CN115057497B - 一种集群式仿生水母水下清洁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集群式仿生水母水下清洁装置，通过支撑杆组来控制模拟水母伞状体的伞状体吸附网的开合运动，伞状体吸附网由活性碳棉包裹而成，开合运动可极大提高吸附网与水体的接触面积，有效吸附水中污染物；同时，支撑杆组的驱动机构，在为支撑杆组提供动力的同时，也通过驱动摆杆带动清洁装置本体的上下运动。此装置体型小耗能低，可大规模集群式地投入污水中，并进行整体控制。每个仿生水母装置投入污水后可远程遥控启动，仿生水母装置在污水内进行缓慢运动，仿生水母装置利用吸附网的张开闭合和尾鳍的摆动模拟水母的游动，吸附网可以对水中的污染杂质进行有效的吸附。

Description

一种集群式仿生水母水下清洁装置

技术领域

本发明涉及污染水体治理领域，尤其涉及一种集群式仿生水母水下清洁装置。

背景技术

目前对河道、湖泊等污染水体的治理方式主要是人工打捞或垃圾回收船回收，然而该方式往往只能收集水体表面体积较大的垃圾，存在回收死角且费时费力。

现有仿生水母技术专利大多如中国专利申请号为“202121499506.3”的发明名称为“一种机械仿生水母”，包括头壳、触手部、支撑架、驱动组件，支撑架包括第一滑动机构、第二滑动机构、安装板，头壳安装于第一滑动机构上，触手部与头壳铰接，触手部设置有多个，每个触手部与支撑架之间均设置有传动组件，驱动组件包括双轴减速电机、第一卷筒齿轮、第二卷筒齿轮、主动齿轮、传动齿轮，双轴减速电机安装于第一滑动机构上，双轴减速电机的一输出轴穿过安装板与主动齿轮连接，第一卷筒齿轮、第二卷筒齿轮、传动齿轮均可转动安装于安装板上，第一卷筒齿轮、第二卷筒齿轮上均卷绕有钢丝绳，头壳的上端开设有圆孔，钢丝绳穿过圆孔延伸至头壳的外侧。

该装置虽然能实现仿生水母装置可上下移动，但是，水母的伞状体部分固定，仅能实现上下移动，无实际意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题：在于解决现有污水污染物回收时费时费力、仅能回收水表垃圾、存在回收死角的技术问题，提供一种集群式仿生水母水下清洁装置。

本发明提供如下技术方案：一种集群式仿生水母水下清洁装置，包括模拟水母伞状体的伞状体吸附网、设置在所述伞状体吸附网下，可驱动所述伞状体吸附网开合运动的支撑杆组以及用于驱动装置整体上下运动的动力输出杆组；所述伞状体吸附网由活性炭棉包裹而成，可吸附水中污染物。

进一步的，所述伞状体吸附网下伞面中心位置设有外保护壳；所述外保护壳内设的驱动所述支撑杆组及所述动力输出杆组的驱动组件；

所述动力输出杆组包括摆杆、连接杆和内壳主动件；

所述驱动组件驱动所述内壳主动件沿所述外保护壳长度方向做上下往复运动；

所述支撑杆组包括若干组支撑连杆；所述支撑连杆包括支架上杆件和支架下杆件；若干组所述支撑连杆沿所述外保护壳外圆面均匀设置；

所述支架上杆件一端连接外保护壳，一端连接伞状体吸附网下伞面；

所述支架下杆件一端设置在所述支架上杆件中段，一端设置在所述摆杆上；

所述摆杆末端设有第一分叉端和第二分叉端；所述第一分叉端连接外保护壳；所述第二分叉端通过连接杆连接所述内壳主动件；

所述摆杆可在所述内壳主动件驱动下，带动所述支架下杆件运动；所述支架下杆件带动所述支架上杆件运动，所述支架上杆件末端带动伞状体吸附网下伞面摆运动，实现所述伞状体吸附网开合运动。

进一步的，所述驱动组件包括伸缩电机和为所述伸缩电机提供电能的供电模块；

所述伸缩电机包括防水电机、轴承连接件、双螺旋线蜗杆、蜗杆外壳、蜗杆外壳盖、电机固定件、滑块、蜗杆中心轴和电机转轴连接件；

防水电机通过防水密封圈固定在外保护壳内；

防水电机下端与蜗杆外壳通过电机固定件连接；

防水电机输出轴与蜗杆中心轴以电机转轴连接件配合固定；

蜗杆中心轴与双螺旋线蜗杆连接；

滑块与蜗杆外壳盖固连，滑块与双螺旋线蜗杆外表面贴合；

所述双螺旋线蜗杆外表面刻有双螺旋线的凹槽，匹配所述凹槽的滑块嵌入双螺旋线蜗杆的凹槽中；

所述防水电机输出轴与所述蜗杆中心轴以电机转轴连接件配合固定；所述防水电机输出轴带动所述蜗杆中心轴转动，滑块固定且沿双螺旋线凹槽进行相对转动，从而使双螺旋线蜗杆进行上下伸缩运动；

所述轴承连接件安装在双螺旋线蜗杆末端，轴承连接件与内壳主动件上端中心圆口过盈配合，双螺旋线蜗杆伸缩旋转运动，内壳主动件可匀速上下往复运动。

进一步的，所述摆杆前端设有尾鳍。

进一步的，所述驱动组件还包括可远程控制所述供电模块电源开闭的蓝牙模块。

本发明与现有技术相比的有益效果：

1.通过支撑杆组来控制模拟水母伞状体的伞状体吸附网的开合运动，伞状体吸附网由活性炭棉包裹而成，开合运动可极大提高吸附网与水体的接触面积，有效吸附水中污染物；同时，支撑杆组的驱动机构，在为支撑杆组提供动力的同时，也通过驱动摆杆带动清洁装置本体的上下运动。

2.支架下杆件与动力输出杆组中的摆杆相连，摆杆摆动使装置上下运动的同时带动支撑杆组中的支架上杆件驱动吸附网摆动，进而使吸附网进行开合运动，增加与污染水体的接触面积，吸附更多的污染物；

3.驱动组件采用电池、蓝牙模块、伸缩电机，整体重量轻体积小，可远程操控、工作时间长。污水处理时可大规模集群式地将该仿生水母装置投入水中，实现区域范围内大规模便捷化的污水吸附治理。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的爆炸图；

图3为本发明中动力输出杆组的结构示意图；

图4为本发明中摆杆及其连接机构的结构示意图；

图5为本发明中驱动组件的结构示意图；

图6为本发明中伸缩电机的结构示意图；

图7为本发明中双螺旋线蜗杆的结构示意图。

实施方式

为使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实例中的附图，对本发明中的技术方案进行更加清楚，完整地描述。

如图1-7示出了本发明的具体实施方式：包括模拟水母伞状体的伞状体吸附网1、设置在伞状体吸附网1下，可驱动伞状体吸附网1开合运动的支撑杆组2以及用于驱动装置整体上下运动的动力输出杆组29；伞状体吸附网1由活性炭棉包裹而成，可吸附水中污染物。

伞状体吸附网1下伞面中心位置设有外保护壳5；外保护壳5内设的驱动支撑杆组2及动力输出杆组29的驱动组件6；

动力输出杆组29包括摆杆26、连接杆27和内壳主动件28；

驱动组件6包括电池、蓝牙模块23、伸缩电机8。驱动组件6置于外保护壳5中，电池、蓝牙模块23、伸缩电机8从上至下依次设置。

驱动组件6驱动内壳主动件28沿外保护壳5长度方向做上下往复运动；

支撑杆组2包括若干组支撑连杆；支撑连杆包括支架上杆件24和支架下杆件25；若干组支撑连杆沿外保护壳5外圆面均匀设置；

支架上杆件24一端连接外保护壳5，一端连接伞状体吸附网1下伞面；

支架下杆件25一端设置在支架上杆件24中段，一端设置在摆杆26上；

摆杆26前端设有尾鳍9。摆杆26末端设有第一分叉端和第二分叉端；第一分叉端连接外保护壳5；第二分叉端通过连接杆27连接内壳主动件28；

摆杆26可在内壳主动件28驱动下，带动支架下杆件25运动；支架下杆件25带动支架上杆件24运动，支架上杆件24末端带动伞状体吸附网1下伞面摆运动，实现伞状体吸附网1开合运动。

驱动组件6包括伸缩电机8和为伸缩电机8提供电能的供电模块22；

伸缩电机8包括防水密封圈7、轴承连接件12、双螺旋线蜗杆13、蜗杆外壳盖14、蜗杆外壳16、电机固定件17、滑块18、蜗杆中心轴19、电机转轴连接件20、防水电机21。

防水电机21通过防水密封圈7固定在外保护壳5内；

防水电机21下端与蜗杆外壳(16)通过电机固定件17连接；

防水电机21输出轴与蜗杆中心轴19以电机转轴连接件20配合固定；

蜗杆中心轴19与双螺旋线蜗杆13连接；

滑块18与蜗杆外壳盖14固连，滑块18与双螺旋线蜗杆13外表面贴合；

双螺旋线蜗杆13外表面刻有双螺旋线的凹槽，匹配凹槽的滑块18嵌入双螺旋线蜗杆13的凹槽中；

防水电机21输出轴与蜗杆中心轴19以电机转轴连接件20配合固定；防水电机21输出轴带动蜗杆中心轴19转动，滑块18固定且沿双螺旋线凹槽进行相对转动，从而使双螺旋线蜗杆13进行上下伸缩运动；

轴承连接件12安装在双螺旋线蜗杆13末端，轴承连接件12与内壳主动件28上端中心圆口过盈配合，双螺旋线蜗杆13伸缩旋转运动，内壳主动件28可匀速上下往复运动。

如图3所示，支撑杆组2包括支架上杆件24和支架下杆件25。支架下杆件25通过内六角塞打螺栓3和防松螺母4铰接在支架上杆件24中间孔位置，支架上杆件24下端与吸附网(1)连接，支架上杆件24上端与外保护壳5顶端连接，支架下杆件25与动力输出杆组29中的摆杆26上端连接，通过摆杆26摆动带动支架下杆件25与支架上杆件24，并带动吸附网1运动。

如图4所示，动力输出杆组29包括摆杆26、连接杆27、内壳主动件28、尾鳍9。轴承连接件12与双螺旋线蜗杆13连接，内壳主动件28与连接杆27连接，摆杆26与连接杆27和外保护壳5连接，实现往复运动转换成杆摆动，尾鳍9与摆杆26连接，为装置提供推力。

如图6所示，蜗杆中心轴19与防水电机21输出端连接，实现旋转输出，蜗杆中心轴19套在双螺旋线蜗杆13中，蜗杆中心轴19与双螺旋线蜗杆13置入蜗杆外壳16中，蜗杆外壳16通过十字头螺钉15连接蜗杆外壳盖14，滑块18安装在蜗杆外壳盖14上，实现双螺旋线蜗杆13旋转运动转换成旋转往复运动，防水密封圈7紧贴蜗杆外壳16，固定在其中，防止液体渗入后方电池等构件造成短路。

本装置具体实施方式如下：蓝牙开关打开后，防水电机21通电转动，带动驱动装置蜗杆中心轴19及双螺旋线蜗杆13转动，双螺旋线蜗杆13由于滑块18的限制，将纯转动运动转换成转动往复运动并输出。

驱动输出端连接深沟球轴承11，实现纯直线往复运动输出，深沟球轴承11连接在内壳主动件28中，带动内壳主动件28做往复运动。

内壳主动件28连接动力输出杆组29，组成一个滑块摇杆机构，将内壳主动件28的往复运动，转换成摆杆26的摆动，摆杆26端连尾鳍9，实现摆动转换成尾鳍9推动，并给仿生水母提供推进力。

支撑杆组2连接在摆杆26上，摆杆26带动支撑杆组2，支撑杆组2中支架上杆件24连接在吸附网1上，带动吸附网1摆动。

上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种集群式仿生水母水下清洁装置，其特征在于：包括模拟水母伞状体的伞状体吸附网（1）、设置在所述伞状体吸附网（1）下，可驱动所述伞状体吸附网（1）开合运动的支撑杆组（2）以及用于驱动装置整体上下运动的动力输出杆组（29）；所述伞状体吸附网（1）由活性炭棉包裹而成，可吸附水中污染物；所述伞状体吸附网（1）下伞面中心位置设有外保护壳（5）；所述外保护壳（5）内设的驱动所述支撑杆组（2）及所述动力输出杆组（29）的驱动组件（6）；

所述动力输出杆组（29）包括摆杆（26）、连接杆（27）和内壳主动件（28）；

所述驱动组件（6）驱动所述内壳主动件（28）沿所述外保护壳（5）长度方向做上下往复运动；

所述支撑杆组（2）包括若干组支撑连杆；所述支撑连杆包括支架上杆件（24）和支架下杆件（25）；若干组所述支撑连杆沿所述外保护壳（5）外圆面均匀设置；

所述支架上杆件（24）一端连接外保护壳（5），一端连接伞状体吸附网（1）下伞面；

所述支架下杆件（25）一端设置在所述支架上杆件（24）中段，一端设置在所述摆杆（26）上；

所述摆杆（26）末端设有第一分叉端和第二分叉端；所述第一分叉端连接外保护壳（5）；所述第二分叉端通过连接杆（27）连接所述内壳主动件（28）；

所述摆杆（26）可在所述内壳主动件（28）驱动下，带动所述支架下杆件（25）运动；所述支架下杆件（25）带动所述支架上杆件（24）运动，所述支架上杆件（24）末端带动伞状体吸附网（1）下伞面摆运动，实现所述伞状体吸附网（1）开合运动。

2.根据权利要求1所述的集群式仿生水母水下清洁装置，其特征在于：所述驱动组件（6）包括伸缩电机（8）和为所述伸缩电机（8）提供电能的供电模块（22）；

所述伸缩电机（8）包括防水电机（21）、轴承连接件（12）、双螺旋线蜗杆（13）、蜗杆外壳(16)、蜗杆外壳盖（14）、电机固定件（17）、滑块（18）、蜗杆中心轴（19）和电机转轴连接件（20）；

防水电机（21）通过防水密封圈（7）固定在外保护壳（5）内；

防水电机（21）下端与蜗杆外壳(16)通过电机固定件（17）连接；

防水电机（21）输出轴与蜗杆中心轴（19）以电机转轴连接件（20）配合固定；

蜗杆中心轴（19）与双螺旋线蜗杆（13）连接；

滑块（18）与蜗杆外壳盖（14）固连，滑块（18）与双螺旋线蜗杆（13）外表面贴合；

所述双螺旋线蜗杆（13）外表面刻有双螺旋线的凹槽，匹配所述凹槽的滑块（18）嵌入双螺旋线蜗杆（13）的凹槽中；

所述防水电机（21）输出轴带动所述蜗杆中心轴（19）转动，滑块（18）固定且沿双螺旋线凹槽进行相对转动，从而使双螺旋线蜗杆（13）进行上下伸缩运动；

所述轴承连接件（12）安装在双螺旋线蜗杆（13）末端，轴承连接件（12）与内壳主动件（28）上端中心圆口过盈配合，双螺旋线蜗杆（13）伸缩旋转运动，内壳主动件（28）可匀速上下往复运动。

3.根据权利要求2所述的集群式仿生水母水下清洁装置，其特征在于：所述摆杆（26）前端设有尾鳍（9）。

4.根据权利要求1所述的集群式仿生水母水下清洁装置，其特征在于：所述驱动组件（6）还包括可远程控制供电模块（22）电源开闭的蓝牙模块（23）。