CN115432836A - 均匀曝气机器人及轨迹规划方法 - Google Patents
均匀曝气机器人及轨迹规划方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115432836A CN115432836A CN202211101647.4A CN202211101647A CN115432836A CN 115432836 A CN115432836 A CN 115432836A CN 202211101647 A CN202211101647 A CN 202211101647A CN 115432836 A CN115432836 A CN 115432836A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aeration
- robot
- control system
- plc control
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005273 aeration Methods 0.000 title claims abstract description 129
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 90
- 238000005276 aerator Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 239000003643 water by type Substances 0.000 abstract 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 description 1
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001877 deodorizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F7/00—Aeration of stretches of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
- G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
- G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
- G01S19/42—Determining position
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/008—Mobile apparatus and plants, e.g. mounted on a vehicle
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/009—Apparatus with independent power supply, e.g. solar cells, windpower or fuel cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)
Abstract
一种均匀曝气机器人及轨迹规划方法，它包括浮台、动力装置、转向装置和自吸式射流曝气器，通过在浮台下部设置螺旋桨和舵叶与防水电机和扭转电机连接，位于两个螺旋桨之间设置自吸式射流曝气器，PLC控制系统与防水电机和扭转电机电性连接，防水电机驱动螺旋桨旋转，扭转电机驱动舵叶的角度发生偏转，根据目标水域或几何水域，曝气机器人按照PLC控制系统预设规划的轨迹行驶，在行驶过程中自吸式射流曝气器的喷嘴口处产生气泡和射流，实现对水域均匀曝气，减少盲区并避免匀曝气机器人发生碰撞，提高水处理效果，操作简单，成本低。
Description
技术领域
本发明属于生态环保技术领域，涉及一种均匀曝气机器人及轨迹规划方法。
背景技术
曝气装置是通过翻动水面或是将空气注入水中，使水与空气接触，借此增加水中的含氧量，进而恢复和增强水体中好氧微生物的活力，对分解有机污染物、促进水体生态系统的恢复以强化水体的自净作用具有重要的意义，因此，曝气装置会经常应用在污水处理水域或是水产养殖池中，通过对目标水体曝气作业进而达到净化水质、除臭等效果。
然而，现有的曝气装置一般为固定式，由于曝气装置的曝气半径有限，一般需要加装多个装置进而导致设备安装、使用、维护成本大幅增加，并且当目标水域面积较大而装置数量相对较少时，仍然存在很大的曝气盲区，以致对目标水体曝气不均匀进而导致水处理效果不佳的情况经常发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种均匀曝气机器人及轨迹规划方法，采用在浮台下部设置螺旋桨和舵叶与防水电机和扭转电机连接，位于两个螺旋桨之间设置自吸式射流曝气器，PLC控制系统与防水电机和扭转电机电性连接，防水电机驱动螺旋桨旋转，扭转电机驱动舵叶的角度发生偏转，根据目标水域或几何水域，曝气机器人按照PLC控制系统预设规划的轨迹行驶，在行驶过程中自吸式射流曝气器的喷嘴口处产生气泡和射流，实现对水域均匀曝气，减少盲区并避免匀曝气机器人发生碰撞，提高水处理效果，操作简单，成本低。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种均匀曝气机器人，它包括浮台、动力装置、转向装置和自吸式射流曝气器；所述动力装置的螺旋桨位于浮台的下部，转向装置的舵叶位于螺旋桨的两侧，自吸式射流曝气器位于两个螺旋桨之间；防水电机驱动螺旋桨旋转，扭转电机驱动舵叶的角度发生偏转。
所述浮台为中空的半圆形箱体，半圆形箱体上部设置控制箱，螺旋桨、舵叶和自吸式射流曝气器位于半圆形箱体的弧面下部。
所述动力装置包括防水电机输出端连接的螺旋桨，防水电机连接的悬臂与浮台的弧面连接固定；螺旋桨的数量为两个，分别布设于浮台下部两侧。
所述转向装置包括扭转电机输出端连接的舵叶，扭转电机位于浮台的腔体内。
所述自吸式射流曝气器主要包括本体连通的喷嘴、吸入室和扩压管组成，形成文丘里结构，流体从吸入室进入扩压管后从喷嘴喷出，在喷嘴口处形成气泡和射流。
所述动力装置的防水电机和转向装置的扭转电机皆与电池和PLC控制系统电性连接；电池和PLC控制系统位于浮台上部的控制箱内。
所述控制箱的周围设置多个测距传感器与PLC控制系统电性连接。
所述控制箱的上部设置安装座，太阳能板位于安装座上，太阳能板与电池电性连接。
还包括GPS定位仪和电子罗盘，GPS定位仪和电子罗盘位于安装座上；GPS定位仪和电子罗盘皆与电池和PLC控制系统电性连接，操作平台与GPS定位仪和PLC控制系统通过无线模块连接。
如上所述的均匀曝气机器人的轨迹规划方法，它包括如下步骤：
S1，准备，将曝气机器人放入所要处理的水域中，通过操作平台进行远程操作控制；
S2，启动，操作平台发出指令，PLC控制系统接受指令后启动防水电机，防水电机驱动螺旋桨旋转，曝气机器人在水域中行驶，与此同时，扭转电机驱动舵叶发生偏转，使曝气机器人按照预设线路行驶；
S3，曝气，在曝气机器人行驶过程中，自吸式射流曝气器位于水中，其吸入室朝向曝气机器人行驶的方向，并使水从吸入室进入扩压管，在扩压管内的水压得以增加后从喷嘴喷出，形成射流的同时在喷嘴口处形成气泡，即曝气；
S4，针对目标水域，当曝气机器人行驶至目标区域后，通过PLC控制系统控制扭转电机驱动舵叶的扭转角发生改变，配合螺旋桨使曝气机器人在等差半径圆周组上匀速行驶，行驶过程中产生曝气单位圆面，均匀填满所需曝气的整个水域；
S5，针对几何水域，通过扭转电机驱动舵叶的扭转角发生改变来调整曝气机器人的行驶半径，利用涡卷线原理，在单位水域内每行驶半周后增加等差数值的半径继续行驶，直至行驶至水域的边界处，然后以相同转向和相同的等差半径缩径行驶，直至回到起始点，如此循环往复实现对几何水域均匀曝气；
在S4中，测距传感器测量曝气机器人距离水域边界距离，并将测量数值传输至PLC控制系统，当曝气机器人与水岸的距离达到设定阈值时，PLC控制系统控制曝气机器人离开水岸，避免曝气机器人与水岸发生碰撞；
在S5中，GPS定位仪和电子罗盘将定位信息和感知信息随时与操作平台进行无线交换，通过操作平台对曝气机器人进行定位和感知方位，避免曝气机器人偏离PLC控制系统预设的行驶轨迹。
本发明的有益效果主要体现于：
浮台为中空的半圆形结构，利用浮力支撑整曝气机器人，其下侧面为弧面，在行驶过程中有利于减小阻力。
浮台下部的螺旋桨与防水电机连接，由防水电机驱动螺旋桨旋转带动浮台移动；在移动过程中，扭转电机驱动舵叶的角度发生偏转，使其能够在行驶过程中能够转向。
自吸式射流曝气器位于浮台下部的两个螺旋桨之间，在曝气机器人行驶的过程中，流体从吸入室进入扩压管后从喷嘴喷出，在喷嘴口处形成气泡和射流，即曝气，对水体进行补养处理。
测距传感器布设于控制箱外与PLC控制系统电性连接，通过测距传感器测量曝气机器人的离岸距离，便于及时调整行驶轨迹，避免与水岸发生碰撞导致损毁。
太阳能板在日照充足的情况下，对电池进行充电，提高曝气机器人的续航时间，有利于减少维护成本。
GPS定位仪与远程的操作平台无线连接，对曝气机器人进行实时定位，有利于操作者知道其具体位置；电子罗盘将感应的信息实时与操作平台交换，感知曝气机器人的方位，避免曝气机器人偏离PLC控制系统预设的行驶轨迹。
PLC控制系统通过无线模块与操作平台无线连接，通过操作平台发出指令给PLC控制系统，调整或规划轨迹，有利于随时改变曝气机器人的形式路线，减少曝气盲区。
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为本发明的结构示意图。
图2为图1的主视示意图。
图3为图2的侧视示意图。
图4为本发明曝气机器人在目标水域移动的轨迹图。
图5为本发明曝气机器人循环往复的轨迹图。
图6为本发明曝气机器人在长方形水域正向移动轨迹图。
图7为本发明曝气机器人在长方形水域反向移动轨迹图。
图中：浮台1，控制箱11，防水电机21，螺旋桨22，舵叶31，自吸式射流曝气器4，测距传感器51，安装座61，太阳能板62，GPS定位仪71，电子罗盘72。
具体实施方式
如图1~图5中，一种均匀曝气机器人，它包括浮台1、动力装置、转向装置和自吸式射流曝气器4；所述动力装置的螺旋桨22位于浮台1的下部，转向装置的舵叶31位于螺旋桨22的两侧，自吸式射流曝气器4位于两个螺旋桨22之间；防水电机21驱动螺旋桨22旋转，扭转电机驱动舵叶31的角度发生偏转。使用时，根据目标水域或几何水域，曝气机器人按照PLC控制系统预设规划的轨迹行驶，在行驶过程中自吸式射流曝气器4的喷嘴口处产生气泡和射流，实现对水域均匀曝气，减少盲区并避免匀曝气机器人发生碰撞，提高水处理效果，操作简单，成本低。
优选的方案中，所述浮台1为中空的半圆形箱体，半圆形箱体上部设置控制箱11，螺旋桨22、舵叶31和自吸式射流曝气器4位于半圆形箱体的弧面下部。使用时，浮台1作为曝气机器人的支撑平台，浮台1的弧面与水体接触，有利于减小行驶过程中的阻力。
优选地，当浮台1浮于水面后，其上侧面位于水面上部，控制箱11的上侧面或侧面设置气孔，用于设备散射。
优选的方案中，所述动力装置包括防水电机21输出端连接的螺旋桨22，防水电机21连接的悬臂与浮台1的弧面连接固定；螺旋桨22的数量为两个，分别布设于浮台1下部两侧。使用时，防水电机21驱动螺旋桨22旋转，螺旋桨22搅动水体形成的推力推动浮台1运动；工作时，根据曝气机器人预设的行驶轨迹，两个螺旋桨22同时启动，或者其中一个螺旋桨22启动另一个停止，有利于快速及时调整轨迹，并使得调整变得灵活。
优选的方案中，所述转向装置包括扭转电机输出端连接的舵叶31，扭转电机位于浮台1的腔体内。使用时，扭转电机驱动舵叶31发生偏转，在曝气机器人行驶的过程中，当舵叶31发生偏转后，改变曝气机器人的行驶方向。
优选地，舵叶31为变厚度的板状体，悬垂于浮台1下部，当其角度发生偏转时，其迎水面和背水面不对称，使得曝气机器人发生转向。
优选的方案中，所述自吸式射流曝气器4主要包括本体连通的喷嘴、吸入室和扩压管组成，形成文丘里结构，流体从吸入室进入扩压管后从喷嘴喷出，在喷嘴口处形成气泡和射流。使用时，由于自吸式射流曝气器4的结构为文丘里结构，只有当曝气机器人在运动状态下，才能产生气泡和射流，即曝气，使得曝气过程中无需其余动力驱动。
优选的方案中，所述动力装置的防水电机21和转向装置的扭转电机皆与电池和PLC控制系统电性连接；电池和PLC控制系统位于浮台1上部的控制箱11内。使用时，电池向防水电机21、扭转电机和PLC控制系统提供电力供应，PLC控制系统控制防水电机21和扭转电机的转速和偏转角。
优选的方案中，所述控制箱11的周围设置多个测距传感器51与PLC控制系统电性连接。使用时，测距传感器51用于测量曝气机器人距离水岸之间的距离，并将测量数据实时传输给PLC控制系统，便于控制曝气机器人的离岸距离，避免曝气机器人与水岸碰撞导致损毁。
优选的方案中，所述控制箱11的上部设置安装座61，太阳能板62位于安装座61上，太阳能板62与电池电性连接。使用时，在日照条件下，太阳能板62产生的电能对电池进行充电，提高曝气机器人的续航时长。
优选的方案中，还包括GPS定位仪71和电子罗盘72，GPS定位仪71和电子罗盘72位于安装座61上；GPS定位仪71和电子罗盘72皆与电池和PLC控制系统电性连接，操作平台与GPS定位仪71和PLC控制系统通过无线模块连接。使用时，GPS定位仪71和电子罗盘72将定位信息和感知信息随时与操作平台进行无线交换，通过操作平台对曝气机器人进行定位和感知方位，避免曝气机器人偏离PLC控制系统预设的行驶轨迹。
优选的方案中，如上所述的均匀曝气机器人的轨迹规划方法，它包括如下步骤：
S1，准备，将曝气机器人放入所要处理的水域中，通过操作平台进行远程操作控制；
S2，启动，操作平台发出指令，PLC控制系统接受指令后启动防水电机21，防水电机21驱动螺旋桨22旋转，曝气机器人在水域中行驶，与此同时，扭转电机驱动舵叶31发生偏转，使曝气机器人按照预设线路行驶；
S3，曝气，在曝气机器人行驶过程中，自吸式射流曝气器4位于水中，其吸入室朝向曝气机器人行驶的方向，并使水从吸入室进入扩压管，在扩压管内的水压得以增加后从喷嘴喷出，形成射流的同时在喷嘴口处形成气泡，即曝气；
S4，针对目标水域，当曝气机器人行驶至目标区域后，通过PLC控制系统控制扭转电机驱动舵叶31的扭转角发生改变，配合螺旋桨22使曝气机器人在等差半径圆周组上匀速行驶，行驶过程中产生曝气单位圆面，均匀填满所需曝气的整个水域；
实施例1，如图4，虚线圆为具有等差半径的圆周，为机器人的行驶路径；实线圆为机器人的有效曝气圆周。
S5，针对几何水域，通过扭转电机驱动舵叶31的扭转角发生改变来调整曝气机器人的行驶半径，利用涡卷线原理，在单位水域内每行驶半周后增加等差数值的半径继续行驶，直至行驶至水域的边界处，然后以相同转向和相同的等差半径缩径行驶，直至回到起始点，如此循环往复实现对几何水域均匀曝气；
实施例2，如图5，设定在单位水域内每行驶半周后增加等差数值的半径继续行驶，直至行驶至水域的边界处，然后以相同转向和相同的等差半径缩径行驶，直至回到起始点，循环往复。
具体地，起始点为A1,以O1为圆心，沿弧A1A1’逆时针旋转行驶半周至A1’；然后增加转弯半径，以O1’为圆心，沿弧A1’B1逆时针旋转行驶半周至B1；然后以O1为圆心，沿弧B1B1’逆时针旋转行驶半周至B1’,以此类推，当从边界点D1以O1为圆心沿弧D1D1’逆时针旋转行驶半周至边界点D1’后，开始等差缩径往起始点返回行驶；返回行驶时，先是从边界点D1’以O2’为圆心沿弧D1’C1逆时针旋转行驶半周至C1，然后以O1为圆心沿弧C1C1’逆时针旋转行驶半周至C1’,以此类推直至返回起始点A1，按此方法循环往复即可。
具体地，常见的目标水域形状为圆形、正方形或长方形，若是圆形、正方形，则可在以水域几何中心为圆心的等差半径圆周组上匀速移动实现均匀曝气，如图5所示；若是长方形，则需将长方形划分为若干个正方形以短边的长度作为正方形的边长的单位水域，然后在以单位水域的几何中心为为圆心的等差半径圆周组上匀速移动的方式，依次在各个单位水域内往复移动，即可实现均匀曝气如图6、图7所示。
实施例3，
长方形水池P1Pn+2Sn+2S1，短边长度为a,长边长度为na+b，可将该长方形水池划分为n个边长为a的正方形水池单元，即P1P2S2S1,P2P3S3S2...,PnPn+1Sn+1Sn，外加1个小长方形单元Pn+1Pn+2Sn+2Sn+1，长和宽分别为a和b。
行驶轨迹规划方法为：
1、从P1沿直线行驶至P01，行驶距离为a/2——>从PO1沿直线行驶至01，行驶距离为a/2——>从O1沿直线行驶至A1，行驶距离为设定的初始转弯半径r，A1则为开始旋转行驶的起始点；
2、在单元正方形池的行驶轨迹同实例1；
3、当在单元池内完成1轮的行驶回到起始点A1后，沿直线从A1行驶到下一个旋转的起始点A2，行驶距离为a；
4、按照步骤3中的方法，当完成第n个单元的旋转行驶回到该单元的起始点An后，需行驶到最后一个小长方形单元的旋转起始点An+1，行驶距离为b，即LAnAn+1=LAnDn+LDnOn+1+LOn+LAn+1=(a/2-r)+(b-a/2)+r=b，然后按照实例2中的轨迹进行旋转行驶，旋转中曝气实际覆盖面积为正方形Pn+1’Pn+2Sn+2Sn+1’，该面积包含了小长方形的面积；
5、当行驶完成回到最后1个小长方形单元的起始点An+1时，开始反向朝A1复位行驶，方法同步骤3、4；
6、当从起始点An到An+1完成来回的行驶后，循环往复即可。
在S4中，测距传感器51测量曝气机器人距离水域边界距离，并将测量数值传输至PLC控制系统，当曝气机器人与水岸的距离达到设定阈值时，PLC控制系统控制曝气机器人离开水岸，避免曝气机器人与水岸发生碰撞；
在S5中，GPS定位仪71和电子罗盘72将定位信息和感知信息随时与操作平台进行无线交换，通过操作平台对曝气机器人进行定位和感知方位，避免曝气机器人偏离PLC控制系统预设的行驶轨迹。
上述方法针对目标水域或几何水域，灵活规划曝气机器人的行驶轨迹，实现对水域进行曝气，曝气过程均匀，克服了盲区和死角的问题。
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，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。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 (10)
1.一种均匀曝气机器人，其特征是：它包括浮台（1）、动力装置、转向装置和自吸式射流曝气器（4）；所述动力装置的螺旋桨（22）位于浮台（1）的下部，转向装置的舵叶（31）位于螺旋桨（22）的两侧，自吸式射流曝气器（4）位于两个螺旋桨（22）之间；防水电机（21）驱动螺旋桨（22）旋转，扭转电机驱动舵叶（31）的角度发生偏转。
2.根据权利要求1所述的均匀曝气机器人，其特征是：所述浮台（1）为中空的半圆形箱体，半圆形箱体上部设置控制箱（11），螺旋桨（22）、舵叶（31）和自吸式射流曝气器（4）位于半圆形箱体的弧面下部。
3.根据权利要求1所述的均匀曝气机器人，其特征是：所述动力装置包括防水电机（21）输出端连接的螺旋桨（22），防水电机（21）连接的悬臂与浮台（1）的弧面连接固定；螺旋桨（22）的数量为两个，分别布设于浮台（1）下部两侧。
4.根据权利要求1所述的均匀曝气机器人，其特征是：所述转向装置包括扭转电机输出端连接的舵叶（31），扭转电机位于浮台（1）的腔体内。
5.根据权利要求1所述的均匀曝气机器人，其特征是：所述自吸式射流曝气器（4）主要包括本体连通的喷嘴、吸入室和扩压管组成，形成文丘里结构，流体从吸入室进入扩压管后从喷嘴喷出，在喷嘴口处形成气泡和射流。
6.根据权利要求1所述的均匀曝气机器人，其特征是：所述动力装置的防水电机（21）和转向装置的扭转电机皆与电池和PLC控制系统电性连接；电池和PLC控制系统位于浮台（1）上部的控制箱（11）内。
7.根据权利要求6所述的均匀曝气机器人，其特征是：所述控制箱（11）的周围设置多个测距传感器（51）与PLC控制系统电性连接。
8.根据权利要求6所述的均匀曝气机器人，其特征是：所述控制箱（11）的上部设置安装座（61），太阳能板（62）位于安装座（61）上，太阳能板（62）与电池电性连接。
9.根据权利要求1所述的均匀曝气机器人，其特征是：还包括GPS定位仪（71）和电子罗盘（72），GPS定位仪（71）和电子罗盘（72）位于安装座（61）上；GPS定位仪（71）和电子罗盘（72）皆与电池和PLC控制系统电性连接，操作平台与GPS定位仪（71）和PLC控制系统通过无线模块连接。
10.根据权利要求1~9任一项所述的均匀曝气机器人的轨迹规划方法，其特征是，它包括如下步骤：
S1，准备，将曝气机器人放入所要处理的水域中，通过操作平台进行远程操作控制；
S2，启动，操作平台发出指令，PLC控制系统接受指令后启动防水电机（21），防水电机（21）驱动螺旋桨（22）旋转，曝气机器人在水域中行驶，与此同时，扭转电机驱动舵叶（31）发生偏转，使曝气机器人按照预设线路行驶；
S3，曝气，在曝气机器人行驶过程中，自吸式射流曝气器（4）位于水中，其吸入室朝向曝气机器人行驶的方向，并使水从吸入室进入扩压管，在扩压管内的水压得以增加后从喷嘴喷出，形成射流的同时在喷嘴口处形成气泡，即曝气；
S4，针对目标水域，当曝气机器人行驶至目标区域后，通过PLC控制系统控制扭转电机驱动舵叶（31）的扭转角发生改变，配合螺旋桨（22）使曝气机器人在等差半径圆周组上匀速行驶，行驶过程中产生曝气单位圆面，均匀填满所需曝气的整个水域；
S5，针对几何水域，通过扭转电机驱动舵叶（31）的扭转角发生改变来调整曝气机器人的行驶半径，利用涡卷线原理，在单位水域内每行驶半周后增加等差数值的半径继续行驶，直至行驶至水域的边界处，然后以相同转向和相同的等差半径缩径行驶，直至回到起始点，如此循环往复实现对几何水域均匀曝气；
在S4中，测距传感器（51）测量曝气机器人距离水域边界距离，并将测量数值传输至PLC控制系统，当曝气机器人与水岸的距离达到设定阈值时，PLC控制系统控制曝气机器人离开水岸，避免曝气机器人与水岸发生碰撞；
在S5中，GPS定位仪（71）和电子罗盘（72）将定位信息和感知信息随时与操作平台进行无线交换，通过操作平台对曝气机器人进行定位和感知方位，避免曝气机器人偏离PLC控制系统预设的行驶轨迹。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211101647.4A CN115432836B (zh) | 2022-09-09 | 2022-09-09 | 均匀曝气机器人及轨迹规划方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211101647.4A CN115432836B (zh) | 2022-09-09 | 2022-09-09 | 均匀曝气机器人及轨迹规划方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115432836A true CN115432836A (zh) | 2022-12-06 |
| CN115432836B CN115432836B (zh) | 2023-09-29 |
Family
ID=84247540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211101647.4A Active CN115432836B (zh) | 2022-09-09 | 2022-09-09 | 均匀曝气机器人及轨迹规划方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115432836B (zh) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1980000435A1 (en) * | 1978-08-17 | 1980-03-20 | D Durda | Method for treating water |
| KR100657527B1 (ko) * | 2005-10-27 | 2006-12-14 | 엘지전자 주식회사 | 이동로봇의 주행 제어 장치 및 그 방법 |
| CN101210817A (zh) * | 2007-12-24 | 2008-07-02 | 河北工业大学 | 室内环境下机器人自主搜寻气味源的方法 |
| KR20090091592A (ko) * | 2008-02-25 | 2009-08-28 | 웅진코웨이주식회사 | 개선된 나선형 청소주행궤적 산출방법을 가진 로봇 청소기 |
| EP2260690A2 (de) * | 2008-02-15 | 2010-12-15 | Gunter Arnold | Navigationssystem für einen autonomen mobilen Roboter, insbesondere Rasenmähroboter |
| CN106069994A (zh) * | 2016-08-02 | 2016-11-09 | 广西大学 | 自主移动式光伏射流增氧平台 |
| CN108845571A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-20 | 安徽工程大学 | 一种基于stm32单片机的新型曝气处理船控制系统 |
| CN108862650A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-23 | 武汉永清环保科技工程有限公司 | 一种可实施网格化无人自动巡航的太阳能曝气机 |
| CN108975487A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-12-11 | 南京天河水环境科技有限公司 | 水体净化机器人 |
| CN109250808A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-22 | 罗德斌 | 一种环保的污水处理机器人 |
| CN109250809A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-22 | 罗德斌 | 一种用于污水池曝气处理的机器人 |
| CN111771524A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-10-16 | 广东工业大学 | 一种智能鱼塘水培机 |
| WO2020217304A1 (ja) * | 2019-04-23 | 2020-10-29 | 須山弘次 | 密閉循環式垂直上昇システム |
| CN112269376A (zh) * | 2020-09-14 | 2021-01-26 | 江苏大学 | 一种移动式增氧机的作业路径规划及控制方法 |
| CN112850926A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-05-28 | 四川省天惠能源科技有限公司 | 一种智能移动式水下曝气系统及方法 |
| CN114212883A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-22 | 凌志环保股份有限公司 | 一种适用于河湖治理的排布式转碟曝气系统 |
-
2022
- 2022-09-09 CN CN202211101647.4A patent/CN115432836B/zh active Active
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1980000435A1 (en) * | 1978-08-17 | 1980-03-20 | D Durda | Method for treating water |
| KR100657527B1 (ko) * | 2005-10-27 | 2006-12-14 | 엘지전자 주식회사 | 이동로봇의 주행 제어 장치 및 그 방법 |
| CN101210817A (zh) * | 2007-12-24 | 2008-07-02 | 河北工业大学 | 室内环境下机器人自主搜寻气味源的方法 |
| EP2260690A2 (de) * | 2008-02-15 | 2010-12-15 | Gunter Arnold | Navigationssystem für einen autonomen mobilen Roboter, insbesondere Rasenmähroboter |
| KR20090091592A (ko) * | 2008-02-25 | 2009-08-28 | 웅진코웨이주식회사 | 개선된 나선형 청소주행궤적 산출방법을 가진 로봇 청소기 |
| CN106069994A (zh) * | 2016-08-02 | 2016-11-09 | 广西大学 | 自主移动式光伏射流增氧平台 |
| CN108845571A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-20 | 安徽工程大学 | 一种基于stm32单片机的新型曝气处理船控制系统 |
| CN108862650A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-23 | 武汉永清环保科技工程有限公司 | 一种可实施网格化无人自动巡航的太阳能曝气机 |
| CN108975487A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-12-11 | 南京天河水环境科技有限公司 | 水体净化机器人 |
| CN109250808A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-22 | 罗德斌 | 一种环保的污水处理机器人 |
| CN109250809A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-22 | 罗德斌 | 一种用于污水池曝气处理的机器人 |
| WO2020217304A1 (ja) * | 2019-04-23 | 2020-10-29 | 須山弘次 | 密閉循環式垂直上昇システム |
| CN111771524A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-10-16 | 广东工业大学 | 一种智能鱼塘水培机 |
| CN112269376A (zh) * | 2020-09-14 | 2021-01-26 | 江苏大学 | 一种移动式增氧机的作业路径规划及控制方法 |
| CN112850926A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-05-28 | 四川省天惠能源科技有限公司 | 一种智能移动式水下曝气系统及方法 |
| CN114212883A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-22 | 凌志环保股份有限公司 | 一种适用于河湖治理的排布式转碟曝气系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115432836B (zh) | 2023-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106475364B (zh) | 一种环抱式水下钢结构管道外表面海生物清理机器人 | |
| JP4195204B2 (ja) | 水処理装置 | |
| JPH11207390A (ja) | 浮体式水質浄化自走装置及び方法 | |
| CN206705778U (zh) | 一种具有双重曝气结构的曝气池 | |
| JP3223975U (ja) | レーダー誘導式の自走太陽エネルギーエアレーター | |
| CN102823537A (zh) | 曝气设备 | |
| CN102160533A (zh) | 太阳能充气式增氧机 | |
| CN115432836A (zh) | 均匀曝气机器人及轨迹规划方法 | |
| WO2022000832A1 (zh) | 自行走、自定位、自锁定的精确曝气装置 | |
| CN108069525A (zh) | 一种自走式微纳米增氧设备 | |
| CN107499488A (zh) | 一种船舶喷水侧推装置 | |
| CN115259412B (zh) | 一种曝气距离可调的潜水曝气机 | |
| KR20130058151A (ko) | 자연동력을 이용한 수질 개선장치 | |
| CN114573126B (zh) | 一种固定式河流曝气装置 | |
| CN207328764U (zh) | 河道修复巡航机器人 | |
| CN202026694U (zh) | 太阳能充气式增氧机 | |
| CN205786580U (zh) | 能实时监测水体情况的水循环加速器 | |
| CN113998790A (zh) | 一种潜水曝气机及其控制方法 | |
| CN107235124A (zh) | 河道修复巡航机器人 | |
| CN203864971U (zh) | 一种桨叶旋转式机动艇 | |
| CN219047087U (zh) | 一种水产养殖推水装置 | |
| CN2491446Y (zh) | 自吸式潜水导流曝气搅拌两用机 | |
| CN102144607A (zh) | 增氧机的传动装置 | |
| CN201704133U (zh) | 一种集成增氧机 | |
| CN202026708U (zh) | 增氧机的传动装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |