CN211898266U - 一种水面清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种水面清洁机器人，包括第一垃圾收集组件、第二垃圾收集组件、两个平行间隔布置的泡沫材质的主体、至少一个连接装置和至少一个推进器，第一垃圾收集组件包括传送装置和第一收集装置，传送装置位于两个主体的后方、横跨两个主体之间的间隔，传送装置包括输送带，输送带相对于水平面倾斜布置，第一收集装置的底面、所述输送带相对较低的一端和主体的底面平齐，输送带的传送末端衔接第一收集装置，第二垃圾收集组件包括至少一组机械臂，机械臂的一端可相对转动的连接主体，另一端连接可抓取或放开物件的机械手。本实用新型两种垃圾收集组件实现三种垃圾清理模式，适用复杂的水面垃圾情况，使用灵活，高效清理垃圾，成本低。

Description

一种水面清洁机器人

技术领域

本实用新型涉及水面垃圾清理设备技术领域，具体为一种水面清洁机器人。

背景技术

目前我国水面环境领域存在不同程度的垃圾污染。例如，水面存在水藻、落叶、白色固体垃圾等。虽然水藻和水面漂浮落叶可降解，但是大量的水藻和水面漂浮落叶会使水体发臭，破坏该水域的和谐。

传统对水面垃圾的治理手段主要是靠人工打捞，但人工打捞存在清理不够彻底、清理效率低和劳动成本高等弊端。目前也出现了少部分的清理机器人，申请号CN201910168135.1的中国专利公开了一种水面清洁机器人，其主要由清洁机构、主机体和垃圾收集模块构成，清洁机构主要实现对水面垃圾的收集与传输，主机体主要提供浮力和安装基体，垃圾收集模块主要是收集有清洁模块传输过来的垃圾。但其清理方法只是简单地在水面进行清扫，不能适应现在复杂的水面环境，且装置成本高。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种水面清洁机器人，流经第一收集装置和第二收集装置的水量少，所述机器人受到的阻力小，两种垃圾收集组件实现三种垃圾清理模式，适用复杂的水面垃圾情况，使用灵活，高效清理垃圾，所述机器人成本低。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种水面清洁机器人，包括第一垃圾收集组件、第二垃圾收集组件、两个平行间隔布置的泡沫材质的主体、至少一个连接装置和至少一个推进器，两个主体通过连接装置连接，推进器连接在主体的底部，第一垃圾收集组件包括传送装置和第一收集装置，传送装置位于两个主体的后方、横跨两个主体之间的间隔，传送装置包括输送带，所述输送带相对于水平面倾斜布置，第一收集装置的底面、所述输送带相对较低的一端和主体的底面平齐，所述输送带的传送末端衔接第一收集装置，第二垃圾收集组件包括至少一组机械臂，机械臂的一端可相对转动的连接主体，另一端连接可抓取或放开物件的机械手。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述机器人还包括动力装置、无线传输模块和控制模块，动力装置安装在主体上，控制模块通过无线传输模块和动力装置电连接。

第二垃圾收集组件包括两组机械臂和两个机械手，两个机械臂各连接一个主体。

第二垃圾收集组件还包括第二收集装置，第二收集装置跨设在两个主体的上端面。

机械臂包括依次连接的一级机械臂、二级机械臂和三级机械臂，一级机械臂的远离二级机械臂的一端连接在主体的侧面上，三级机械臂的远离二级机械臂的一端连接机械手。

主体、一级机械臂、二级机械臂和三级机械臂依次铰接。

一级机械臂和主体之间、一级机械臂和二级机械臂之间、二级机械臂和三级机械臂之间各设有一舵机。

动力装置包括驱动推进器运行的推进器驱动装置、驱动输送带传送的传送驱动装置、驱动机械臂转动的机械臂驱动装置、驱动机械手抓取或展开的机械手驱动装置。

主体的外表面涂有一层树脂。

所述机器人还包括监测装置，监测装置包括摄像头，摄像头安装在主体上，摄像头和控制模块通过无线传输模块电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：流经第一收集装置和第二收集装置的水量少，所述机器人受到的阻力小，两种垃圾收集组件实现三种垃圾清理模式，适用复杂的水面垃圾情况，使用灵活，高效清理垃圾，所述机器人成本低。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的机械臂完全折叠状态示意图；

图3为本实用新型一个实施例的机械臂部分折叠状态示意图；

图4为本实用新型一个实施例的本体和连接装置结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例的第一收集装置和传送装置结构示意图；

图6为本实用新型一个实施例的机械臂和机械手结构示意图；

图7为本实用新型一个实施例的推进器结构示意图；

图8为本实用新型一个实施例的机械手结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

一种水面清洁机器人，如图1～8所示，包括两个主体1、两个连接装置2、两个推进器3、第一垃圾收集组件、第二垃圾收集组件、动力装置、监测装置和控制模块。

主体1为浮力装置，主体1为泡沫材质，可为整个清洁机器人有效地提供浮力。主体1的外表面涂有5mm厚的树脂，有效增强了主体1的刚度和抗疲劳性，保证所述机器人在受到外力有破损后仍能够提供浮力。

主体1为长条形，较佳的，为船体状。两个主体1平行间隔布置，两个主体1之间通过两个连接装置2连接。连接装置2为杆状，连接装置2的两端分别连接两个主体1，连接装置2和主体1垂直，两个连接装置2平行间隔布置。两个主体1和两个连接装置2一起构成双体船的船身。

两个推进器3各连接在一主体1的底部，较佳的，连接在主体1底部的后方。推进器3为矢量推进器，推进器3和主体1的连接处设有舵机，可以360度定轴旋转。舵机结合推进器3可以控制两个主体1和两个连接装置2构成的船身偏转方向的移动。舵机结合推进器3以控制装置转向移动的技术方案为本领域技术人员所熟知的技术方案，且不影响本要求保护的技术方案，在此不再赘述。需要说明的是，本文的前方是指沿着所述机器人的航行方向，位于航行前端的为前方或前端，相应的，位于航行后端的为后方或后端。

第一垃圾收集组件连接两个主体1的后端。第一垃圾收集组件包括传送装置4和第一收集装置5。传送装置4相对于水平面倾斜布置，传送装置4的传送末端衔接第一收集装置5。

具体的，传送装置4位于两个主体1的后方、横跨两个主体1之间的间隔。传送装置4的相对较低的一端和主体1的底面平齐，换句话说，传送装置4的相对较低的一端和水平面平齐，传送装置4的相对较高的一端和第一收集装置5衔接。传送装置4的传送方向为由其相对较低的一端朝其相对较高的一端。传送装置4为表面具有锯齿结构的输送带，能够很好地运送水藻和落叶及白色漂浮垃圾。

第一收集装置5为具有容腔的、上端面开口的长方体形。第一收集装置5的其它端面上开设多个通孔，所述通孔连通所述容腔。第一收集装置5的底面和传送装置4的相对较低的一端平齐，传送装置4的相对较低的一端位于所述容腔外，传送装置4的相对较高的一端位于所述容腔内。即第一收集装置5的底面和水平面平齐，较佳的，第一收集装置5的垂直于水平面的高度等于或略小于传送装置4的高度，传送装置4的高度是指其相对较高一端和相对较低一端的垂直距离，即传送装置4相对较高一端与水平面的距离。换句话说，第一收集装置5的垂直于宽度方向的一个端面的中部内凹，传送装置4位于所述内凹处。

所述传送装置4包括输送带、传动电机、两个传动轴和四个轴承座，传动电机安装在一个主体1上，其中两个轴承座分别安装在两个主体1上，具体的，安装在两个主体1相对的两个内侧面上，一个传动轴的两端各通过一个轴承安装在一个主体1上的轴承座上。传动电机通过联轴器连接安装在主体1的传动轴的一端。另外两个轴承座分别安装在第一收集装置5内凹处的两个相对的壁面上，另一个传动轴的两端各通过一个轴承安装在第一收集装置5上的轴承座上。两个传动轴平行间隔布置。两个传动轴位于输送带的内部，输送带呈相对于水平面倾斜布置，传动电机驱动一个传动轴转动，传动轴带动输送带传动。

第一收集装置5和两个主体1卡接。具体的，两个主体1的后端部各设有一个卡扣，第一收集装置5的前端部设有两个卡槽，两个卡槽和两个卡扣可卡接的设置。

第二垃圾收集组件包括第二收集装置6、两个机械臂和两个机械手10。第二收集装置6跨设在两个主体1的上端面、位于两个连接装置2之间，第二收集装置6为具有容腔的长方体形，第二收集装置6的上端面和一个侧端面开口。第二收集装置6的其它端面上开设多个通孔，所述通孔连通第二收集装置6的容腔。一个连接装置2位于第二收集装置6有开口的侧端，形成限位凸起，防止位于其内的垃圾掉落。

第二收集装置6和两个主体1卡接。具体的，两个主体1的顶部各设有一个卡扣，第二收集装置6的底部设有两个卡槽，两个卡槽和两个卡扣可卡接的设置。

两个机械臂各连接一个主体1。机械臂的一端可转动的连接主体1，另一端连接机械手10，机械臂包括依次连接的一级机械臂7、二级机械臂8、三级机械臂9，形成三轴机械臂。一级机械臂7和二级机械臂8铰接，二级机械臂8和三级机械臂9铰接，一级机械臂7、二级机械臂8和三级机械臂9通过铰接实现折叠或展开。一级机械臂7的远离二级机械臂8的一端铰接在主体1上，较佳的，一级机械臂7铰接在一主体1上的远离另一主体1的侧面上。即两个机械臂的两个一级机械臂7分别连接两个主体1的外侧面，以不阻挡流经两个主体1之间的垃圾，使流经两个主体1之间的垃圾进入主体1后方的传送装置4。一级机械臂7相对主体1可转动的设置，进一步的，一级机械臂7在一个平面内转动，所述平面平行于其铰接的主体1的侧面。

一级机械臂7、二级机械臂8和三级机械臂9均为碳纤维等材料做成，具有重量轻、强度高等优点。

机械手10包括铰接销、连接座和两个夹爪，铰接销一端铰接三级机械臂9的远离二级机械臂8的一端，铰接销的另一端与连接座连接，夹爪一端铰接在连接座上，另一端悬伸，两个夹爪的内凹侧相对。夹爪相对连接座可转动的设置，使两个夹爪之间的距离增大或减小以实现物件抓取。

与第一垃圾收集组件相比，第二垃圾收集组件更精准。

动力装置包括推进器驱动装置、传送驱动装置、机械臂驱动装置和机械手驱动装置。推进器驱动装置电连接推进器3和舵机，实现对推进器3的驱动和方向调整。传送驱动装置电连接传送装置4，实现对传送装置4的驱动运行。机械臂驱动装置电连接一级机械臂7、二级机械臂8和三级机械臂9，实现对一级机械臂7、二级机械臂8和三级机械臂9转动的驱动。机械手驱动装置电连接机械手10，实现机械手10的两个夹爪的抓取和放开动作的驱动。显然，传送驱动装置包括传动电机。

监测装置为摄像头11，摄像头11通过云台12安装在一个主体1上。

主体1上设置有电源模块，为动力装置和监测装置提供电源。所述的电源模块为2200mAh-30C 14.5V-4SIP的高性能锂离子聚合物电池。

控制模块通过无线传输模块分别和动力装置、监测装置电连接。监测装置监测的图像信息传送至控制模块，控制模块将操作人员输入的指令传送至动力装置。

作为另一种实施方式，一级机械臂7和主体1之间、一级机械臂7和二级机械臂8之间、二级机械臂8和三级机械臂9之间各设有一舵机。具体的，一级机械臂7和主体1之间的舵机为一级舵机，一级机械臂7和二级机械臂8之间的舵机为二级舵机，二级机械臂8和三级机械臂9之间的舵机为三级舵机。一级舵机用于调整一级机械臂7的转动方向，二级舵机用于调整二级机械臂8的转动方向，三级舵机用于调整三级机械臂9的转动方向。一级舵机、二级舵机和三级舵机均和控制模块电连接。显然，舵机的设置提高了机械臂的动作范围。

基于上述结构，所述机器人可实现三种工作模式：模式一：第一垃圾收集组件工作，第二垃圾收集组件不工作；模式二：第一垃圾收集组件不工作，第二垃圾收集组件工作；模式三：第一垃圾收集组件和第二垃圾收集组件均工作。

本实用新型的工作原理如下：将所述水面清洁机器人放置于水面上，所述机器人会浮在水面上。监测装置监测的图像信息传送至控制模块，操作人员根据接收到的图像判断水面垃圾的方位，然后通过启动推进器驱动装置启动推进器3，使所述机器人朝着所述垃圾方向航行，同时选择一种模式进行垃圾清理：

模式一时，传送驱动装置驱动传送装置4，水面上的垃圾相对所述机器人运动，当垃圾运行至两个主体1之间的间隔、朝着所述机器人的后方运行，且垃圾接触到传送装置4时，随着传送装置4的运行，传送装置4将接触其的垃圾运送至其末端后落入第一收集装置5，实现垃圾收集。此模式适合落叶、水藻和大量白色垃圾的清理。

模式二时，当所述机器人靠近垃圾时，机械臂驱动装置驱动一级机械臂7、二级机械臂8和三级机械臂9展开至机械手10接触垃圾，然后机械手驱动装置驱动机械手10的两个夹爪由展开至靠近以抓取垃圾，抓取后，机械臂驱动装置再驱动一级机械臂7、二级机械臂8和三级机械臂9相对转动至机械手10位于第二收集装置6的上方，当机械手10位于第二收集装置6的上方时，机械手驱动装置驱动机械手10的两个夹爪展开，垃圾落入第二收集装置6。此模式适合水面零星白色垃圾或成团水藻的抓取。

模式三时，同时启动上述模式一和模式二，当水面垃圾较多时，此模式可以提高垃圾清理效率。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种水面清洁机器人，其特征在于，包括第一垃圾收集组件、第二垃圾收集组件、两个平行间隔布置的泡沫材质的主体(1)、至少一个连接装置(2)和至少一个推进器(3)，两个主体(1)通过连接装置(2)连接，推进器(3)连接在主体(1)的底部，第一垃圾收集组件包括传送装置(4)和第一收集装置(5)，传送装置(4)位于两个主体(1)的后方、横跨两个主体(1)之间的间隔，传送装置(4)包括输送带，所述输送带相对于水平面倾斜布置，第一收集装置(5)的底面、所述输送带相对较低的一端和主体(1)的底面平齐，所述输送带的传送末端衔接第一收集装置(5)，第二垃圾收集组件包括至少一组机械臂，机械臂的一端可相对转动的连接主体(1)，另一端连接可抓取或放开物件的机械手(10)。

2.根据权利要求1所述的水面清洁机器人，其特征在于：所述机器人还包括动力装置、无线传输模块和控制模块，动力装置安装在主体(1)上，控制模块通过无线传输模块和动力装置电连接。

3.根据权利要求2所述的水面清洁机器人，其特征在于：第二垃圾收集组件包括两组机械臂和两个机械手(10)，两个机械臂各连接一个主体(1)。

4.根据权利要求2所述的水面清洁机器人，其特征在于：第二垃圾收集组件还包括第二收集装置(6)，第二收集装置(6)跨设在两个主体(1)的上端面。

5.根据权利要求2～4任一所述的水面清洁机器人，其特征在于：机械臂包括依次连接的一级机械臂(7)、二级机械臂(8)和三级机械臂(9)，一级机械臂(7)的远离二级机械臂(8)的一端连接在主体(1)的侧面上，三级机械臂(9)的远离二级机械臂(8)的一端连接机械手(10)。

6.根据权利要求5所述的水面清洁机器人，其特征在于：主体(1)、一级机械臂(7)、二级机械臂(8)和三级机械臂(9)依次铰接。

7.根据权利要求5所述的水面清洁机器人，其特征在于：一级机械臂(7)和主体(1)之间、一级机械臂(7)和二级机械臂(8)之间、二级机械臂(8)和三级机械臂(9)之间各设有一舵机。

8.根据权利要求6或7所述的水面清洁机器人，其特征在于：动力装置包括驱动推进器(3)运行的推进器驱动装置、驱动输送带传送的传送驱动装置、驱动机械臂转动的机械臂驱动装置、驱动机械手(10)抓取或展开的机械手驱动装置。

9.根据权利要求1所述的水面清洁机器人，其特征在于：主体(1)的外表面涂有一层树脂。

10.根据权利要求2所述的水面清洁机器人，其特征在于：所述机器人还包括监测装置，监测装置包括摄像头(11)，摄像头(11)安装在主体(1)上，摄像头(11)和控制模块通过无线传输模块电连接。

Images