杆4532铰接，第六连杆4533的另一端与夹板451铰接。

第二转动电机带动第一连杆转动，使第二连杆转动，同时使第一扇形齿轮与第二扇形齿轮啮合，进而带动第四连杆转动，使第五连杆转动，从而使第二连杆的自由端和第五连杆的自由端合拢和张开，方便夹取偏僻位置的水面垃圾。

通过设置多自由度机械臂，能够处理偏僻角落里的垃圾，可以实现多种作业环境下的垃圾清理，适应性强。

通过多自由度机械臂和四个第一垃圾收集模块2共同合作，能够对整个水面的垃圾进行收集，并不限于水面的形状。

本发明中，如图1所示，机体11上设有四个螺旋桨12，四个螺旋桨12呈十字形状对称设在机体11底部，由于机体11只需要水平运动的功能，不需要横滚、偏航之类的，因此本发明采用四个螺旋桨12，形成四轴结构，结构简单，操作简单，运行稳定。

垃圾收集袋22上设有门框，门框上设有滑槽，开闭机构包括辊筒和驱动辊筒转动的第一转动电机，垃圾收集门23一端固定在辊筒上，中部绕设在辊筒上，另一端能够沿滑槽移动。

如图2所示，垃圾收集袋22为网状结构，方便收集垃圾时过滤水。具体地，垃圾收集袋22为钢丝制成的网状结构，既能过滤水，也不容易被垃圾或水中其他物体撕破。使用网状结构运输垃圾，能够在水下运动，减少能耗。

定位模块包括GPS测量仪和摄像头，多个摄像头均匀分布在机体11周围，GPS测量仪和多个摄像头均与控制器相连，通过多个摄像头能够采集机体11周围垃圾图像，并将垃圾图像传送给控制器，通过控制器进行图像处理，能够获取最近垃圾的具体的位置，进而通过控制器控制机体11移动到最近的垃圾处，控制器控制第一垃圾收集模块2和第二垃圾收集模块4工作，GPS测量仪用于定位机体11的位置坐标。

多个摄像头均为全景摄像头，通过多个摄像头同时获取机体11周围的全景图像，进而对水面垃圾进行有效清理。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种水面节能垃圾清理装置，其特征在于：包括整机运行模块、第一垃圾收集模块、第二垃圾收集模块、太阳能供电模块、控制模块和定位模块；

所述整机运行模块包括机体，所述机体底部设有多个螺旋桨；

四个所述第一垃圾收集模块呈十字对称设在所述机体上，所述第一垃圾收集模块包括垃圾收集杆和垃圾收集袋，所述垃圾收集袋通过设在所述机体上的移动机构驱动上下移动，所述垃圾收集袋设在所述垃圾收集杆上，所述垃圾收集袋顶部设有开口，所述垃圾收集杆上设有封闭所述开口的垃圾收集门，所述垃圾收集门通过开闭机构驱动开闭，所述垃圾收集门上设有检测垃圾是否装满的感应件，所述垃圾收集袋上设有门框，所述门框上设有滑槽，所述开闭机构包括辊筒和驱动辊筒转动的第一转动电机，所述垃圾收集门一端固定在所述辊筒上，中部绕设在所述辊筒上，另一端能够沿所述滑槽移动，所述垃圾收集袋为网状结构；

所述第二垃圾收集模块设在所述机体顶部，所述第二垃圾收集模块包括多自由度机械臂，所述多自由度机械臂末端设有夹爪，所述多自由度机械臂包括底座、第一臂部、第二臂部和第三臂部，所述底座底部固定在所述机体顶部，所述底座与所述机体通过第一关节连接，所述第一关节为水平面内的转动副，所述第一臂部的底部和所述机体通过第二关节连接，所述第二关节为竖直面内的转动副，所述第二臂部的一端和所述第一臂部的顶部通过第三关节连接，所述第三关节为竖直面内的转动副，所述第三臂部的一端和所述第二臂部的另一端通过第四关节连接，所述第四关节为竖直面内的转动副，所述夹爪和所述第三臂部的另一端通过第五关节连接，所述第五关节为相对于所述第三臂部转动的转动副；

所述太阳能供电模块设在所述机体顶部；

所述控制模块设在所述机体内，所述控制模块包括控制器，所述控制器控制各个模块进行运动；

所述定位模块设在机体上，用于对水面垃圾和机体进行定位；

其中，当所述机体行驶在水中时，所述垃圾收集门高于所述水面。

2.根据权利要求1所述的水面节能垃圾清理装置，其特征在于：多个螺旋桨呈十字形状对称设在所述机体底部。

3.根据权利要求1所述的水面节能垃圾清理装置，其特征在于：所述移动机构为齿轮齿条机构。

4.根据权利要求1所述的水面节能垃圾清理装置，其特征在于：所述机体为圆柱形结构。

5.根据权利要求1所述的水面节能垃圾清理装置，其特征在于：所述定位模块包括GPS测量仪和摄像头，所述GPS测量仪用于定位所述机体的位置坐标，多个所述摄像头均匀分布在所述机体周围用于采集机体周围垃圾图像，并将垃圾图像传送给所述控制器，所述控制器进行图像处理并根据所述机体的位置坐标，能够获取最近垃圾的具体的坐标位置。

6.根据权利要求5所述的水面节能垃圾清理装置，其特征在于：所述摄像头为全景摄像头。

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