CN115387306A - 智能漂浮垃圾收集与分拣机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及漂浮垃圾清理技术领域，尤其涉及一种智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其包括船体、水路两栖行进机构、梳齿形收集铲、梳齿形输送带组、分拣带和电控系统。梳齿形收集铲的梳齿组均包括沿滚筒的周向间隔分布的多个梳齿。梳齿形输送带组包括第二电机和多个并列且间隔排布的输送带，所有输送带的前端悬空且相邻的输送带之间形成梳齿间隙；梳齿组能够穿过梳齿间隙，梳齿形输送带组能够对垃圾进行一次分拣。分拣带设置梳齿形输送带组的后方，以用于对垃圾进行二次分拣。本发明能够对小型水域的水面漂浮物进行收集清理，同时还能将可回收的水面漂浮物单独分类。

Description

智能漂浮垃圾收集与分拣机器人

技术领域

本发明涉及漂浮垃圾清理技术领域，尤其涉及一种智能漂浮垃圾收集与分拣机器人。

背景技术

随着社会的不断发展，各种水污染问题越来越严重，水面上漂浮物的逐年增加。如今市场上的水面垃圾清洁机械面垃圾清理船仅适用于大型江河、湖泊及海洋等大型水域，主要用于清理水生植物、油污等污染，清除水面漂浮垃圾的船只结构设计较少，并且这些清洁船因船体较大、移动不便且采用化石能源供能，无法用于小型水域，工作过程易产生有害气体而造成大气污染，也没有分类功能，白色垃圾直接和其它垃圾一同收集处理，造成白色污染。自身的结构也存在智能化程度低、机械结构复杂、效率较低等缺点。

为了清理漂浮的水面垃圾，还出现了各种水面垃圾清理装置，然而实际上水面垃圾清理应用比较多的只有人工驾驶大型机械设备进行打捞和人工打捞两种方式。人工打捞存在劳动力消耗大、危险系数高、效率低的弊端，清理漂浮垃圾需要大量的时间和人力。然而，大型机械设备不适用于小型水域，并且其处理垃圾的方式较为笼统，收集后没有将垃圾进行分类处理，有时采用直接焚烧，这样容易造成大气污染。

因此，亟需一种能够方便灵活地对小型水域的漂浮垃圾进行清理且同时能够对垃圾进行收集和分类的设备。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，以解决小型水域的漂浮垃圾清理不便且清理垃圾时没有进行分类的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其包括：

船体；

水路两栖行进机构，所述水路两栖行进机构设置于所述船体上；

梳齿形收集铲，所述梳齿形收集铲包括转动安装于所述船体的前端外的滚筒、沿所述滚筒的轴向间隔分布的多个梳齿组和驱动所述滚筒转动的第一电机，每个梳齿组均包括沿所述滚筒的周向间隔分布的多个梳齿；

梳齿形输送带组，所述梳齿形输送带组包括第二电机和多个并列且间隔排布的输送带，所有所述输送带的前端悬空且相邻的所述输送带之间形成梳齿间隙，所有所述输送带的中部通过支撑杆安装于所述船体内，所有所述输送带的后端通过安装杆安装于所述船体内，所述第二电机能够驱动所述安装杆转动；所述梳齿组能够穿过所述梳齿间隙，所述梳齿形输送带组能够对垃圾进行一次分拣；

分拣带，所述分拣带设置所述梳齿形输送带组的后方，以用于对垃圾进行二次分拣；

电控系统，所述电控系统分别与所述水路两栖行进机构、所述第一电机、所述第二电机和所述分拣带连接，以对其进行供电与控制。

可选地，所述智能漂浮垃圾收集与分拣机器人还包括设置于所述船体内的垃圾收集卸载装置，所述垃圾收集卸载装置包括设置于所述梳齿形输送带组与所述分拣带的下方的收集卸载机构和位于所述分拣带的后方的回收机构；

所述回收机构的底部设置有能够打开或关闭的落料口，当所述落料口打开时，所述回收机构内的可回收垃圾能够掉入所述收集卸载机构内。

可选地，所述收集卸载机构包括电动推杆和可折叠的卸载传送带，所述卸载传送带包括摆动支架、送料带以及相互平行设置的第一辊、第二辊、第三辊和张紧辊；

所述第一辊设置于所述船体内的底部且靠近所述船体的前端，所述摆动支架的下端铰接于所述船体的底部且靠近所述船体的后端，所述摆动支架的下端设置有所述第二辊且所述摆动支架的上端设置有所述第三辊；所述送料带套设于所述第一辊、所述第二辊和所述第三辊上，所述张紧辊靠近所述第二辊设置且所述送料带从所述第二辊与所述张紧辊之间穿过；

所述第一辊、所述第二辊和所述第三辊中的至少一者为主动辊；

所述电动推杆能够驱动所述摆动支架绕所述第二辊的轴线摆动，以使所述摆动支架在竖直状态和倾斜状态之间转换而实现卸载传送带的折叠和伸展。

可选地，所述船体的后端为开口，所述船体的后端设置有用于对所述开口进行防水密封的折叠防水膜，所述折叠防水膜的上端固定于所述摆动支架的上端。

可选地，所述回收机构包括回收箱、多孔感应板、齿轮和第三电机；

所述回收箱的底部开设有所述落料口，所述回收箱的底部靠近所述落料口的位置设置有成对的滑轨，所述多孔感应板能够沿所述滑轨滑动以打开或关闭所述落料口；

所述多孔感应板上开设有间隔设置的多个齿孔，所述齿轮设置于所述第三电机的输出轴上，且所述齿轮能够与所述齿孔啮合。

可选地，位于所述滚筒的端面上的所述梳齿均形成为片状梳齿，其余所述梳齿均形成为自由端朝一侧弯曲的条状梳齿；沿所述滚筒的其中一条母线的方向，一对所述片状梳齿与多个自由端朝同一侧弯曲的所述条状梳齿共同形成为梳齿铲斗；所述滚筒上沿周向间隔设置有多个所述梳齿铲斗。

可选地，所述分拣带的外表面上间隔分布有多个弹性凸齿；所述分拣带的后方间隔设置有阻拦杆，所述回收机构可拆卸地安装于所述阻拦杆上。

可选地，所述水路两栖行进机构包括设置于所述船体外的多组行走轮和多组螺旋桨；

所述船体的前端设置有向前且向旁侧延伸的对称设置的一对延伸杆，所述延伸杆的前端均设置有所述螺旋桨，所述螺旋桨的中轴线与所述延伸杆的延伸方向垂直且对称的所述延伸杆上的所述螺旋桨的吸水口相对设置，以能够在所述船体的前端水体内形成负压区域，所述梳齿形收集铲的至少一部分能够进入所述负压区域内；所述船体的底部设置有至少一组所述螺旋桨。

可选地，所述智能漂浮垃圾收集与分拣机器人还包括浮力调节机构，所述浮力调节机构包括设置于所述船体内的多个蓄水槽以及与所述蓄水槽连接的水泵和排水管。

可选地，所述智能漂浮垃圾收集与分拣机器人还包括无线收发模块、定位模块、太阳能板和摄像头，所述电控系统分别与所述无线收发模块、所述定位模块、所述太阳能板、所述摄像头电连接。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明所提出的一种智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，能够对湖泊、河流等小型水域的水面漂浮物进行收集清理，实现了水面清洁的高效化，同时它还具有垃圾分类的功能，能将可回收的水面漂浮物单独分类进行处理，实现可持续发展。

其中，水路两栖行进机构驱动船体移动，可以有效地增加清理范围。梳齿形收集铲上设置有很多根条状间隔设置的梳齿，梳齿能够浸入水中与漂浮垃圾接触，随着滚筒的转动而将漂浮垃圾舀起并送至后方的梳齿形输送带组。由于梳齿间隔设置，当从水中舀起漂浮垃圾时还能够将水沥出，从而减轻垃圾收集的整体重量。并且，由于梳齿组能够穿过梳齿形输送带组上的梳齿间隙，输送带可以对梳齿上的垃圾进行刮擦，使垃圾更容易从梳齿上脱落而掉在输送带进行传送，同时，细小的垃圾和树叶等能够从梳齿间隙掉落，而实现垃圾的一次分拣。梳齿形输送带组上的剩余垃圾能够传送至分拣带，其中较大较轻的垃圾由分拣带抛送至后方的回收机构，而体积较小的垃圾会从分拣带与回收机构之间的间隙掉落，从而实现垃圾的二次分拣。

而且，上述智能漂浮垃圾收集与分拣机器人的各个结构均由电控系统进行控制，不需要人力操控，整体体积较小，行动灵活，非常适用于小型水域的漂浮垃圾清理。

附图说明

图1为本发明的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人的结构示意图；

图2为本发明的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人在卸载状态的结构示意图；

图3为本发明的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人带有太阳能板和摄像头时的结构示意图；

图4为本发明的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人带有太阳能板和摄像头时的主视示意图；

图5为图4的俯视示意图；

图6为图4中去掉梳齿形收集铲后的左视示意图；

图7为本发明的梳齿形收集铲的放大结构示意图；

图8为图7中部分结构的主视剖视图；

图9为本发明的梳齿形输送带组的放大结构示意图；

图10为图9的俯视示意图；

图11为本发明的分拣带的放大结构示意图；

图12为本发明的收集卸载机构的放大主视示意图；

图13为图12的部分结构的俯视示意图；

图14为本发明的回收机构在落料口关闭时的放大结构示意图；

图15为本发明的回收机构在落料口打开时的放大结构示意图；

图16为图15的另一视角的结构示意图；

图17为图14的主视剖视示意图；

图18为图17的俯视示意图。

【附图标记说明】

10：船体；11：侧面壳板；

20：水路两栖行进机构；21：行走轮；211：链条；22：螺旋桨；221：延伸杆；

30：梳齿形收集铲；31：滚筒；32：梳齿；321：片状梳齿；322：条状梳齿；

40：梳齿形输送带组；41：输送带；42：梳齿间隙；43：支撑杆；44：安装杆；

50：分拣带；51：弹性凸齿；52：阻拦杆；

60：垃圾收集卸载装置；61：收集卸载机构；611：电动推杆；612：摆动支架；613：送料带；614：弹性凸条；615：第一辊；616：第二辊；617：第三辊；618：张紧辊；62：回收机构；620：落料口；6201：滑轨；621：回收箱；622：多孔感应板；6221：齿孔；623：齿轮；624：第三电机；625：罩板；

70：太阳能板；

80：摄像头。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”......等方位名词以图1的定向为参照。

如图1至图6所示，本发明提供一种智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其包括船体10、水路两栖行进机构20、梳齿形收集铲30、梳齿形输送带组40、分拣带50和电控系统。水路两栖行进机构20设置于船体10上。梳齿形收集铲30包括第一电机、转动安装于船体10的前端外的滚筒31和沿滚筒31的轴向间隔分布的多个梳齿组，每个梳齿组均包括沿滚筒31的周向间隔分布的多个梳齿32，第一电机能够驱动滚筒31转动。梳齿形输送带组40包括第二电机和多个并列且间隔排布的输送带41，所有输送带41的前端悬空且相邻的输送带41之间形成梳齿间隙42(参见图9和图10)，所有输送带41的中部通过支撑杆43安装于船体10内，所有输送带41的后端通过安装杆44安装于船体10内。第二电机能够驱动安装杆44转动，以带动整个梳齿形输送带组40运行而实现垃圾传送；梳齿组能够穿过梳齿间隙42，梳齿形输送带组40能够对垃圾进行一次分拣。分拣带50设置梳齿形输送带组40的后方，并由其自身的主动辊(能够由电机驱动旋转)来驱动运行，以用于对垃圾进行二次分拣。电控系统分别与水路两栖行进机构20、第一电机、第二电机和分拣带50的电机连接(电路连接或信号连接)，以对其进行供电与控制。其中，第一电机、第二电机可以是两个电机，也可以是通过同一个电机的不同传动机构向梳齿形收集铲30和梳齿形输送带组40进行动力传递。

在上述实施方式中，水路两栖行进机构20可以包括在水里驱动的机构和在路面驱动的机构，以实现水路两栖驱动船体10移动，可以有效地增加清理范围，也方便进行垃圾分类卸载。梳齿形收集铲30上设置有很多根条状间隔设置的梳齿32，梳齿32能够浸入水中与漂浮垃圾接触，随着滚筒31的转动而将漂浮垃圾舀起并送至后方的梳齿形输送带组40。由于梳齿32间隔设置，当从水中舀起漂浮垃圾时还能够将水沥出，从而减轻垃圾收集的整体重量。并且，由于梳齿组能够穿过梳齿形输送带组40上的梳齿间隙42，输送带41可以对梳齿32上的垃圾进行刮擦，使垃圾更容易从梳齿32上脱落而掉在输送带41进行传送，同时，细小的垃圾和树叶等能够从梳齿间隙42掉落，而实现垃圾的一次分拣。梳齿形输送带组40上的剩余垃圾能够传送至分拣带50，其中较大较轻的垃圾由分拣带50抛送至后方的回收机构62，而体积较小的垃圾会从分拣带50与回收机构62之间的间隙掉落，从而实现垃圾的二次分拣。而且，上述智能漂浮垃圾收集与分拣机器人的各个结构的动力机构由电控系统进行控制，不需要人力操控，整体体积较小，行动灵活，非常适用于小型水域的漂浮垃圾清理。

本发明所提出的一种智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，能够对湖泊、河流等小型水域的水面漂浮物进行收集清理，实现了水面清洁的高效化，同时它还具有垃圾分类的功能，能将可回收的水面漂浮物单独分类进行处理，实现可持续发展。智能漂浮垃圾收集与分拣机器人立于智能清理节能减排的定位，整套机器设备精简机构，占用空间约0.42立方米大小；机器人的电控系统，实现了操作的自动化流程，解放了劳动力，避免了人工实地操作带来的潜在危险；而且，垃圾的两次分拣将不可回收的细小垃圾和较大较轻的能回收的垃圾(塑料瓶、易拉罐、纺织物等)进行分类，从而使垃圾的价值发挥到最大化。

在优选的实施方式中，具体参见图4至图6和图12至图18，智能漂浮垃圾收集与分拣机器人还包括设置于船体10内的垃圾收集卸载装置60，垃圾收集卸载装置60包括设置于梳齿形输送带组40与分拣带50的下方的收集卸载机构61和位于分拣带50的后方的回收机构62。从梳齿间隙42掉落的细小垃圾和树叶等，以及从分拣带50与回收机构62之间的间隙掉落体积较小的垃圾，均能够进入收集卸载机构61进行收集，并且能够由收集卸载机构61卸载至对应的不可回收垃圾桶内。而且，回收机构62的底部设置有能够打开或关闭的落料口620，当落料口620打开时，回收机构62内的可回收垃圾能够掉入收集卸载机构61内。当体积较小的垃圾被卸载后，可以打开落料口620使较大较轻的垃圾落入收集卸载机构61内，再由收集卸载机构61卸载至可回收垃圾桶。通过收集卸载机构61和回收机构62的配合，使两种不同类型的垃圾可以通过同一套机构实现分批次卸载，且能够使可回收的垃圾实现回收再利用。

再次参见图12和图13，收集卸载机构61包括电动推杆611和可折叠的卸载传送带，卸载传送带包括摆动支架612、送料带613以及相互平行设置的第一辊615、第二辊616、第三辊617和张紧辊618；第一辊615设置于船体10内的底部且靠近船体10的前端，摆动支架612的下端铰接于船体10的底部且靠近船体10的后端，摆动支架612的下端设置有第二辊616且摆动支架612的上端设置有第三辊617；送料带613套设于第一辊615、第二辊616和第三辊617上，张紧辊618靠近第二辊616设置且送料带613从第二辊616与张紧辊618之间穿过，从而使送料带613始终能够保持张紧；第一辊615、第二辊616和第三辊617中的至少一者为主动辊(能够由电机驱动旋转)，电动推杆611的伸缩能够驱动摆动支架612绕第二辊616的轴线摆动，以使摆动支架612在竖直状态和倾斜状态之间转换而实现卸载传送带的折叠和伸展。

其中，电控系统分别与主动辊的电机、电动推杆611电路连接或信号连接，以控制收集卸载机构61的启停。摆动支架612的摆动角度θ会小于65°，当需要对垃圾进行卸载时，电动推杆611的伸展以驱动摆动支架612摆动至图12所示位置(倾斜状态)，再配合水路两栖行进机构20进行行走以使公共垃圾桶位于第三辊617下方，然后启动主动辊可以使送料带613上的垃圾传送至公共垃圾桶内，从而实现垃圾的自动化卸载。当垃圾卸载完后，电动推杆611的收缩而带动摆动支架612摆动至图4所示位置(竖直状态)，形成垃圾储存空间，也能够减少空间占用。另外，在摆动支架612的顶部还可以设置有红外传感器，红外传感器与电控系统电路连接或信号连接。在垃圾堆积到垃圾储存空间的容量的2/3时，触发返航指令。上岸时，置于尾部的红外传感器与公共垃圾桶保持适当距离，摆动支架612倾斜而使送料带613伸展，内部垃圾运送到岸上的公共垃圾桶内，其中，进行垃圾卸载时各个动作的先后顺序可以根据实际情况进行调整替换。

在优选的实施方式中，如图12和图13所示，在送料带613的外表面上还间隔设置有多条弹性凸条614，并且多条弹性凸条614可以相互平行设置，而且由于弹性凸条614能够进行弹性变形，也就能够从第二辊616与张紧辊618之间穿过。当主动辊驱动送料带613移动时，弹性凸条614能够带动垃圾跟随送料带613一起移动，直至爬上倾斜状态的摆动支架612，再翻过第三辊617而掉落，从而使垃圾卸载得更彻底。

此外，船体10的后端为开口，船体10的后端设置有用于对开口进行防水密封的折叠防水膜(未图示)，折叠防水膜的上端固定于摆动支架612的上端，从而能够跟随摆动支架612进行摆动，而折叠防水膜的下端与船体10的开口密封连接，即，摆动支架612处于由船体10和折叠防水膜共同形成的仅上方开口的空间内，以防止水进入收集卸载机构61内。当摆动支架612处于倾斜状态时，折叠防水膜展开；而当摆动支架612处于竖直状态时，折叠防水膜折叠收缩。

再次参见图14至图18，在优选的实施方式中，回收机构62包括回收箱621、多孔感应板622、齿轮623和第三电机624。回收箱621的底部开设有落料口620，回收箱621的底部靠近落料口620的位置设置有成对的滑轨6201，多孔感应板622能够沿滑轨6201滑动以打开或关闭落料口620。多孔感应板622上开设有间隔设置的多个齿孔6221(其形状符合与齿轮623啮合的条件)，齿轮623设置于第三电机624的输出轴上，且齿轮623能够与齿孔6221啮合，电控系统与第三电机624电路连接或信号连接，通过第三电机624能够驱动多孔感应板622在滑轨6201上往复滑动，以实现自动化的落料。而且，为了对齿轮623和第三电机624进行保护，还可以设置罩板625来罩设于齿轮623和第三电机624外，以实现防水防尘防撞击。其中，在其他实施方式中，还可以通过滑动板和电动推杆的配合，或者，通过铰接板(铰接板的一端铰接于落料口620的边缘)和电机的配合，来实现落料口620的打开和关闭。在收集卸载机构61卸载了不可回收垃圾后，卸载传送带折叠，机器人寻找可回收垃圾桶。根据红外传感器调整距离，卸载传送带伸展拉直且多孔感应板622开始向内拉伸，垃圾从落料口620掉入送料带613上进行卸载。通过收集卸载机构61和回收机构62的不同设计，巧妙地将塑料瓶、易拉罐等可回收垃圾与树枝树叶等不可回收垃圾分开进行存储，并能够通过同一套机构进行分批次卸载，灵活便捷，也降低了人的劳动强度，也实现资源的反复利用。

进一步地，参见图7和图8，位于滚筒31的端面上的梳齿32均形成为片状梳齿321，其余梳齿32均形成为自由端朝一侧弯曲的条状梳齿322；沿滚筒31的其中一条母线的方向，一对片状梳齿321与多个自由端朝同一侧弯曲的条状梳齿322共同形成为梳齿铲斗(参见图8)。滚筒31上沿周向间隔设置有多个梳齿铲斗，且多个梳齿铲斗的开口方向均朝向同一圆周方向，梳齿铲斗的背面呈流线型设计，能够减少船体10的运行阻力，达到节能减排的效果。其中，所有的梳齿32可以均为塑料件，以减小机器人的重量。当滚筒31旋转时，多个梳齿铲斗跟随转动，能够不断对垃圾进行舀起和向后传送，而且斗状结构可以防止垃圾再次掉落，以提升垃圾收集的效率。并且，正因为是梳齿结构，在舀起垃圾时带起的水会再一次流回水里，以使机器人的重量始终维持在较轻的状态，移动更灵活也更节能。另外，在更优选的实施方式中，梳齿形收集铲30的第一电机的输出轴上连接着力矩传感器且滚筒31上设置有速度传感器，各传感器均与电控系统电路连接或信号连接。当有体型较大或结构较小的垃圾卡住梳齿形收集铲30与梳齿形输送带组40时，力矩传感器数值增大，速度传感器速度减小为零，此时会触发反转指令，第一电机驱动滚筒31反向旋转。等垃圾自然排除，各传感器数值正常后，滚筒31正转继续收集垃圾。

如图11所示，分拣带50的外表面上间隔分布有多个弹性凸齿51，弹性凸齿51能够进行弹性变形，而不会影响分拣带50的运行。当分拣带50被电机驱动时，弹性凸齿51跟随分拣带50一起移动，传送到分拣带50上的较大较轻的垃圾会被弹性凸齿51弹起，并在惯性作用下做类平抛运动进入回收机构62内，从而实现了较大较轻垃圾的分拣和收集。其中，多个弹性凸齿51可以在分拣带50上呈S型布置且布满整个分拣带50的外表面，从而能够提高弹起较大较轻垃圾的效率。

另外，分拣带50的后方间隔设置有阻拦杆52，阻拦杆52与回收机构62紧贴设置，较小的垃圾能够从分拣带50与阻拦杆52之间的间隙掉入下方的收集卸载机构61内。阻拦杆52比分拣带50略高，只有能被分拣带50上零散分布的弹性凸齿51碰撞而弹起的较大较轻垃圾，才能跨过阻拦杆52进入回收机构62内，其余垃圾由分拣带50带入下方的收集卸载机构61内。并且，阻拦杆52内部还可以安装有电磁铁，起着支撑梁的作用，以能够对回收机构62的回收箱621进行磁吸安装，从而也方便回收箱621的拆卸。通过前述多个机构的配合，来实现垃圾的收集以及分类，将塑料瓶等白色垃圾收集分拣出来，进行再回收利用，从而达到漂浮垃圾环保处理的目的。

在更优选的实施方式中，如图1至图6所示，水路两栖行进机构20包括设置于船体10外的多组行走轮21和多组螺旋桨22，在水中移动时由螺旋桨22提供前进动力，而在路面上的行走由行走轮21来实现。其中，船体10的前端设置有向前且向旁侧延伸的对称设置的一对延伸杆221，这对延伸杆221之间的夹角β可为60°～90°，并优选为72°左右。延伸杆221的前端均设置有螺旋桨22，螺旋桨22的中轴线与延伸杆221的延伸方向垂直，且对称的延伸杆221上的螺旋桨22的吸水口相对设置并都朝前倾斜，以能够在驱动船体10在水中向前行驶的同时，还在船体10的前端水体内形成负压区域，梳齿形收集铲30的至少一部分能够进入负压区域内。江流或湖中的水会朝向负压区域流动，水流会带动漂浮垃圾也向成对的延伸杆221之间的区域集中，通过水流助力进行持续工作，从而能够扩大清理范围。而且，进入负压区域内的漂浮垃圾像是被吸附于负压区域内一样等待着被梳齿铲斗抓取舀起，可以大幅提升漂浮垃圾收集的成功率。另外，在船体10的底部还设置有至少一组螺旋桨22，通过多组螺旋桨22的配合能够大幅提升机器人在水中的移动速度，进而能够扩大漂浮垃圾的清理范围。其中，螺旋桨22均可以为自带电机或其他动力机构的设备。

另外，多组行走轮21均可以优选为差速轮，在路面行走时能够灵活转向。如图1和图2所示，用于驱动行走轮21的行走电机安装于船体10的上端面，并通过链条211和链轮组向行走轮21传递动力。如图4至图6所示，在船体10的两个侧面外均还设置有侧面壳板11，行走轮21的链条211设置在船体10与侧面壳板11之间，从而能够在不影响船体10的防水性能的前提下，保持机器人的美观性。

进一步地，智能漂浮垃圾收集与分拣机器人还可以包括浮力调节机构，浮力调节机构包括设置于船体10内的多个蓄水槽(未图示)以及与蓄水槽连接的水泵(未图示)和排水管(未图示)。通过电控系统控制水泵的工作状态来调节蓄水槽内的水量，可以对机器人在水中的漂浮深度(吃水深度)进行调节，以适应不同深度的河流湖泊。

需要说明的是，具体实施方式中主要针对解决本发明所实际欲解决的技术问题的技术特征做说明，智能漂浮垃圾收集与分拣机器人相关的与现有技术中重叠，且本领域技术人员可以根据需要进行选用的部分内容，未展开作说明；例如，必要的线路布设和其他与技术问题关联不大的辅助结构等。另外，针对智能漂浮垃圾收集与分拣机器人如何进行控制从而进行漂浮垃圾的收集与分拣，本领域技术人员应当知道可以通过手动控制、遥控、软件智能化控制等方式，进行进一步地优化设计，智能漂浮垃圾收集与分拣机器人的有关操作控制和自动化布设的在本实施例未做详细描述，但不意味着本发明所声称的技术问题没有得到解决，也并不意味着本发明中的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人的技术方案不完整。

此外，再次参见图4和图5，智能漂浮垃圾收集与分拣机器人还包括无线收发模块(优选为移动互联网通信模块、WIFI模块等)、定位模块(例如GPS或北斗等，用于自身定位)、太阳能板70和摄像头80，电控系统分别与无线收发模块、定位模块、太阳能板70、摄像头80电连接(即，电路连接或信号连接)。机器人采用锂电池对各个电机、电动推杆和各个传感器进行供电，并使用太阳能对所述锂电池进行充电从而进行续航，以延长单次工作时间，持续续航时间达12小时以上。当电量不足或者阳光不充足时还可以提前回到特点位置充电，整个工作过程绿色环保。摄像头80可为广角摄像头，可利用视觉识别技术，以塑料瓶、落叶、垃圾袋等为识别目标进行灵活的漂浮垃圾收集。具体地，基于摄像头80采集到的影像信息以及定位模块获取的位置信息，通机器人的本地处理器或者云端处理器进行处理，使用canny算法检测出水面漂浮垃圾的轮廓范围并通过拓扑路径规划方法进行路径规划，选择有效优化路径自动向垃圾靠近并进行清理，缩短行走路径，提高收集效率，减少能量消耗，还可以实现自动避障。而且，通过无线收发模块可以实现与智能终端(例如，手机等)或者服务器的远程互联，在机器人进行作业时，可通过智能终端上的APP查看机器人实时运行情况，便于了解机器人在水中的速度、位置、航向及打捞进展。

本发明的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，整套机器设备占用空间约0.42立方米大小，可在小型水域进行垃圾收集工作，适用于狭隘的小型人工水域(公园人造湖、人造水库等)及底部深浅不一、水况复杂的小型自然水域。水陆双栖性能使得机器人在携带转移时变得轻松方便。而且，采用梳齿形收集铲30+梳齿形输送带组40+分拣带50的结构，可对垃圾进行分拣回收，垃圾分拣率达90％以上，以减少白色污染排放(塑料瓶)，实现漂浮垃圾的再利用，凸显绿色环保的原则。机器人主要采用锂电池供电，使用太阳能进行续航，整个工作过程绿色环保，具有很好的市场前景。而且，通过电控系统实现了操作的自动化，解放了劳动力，避免了人工实地操作带来的潜在危险。

在本发明的描述中，需要理解的是，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其特征在于，其包括：

船体(10)；

水路两栖行进机构(20)，所述水路两栖行进机构(20)设置于所述船体(10)上；

梳齿形收集铲(30)，所述梳齿形收集铲(30)包括转动安装于所述船体(10)的前端外的滚筒(31)、沿所述滚筒(31)的轴向间隔分布的多个梳齿组和驱动所述滚筒(31)转动的第一电机，每个梳齿组均包括沿所述滚筒(31)的周向间隔分布的多个梳齿(32)；

梳齿形输送带组(40)，所述梳齿形输送带组(40)包括第二电机和多个并列且间隔排布的输送带(41)，所有所述输送带(41)的前端悬空且相邻的所述输送带(41)之间形成梳齿间隙(42)，所有所述输送带(41)的中部通过支撑杆(43)安装于所述船体(10)内，所有所述输送带(41)的后端通过安装杆(44)安装于所述船体(10)内，所述第二电机能够驱动所述安装杆(44)转动；所述梳齿组能够穿过所述梳齿间隙(42)，所述梳齿形输送带组(40)能够对垃圾进行一次分拣；

分拣带(50)，所述分拣带(50)设置所述梳齿形输送带组(40)的后方，以用于对垃圾进行二次分拣；

电控系统，所述电控系统分别与所述水路两栖行进机构(20)、所述第一电机、所述第二电机和所述分拣带(50)连接，以对其进行供电与控制。

2.如权利要求1所述的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其特征在于，所述智能漂浮垃圾收集与分拣机器人还包括设置于所述船体(10)内的垃圾收集卸载装置(60)，所述垃圾收集卸载装置(60)包括设置于所述梳齿形输送带组(40)与所述分拣带(50)的下方的收集卸载机构(61)和位于所述分拣带(50)的后方的回收机构(62)；

所述回收机构(62)的底部设置有能够打开或关闭的落料口(620)，当所述落料口(620)打开时，所述回收机构(62)内的可回收垃圾能够掉入所述收集卸载机构(61)内。

3.如权利要求2所述的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其特征在于，所述收集卸载机构(61)包括电动推杆(611)和可折叠的卸载传送带，所述卸载传送带包括摆动支架(612)、送料带(613)以及相互平行设置的第一辊(615)、第二辊(616)、第三辊(617)和张紧辊(618)；

所述第一辊(615)设置于所述船体(10)内的底部且靠近所述船体(10)的前端，所述摆动支架(612)的下端铰接于所述船体(10)的底部且靠近所述船体(10)的后端，所述摆动支架(612)的下端设置有所述第二辊(616)且所述摆动支架(612)的上端设置有所述第三辊(617)；所述送料带(613)套设于所述第一辊(615)、所述第二辊(616)和所述第三辊(617)上，所述张紧辊(618)靠近所述第二辊(616)设置且所述送料带(613)从所述第二辊(616)与所述张紧辊(618)之间穿过；

所述第一辊(615)、所述第二辊(616)和所述第三辊(617)中的至少一者为主动辊；

所述电动推杆(611)能够驱动所述摆动支架(612)绕所述第二辊(616)的轴线摆动，以使所述摆动支架(612)在竖直状态和倾斜状态之间转换而实现卸载传送带的折叠和伸展。

4.如权利要求3所述的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其特征在于，所述船体(10)的后端为开口，所述船体(10)的后端设置有用于对所述开口进行防水密封的折叠防水膜，所述折叠防水膜的上端固定于所述摆动支架(612)的上端。

5.如权利要求2所述的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其特征在于，所述回收机构(62)包括回收箱(621)、多孔感应板(622)、齿轮(623)和第三电机(624)；

所述回收箱(621)的底部开设有所述落料口(620)，所述回收箱(621)的底部靠近所述落料口(620)的位置设置有成对的滑轨(6201)，所述多孔感应板(622)能够沿所述滑轨(6201)滑动以打开或关闭所述落料口(620)；

所述多孔感应板(622)上开设有间隔设置的多个齿孔(6221)，所述齿轮(623)设置于所述第三电机(624)的输出轴上，且所述齿轮(623)能够与所述齿孔(6221)啮合。

6.如权利要求1-5任意一项所述的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其特征在于，位于所述滚筒(31)的端面上的所述梳齿(32)均形成为片状梳齿(321)，其余所述梳齿(32)均形成为自由端朝一侧弯曲的条状梳齿(322)；沿所述滚筒(31)的其中一条母线的方向，一对所述片状梳齿(321)与多个自由端朝同一侧弯曲的所述条状梳齿(322)共同形成为梳齿铲斗；所述滚筒(31)上沿周向间隔设置有多个所述梳齿铲斗。

7.如权利要求2-5任意一项所述的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其特征在于，所述分拣带(50)的外表面上间隔分布有多个弹性凸齿(51)；所述分拣带(50)的后方间隔设置有阻拦杆(52)，所述回收机构(62)可拆卸地安装于所述阻拦杆(52)上。

8.如权利要求1-5任意一项所述的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其特征在于，所述水路两栖行进机构(20)包括设置于所述船体(10)外的多组行走轮(21)和多组螺旋桨(22)；

所述船体(10)的前端设置有向前且向旁侧延伸的对称设置的一对延伸杆(221)，所述延伸杆(221)的前端均设置有所述螺旋桨(22)，所述螺旋桨(22)的中轴线与所述延伸杆(221)的延伸方向垂直且对称的所述延伸杆(221)上的所述螺旋桨(22)的吸水口相对设置，以能够在所述船体(10)的前端水体内形成负压区域，所述梳齿形收集铲(30)的至少一部分能够进入所述负压区域内；所述船体(10)的底部设置有至少一组所述螺旋桨(22)。

9.如权利要求1-5任意一项所述的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其特征在于，所述智能漂浮垃圾收集与分拣机器人还包括浮力调节机构，所述浮力调节机构包括设置于所述船体(10)内的多个蓄水槽以及与所述蓄水槽连接的水泵和排水管。

10.如权利要求1-5任意一项所述的智能漂浮垃圾收集与分拣机器人，其特征在于，所述智能漂浮垃圾收集与分拣机器人还包括无线收发模块、定位模块、太阳能板(70)和摄像头(80)，所述电控系统分别与所述无线收发模块、所述定位模块、所述太阳能板(70)、所述摄像头(80)电连接。

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