CN209479915U - 一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人 - Google Patents
一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人，包括机器人主体、垃圾收集装置、驱动装置、自稳装置以及控制电路，其中机器人主体包括潜水泵、外桶下端盖、接触条、外桶；垃圾收集装置包括泡沫桶、垃圾收集网、毛边条；驱动装置包括四个螺旋桨固定座以及四套螺旋桨；自稳装置包括压力舱固定座、四个压力舱固定块、四个压力舱；控制电路包括24V电源、stm32单片机、螺旋桨电机、气阀、太阳能电池板。本装置利用水流涡旋的原理收集垃圾，结构简单、收集垃圾面积大、无死角，以达到节约资源，保护环境，优化资源配置和节能减排的效果。
Description
技术领域
本专利申请属于机械设备技术领域，更具体地说，是涉及一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人。
背景技术
现今，水面漂浮垃圾污染状况十分严峻。现大多水面垃圾收集采用人工打捞或者是自动打捞垃圾机器人，但是采用人工打捞的方式需要专业人员操作，并且劳动强度大、工作效率低、周期长、不安全，且受天气环境影响较为严重。目前市场上自动打捞垃圾机器人结构复杂、价格昂贵、能耗大、死角位置水面垃圾难以收集。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人，结构简单、收集垃圾面积大、无死角，可以达到节约资源，保护环境的目的。
为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人，包括机器人主体、垃圾收集装置、驱动装置、自稳装置以及控制电路，其中的：
机器人主体包括外桶、沿外桶延伸方向周向设置在外桶内壁上的若干接触条、与外桶底端连接的外桶下端盖、与外桶下端盖的开口固定连接的潜水泵；
垃圾收集装置包括设置在外桶内并与接触条接触配合的泡沫桶、安装在泡沫桶上的垃圾收集网、安装在外桶上的毛边条；
驱动装置包括若干个套在外桶外壁上并首尾连接在一起的螺旋桨固定座、设置在每个螺旋桨固定上的螺旋桨；
自稳装置包括若干个套在外桶外壁上并首尾连接在一起的压力舱固定座、设置在每个压力舱固定座上的压力舱固定块、设置在压力舱固定块上并与潜水泵连通的压力舱；
控制电路包括太阳能电池板、与太阳能电池板连接的电源、与电源连接的单片机、与单片机连接的螺旋桨电机和气阀，潜水泵也与单片机连接。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：外桶为PVC管道节段，外桶下端盖通过胶水与外桶的底端连接固定，接触条通过热熔胶或者胶水固定在外桶内壁上。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：螺旋桨固定座和压力舱固定座均为弧形，数量均为3-5个，螺旋桨固定座和压力舱固定座内径均为15-30mm。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：潜水泵与外桶下端盖的开口连接处设有密封圈，密封圈为紫铜垫。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：压力舱通过双面胶与压力舱固定块相连接，压力舱固定块为弧形，压力舱固定座设置在螺旋桨固定座的上方。
本实用新型技术方案的进一步改进在于：电源为24V电源，单片机为stm32单片机。
由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的有益效果是：
本实用新型可以对水面的垃圾悬浮物进行自动汇聚，收集垃圾的面积广。另外，在机构整体设计方面，采用内外桶结构，外桶外壁连接3-5个(比如四个)螺旋桨控制整个机构的运动位置和方向。此外，外桶的周围还连接着一个压力舱，通过进水和排水控制整个机构的上升和下潜，节约资源、结构简单。垃圾收集装置由泡沫桶、垃圾收集网、毛边条三个部分组成，通过潜水泵将收集到的暂时储存到外桶里的水排放到河海里，泡沫桶和垃圾收集网通过水的浮力作用实现垃圾与水的分离并不飘出水里，外桶底部的潜水泵将实现对水的不断循环，不断地提供涡旋向心吸力，实现垃圾收集的连续过程。另外，本实用新型专利所设计的作品通过光能+蓄电池的模式进行供能，即太阳能+24V电源进行供电驱动，实现资源的合理配置使用以及环保节能。
本装置利用水流涡旋的原理收集垃圾，结构简单、收集垃圾面积大、无死角，以达到节约资源，保护环境，优化资源配置和节能减排的效果。
附图说明
图1是本实用新型的轴侧图；
图2是本实用新型的前视图；
图3是本实用新型的俯视图；
图4是本实用新型的左视图；
其中：1、潜水泵；2、外桶下端盖；3、螺旋桨固定座；4、压力舱固定座；5、压力舱固定块；6、压力舱；7、泡沫桶；8、垃圾收集网；9、接触条；10、外桶。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明。
本实用新型公开了一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人，参见图1-图4，包括机器人主体、垃圾收集装置、驱动装置、自稳装置以及控制电路，其中的：
机器人主体包括外桶10、沿外桶10延伸方向周向设置在外桶10内壁上的若干接触条9(比如四根)、与外桶10底端连接的外桶下端盖2、与外桶下端盖2的开口固定连接的潜水泵1；
垃圾收集装置包括设置在外桶10内并与接触条9接触配合的泡沫桶7、安装在泡沫桶7上的垃圾收集网8、安装在外桶10上的毛边条；泡沫桶7通过在四根接触条9中间，中间会留有点空隙，即便于泡沫桶7的上沉和下潜，也可以让垃圾跟随水流入垃圾收集装置中。垃圾收集网8安装在泡沫桶7上，垃圾跟随水流流进泡沫桶7中，垃圾留在垃圾收集网8上。毛边条安装在外桶10上，避免垃圾进入外桶10内壁与泡沫桶7内壁间，从而影响泡沫桶7的移动。
驱动装置包括若干个套在外桶10外壁上并首尾连接在一起的螺旋桨固定座3、设置在每个螺旋桨固定座3上的螺旋桨；螺旋桨固定座3为弧形，数量均为3-5个，如四个；螺旋桨固定座3内径为15-30mm，如20mm。驱动装置由四个3D打印的螺旋桨固定座3以及四套螺旋桨组成。螺旋桨固定座3由3D打印制造而成，内径为20mm，每个螺旋桨固定座3通过4mm的螺栓进行连接。其连接的方式为：螺旋桨固定座3套在外桶10上，四个连接在一起，然后再通过4mm的螺栓把螺旋桨固定座3两两连接在一起。四套螺旋桨的配套轴与所设计的螺旋桨固定座3通过孔过渡连接进行配合固定。
自稳装置包括若干个套在外桶10外壁上并首尾连接在一起的压力舱固定座4、设置在每个压力舱固定座4上的压力舱固定块5、设置在压力舱固定块5上并与潜水泵1连通的压力舱6；压力舱固定座4为弧形，数量为3-5个，如四个，压力舱固定座4内径均为15-30mm，如20mm。压力舱固定座4由3D打印制造而成，内径为20mm，每个压力舱固定座4通过4mm的螺栓进行连接。其连接的方式为：压力舱固定座四套在外桶10上，四个连接在一起，然后再通过4mm的螺栓把压力舱固定座4两两连接在一起。压力舱固定块5通过4mm的螺栓与压力舱固定座4进行固定连接。压力舱6通过双面胶与压力舱固定块5相连接。通过潜水泵1排水的多少进行调控四个压力舱6需要排水或者进水多少，从而达到控制整个装置的动态平衡。
控制电路包括太阳能电池板、与太阳能电池板连接的电源、与电源连接的单片机、与单片机连接的螺旋桨电机和气阀，潜水泵1也与单片机连接。通过电源与太阳能电池板存蓄电源的方式进行供电，实现能源的循环利用。通过控制板控制螺旋桨电机、潜水泵的开合、气阀的开合来保持水面垃圾收集机器人的平稳和收集垃圾。电源为24V电源，单片机为stm32单片机。太阳能电池板、电源、单片机可以为一体封装，并具有防水性，设置位置不作具体要求。
外桶10为生活用水的PVC管道节段，优选φ200mmX250mm的PVC管道节段作为外桶10。外桶下端盖2通过胶水与外桶10的底端连接固定，接触条9均匀安装在外桶10的内壁上，接触条9通过热熔胶或者胶水固定在外桶10内壁上。潜水泵1与外桶下端盖2开口处通过螺纹连接的方式进行连接固定，其中间垫有密封圈进行密封操作。当整个机构放下水中，固定在一个水平面上进行，打开潜水泵1的电源开关，即可看到机器人的主体会形成一个漩涡的现象。
潜水泵1与外桶下端盖2的开口连接处设有密封圈，可以为橡胶密封圈或金属密封圈(如紫铜密封圈)。
压力舱6通过双面胶与压力舱固定块5相连接，压力舱固定块5为弧形，压力舱固定座4设置在螺旋桨固定座3的上方，整体结构布局合理。
Claims (6)
1.一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人，其特征在于：包括机器人主体、垃圾收集装置、驱动装置、自稳装置以及控制电路，其中的：
机器人主体包括外桶(10)、沿外桶(10)延伸方向周向设置在外桶(10)内壁上的若干接触条(9)、与外桶(10)底端连接的外桶下端盖(2)、与外桶下端盖(2)的开口固定连接的潜水泵(1)；
垃圾收集装置包括设置在外桶(10)内并与接触条(9)接触配合的泡沫桶(7)、安装在泡沫桶(7)上的垃圾收集网(8)、安装在外桶(10)上的毛边条；
驱动装置包括若干个套在外桶(10)外壁上并首尾连接在一起的螺旋桨固定座(3)、设置在每个螺旋桨固定座(3)上的螺旋桨；
自稳装置包括若干个套在外桶(10)外壁上并首尾连接在一起的压力舱固定座(4)、设置在每个压力舱固定座(4)上的压力舱固定块(5)、设置在压力舱固定块(5)上并与潜水泵(1)连通的压力舱(6)；
控制电路包括太阳能电池板、与太阳能电池板连接的电源、与电源连接的单片机、与单片机连接的螺旋桨电机和气阀，潜水泵(1)也与单片机连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人，其特征在于：外桶(10)为PVC管道节段，外桶下端盖(2)通过胶水与外桶(10)的底端连接固定，接触条(9)通过热熔胶或者胶水固定在外桶(10)内壁上。
3.根据权利要求2所述的一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人，其特征在于：螺旋桨固定座(3)和压力舱固定座(4)均为弧形，数量均为3-5个，螺旋桨固定座(3)和压力舱固定座(4)内径均为15-30mm。
4.根据权利要求3所述的一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人，其特征在于：潜水泵(1)与外桶下端盖(2)的开口连接处设有密封圈。
5.根据权利要求4所述的一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人，其特征在于：压力舱(6)通过双面胶与压力舱固定块(5)相连接，压力舱固定块(5)为弧形，压力舱固定座(4)设置在螺旋桨固定座(3)的上方。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于流体向心引力的水面垃圾收集机器人，其特征在于：电源为24V电源，单片机为stm32单片机。
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2019
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