CN213168480U - 一种水车式无人垃圾清理船 - Google Patents

Abstract

一种水车式无人垃圾清理船，属于无人船技术领域。所述水车式无人垃圾清理船包括蓄电池、控制装置以及通过储物箱连通的左船体和右船体，左船体和右船体之间设置有垃圾收集装置和垃圾箱，左船体和右船体的下方均设置有推进装置，垃圾收集装置包括电机一、中心轴、左环形板和右环形板，电机一设置于左船体或右船体的内部，电机一与中心轴连接，中心轴分别与左环形板和右环形板通过若干个支撑杆固定连接，左环形板和右环形板之间均匀设置有若干个勺型镂空叶片，勺型镂空叶片的一侧设置有刀片。所述水车式无人垃圾清理船避免了人工的实时操作，提高了作业效率，同时避免了无人垃圾船撞上障碍物，提高了运行的安全性。

Description

一种水车式无人垃圾清理船

技术领域

本实用新型涉及无人船技术领域，特别涉及一种水车式无人垃圾清理船。

背景技术

随着经济的发展，人们的生活有了很大的改善，越来越多的公园景区被开发，相应的也带来一些问题。景区的湖、公园中的水池以及河流的水面区域都会漂浮一些垃圾，而且水草的疯长会过多消耗水中的氧气，不利于水中鱼类的生长，久而久之会造成水域环境的污染、水质下降等问题。目前大多数水面垃圾清理的方式采用人工打捞和清洁工人驾驶船进行打捞的方法，在水域面积比较大或水面环境比较复杂的情况下，会消耗人力，甚至会对工人的生命安全造成威胁。随着无人船技术的发展，出现了无线遥控无人船进行垃圾回收的方式，避免了人工打捞可能存在危险的情况，但是这种方式对人员的利用率不够，需要操作人员一直对船进行操控，在人与船的距离较远时，操作人员往往出现误判的情况。因此，无人船自主打捞水面垃圾在无人船领域及清洁环保领域都具有重要意义。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本实用新型提供了一种水车式无人垃圾清理船，其避免了人工的实时操作，提高了作业效率，同时避免了无人垃圾船撞上障碍物，提高了运行的安全性。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种水车式无人垃圾清理船，包括通过储物箱连通的左船体和右船体，所述左船体和右船体之间设置有垃圾收集装置和垃圾箱，所述左船体和右船体的下方均设置有推进装置；

所述垃圾收集装置包括电机一、中心轴、左环形板和右环形板，所述电机一设置于左船体或右船体的内部，并且电机一与中心轴连接，所述中心轴分别与左环形板和右环形板通过若干个支撑杆固定连接，所述左环形板和右环形板之间均匀设置有若干个勺型镂空叶片，所述勺型镂空叶片远离中心轴的一侧设置有刀片；

所述推进装置包括电机二和螺旋桨；

所述水车式无人垃圾清理船还包括蓄电池和控制装置，所述控制装置包括主控制器、双目相机、激光雷达、通讯设备和定位装置，所述双目相机、激光雷达和定位装置均设置于储物箱的顶部，所述蓄电池、主控制器和通讯设备均设置于储物箱的内部，所述蓄电池与主控制器连接，所述主控制器分别与电机一、电机二、双目相机、激光雷达、通讯设备和定位装置连接。

进一步的，所述勺型镂空叶片远离中心轴的一侧的侧边比其靠近中心轴一侧的侧边长。

进一步的，所述左环形板和右环形板均分别为中心向内凹的环形结构。

进一步的，所述水车式无人垃圾清理船还包括固定门，所述固定门包括左扇门和右扇门，所述左扇门与左船体的后方铰接，所述右扇门与右船体的后方铰接。

进一步的，所述电机二与螺旋桨连接，所述螺旋桨外部设置有保护罩。

进一步的，所述左船体和右船体的内侧均设置有限位槽，所述垃圾箱的外部设置有与限位槽对应的凸起。

进一步的，所述垃圾箱为顶部开口的长方形箱体结构，所述垃圾箱的前端设置有垃圾导流板，所述垃圾箱的底部为镂空结构。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型水车式无人垃圾清理船可以运行在公园封闭式人工湖、景区半封闭式等水域环境中，进行垃圾及水草的打捞，适用范围广，克服人工打捞效率低下的缺点；

2)本实用新型通过控制装置各部分的配合，实现完全自主控制垃圾船进行垃圾识别和打捞，依赖激光雷达实现无人垃圾船自主避障与路线规划，避免了人工的实时操作，提高了作业效率，同时避免了无人垃圾船撞上障碍物，提高了运行的安全性；

3)垃圾收集装置增大了与水面的接触面积，一定程度上提高了垃圾及水草的打捞效率。

本实用新型的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种水车式无人垃圾清理船的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的垃圾收集装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种水车式无人垃圾清理船的后视图；

图4是本实用新型实施例提供的一种水车式无人垃圾清理船的垃圾箱安装示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

1、左船体，2、垃圾收集装置，21、刀片，22、勺型镂空叶片，23、支撑杆，24、中心轴，3、右船体，31、限位槽，4、垃圾箱，41、垃圾导流板，42、凸块，5、储物箱，51、双目相机，52、激光雷达，6、推进装置，61、螺旋桨，62、保护罩，7、固定门，71、左扇门，72、右扇门，73、合页。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。术语“一”、“二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

为了解决现有技术存在的问题，如图1至图4所示，本实用新型提供了一种水车式无人垃圾清理船，包括通过储物箱5连通的左船体1和右船体3，左船体1和右船体3之间设置有用于收集垃圾的垃圾收集装置2和用于存放垃圾的垃圾箱4，左船体1和右船体3的下方均设置有推进装置6；

垃圾收集装置2包括电机一、中心轴24、左环形板和右环形板，电机一设置于左船体1或右船体3的内部，并且电机一与中心轴24连接，中心轴24分别与左环形板和右环形板通过若干个支撑杆23固定连接，左环形板和右环形板之间均匀设置有若干个勺型镂空叶片22，勺型镂空叶片22远离中心轴24的一侧设置有刀片21；

推进装置6包括电机二和螺旋桨61；

水车式无人垃圾清理船还包括蓄电池和控制装置，控制装置包括主控制器、双目相机51、激光雷达52、通讯设备和定位装置，双目相机51、激光雷达52和定位装置均设置于储物箱5的顶部，蓄电池、主控制器和通讯设备均设置于储物箱5的内部，蓄电池与主控制器连接，主控制器分别与电机一、电机二、双目相机51、激光雷达52、通讯设备和定位装置连接。

如图1所示，本实施例中，储物箱5固定于左船体1和右船体3后端的上方，并与左船体1和右船体3的内部连通，蓄电池为整个装置提供动力。主控制器的型号为STM32F407控制板，其用于控制整个装置的工作。通讯设备采用4G模块，用于接收与发出信号。定位装置采用GPS，用于船体导航。双目相机51用于对水面垃圾进行图像拍摄，激光雷达52的型号为RPLIDAR A2，用于无人垃圾船的自主避障及路线规划。

作为优选，勺型镂空叶片22远离中心轴24的一侧的侧边比其靠近中心轴24一侧的侧边长，左环形板和右环形板均分别为中心向内凹的环形结构。

如图2所示，中心向内凹的左环形板和右环形板均套设于中心轴24的外部，并且左环形板和右环形板均分别通过若干个支撑杆23支撑并固定于中心轴24，提高了装置的稳固性，电机一为垃圾收集装置2提供动力，其驱动使整个垃圾收集装置2旋转，即电机一通过中心轴24、支撑杆23、左环形板和右环形板带动勺型镂空叶片22旋转，中心轴24分别与左船体1和右船体3的连接处安装有轴承和密封圈，轴承用于实现中心轴24的转动，密封圈用于防止水进入船体。勺型镂空叶片22前缘长后缘短，增加垃圾收集装置2与垃圾的接触面积，并且勺型镂空叶片22的前缘安装刀片21，在船体前进时能够割除水草并打捞水面的垃圾，勺型镂空叶片22在将垃圾打捞起后，垃圾中的大部分水分会通过镂空的叶片流出，然后垃圾随着垃圾收集装置2的旋转靠重力落到后方的垃圾箱4中，实现水域的清洁。本实施例中，电机一位于左船体1的内部，垃圾收集装置2为可旋转的水车式垃圾收集装置2，垃圾收集装置2后下方设有垃圾箱4，水车式垃圾收集装置2安装在左船体1和右船体3中间靠下的位置，垃圾清理装置的至少1/2浸没在水中，以达到垃圾打捞的最高效率。

水车式无人垃圾清理船还包括固定门7，固定门7包括左扇门71和右扇门72，左扇门71与左船体1的后方铰接，右扇门72与右船体3的后方铰接。

如图3所示，左船体1和右船体3后方的固定门7用于固定垃圾箱4，防止垃圾箱4在水流的冲击下沿着左船体1和右船体3内侧的限位槽31滑出船体，本实施例中，左扇门71通过合页73固设于左船体1的后端，右扇门72通过合页73固设于右船体3的后端，左扇门71和右扇门72之间可通过门锁或者卡扣进行锁定。

电机二与螺旋桨61连接，螺旋桨61外部设置有保护罩62。

如图4所示，推进装置6设置于左船体1和右船体3的后下方，通过主控制器控制左右两个推进装置6的电机二差速运动，能够实现船体在水中的前进及转向。

左船体1和右船体3的内侧均设置有限位槽31，垃圾箱4的外部设置有与限位槽31对应的凸起。

垃圾箱4为顶部开口的长方形箱体结构，垃圾箱4的前端设置有垃圾导流板41，垃圾箱4的底部为镂空结构。

如图4所示，垃圾导流板41与水平面的夹角呈40°，便于垃圾滑到垃圾箱4中，垃圾箱4两侧设有凸块42，凸块42沿限位槽31滑动使垃圾箱4滑到左船体1和右船体3之间，通过凸块42和限位槽31实现垃圾箱4左右上下方向的固定，在垃圾装满后可由人工从左船体1和右船体3之间抽出垃圾箱4，优选地，位于垃圾箱4凸块42上方的位置设置为镂空结构，以减轻垃圾船的重量。

本实用新型一种水车式无人垃圾清理船的的工作过程：

在操作人员规划好垃圾清理船的运行路径后，将路径规划的程序移植到主控制器中，通过无线通讯设备4G模块发出开机指令，无人垃圾清理船的主控制器STM32F407在接收到开机信号后，发出控制命令给电机二，电机二收到信号带动螺旋桨61旋转，同时，无人垃圾清理船通过定位装置GPS定位，GPS将位置信息发送给主控制器，然后主控制器读取并执行规划好的运行路线；双目相机51开始工作，双目相机51不断采集水面图像信息，并将图像信息通过串口发送给主控制器，主控制器中的图像识别算法对图像信息进行处理，在识别到前方水面有垃圾时，发出驱动垃圾清理装置电机一的信号，由电机一驱动垃圾清理装置旋转，进行垃圾打捞；在双目相机51未检测到水面垃圾时，会发出相应的信号给主控制器，主控制器发出停止垃圾清理装置电机一执行的信号，停止垃圾清理装置的旋转，在一定程度上节约电能；在无人垃圾清理船运行过程中，激光雷达52旋转扫描获取点云数据并将其发送给主控制器，由主控制器中设置的点云处理算法进行点云数据的处理，在检测到前方高出水面一定高度的障碍物时，激光雷达52将其与障碍物的距离信息发给主控制器，根据设定的避障算法由主控制器控制无人垃圾清理船进行自主避障；在无人垃圾清理船运行完设定的路线后，主控制器执行返航命令，返回起始点，由操作人员抽出垃圾箱4并将垃圾倒出，整个垃圾清理过程结束。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种水车式无人垃圾清理船，其特征在于，包括通过储物箱连通的左船体和右船体，所述左船体和右船体之间设置有垃圾收集装置和垃圾箱，所述左船体和右船体的下方均设置有推进装置；

所述垃圾收集装置包括电机一、中心轴、左环形板和右环形板，所述电机一设置于左船体或右船体的内部，并且电机一与中心轴连接，所述中心轴分别与左环形板和右环形板通过若干个支撑杆固定连接，所述左环形板和右环形板之间均匀设置有若干个勺型镂空叶片，所述勺型镂空叶片远离中心轴的一侧设置有刀片；

所述推进装置包括电机二和螺旋桨；

所述水车式无人垃圾清理船还包括蓄电池和控制装置，所述控制装置包括主控制器、双目相机、激光雷达、通讯设备和定位装置，所述双目相机、激光雷达和定位装置均设置于储物箱的顶部，所述蓄电池、主控制器和通讯设备均设置于储物箱的内部，所述蓄电池与主控制器连接，所述主控制器分别与电机一、电机二、双目相机、激光雷达、通讯设备和定位装置连接。

2.根据权利要求1所述的水车式无人垃圾清理船，其特征在于，所述勺型镂空叶片远离中心轴的一侧的侧边比其靠近中心轴一侧的侧边长。

3.根据权利要求2所述的水车式无人垃圾清理船，其特征在于，所述左环形板和右环形板均分别为中心向内凹的环形结构。

4.根据权利要求1所述的水车式无人垃圾清理船，其特征在于，所述水车式无人垃圾清理船还包括固定门，所述固定门包括左扇门和右扇门，所述左扇门与左船体的后方铰接，所述右扇门与右船体的后方铰接。

5.根据权利要求1所述的水车式无人垃圾清理船，其特征在于，所述电机二与螺旋桨连接，所述螺旋桨外部设置有保护罩。

6.根据权利要求1所述的水车式无人垃圾清理船，其特征在于，所述左船体和右船体的内侧均设置有限位槽，所述垃圾箱的外部设置有与限位槽对应的凸起。

7.根据权利要求1所述的水车式无人垃圾清理船，其特征在于，所述垃圾箱为顶部开口的长方形箱体结构，所述垃圾箱的前端设置有垃圾导流板，所述垃圾箱的底部为镂空结构。

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