CN114837149B - 漂浮式蛛型水上垃圾清理装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种漂浮式蛛型水上垃圾清理装置，包括主体框架，主体框架前端设有传送带装置，传送带装置后端下方处设有过滤斗，过滤斗下方设有可转动的绞龙筒，主体框架前端两侧还设有前伸的捕捞装置，解决了传统的水上垃圾清理装置，清理范围窄，效率低的问题，在捞网装置外侧还可设置机械臂装置，可定点夹取难以清理、或其他机构够不着的垃圾。

Description

漂浮式蛛型水上垃圾清理装置

技术领域

本发明涉及水上垃圾收集领域，尤其是涉及一种漂浮式蛛型水上垃圾清理装置。

背景技术

随之人们生活水平的提高，产生的垃圾也随之增长，部分垃圾随着水流汇聚到江、河、湖、海等水体中污染水源。漂浮垃圾很多是难以自然降解的材料制成，对于窄小的溪流，环卫人员可以较为容易的清理漂浮的垃圾，但是对于宽广的水域，漂浮的垃圾难以通过人力清理，长此以往会对人类生存的可持续发展造成不利影响。

随着自动化设备的发展，越来越多的高难度工作岗位被自动化取代，对于水面漂浮垃圾的清理也可通过自动清理装置实现。现有技术参见CN 207000774 U一种小型水面垃圾清理机器人中记载的结构，该结构虽然可以对部分漂浮垃圾进行处理，但是由于其收集面积较小，直线前进时只能收集主体结构宽度的垃圾，因此效率较低。

发明内容

本发明提供了一种漂浮式蛛型水上垃圾清理装置，解决了传统的水上垃圾清理装置，清理范围窄，效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种漂浮式蛛型水上垃圾清理装置，包括主体框架，主体框架前端设有传送带装置，传送带装置后端下方处设有过滤斗，过滤斗下方设有可转动的绞龙筒，主体框架前端两侧还设有前伸的捕捞装置。

优选的方案中，捕捞装置包括捞网装置，捞网装置包括网架，网架一端为框型结构，框型结构后端设有过滤网，网架另一端设有连杆，连杆与主体框架下端连接。

优选的方案中，主体框架下端还设有可转动的转动轴，转动轴下端设有连接套结构，网架的连杆与连接套结构转动套接，网架的连杆端部设有姿态调整器，姿态调整器一端设有拨杆，姿态调整器另一端设有耳座，连接套结构一端还设有弹簧架，弹簧架设有滑杆结构，滑杆结构外侧套有弹簧，姿态调整器的耳座套在滑杆结构上，弹簧簧圈卡住耳座套，还设有挡架，挡架设有弧形的限位槽结构，拨杆设在限位槽结构中。

优选的方案中，捕捞装置还包括机械臂装置，机械臂装置包括第一连接臂、第二连接臂和夹爪装置，还包括第一关节装置、第二关节装置、第三关节装置和第四关节装置，第一关节装置、第二关节装置、第三关节装置和第四关节装置可转动，主体框架、第一关节装置、第一连接臂、第二关节装置、第二连接臂、第三关节装置、第四关节装置和夹爪装置依次连接。

优选的方案中，第一连接臂和第二连接臂两侧沿长度方向设有多个竖向布置的浮筒，相邻的浮筒之间设有间隙。

优选的方案中，第一关节装置、第二关节装置和第三关节装置结构相同，关节装置包括第一转动件和第二转动件，第一转动件上设有第一转动电机，转动电机轴端设有第三齿轮，第三齿轮外侧设有内齿环，内齿环与第二转动件连接，内齿环与第三齿轮啮合以使第一转动件和第二转动件相对转动。

优选的方案中，夹爪装置包括支撑架，支撑架一端与第四关节装置连接，支撑架另一端设有至少两个夹爪连接块，各夹爪连接块端部设有可转动的第一转杆和第二转杆，还设有夹爪，第一转杆和第二转杆一端与夹爪铰接，支撑架内设有直线驱动装置，直线驱动装置驱动端设有至少两个第三转杆，各第三转杆与各夹爪连接。

优选的方案中，传送带装置前端下方设有颗粒收集箱，颗粒收集箱为空腔结构，颗粒收集箱前端设有弧形的进水罩，进水罩上设有多个进水孔，颗粒收集箱后端设有多个排水孔，进水罩的孔径大于排水孔的孔径。

优选的方案中，传送带装置包括基架装置，基架装置前后两端设有可转动的滚轴，基架装置外侧设有输送皮带，输送皮带绕过两个滚轴，颗粒收集箱内设有至少两个可转动的导流叶片，两个导流叶片之间设有通道，各导流叶片轴端设有第二齿轮，两个第二齿轮相互啮合，传送带装置前端的滚轴设有第一齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合。

优选的方案中，还设有颗粒上浮箱，颗粒上浮箱位置高于颗粒收集箱，颗粒上浮箱下端与颗粒收集箱后端连通。

本发明的有益效果为：在装置前进时，利用装置与水的相对位移，通过传送带装置清理收集垃圾，收集效率高；设有下潜于近水面的颗粒收集箱，前后设有贯穿孔减小水流阻力，便于水流通过，大大减小向两边推开的水流，用于收集水流携带的细小颗粒，减少垃圾遗漏；装置两侧设有捞网装置，可捕捞途经的漂浮垃圾，扩展本装置在水面的覆盖面积，提高垃圾收集效率；在捞网装置外侧还可设置机械臂装置，可定点夹取难以清理、或其他机构够不着的垃圾。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的前端示意图。

图2是本发明的侧向示意图。

图3是本发明的结构示意图。

图4是本发明的捞网装置示意图。

图5是本发明的颗粒收集箱示意图。

图6是本发明的机械臂装置安装示意图。

图7是本发明的夹爪处细节示意图。

图8是本发明的机械臂装置搭配浮筒和铲斗装置示意图。

图9是本发明的颗粒收集箱优化示意图。

图10是本发明的铲斗装置安装示意图。

图11是本发明的捞网装置与机械臂装置同时安装示意图。

图中：主体框架1；传送带装置2；第一驱动装置201；输送皮带202；第一齿轮203；第一基架204；第二基架205；过滤斗3；绞龙筒4；绞龙叶片401；第二驱动装置402；颗粒收集箱5；进水罩501；导流叶片502；排水孔503；第二齿轮504；颗粒上浮箱505；捞网装置6；网架601；第三驱动装置602；多连杆装置603；转动轴604；挡架605；姿态调整器606；拨杆607；弹簧架608；控制箱7；机械臂装置8；第一连接臂801；第二连接臂802；第一关节装置803；第二关节装置804；第三关节装置805；第四关节装置806；内齿环807；第三齿轮808；支撑架809；直线驱动装置810；夹爪连接块811；第一转杆812；第二转杆813；夹爪814；第三转杆815；铲斗装置9；外伸架901；曲柄机构902；滑套903；浮筒10。

具体实施方式

如图1-11中，一种漂浮式蛛型水上垃圾清理装置，包括主体框架1，主体框架1前端设有传送带装置2，传送带装置2后端下方处设有过滤斗3，过滤斗3下方设有可转动的绞龙筒4，主体框架1前端两侧还设有前伸的捕捞装置，捕捞装置呈八字展开，扩大拦截面积。

优选的方案中，绞龙筒4为至少两个，绞龙筒4包括空心的圆柱筒，圆柱筒外侧设有螺旋布置的绞龙叶片401，空心的圆柱筒一端设有第二驱动装置402。

第二驱动装置402为装置前进的主要动力，绞龙叶片401边缘锋利，可割断水下的水草，减小行进阻力；可根据装置的自重以及需要负载的垃圾重量选择合适体积的圆柱筒，以便提供合适的浮力。

绞龙筒4采用中空结构，可产生较大的浮力，主体框架1及其他结构可采用密度小、强度高的材料，减少自重，增大浮力，传送带装置2倾斜布置，前端刚好没入水面以下，颗粒收集箱5设置在水下近水面处，主体框架1后端设有控制箱7，控制箱7中设有电气控制设备，控制装置各执行机构，并可集成电源、气源、无线设备等装置，便于无线远程控制，主体框架1顶端靠前处可设置视觉系统，便于操作者直观看到水面情况。

优选的方案中，捕捞装置包括捞网装置6，捞网装置6包括网架601，网架601一端为框型结构，框型结构后端设有过滤网，网架601另一端设有连杆，连杆与主体框架1下端连接。

框型结构后端可安装多个挂钩，过滤网挂在挂钩上，方便更换。

优选的方案中，主体框架1下端还设有可转动的转动轴604，转动轴604下端设有连接套结构，网架601的连杆与连接套结构转动套接，网架601的连杆端部设有姿态调整器606，姿态调整器606一端设有拨杆607，姿态调整器606另一端设有耳座，连接套结构一端还设有弹簧架608，弹簧架608设有滑杆结构，滑杆结构外侧套有弹簧，姿态调整器606的耳座套在滑杆结构上，弹簧簧圈卡住耳座套，还设有挡架605，挡架605设有弧形的限位槽结构，拨杆607设在限位槽结构中。

优选的方案中，还设有第三驱动装置602和多连杆装置603，多连杆装置603包括依次转动连接的第一连杆、第二连杆和第三连杆，第三驱动装置602端部与第一连杆套接，转动轴604与第三连杆套接。

网架601的连杆端可在转动轴604下端连接套结构的作用下可自转，第三驱动装置602与第一连杆固定套接，转动轴604与第三连杆固定套接，转动时多连杆装置603形成曲柄摇杆机构的工作方式，使网架601周期性摆动，拨杆607碰到挡架605的弧形的限位槽结构边缘时，自转并向上舀起，网住水中的垃圾，弹簧起到缓冲作用；第三驱动装置602也可不工作，利用装置前进的动力，自然的网住沿线的垃圾。

优选的方案中，传送带装置2前端下方设有颗粒收集箱5，颗粒收集箱5为空腔结构，颗粒收集箱5前端设有弧形的进水罩501，进水罩501上设有多个进水孔，颗粒收集箱5后端设有多个排水孔503，进水罩501的孔径大于排水孔503的孔径。

装置前进时，向前推开水面，较大的漂浮垃圾逐渐聚集到传送带装置2入口处，细小的颗粒被挤到水面下方处，传送带装置2将较大的漂浮垃圾运输至后方的过滤斗3中，过滤斗3中的镂空的滤网结构滤掉水分，减轻装置负载，细小的颗粒随着底部水流由进水罩501的进水孔进入箱体内部，被排水孔503挡住，部分排水孔503可朝下开，漂浮颗粒收集多了，后侧排水孔503被堵塞后，也可通过下侧的排水孔503继续排水。

优选的方案中，还设有颗粒上浮箱505，颗粒上浮箱505位置高于颗粒收集箱5，颗粒上浮箱505下端与颗粒收集箱5后端连通。

漂浮颗粒收集多了后由颗粒收集箱5后端自然上浮至颗粒上浮箱505储存，后侧排水孔503便不会再被堵塞了，保证了水的阻力始终处于较低状态。

优选的方案中，传送带装置2包括基架装置，基架装置前后两端设有可转动的滚轴，基架装置外侧设有输送皮带202，输送皮带202绕过两个滚轴，颗粒收集箱5内设有至少两个可转动的导流叶片502，两个导流叶片502之间设有通道，各导流叶片502轴端设有第二齿轮504，两个第二齿轮504相互啮合，传送带装置2前端的滚轴设有第一齿轮203，第一齿轮203与第二齿轮504啮合。

优选的方案中，还设有第一驱动装置201，传送带装置2的滚轴一端设有锥齿轮传动结构，第一驱动装置201通过锥齿轮传动结构驱动输送皮带202和导流叶片502转动。

输送皮带202上设有凹槽纹路，提高表面的摩擦力，输送皮带202和导流叶片502形成联动，节省驱动机构，漂浮颗粒进入颗粒收集箱5后随着两个导流叶片502的旋转，将漂浮颗粒泵入后方的储存区，导流叶片502的转动同时也给本装置前进提供了小部分动力，分担了绞龙筒4的驱动压力。

优选的方案中，基架装置包括第一基架204和第二基架205，第一基架204和第二基架205一端交叠连接，交叠处设有腰形孔，通过螺栓锁紧第一基架204和第二基架205，调整第一基架204和第二基架205的交叠长度以张紧或松开输送皮带202。

优选的方案中，捕捞装置还包括机械臂装置8，机械臂装置8包括第一连接臂801、第二连接臂802和夹爪装置，还包括第一关节装置803、第二关节装置804、第三关节装置805和第四关节装置806，第一关节装置803、第二关节装置804、第三关节装置805和第四关节装置806可转动，主体框架1、第一关节装置803、第一连接臂801、第二关节装置804、第二连接臂802、第三关节装置805、第四关节装置806和夹爪装置依次连接。

第一连接臂801和第二连接臂802为长连杆结构，使得臂展较长，多转动关节结构使得前端可以自由位移，在视觉系统的指挥下可精准夹取目标物体，可捕捞较大较重或不在行进路线正前方的侧方垃圾，如图11，机械臂装置8与捞网装置6可单独安装也可同时安装，同时安装时，机械臂装置8安装在捞网装置6外侧，机械臂装置8进一步扩展了本装置的拦截面积，提高了垃圾收集能力。

优选的方案中，第一关节装置803、第二关节装置804和第三关节装置805结构相同，关节装置包括第一转动件和第二转动件，第一转动件上设有第一转动电机，转动电机轴端设有第三齿轮808，第三齿轮808外侧设有内齿环807，内齿环807与第二转动件连接，内齿环807与第三齿轮808啮合以使第一转动件和第二转动件相对转动。

第一转动件和第二转动件分别连接相邻的其他部件，第四关节装置806主要包括驱动夹爪装置自转的电机。

优选的方案中，第一连接臂801和第二连接臂802两侧沿长度方向设有多个竖向布置的浮筒10，相邻的浮筒10之间设有间隙。

浮筒10没入水下提供浮力，托起机械臂装置8，防止由于前端自重或夹取垃圾时前端加重使得装置前倾，多个线性排列的竖向浮筒10形成竖向格栅，对于树枝等横向长度较大的漂浮垃圾有很好的拦截作用；工作时，第一连接臂801和第二连接臂802外伸，机械臂装置8张开到最大，然后装置边前进机械臂装置8边内收，将垃圾汇聚在“怀抱”内，便于捞网装置6、颗粒收集箱5和传送带装置2更高效的处理集中的垃圾。

优选的方案中，夹爪装置包括支撑架809，支撑架809一端与第四关节装置806连接，支撑架809另一端设有至少两个夹爪连接块811，各夹爪连接块811端部设有可转动的第一转杆812和第二转杆813，还设有夹爪814，第一转杆812和第二转杆813一端与夹爪814铰接，支撑架809内设有直线驱动装置810，直线驱动装置810驱动端设有至少两个第三转杆815，各第三转杆815与各夹爪814连接。

直线驱动装置810为气缸或直线电机，优选为电推杆。

在颗粒收集箱5、过滤斗3、捞网装置6装满后，装置可继续行进，机械臂装置8张开，汇集漂浮垃圾，然后两个机械臂装置8的夹爪814对夹圈住中央的大量漂浮垃圾，然后指挥装置返航，回收垃圾；由于颗粒收集箱5、过滤斗3、捞网装置6空间有限，并且过滤斗3装满的垃圾会使装置吃水加深，需要更大负载驱动力，因此相比于盛装，在水面圈起垃圾运输的方式，不仅可收集更多的垃圾，还可利用漂浮垃圾自身的重力，减轻装置吃水深度，降低驱动负载，并且垃圾汇聚后形成较大的面积，也会帮助扫荡沿线的其他垃圾，大大提高收集效率。

在捞网装置6内侧可安装铲斗装置9，传送带装置2前端安装外伸架901，外伸架901与铲斗后端连接，曲柄机构902与传送带装置2前端的滚轴连接，滑套903与外伸架901的杆结构滑动套接，如此形成了曲柄摇杆式机构，可铲起水面上较大、较重的垃圾。

第一驱动装置201、第二驱动装置402、第三驱动装置602优选为电机，便于自动控制。

本申请中所描述的“前”是指的装置的前进方向，“下”指的是水底方向。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种漂浮式蛛型水上垃圾清理装置，其特征是：包括主体框架（1），主体框架（1）前端设有传送带装置（2），传送带装置（2）后端下方处设有过滤斗（3），过滤斗（3）下方设有可转动的绞龙筒（4），主体框架（1）前端两侧还设有前伸的捕捞装置；

捕捞装置包括捞网装置（6），捞网装置（6）包括网架（601），网架（601）一端为框型结构，框型结构后端设有过滤网，网架（601）另一端设有连杆，连杆与主体框架（1）下端连接；

主体框架（1）下端还设有可转动的转动轴（604），转动轴（604）下端设有连接套结构，网架（601）的连杆与连接套结构转动套接，网架（601）的连杆端部设有姿态调整器（606），姿态调整器（606）一端设有拨杆（607），姿态调整器（606）另一端设有耳座，连接套结构一端还设有弹簧架（608），弹簧架（608）设有滑杆结构，滑杆结构外侧套有弹簧，姿态调整器（606）的耳座套在滑杆结构上，弹簧簧圈卡住耳座，还设有挡架（605），挡架（605）设有弧形的限位槽结构，拨杆（607）设在限位槽结构中；

传送带装置（2）前端下方设有颗粒收集箱（5），颗粒收集箱（5）为空腔结构，颗粒收集箱（5）前端设有弧形的进水罩（501），进水罩（501）上设有多个进水孔，颗粒收集箱（5）后端设有多个排水孔（503），进水罩（501）的孔径大于排水孔（503）的孔径；

传送带装置（2）包括基架装置，基架装置前后两端设有可转动的滚轴，基架装置外侧设有输送皮带（202），输送皮带（202）绕过两个滚轴，颗粒收集箱（5）内设有两个可转动的导流叶片（502），两个导流叶片（502）之间设有通道，各导流叶片（502）轴端设有第二齿轮（504），两个第二齿轮（504）相互啮合，传送带装置（2）前端的滚轴设有第一齿轮（203），第一齿轮（203）与第二齿轮（504）啮合；

还设有颗粒上浮箱（505），颗粒上浮箱（505）位置高于颗粒收集箱（5），颗粒上浮箱（505）下端与颗粒收集箱（5）后端连通。

2.根据权利要求1所述漂浮式蛛型水上垃圾清理装置，其特征是：捕捞装置还包括机械臂装置（8），机械臂装置（8）包括第一连接臂（801）、第二连接臂（802）和夹爪装置，还包括第一关节装置（803）、第二关节装置（804）、第三关节装置（805）和第四关节装置（806），第一关节装置（803）、第二关节装置（804）、第三关节装置（805）和第四关节装置（806）可转动，主体框架（1）、第一关节装置（803）、第一连接臂（801）、第二关节装置（804）、第二连接臂（802）、第三关节装置（805）、第四关节装置（806）和夹爪装置依次连接。

3.根据权利要求2所述漂浮式蛛型水上垃圾清理装置，其特征是：第一连接臂（801）和第二连接臂（802）两侧沿长度方向设有多个竖向布置的浮筒（10），相邻的浮筒（10）之间设有间隙。

4.根据权利要求2所述漂浮式蛛型水上垃圾清理装置，其特征是：第一关节装置（803）、第二关节装置（804）和第三关节装置（805）结构相同，关节装置包括第一转动件和第二转动件，第一转动件上设有第一转动电机，第一转动电机轴端设有第三齿轮（808），第三齿轮（808）外侧设有内齿环（807），内齿环（807）与第二转动件连接，内齿环（807）与第三齿轮（808）啮合以使第一转动件和第二转动件相对转动。

5.根据权利要求2所述漂浮式蛛型水上垃圾清理装置，其特征是：夹爪装置包括支撑架（809），支撑架（809）一端与第四关节装置（806）连接，支撑架（809）另一端设有至少两个夹爪连接块（811），各夹爪连接块（811）端部设有可转动的第一转杆（812）和第二转杆（813），还设有夹爪（814），第一转杆（812）和第二转杆（813）一端与夹爪（814）铰接，支撑架（809）内设有直线驱动装置（810），直线驱动装置（810）驱动端设有至少两个第三转杆（815），各第三转杆（815）与各夹爪（814）连接。