CN116591132B - 一种近海岸悬浮杂物清理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种近海岸悬浮杂物清理装置，包括：架体，行走机构，清理机构，悬浮机构，运行警示系统，实时监控系统，清理机构俯仰装置，动力源，控制系统源，控制系统，收集系统。本发明通过行走机构带动整体装置移动，在移动过程中，清理机构通过带柱链网片旋转将悬浮杂物送进收集系统，同时运行警示系统负责警示，实时监控系统随时观察装置的工作状态；悬浮机构负责使清理装置在海上悬浮，清理机构俯仰装置负责调节清理机构与海平面的角度，动力源负责所有动作的动力供给，控制系统源负责运行警示系统、实时监控系统、控制系统的电源供给，控制系统负责整体各个动作指令，收集系统负责悬浮杂物收集滤水。

Description

一种近海岸悬浮杂物清理装置

技术领域

本发明涉及海洋悬浮杂物清理技术领域，尤其涉及一种近海岸悬浮杂物清理装置。

背景技术

海洋中的悬浮杂物泛滥对海洋生态环境造成极大的危害，如：破坏渔场的铒料基础，造成渔业减产；悬浮生物的大量繁殖，可引起鱼、虾、贝等经济生物瓣机械堵塞，造成生物窒息而死；悬浮生物大量死亡，在细菌分解作用下，可造成环境严重缺氧或者产生硫化氢等有害物质，使海洋生物缺氧或中毒死亡；有些悬浮生物的体内或代谢产物中含有生物毒素，能直接毒死鱼、虾、贝类等生物。因此必须将悬浮生物及时打捞上岸进行处理；

目前主要打捞方式为大量的人工近岸和船只浅海进行打捞，近海岸处的悬浮生物特点主要有量大、分散、地形复杂，打捞效果不理想且打捞效率极低。

公告号CN108729429A的专利申请公开了一种自动寻路的海上垃圾收集机器人，包括设置在机器人舱体上的垃圾收集组件和垃圾搜寻组件；所述的垃圾收集组件包括垃圾收纳盒、进水管道、排水管道、齿轮泵和第一螺旋桨，所述的进水管道设置在所述的垃圾收纳盒的入口处，所述的齿轮泵设置在所述的垃圾收纳盒水道的出口处；所述的第一螺旋桨设置在所述垃圾收纳盒的上端，所述的第一螺旋桨按垂直向下的方向作用于吸入的垃圾，使其沉入垃圾收纳盒的底部。所述的垃圾搜寻组件包括红外探测仪、摄像头和控制模块，所述的控制模块根据所接收的红外探测仪和摄像头的信号控制机器人在海面的移动路径。本发明能够大大提高了对海上垃圾收集的准确度和搜集效率。

以上装置未设置实时监控系统、压力传感器与控制系统，无法确定清理装置周围的悬浮杂物的收集优先级，并且无法根据压力传感器的检测数值判定是否需要对内部悬浮杂物进行清理。

发明内容

为此，本发明提供一种近海岸悬浮杂物清理装置，用以克服现有技术中无法确定清理装置周围的悬浮杂物的收集优先级，并且无法根据压力传感器的检测数值判定是否需要对内部悬浮杂物进行清理的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种近海岸悬浮杂物清理装置，包括：

架体，其水平设置，所述架体由方管型材和钢板焊接制成；

悬浮机构，其包括若干标准悬浮箱和若干非标悬浮箱，各所述悬浮箱设置在所述架体上，使清理装置能够在水面上悬浮；

运行警示系统，其包括四个运行警示装置，各所述运行警示装置分别位于所述架体的四个顶角，用于对清理装置四周的障碍物进行检测；

实时监控系统，其设置在所述架体上，所述实时监控系统上设置有一个可自由旋转的摄像探头，用于检测清理区域是否存有待清理悬浮杂物并监测清理装置的对待清理悬浮杂物的清理情况，同时能够监控收集系统内收集的悬浮杂物情况；

收集系统，其设置在所述架体上，包括，竖直设置的边立板以及设置在所述边立板底部的带孔底板，所述收集系统能够对悬浮杂物进行收集，悬浮杂物中的海水能够通过自重作用从所述带孔底板上的孔中流出所述收集系统，收集系统底部设置有一个压力传感器，用于检测收集系统内收集的悬浮杂物重量；

行走机构，其设置在所述架体上，用于带动清理装置在清理区域行进；

清理机构，其设置在所述架体上，用于将悬浮杂物送进收集系统；

清理机构俯仰装置，其设置在所述架体上，包括卷扬机装置和限位导向装置，用于对所述清理机构的工作俯仰角进行调控；

控制系统，其与所述行走机构、所述清理机构、所述清理机构俯仰装置、所述运行警示系统、所述实时监控系统、所述收集系统分别相连，用于收集各部件的数据信息，并对各部件的运行模式进行调节，所述控制系统包括设置在所述架体上的控制柜与设置在远端的无线遥控器。

进一步的，所述近海岸悬浮杂物清理装置，还包括：

动力源，其设置在所述架体上，其与所述行走机构、所述清理机构、所述清理机构俯仰装置相连，用于为所述行走机构、所述清理机构、所述清理机构俯仰装置提供动力；

控制系统源，其设置在所述架体上，其与所述收集系统、所述运行警示系统、所述实时监控系统相连，用于为所述收集系统、所述运行警示系统、所述实时监控系统提供电源供给。

进一步的，所述行走机构，其设置有四个，对于任一行走机构包括：

第一链条，用于连接所述行走机构中的主动装置与从动装置；

低速电动机，其通过栓接设置在所述架体上；

主动双排链轮，其通过键连接设置在所述低速电动机的输出轴上，用于对低速电动机的驱动进行输出；

传动轴，其上设置有从动双排链轮，所述从动双排链轮通过所述第一链条与所述主动双排链轮相连接；

沙滩行走轮，其设置在所述传动轴上，并能够与所述传动轴进行同步转动，用于带动清理装置在沙滩上行进；

行走轴承座，其设置在所述架体上，并通过轴承与所述传动轴相连，用于连接行走机构与架体；

拨水轮，其通过键连接设置在所述传动轴上，并能够与所述传动轴进行同步转动，用于带动清理装置在水上行进。

进一步的，所述拨水轮包括：拨水板、内键套、拨轮架；

所述拨水板，其设置有若干片，并通过焊接均布设置在所述拨轮架上，用于拨水；

所述拨轮架，其设置在所述拨水板两侧并与所述拨水板和所述内键套分别通过焊接固定连接，用于对所述拨水板进行固定；

所述内键套，其通过键连接与所述传动轴相连，用于将传动轴的运动状态传递至拨水轮。

进一步的，所述沙滩行走轮位于靠近架体的一侧，所述拨水轮位于远离架体的一侧；

所述沙滩行走轮有两种装配方式，分别为车轮式与履带式；

所述拨水板设置有六片。

进一步的，所述清理机构包括：

框架，其为所述清理机构的支撑部件，用以对清理机构的其他部件进行支撑与固定；

轴承座，其通过栓接设置在所述架体上；

旋转轴，其通过焊接设置在所述框架上，并与所述架体通过所述轴承座相连接；

驱动电机，其设置在所述框架上，用于驱动所述清理机构；

链组输出链轮，其通过键连接设置在所述驱动电机的输出轴上，用于对电机动力进行输出；

第二链条，用于连接所述清理机构中的传动装置与从动装置；

链组从动链轮，其通过键连接设置在传动轴上，用于通过所述第二链条将动力传输到传动轴；

链条张紧轮，其一端贴合于所述第二链条上，另一端设置在所述框架上，用于第二链条在传动过程中保持适当的张紧力；

传动轴，其设置在所述框架上，其上设置有通过两半圆结构栓接拼接的后顶轮，所述传动轴两侧设置有主动链轮；

从动轴，其设置在所述框架上，其上设置有通过两半圆结构栓接拼接的前顶轮，所述从动轴两侧设置有从动链轮；

链网，其围绕在主动链轮与从动链轮上，用于将清理区域的悬浮杂物提升到清理装置上；

面顶轮，其通过两半圆结构栓接设置在所述框架的圆管上；

面顶轮固定件，其通过顶丝设置在所述框架的圆管上，其用于限制所述面顶轮的轴向位移；

排刷组件，其包括并列设置的排刷一和排刷二，用于将所述链网上悬浮杂物清理至收集系统；

所述前顶轮、所述后顶轮与所述面顶轮在清理机构中起到对于所述链网的支撑作用。

进一步的，所述链网包括：若干组链网模块，对于任一链网模块，其包括：若干带柱链网片，将各所述带柱链网片连接到一起的链网连接件，所述链网连接件两端设置有滚珠链，并在滚珠链两侧设置挡片；

对于任一带柱链网片，其顶部设置有卡槽，其底部设置有能够与顶部卡槽相配合的卡口，卡槽和卡口的横向均设置有允许所述链网连接件通过的通孔；

当两组链网模块拼接时，一组链网模块将其带柱链网片的卡槽分别插入另一组链网模块中带柱链网片的卡口，并通过所述链网连接件贯穿连接处的各通孔。

进一步的，对于任一所述带柱链网片，其上设置有若干长短不一的呈W状分布的柱子，所述清理机构在运行过程中，带柱链网片能够通过错落分布的柱子带动清理区域的悬浮杂物到所述链网上；

进一步的，所述清理机构俯仰装置，其通过所述卷扬机装置与所述清理机构相连接，所述卷扬机装置包括卷扬机和钢丝绳，所述卷扬机通过对钢丝绳的收放，能够对所述清理机构的俯仰角进行调节。

进一步的，所述清理装置拥有两种工作模式，包括人工手动模式与自动模式；

在人工手动模式下，所述控制系统能够接收操作人员远程输入的动作指令，控制系统根据动作指令控制行走机构行进，使得清理装置到达悬浮杂物的位置；

在自动模式下，所述控制系统控制所述摄像探头对清理装置周围360°的悬浮杂物进行图像收集，并将悬浮杂物图像信息传递至控制系统；

所述控制系统能够根据图像信息确定出与清理装置距离最短的悬浮杂物，并将该悬浮杂物作为目标悬浮杂物，控制所述行走机构带动清理装置行进至目标悬浮杂物位置，并在完成对目标悬浮杂物的清理工作后，控制系统控制所述摄像探头重新对清理装置周围360°的悬浮杂物进行图像收集，确定出与清理装置距离最短的悬浮杂物，并将该悬浮杂物作为新的目标悬浮杂物；

所述控制系统内设置有障碍物安全距离；

所述控制装置通过所述摄像探头观测清理装置位置与目标悬浮杂物位置中间是否存在障碍物，并通过观测结果确定清理装置的行进路线；

若清理装置位置与目标悬浮杂物位置中间不存在障碍物，则所述控制系统控制所述行走机构以清理装置位置与目标悬浮杂物位置的直线连线为路径带动清理装置行进；

若清理装置位置与目标悬浮杂物位置中间存在障碍物，则所述控制系统控制所述行走机构带动清理装置向障碍物方向行驶，并控制所述运行警示系统对周围环境进行感应，当运行警示系统检测到清理装置在障碍物安全距离范围内存在障碍物时，将障碍物信息发送至控制系统；

所述控制系统控制所述行走机构左转90°后继续沿直线行驶，控制系统根据清理装置的行驶距离，不断控制所述摄像探头进行角度调节，使得摄像探头对准方向为目标悬浮杂物的位置方向，当摄像探头的采集画面中出现目标悬浮杂物时，摄像探头将图像信号传输至控制系统；

所述控制系统控制所述行走机构以清理装置位置与目标悬浮杂物位置的直线连线为路径带动清理装置行驶；

当清理装置到达目标悬浮杂物的位置时，所述控制系统控制所述带柱链网片旋转，所述带柱链网片上长短不一的呈W状分布的柱子卡住悬浮杂物，将悬浮杂物送进所述收集系统，此为一次打捞过程；完成一次打捞后，所述实时监控系统对收集系统内的情况进行监测，同时控制系统控制所述行走机构带动清理装置向下一目标悬浮杂物位置行进。

进一步的，所述控制系统内保存有收集系统额定压力，并保存有所述收集系统收集悬浮杂物的储量高度预设值；

所述控制系统对所述压力传感器回传的收集系统实时压力与所述实时监控系统的摄像探头采集到的收集系统中悬浮杂物高度进行判定，并通过判定结果确定是否需要对收集到的悬浮杂物进行清理；

若收集系统额定压力小于收集系统实时压力,所述控制系统判定所述收集系统中的悬浮杂物重量超标，并控制行走机构带动清理装置返回距离清理装置最近的沙滩位置，将清理收集系统指令发送至管理人员；

若收集系统额定压力大于或等于收集系统实时压力且收集系统中悬浮杂物高度大于收集系统收集悬浮杂物的储量高度预设值,所述控制系统判定所述收集系统中的悬浮杂物体积超标，并控制行走机构带动清理装置返回距离清理装置最近的沙滩位置，将清理收集系统指令发送至管理人员；

若收集系统额定压力大于或等于收集系统实时压力且收集系统中悬浮杂物高度小于或等于收集系统收集悬浮杂物的储量高度预设值,所述控制系统判定暂不对所述收集系统中的悬浮杂物进行清理;

所述控制系统内保存有清理装置自身重量,并根据所述压力传感器回传的收集系统实时压力与清理装置自身重量，计算出清理装置的实时总重量；

所述控制系统内设有排水量阻力系数，并保存有排水量阻力影响系数第一预设值与排水量阻力影响系数第二预设值；

所述控制系统内保存有排水量标准参考值；

所述控制系统能够对清理装置的实时总重量进行分析，并根据分析结果确定出排水量阻力系数的数值；

若清理装置的实时总重量小于或等于排水量标准参考值，控制系统设定排水量阻力系数的数值为排水量阻力影响系数第一预设值；

若清理装置的实时总重量大于排水量标准参考值，控制系统设定排水量阻力系数的数值为排水量阻力影响系数第二预设值；

所述控制系统内设有拨水轮能耗比，拨水轮能耗比为清理装置在海平面上行驶时，清理装置在每单位距离内消耗的能量，拨水轮能耗比的数值与排水量阻力系数和清理装置的实时总重量呈正相关；

所述控制系统内设置有障碍物路径影响系数，控制系统在判定清理装置需要返回沙滩时，控制所述摄像探头观测清理装置返回最近沙滩位置的路径中的障碍物数量，并根据障碍物数量计算出障碍物路径影响系数的数值；

所述控制系统能够控制动力源对其内部的剩余能源进行检测，并将剩余能量传递至所述控制系统；

所述控制系统控制所述摄像探头检测清理装置返回沙滩所需要行进的最短距离，并根据剩余能量对清理装置在海面上的剩余行驶距离进行计算，并根据计算结果判定清理装置是否需要返回沙滩；

若剩余行驶距离小于或等于障碍物路径影响系数与清理装置返回沙滩所需要行进的最短距离的乘积，所示控制系统判定清理装置需要返回沙滩，控制所述行走机构带动清理装置返回距离清理装置最近的沙滩位置；

若剩余行驶距离大于障碍物路径影响系数与清理装置返回沙滩所需要行进的最短距离的乘积，所示控制系统判定清理装置不需要返回沙滩，暂不修改原有行驶路径。

与现有技术相比，本发明通过行走机构带动整体装置移动，在移动过程中，清理机构通过带柱链网片旋转将悬浮杂物送进收集系统，同时运行警示系统负责警示，实时监控系统随时观察装置的工作状态；悬浮机构负责使清理装置在海上悬浮，清理机构俯仰装置负责调节清理机构与海平面的角度，动力源负责所有动作的动力供给，控制系统源负责运行警示系统、实时监控系统、控制系统的电源供给，控制系统负责整体各个动作指令，收集系统负责悬浮杂物收集滤水，本发明能够同时收集近海区域陆地与海面垃圾，维护海洋环境。

进一步地，控制系统根据图像信息中悬浮杂物与清理装置之间的距离确定出目标悬浮杂物，使得清理装置能够随时具有清理的目标，从而使得清理工作能够连续稳定的进行，并且不断更改目标悬浮杂物，使得清理装置优化清理路径，从而减少能源消耗。

进一步地，控制系统通过控制摄像探头对目标悬浮杂物位置进行图像采集，使得控制系统能够判定出目标悬浮杂物的位置，并能够控制行走机构根据直线最短距离到达目标悬浮杂物位置，提高了清理装置的清理效率，节省了清理装置的能源消耗。

进一步地，控制系统通过对收集系统中悬浮杂物在收集系统中的高度与压力进行双重检测，确保了收集系统中悬浮杂物因为密度过小从而导致控制系统对收集系统中悬浮杂物收集量的错误判断，提高了清理装置的可靠性。

进一步地，若控制系统不对清理装置在海面上的剩余行驶距离进行计算，当清理装置在海面上时，控制系统无法判断动力源中的剩余能源量是否能够支持清理装置返回沙滩，从而加大清理装置在海面上无法返回或失踪的风险，控制系统通过对清理装置在海面上的剩余行驶距离进行计算，确定了清理装置返回沙滩的条件，降低了清理装置在海面上无法返回或失踪的风险，同时提高了清理装置在自动模式下进行清理工作的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例中的整体结构主视示意图；

图2为本发明实施例中的整体结构示意图；

图3为本发明实施例中的行走机构主视示意图；

图4为本发明实施例中的行走机构整体示意图；

图5为本发明实施例中的行走机构行走部分示意图；

图6为本发明实施例中的行走机构电动机示意图；

图7为本发明实施例中的行走机构拨水轮示意图；

图8为本发明实施例中的清理机构俯视示意图；

图9为本发明实施例中的清理机构示意图；

图10为本发明实施例中的清理机构链网装配示意图；

图11为本发明实施例中的清理机构链网板示意图；

图12为本发明实施例中的悬浮机构装配示意图；

图13为本发明实施例中的悬浮机构示意图；

图14为本发明实施例中的架体与收集系统装配示意图；

图15为本发明实施例中的架体组焊示意图；

图16为本发明实施例中的收集系统示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-图16所示，图1为本发明实施例中的整体结构主视示意图；图2为本发明实施例中的整体结构示意图；图3为本发明实施例中的行走机构主视示意图；图4为本发明实施例中的行走机构整体示意图；图5为本发明实施例中的行走机构行走部分示意图；图6为本发明实施例中的行走机构电动机示意图；图7为本发明实施例中的行走机构拨水轮示意图；图8为本发明实施例中的清理机构俯视示意图；图9为本发明实施例中的清理机构示意图；图10为本发明实施例中的清理机构链网装配示意图；图11为本发明实施例中的清理机构链网板示意图；图12为本发明实施例中的悬浮机构装配示意图；图13为本发明实施例中的悬浮机构示意图；图14为本发明实施例中的架体与收集系统装配示意图；图15为本发明实施例中的架体组焊示意图；图16为本发明实施例中的收集系统示意图；

本发明提供一种近海岸悬浮杂物清理装置，包括：

架体1，其水平设置，所述架体1由方管型材和钢板焊接制成；

悬浮机构4，其包括若干标准悬浮箱402和若干非标悬浮箱401，各所述悬浮箱设置在所述架体1上，用于使清理装置悬浮于水面上；

运行警示系统5，其包括四个运行警示装置，各所述运行警示装置分别位于所述架体1的四个顶角，用于对清理装置四周的障碍物进行检测；

实时监控系统6，其设置在所述架体1上，所述实时监控系统6上设置有一个可自由旋转的摄像探头，用于检测清理区域是否存有悬浮杂物并监测清理装置的对悬浮杂物的清理情况，同时能够监控收集系统内收集的悬浮杂物情况；

收集系统11，其设置在所述架体1上，包括，竖直设置的边立板1101以及设置在所述边立板底部的带孔底板1102，所述收集系统11能够对悬浮杂物进行收集，悬浮杂物中的海水能够通过自重作用从所述带孔底板1102上的孔中流出所述收集系统11，收集系统11底部设置有一个压力传感器，用于检测收集系统11内收集的悬浮杂物重量；

行走机构2，其设置在所述架体1上，用于带动清理装置在清理区域行进；

清理机构3，其设置在所述架体1上，用于将悬浮杂物送进收集系统11；

清理机构俯仰装置7，其设置在所述架体1上，包括卷扬机装置和限位导向装置，用于对所述清理机构3的工作俯仰角进行调控；

控制系统10，其与所述行走机构2、所述清理机构3、所述清理机构俯仰装置7、所述运行警示系统5、所述实时监控系统6、所述收集系统11分别相连，用于收集各部件的数据信息，并对各部件的运行模式进行调节，所述控制系统10包括设置在所述架体1上的控制柜与设置在远端的无线遥控器。

进一步的，所述近海岸悬浮杂物清理装置，还包括：

动力源8，其设置在所述架体1上，其与所述行走机构2、所述清理机构3、所述清理机构俯仰装置7相连，用于为所述行走机构2、所述清理机构3、所述清理机构俯仰装置7提供动力；

控制系统源9，其设置在所述架体1上，其与所述收集系统11、所述运行警示系统5、所述实时监控系统6相连，用于为所述收集系统11、所述运行警示系统5、所述实时监控系统6提供电源供给。

进一步的，所述行走机构2，其设置有四个，对于任一行走机构包括，

低速电动机202，其通过栓接设置在所述架体1上；

主动双排链轮204，其通过键连接设置在所述低速电动机202的输出轴上，用于对低速电动机202的驱动进行输出；

传动轴209，其上设置有从动双排链轮206，所述从动双排链轮206通过第一链条与所述主动双排链轮204相连接；

沙滩行走轮201，其设置在所述传动轴209上，并能够与所述传动轴209进行同步转动，用于带动清理装置在沙滩上行进；

行走轴承座208，其设置在所述架体1上，并通过轴承与所述传动轴209相连，用于连接行走机构2与架体1；

拨水轮207，其通过键连接设置在所述传动轴209上，并能够与所述传动轴209进行同步转动，用于带动清理装置在水上行进。

进一步的，所述拨水轮207包括，拨水板20701、内键套20702、拨轮架20703；

所述拨水板20701，其设置有若干片，并通过焊接均布设置在所述拨轮架20703上，用于拨水；

所述拨轮架20703，其设置在所述拨水板20701两侧并与所述拨水板20701和所述内键套20702分别通过焊接固定连接，用于对所述拨水板20701进行固定；

所述内键套20702，其通过键连接与所述传动轴209相连，用于将传动轴209的运动状态传递至拨水轮207。

进一步的，所述沙滩行走轮201位于靠近架体1的一侧，所述拨水轮207位于远离架体1的一侧；

所述沙滩行走轮201有两种装配方式，分别为车轮式与履带式；

所述拨水板20701设置有六片。

进一步的，所述清理机构3包括：

框架317，其为所述清理机构3的支撑部件，用以对清理机构3的其他部件进行支撑与固定；

轴承座，其通过栓接设置在所述架体1上；

旋转轴306，其通过焊接设置在所述框架317上，并与所述架体1通过所述轴承座相连接；

驱动电机310，其设置在所述框架317上，用于驱动所述清理机构3；

链组输出链轮313，其通过键连接设置在所述驱动电机310的输出轴上，用于对电机动力进行输出；

链组从动链轮314，其通过键连接设置在传动轴309上，用于通过第二链条312将动力传输到传动轴309；

链条张紧轮311，其一端贴合于所述第二链条上，另一端设置在所述框架317上，用于第二链条在传动过程中保持适当的张紧力；

传动轴309，其设置在所述框架317上，其上设置有通过两半圆结构栓接拼接的后顶轮，所述传动轴两侧设置有主动链轮；

从动轴302，其设置在所述框架317上，其上设置有通过两半圆结构栓接拼接的前顶轮303，所述从动轴两侧设置有从动链轮301；

链网316，其围绕在主动链轮与从动链轮301上，用于将清理区域的悬浮杂物提升到清理装置上；

面顶轮304，其通过两半圆结构栓接设置在所述框架317的圆管上；

面顶轮固定件305，其通过顶丝设置在所述框架317的圆管上，其用于限制所述面顶轮的轴向位移；

排刷组件，其包括并列设置的排刷一307和排刷二308，用于将所述链网316上悬浮杂物清理至收集系统11；

所述前顶轮、所述后顶轮与所述面顶轮在清理机构3中起到对于所述链网316的支撑作用。

进一步的，所述链网316包括，若干组链网模块，对于任一链网模块，其包括，若干带柱链网片31603，将各所述带柱链网片连接到一起的链网连接件31601，所述链网连接件31601两端设置有滚珠链31602，并在滚珠链31602两侧设置挡片；

对于任一带柱链网片31603，其顶部设置有卡槽，其底部设置有能够与顶部卡槽相配合的卡口，卡槽和卡口的横向均设置有允许所述链网连接件31601通过的通孔；

当两组链网模块拼接时，一组链网模块将其带柱链网片31603的卡槽分别插入另一组链网模块中带柱链网片31603的卡口，并通过所述链网连接件31601贯穿连接处的各通孔。

进一步的，对于任一所述带柱链网片31603，其上设置有若干长短不一的呈W状分布的柱子，所述清理机构3在运行过程中，带柱链网片31603能够通过错落分布的柱子带动清理区域的悬浮杂物到所述链网上；

所述清理机构俯仰装置7，其通过所述卷扬机装置与所述清理机构相连接，所述卷扬机装置包括卷扬机和钢丝绳，所述卷扬机通过对钢丝绳的收放，能够对所述清理机构3的俯仰角进行调节。

进一步的，所述行走机构2带动整体装置的移动，在移动过程中，所述清理机构3通过带柱链网片31603旋转将悬浮杂物送进收集系统11，所述运行警示系统5对清理装置四周的障碍物进行检测，实时监控系统6随时观察装置的工作状态。悬浮机构4负责使清理装置在海面上悬浮，清理机构4俯仰装置负责调节清理机构3与海平面的角度，动力源8负责所有动作的动力供给，控制系统源9负责运行警示系统5、实时监控系统6、控制系统10的电源供给，控制系统10负责整体各个动作指令，收集系统11负责悬浮杂物收集滤水。

进一步的，所述清理装置拥有两种工作模式，包括人工手动模式与自动模式；

在人工手动模式下，所述控制系统10能够接收操作人员远程输入的动作指令，控制系统10根据动作指令控制行走机构2行进，使得清理装置到达悬浮杂物的位置；

在自动模式下，所述控制系统10控制所述摄像探头对清理装置周围360°的悬浮杂物进行图像收集，并将悬浮杂物图像信息传递至控制系统10；

所述控制系统10能够根据图像信息确定出与清理装置距离最短的悬浮杂物，并将该悬浮杂物作为目标悬浮杂物，控制所述行走机构2带动清理装置行进至目标悬浮杂物位置，并在完成对目标悬浮杂物的清理工作后，控制系统10控制所述摄像探头重新对清理装置周围360°的悬浮杂物进行图像收集，确定出与清理装置距离最短的悬浮杂物，并将该悬浮杂物作为新的目标悬浮杂物；

控制系统10根据图像信息中悬浮杂物与清理装置之间的距离确定出目标悬浮杂物，使得清理装置能够随时具有清理的目标，从而使得清理工作能够连续稳定的进行，并且不断更改目标悬浮杂物，使得清理装置优化清理路径，从而减少能源消耗。

所述控制系统10内设置有障碍物安全距离；

所述控制装置通过所述摄像探头观测清理装置位置与目标悬浮杂物位置中间是否存在障碍物，并通过观测结果确定清理装置的行进路线；

若清理装置位置与目标悬浮杂物位置中间不存在障碍物，则所述控制系统10控制所述行走机构2以清理装置位置与目标悬浮杂物位置的直线连线为路径带动清理装置行进；

若清理装置位置与目标悬浮杂物位置中间存在障碍物，则所述控制系统10控制所述行走机构2带动清理装置向障碍物方向行驶，并控制所述运行警示系统5对周围环境进行感应，当运行警示系统5检测到清理装置在障碍物安全距离范围内存在障碍物时，将障碍物信息发送至控制系统10；

所述控制系统10控制所述行走机构2左转90°后继续沿直线行驶，控制系统10根据清理装置的行驶距离，不断控制所述摄像探头进行角度调节，使得摄像探头对准方向为目标悬浮杂物的位置方向，当摄像探头的采集画面中出现目标悬浮杂物时，摄像探头将图像信号传输至控制系统10；

所述控制系统10控制所述行走机构2以清理装置位置与目标悬浮杂物位置的直线连线为路径带动清理装置行驶；

控制系统10通过控制摄像探头对目标悬浮杂物位置进行图像采集，使得控制系统能够判定出目标悬浮杂物的位置，并能够控制行走机构2根据直线最短距离达到目标悬浮杂物位置，提高了清理装置的清理效率，节省了清理装置的能源消耗。

进一步的，当清理装置到达目标悬浮杂物的位置时，所述控制系统10控制所述带柱链网片31603旋转，所述带柱链网片31603上长短不一的呈W状分布的柱子卡住悬浮杂物，将悬浮杂物送进所述收集系统11，悬浮杂物中的海水能够通过自重作用从所述带孔底板1102上的孔中流出所述收集系统11，此为一次打捞过程，完成一次打捞后，所述实时监控系统6对收集系统11内的情况进行监测，同时控制系统10控制所述行走机构2带动清理装置向下一目标悬浮杂物位置行进。

进一步的，所述控制系统10内保存有收集系统额定压力Fe，并保存有收集系统收集悬浮杂物的储量高度预设值He；

所述控制系统10对所述压力传感器回传的收集系统实时压力F0与所述实时监控系统的摄像探头采集到的收集系统中悬浮杂物高度H0进行判定，并通过判定结果确定是否需要对收集到的悬浮杂物进行清理；

若Fe＜F0,所述控制系统10判定所述收集系统11中的悬浮杂物重量超标，并控制行走机构2带动清理装置返回距离清理装置最近的沙滩位置，将清理收集系统指令发送至管理人员；

若Fe≥F0且H0＞He,所述控制系统10判定所述收集系统11中的悬浮杂物体积超标，并控制行走机构2带动清理装置返回距离清理装置最近的沙滩位置，将清理收集系统指令发送至管理人员；

若Fe≥F0且H0≤He,所述控制系统10判定暂不对所述收集系统11中的悬浮杂物进行清理。

控制系统10通过对收集系统11中悬浮杂物在收集系统11中的高度与压力进行双重检测，确保了收集系统11中悬浮杂物无法因为密度过小从而导致控制系统10对收集系统11中悬浮杂物收集量的错误判断，提高了清理装置的可靠性。

进一步的，所述控制系统10内保存有清理装置自身重量U1,并根据所述压力传感器回传的收集系统实时压力F0，计算出清理装置的实时总重量U2,设定U2=U1+F0/g，其中g为重力加速度；

所述控制系统10内设有排水量阻力系数α；

所述控制系统10能够对清理装置的实时总重量U2进行分析，并根据分析结果确定出排水量阻力系数α的数值；

若U2≤UA，则α=α1；

若U2＞UA，则α=α2；

其中UA为排水量标准参考值，α1为排水量阻力影响系数第一预设值，α2为排水量阻力影响系数第二预设值；

所述控制系统10内设有拨水轮能耗比I，拨水轮能耗比为清理装置在海平面上行驶时，清理装置在每单位距离内消耗的能量，设定I=α×U2×h，其中h为拨水轮能耗比计算补偿参数；

所述控制系统10能够控制动力源8对其内部的剩余能量进行检测，并将剩余能量P0传递至所述控制系统10；

所述控制系统10能够根据剩余能量P0对清理装置在海面上的剩余行驶距离L进行计算，设定L=P0/I，控制系统10根据计算结果判定清理装置是否需要返回沙滩；

若L≤B×Ld，所示控制系统10判定清理装置需要返回沙滩，控制所述行走机构2带动清理装置返回距离清理装置最近的沙滩位置；

若L＞B×Ld，所示控制系统10判定清理装置不需要返回沙滩，暂不修改原有行驶路径；

其中Ld为所述摄像探头检测到的清理装置返回沙滩所需要行进的最短距离，B为障碍物路径影响系数；

所述控制系统10在判定清理装置需要返回沙滩时，控制所述摄像探头观测清理装置返回最近沙滩位置的路径中的障碍物数量N，并根据障碍物数量N计算出障碍物路径影响系数B的数值，设定B=2+N/2。

若控制系统10不对清理装置在海面上的剩余行驶距离进行计算，当清理装置在海面上时，控制系统10无法判断动力源8中的剩余能源是否能够支持清理装置返回沙滩，从而加大清理装置在海面上失踪的风险，控制系统10通过对清理装置在海面上的剩余行驶距离进行计算，确定了清理装置返回沙滩的条件，降低了清理装置在海面上失踪的风险，同时提高了清理装置在自动模式下进行清理工作的可靠性。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种近海岸悬浮杂物清理装置，其特征在于，包括：

架体，其水平设置，所述架体由方管型材和钢板焊接制成；

悬浮机构，其包括若干标准悬浮箱和若干非标悬浮箱，各所述悬浮箱设置在所述架体上，使清理装置能够在水面上悬浮；

运行警示系统，其包括四个运行警示装置，各所述运行警示装置分别位于所述架体的四个顶角，用于对清理装置四周的障碍物进行检测；

实时监控系统，其设置在所述架体上，所述实时监控系统上设置有一个可自由旋转的摄像探头，用于检测清理区域是否存有待清理悬浮杂物并监测清理装置对待清理悬浮杂物的清理情况，同时能够监控收集系统内收集的悬浮杂物情况；

收集系统，其设置在所述架体上，包括，竖直设置的边立板以及设置在所述边立板底部的带孔底板，所述收集系统能够对悬浮杂物进行收集，悬浮杂物中的海水能够通过自重作用从所述带孔底板上的孔中流出所述收集系统，收集系统底部设置有一个压力传感器，用于检测收集系统内收集的悬浮杂物重量；

行走机构，其设置在所述架体上，用于带动清理装置在清理区域行进，所述行走机构包括传动轴；

清理机构，其设置在所述架体上，用于将悬浮杂物送进收集系统；

清理机构俯仰装置，其设置在所述架体上，包括卷扬机装置和限位导向装置，用于对所述清理机构的工作俯仰角进行调控；

动力源，其设置在所述架体上，其与所述行走机构、所述清理机构、所述清理机构俯仰装置相连，用于为所述行走机构、所述清理机构、所述清理机构俯仰装置提供动力；

控制系统，其与所述行走机构、所述清理机构、所述清理机构俯仰装置、所述运行警示系统、所述实时监控系统、所述收集系统分别相连，用于收集各部件的数据信息，并对各部件的运行模式进行调节，所述控制系统包括设置在所述架体上的控制柜与设置在远端的无线遥控器；

拨水轮，其通过键连接设置在所述传动轴上，并能够与所述传动轴进行同步转动，用于带动清理装置在水上行进；

所述拨水轮包括：拨水板、内键套、拨轮架；

所述拨水板，设置有若干片，并通过焊接均布设置在所述拨轮架上，用于拨水；所述拨轮架，其设置在所述拨水板两侧并与所述拨水板和所述内键套分别通过焊接固定连接，用于对所述拨水板进行固定；所述内键套，其通过键连接与所述传动轴相连，用于将传动轴的运动状态传递至拨水轮；

所述清理机构包括：链网，其用于将清理区域的悬浮杂物提升到清理装置上；

所述链网包括，若干组链网模块，对于任一链网模块，其包括：若干带柱链网片，将各所述带柱链网片连接到一起的链网连接件，所述链网连接件两端设置有滚珠链，并在滚珠链两侧设置挡片；

对于任一带柱链网片，其顶部设置有卡槽，其底部设置有能够与顶部卡槽相配合的卡口，卡槽和卡口的横向均设置有允许所述链网连接件通过的通孔；

当两组链网模块拼接时，一组链网模块将其带柱链网片的卡槽分别插入另一组链网模块中带柱链网片的卡口，并通过所述链网连接件贯穿连接处的各通孔；对于任一所述带柱链网片，其上设置有若干长短不一的呈W状分布的柱子，所述清理机构在运行过程中，带柱链网片能够通过错落分布的柱子带动清理区域的悬浮杂物到所述链网上；

所述清理机构俯仰装置，其通过所述卷扬机装置与所述清理机构相连接，所述卷扬机装置包括卷扬机和钢丝绳，所述卷扬机通过对钢丝绳的收放，能够对所述清理机构的俯仰角进行调节；

所述控制系统内保存有收集系统额定压力，并保存有所述收集系统收集悬浮杂物的储量高度预设值；

所述控制系统对所述压力传感器回传的收集系统实时压力与所述实时监控系统的摄像探头采集到的收集系统中悬浮杂物高度进行判定，并通过判定结果确定是否需要对收集到的悬浮杂物进行清理；

若收集系统额定压力小于收集系统实时压力,所述控制系统判定所述收集系统中的悬浮杂物重量超标，并控制行走机构带动清理装置返回距离清理装置最近的沙滩位置，将清理收集系统指令发送至管理人员；

若收集系统额定压力大于或等于收集系统实时压力且收集系统中悬浮杂物高度大于收集系统收集悬浮杂物的储量高度预设值,所述控制系统判定所述收集系统中的悬浮杂物体积超标，并控制行走机构带动清理装置返回距离清理装置最近的沙滩位置，将清理收集系统指令发送至管理人员；

若收集系统额定压力大于或等于收集系统实时压力且收集系统中悬浮杂物高度小于或等于收集系统收集悬浮杂物的储量高度预设值,所述控制系统判定暂不对所述收集系统中的悬浮杂物进行清理;

所述控制系统内保存有清理装置自身重量U1,并根据所述压力传感器回传的收集系统实时压力F0，计算出清理装置的实时总重量U2,设定U2=U1+F0/g，其中g为重力加速度；

所述控制系统内设有排水量阻力系数α；

所述控制系统能够对清理装置的实时总重量U2进行分析，并根据分析结果确定出排水量阻力系数α的数值；

若U2≤UA，则α=α1；

若U2＞UA，则α=α2；

其中UA为排水量标准参考值，α1为排水量阻力影响系数第一预设值，α2为排水量阻力影响系数第二预设值；

所述控制系统内设有拨水轮能耗比I，拨水轮能耗比为清理装置在海平面上行驶时，清理装置在每单位距离内消耗的能量，设定I=α×U2×h，其中h为拨水轮能耗比计算补偿参数；

所述控制系统能够控制动力源对其内部的剩余能量进行检测，并将剩余能量P0传递至所述控制系统；

所述控制系统能够根据剩余能量P0对清理装置在海面上的剩余行驶距离L进行计算，设定L=P0/I，控制系统根据计算结果判定清理装置是否需要返回沙滩；

若L≤B×Ld，所示控制系统判定清理装置需要返回沙滩，控制所述行走机构带动清理装置返回距离清理装置最近的沙滩位置；

若L＞B×Ld，所示控制系统判定清理装置不需要返回沙滩，暂不修改原有行驶路径；

其中Ld为所述摄像探头检测到的清理装置返回沙滩所需要行进的最短距离，B为障碍物路径影响系数；

所述控制系统在判定清理装置需要返回沙滩时，控制所述摄像探头观测清理装置返回最近沙滩位置的路径中的障碍物数量N，并根据障碍物数量N计算出障碍物路径影响系数B的数值，设定B=2+N/2。

2.根据权利要求1所述的近海岸悬浮杂物清理装置，其特征在于，还包括：

控制系统源，其设置在所述架体上，其与所述收集系统、所述运行警示系统、所述实时监控系统相连，用于为所述收集系统、所述运行警示系统、所述实时监控系统提供电源供给。

3.根据权利要求2所述的近海岸悬浮杂物清理装置，其特征在于，所述行走机构，其设置有四个，对于任一行走机构包括：

第一链条，用于连接所述行走机构中的主动装置与从动装置；

低速电动机，其通过栓接设置在所述架体上；

主动双排链轮，其通过键连接设置在低速电动机的输出轴上，用于对低速电动机的驱动进行输出；

传动轴，其上设置有从动双排链轮，所述从动双排链轮通过所述第一链条与所述主动双排链轮相连接；

沙滩行走轮，其设置在所述传动轴上，并能够与所述传动轴进行同步转动，用于带动清理装置在沙滩上行进；

行走轴承座，其设置在所述架体上，并通过轴承与所述传动轴相连，用于连接行走机构与架体。

4.根据权利要求3所述的近海岸悬浮杂物清理装置，其特征在于，所述沙滩行走轮位于靠近架体的一侧，所述拨水轮位于远离架体的一侧；

所述沙滩行走轮有两种装配方式，分别为车轮式与履带式；

所述拨水板设置有六片。

5.根据权利要求1所述的近海岸悬浮杂物清理装置，其特征在于，所述清理机构包括：

框架，其为所述清理机构的支撑部件，用以对清理机构的其他部件进行支撑与固定；

轴承座，其通过栓接设置在所述架体上；

旋转轴，其通过焊接设置在所述框架上，并与所述架体通过所述轴承座相连接；

驱动电机，其设置在所述框架上，用于驱动所述清理机构；

链组输出链轮，其通过键连接设置在所述驱动电机的输出轴上，用于对电机动力进行输出；

第二链条，用于连接所述清理机构中的传动装置与从动装置；

链组从动链轮，其通过键连接设置在传动轴上，用于通过所述第二链条将动力传输到传动轴；

链条张紧轮，其一端贴合于所述第二链条上，另一端设置在所述框架上，用于第二链条在传动过程中保持适当的张紧力；

传动轴，其设置在所述框架上，其上设置有通过两半圆结构栓接拼接的后顶轮，所述传动轴两侧设置有主动链轮；

从动轴，其设置在所述框架上，其上设置有通过两半圆结构栓接拼接的前顶轮，所述从动轴两侧设置有从动链轮；

链网，其围绕在主动链轮与从动链轮上；

面顶轮，其通过两半圆结构栓接设置在所述框架的圆管上；

面顶轮固定件，其通过顶丝设置在所述框架的圆管上，其用于限制所述面顶轮的轴向位移；

排刷组件，其包括并列设置的排刷一和排刷二，用于将所述链网上悬浮杂物清理至收集系统；

所述前顶轮、所述后顶轮与所述面顶轮在清理机构中起到对于所述链网的支撑作用。

6.根据权利要求5所述的近海岸悬浮杂物清理装置，其特征在于，所述清理装置有两种工作模式，包括人工手动模式与自动模式；

在人工手动模式下，所述控制系统能够接收操作人员远程输入的动作指令，控制系统根据动作指令控制行走机构行进，使得清理装置到达悬浮杂物的位置；

在自动模式下，所述控制系统控制所述摄像探头对清理装置周围360°的悬浮杂物进行图像收集，并将悬浮杂物图像信息传递至控制系统；

所述控制系统能够根据图像信息确定出与清理装置距离最短的悬浮杂物，并将该悬浮杂物作为目标悬浮杂物，控制所述行走机构带动清理装置行进至目标悬浮杂物位置，并在完成对目标悬浮杂物的清理工作后，控制系统控制所述摄像探头重新对清理装置周围360°的悬浮杂物进行图像收集，确定出与清理装置距离最短的悬浮杂物，并将该悬浮杂物作为新的目标悬浮杂物；

所述控制系统内设置有障碍物安全距离；

所述控制系统通过所述摄像探头观测清理装置位置与目标悬浮杂物位置中间是否存在障碍物，并通过观测结果确定清理装置的行进路线；

若清理装置位置与目标悬浮杂物位置中间不存在障碍物，则所述控制系统控制所述行走机构以清理装置位置与目标悬浮杂物位置的直线连线为路径带动清理装置行进；

若清理装置位置与目标悬浮杂物位置中间存在障碍物，则所述控制系统控制所述行走机构带动清理装置向障碍物方向行驶，并控制所述运行警示系统对周围环境进行感应，当运行警示系统检测到清理装置在障碍物安全距离范围内存在障碍物时，将障碍物信息发送至控制系统；

所述控制系统控制所述行走机构左转90°后继续沿直线行驶，控制系统根据清理装置的行驶距离，不断控制所述摄像探头进行角度调节，使得摄像探头对准方向为目标悬浮杂物的位置方向，当摄像探头的采集画面中出现目标悬浮杂物时，摄像探头将图像信号传输至控制系统；

所述控制系统控制所述行走机构以清理装置位置与目标悬浮杂物位置的直线连线为路径带动清理装置行驶；

当清理装置到达目标悬浮杂物的位置时，所述控制系统控制所述带柱链网片旋转，所述带柱链网片上长短不一的呈W状分布的柱子卡住悬浮杂物，将悬浮杂物送进所述收集系统，此为一次打捞过程；完成一次打捞后，所述实时监控系统对收集系统内的情况进行监测，同时控制系统控制所述行走机构带动清理装置向下一目标悬浮杂物位置行进。