CN219908859U - 基于绿源模块的水上垃圾清理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于绿源模块的水上垃圾清理装置，涉及污染物清洗领域，包括垃圾桶升降与倾倒装置和仿生连杆机构，所述垃圾桶升降与倾倒装置中前置支架为L型结构，L型结构上与水平面平行端上支撑有主动齿轮，J型齿条与主动齿轮啮合，J型齿轮与垃圾桶外侧壁连接，所述后置支架中间开设有滑道，滑道内设置有销轴；所述销轴两端通过轴承连接有滑块和连接块；所述连接块一端与垃圾桶转轴连接；所述仿生连杆机构用来收集水中的杂物。本实用新型通过仿生机构对水面杂物进行收集，杂物置于垃圾箱中，通过垃圾桶升降与倾倒装置可以将杂物自动倾倒，本实用新型自动化程度高，且通过绿源模块给各个动力源供电，因此对环境友好。

Description

基于绿源模块的水上垃圾清理装置

技术领域

本实用新型涉及污染物清洗领域，尤其涉及到基于绿源模块的水上垃圾清理装置。

背景技术

21世纪以来随着我国现代化进程的加快，在“节能减排”的主基调下，为了满足广大人民日益增长的对美好生活的需求，加快打造环境友好型的现代化宜居城市，面向生态文明建设与保障资源安全供给的国家重大战略需求，国家出资修建了许多人工湖、湿地公园、水景观等亲水区域，这些水域不仅能美化城市环境，还能促进生态平衡。但是工业文明的发展使海洋、湖泊、河流等水域环境日益恶化，受到水面污染物不同程度的污染，水域垃圾清理也一直是热点问题，并且由于自然和人为因素的影响，垃圾产量大量增加，这些水域通常存在大量的漂浮物，如塑料袋、饮料瓶、落叶等，如若不及时清理不仅严重影响水域美观，还会对生态系统形成不可逆转的伤害，造成水体富营养化，出现水华等水污染问题。鉴于上述情况，我们考虑城市生态环境在很大程度上受到水域环境的影响，保障水域环境的环保无污染是建设生态城市的重要基础，因此小型便捷的城市水上垃圾清洁器设计的诉求应运而生。

高效且经济地清理小型水域的水上漂浮垃圾一直是环卫部门亟需解决的问题。经考察发现，目前小型水域水面漂浮物的清理办法主要是清洁人员采用手持式长杆网兜等传统工具进行人工打捞，而长杆本身长度有限，导致这种方式劳动力耗费较大，且周期长性价比低，同时存在清理不干净、耗时长、清除效率低、劳动强度大等弊端，效果不佳，不适合于小型景观水域养殖水域与私人水域的使用。另外目前打捞船的使用成本较高，且船体庞大以致于在打捞处理时，在小型水域上不方便作业，同时在打捞环境较为苛刻的地方人工无法进行操作，存在一定安全隐患问题。该类船体通常使用柴油机为打捞船驱动装置供能，其排放出来的气体会对环境造成二次污染。基于上述情况，倘使使用市面上的大型水面垃圾清理机，其结构复杂，价格昂贵，维护成本高，且体积偏大，适用范围有限，并且在狭窄水域清理效率较低。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了基于绿源模块的水上垃圾清理装置，通过仿生机构对水面杂物进行收集，杂物置于垃圾箱中，通过垃圾桶升降与倾倒装置可以将杂物自动倾倒，本实用新型自动化程度高，且通过绿源模块给各个动力源供电，因此对环境友好。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

基于绿源模块的水上垃圾清理装置，包括垃圾桶升降与倾倒装置，所述垃圾桶升降与倾倒装置包括前置支架、主动齿轮、J型齿条和后置支架；所述前置支架为L型结构，L型结构上与水平面平行端上支撑有主动齿轮，J型齿条与主动齿轮啮合，J型齿轮与垃圾桶外侧壁连接，所述后置支架中间开设有滑道，滑道内设置有销轴；所述销轴两端通过轴承连接有滑块和连接块；所述连接块一端与垃圾桶转轴连接。

上述方案中，所述滑块和连接块分别与后置支架的前侧壁和后侧壁配合。

上述方案中，所述J型齿条与主动齿轮啮合过程中，所述滑块和连接块相对滑道侧壁上行或者下行；所述J型齿条带动垃圾箱向一个方向倾斜。

上述方案中，所述J型齿条外侧壁上开设有齿形结构；所述J型齿条弧形端低于垃圾箱下端面；所述滑块和连接块高于所述J型齿条弧形端。

上述方案中，所述J型齿条与销轴同心120°旋转。

上述方案中，还包括仿生连杆机构，所述仿生连杆机构，所述仿生连杆机构用来收集水中的杂物；两个所述仿生连杆机构对称设置，所述仿生连杆机构包括第一连杆、第二连杆、等边三角形、第三连杆和第四连杆；其中，第一连杆和第二连杆的输入端与驱动盘转轴连接，第二连杆的输出端通过转轴与等边三角形的一个顶点连接，第一连杆的输出端通过转轴与第三连杆连接；第三连杆和第四连杆的一端分别连接在等边三角形的另外两个顶点上，另一端与清理杆转轴连接。

上述方案中，所述第一连杆和第二连杆等长，第三连杆和第四连杆等长，所述驱动盘中心到第一连杆和第二连杆输入端距离一定。

上述方案中，所述驱动机构为蜗轮蜗杆机构；蜗杆与两侧的蜗轮啮合，动力经蜗轮输出轴传递到驱动盘，所述驱动盘有两个，分别安装在两个所述蜗轮的输出轴上。

上述方案中，所述第一连杆的输出端位于第三连杆的三分之二位置处，且靠近清理杆；所述清理杆末端设置有叶形爪。

上述方案中，通过驱动电机带动链传递动力给主动齿轮、通过同步电机驱动蜗轮蜗杆机构工作，驱动电机和同步电机的动力源均通过绿源模块供电。

有益效果：

1.本实用新型通过改变调整前端仿生连杆结构，调节水域垃圾清理的范围，解决了以往水域漂浮垃圾不易打捞，只能依靠清理船舶行驶路径定向清理的不足。

2.本实用新型中垃圾桶升降与倾倒装置保证了垃圾桶在滑道顶端旋转倾倒时，通过轴承、连接块及滑块的配合实现垃圾的倾倒。

附图说明

图1为基于绿源模块的水上垃圾清理装置中的垃圾桶升降与倾倒装置示意图；

图2为图1中倾倒状态示意图；

图3为连接块与销轴、轴承及后置支架配合示意图；

图4为垃圾桶升降与倾倒装置三维立体示意图；

图5为基于绿源模块的水上垃圾清理装置中的仿生连杆机构示意图；

图6为图5的后视图；

图7为仿生连杆机构及驱动部件示意图；

图8为基于绿源模块的水上垃圾清理装置示意图。

附图标记：

1-前置支架；2-垃圾箱；3-主动齿轮；4-J型齿条；5-后置支架；5-1-滑道；5-2-滑块；6-连接块；7-销轴；8-轴承；20-第一连杆；21-第二连杆；22-等边三角形；23-第三连杆；24-第四连杆；25-清理杆；26-蜗轮；27-蜗杆；28-驱动盘。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

基于绿源模块的水上垃圾清理船，包括垃圾桶升降与倾倒装置，所述垃圾桶升降与倾倒装置包括前置支架1、主动齿轮3、J型齿条4和后置支架5；所述前置支架1为L型结构，L型结构上与水平面平行端上支撑有主动齿轮3，J型齿条4与主动齿轮3啮合，J型齿轮与4垃圾桶2外侧壁连接，所述后置支架5中间开设有滑道5-1，滑道5-1内设置有销轴7；所述销轴7两端通过轴承8连接有滑块5-2和连接块6；所述连接块6一端与垃圾桶2转轴连接。

上述方案中，所述滑块5-2和连接块6分别与后置支架5的前侧壁和后侧壁配合。

上述方案中，所述J型齿条4与主动齿轮3啮合过程中，所述滑块5-2和连接块6相对滑道5-1侧壁上行或者下行；所述J型齿条4带动垃圾箱2向一个方向倾斜。

上述方案中，所述J型齿条4外侧壁上开设有齿形结构；所述J型齿条4弧形端低于垃圾箱2下端面；所述滑块5-2和连接块6高于所述J型齿条4弧形端。

上述方案中，所述J型齿条4与销轴7同心120°旋转。

上述方案中，还包括仿生连杆机构，所述仿生连杆机构，所述仿生连杆机构用来收集水中的杂物；两个所述仿生连杆机构对称设置，所述仿生连杆机构包括第一连杆20、第二连杆21、等边三角形22、第三连杆23和第四连杆24；其中，第一连杆20和第二连杆21的输入端与驱动盘28转轴连接，第二连杆21的输出端通过转轴与等边三角形22的一个顶点连接，第一连杆20的输出端通过转轴与第三连杆23连接；第三连杆23和第四连杆24的一端分别连接在等边三角形22的另外两个顶点上，另一端与清理杆25转轴连接。

上述方案中，所述第一连杆20和第二连杆21等长，第三连杆23和第四连杆24等长，所述驱动盘中心到第一连杆20和第二连杆21输入端距离一定。

上述方案中，所述驱动机构为蜗轮蜗杆机构；蜗杆27与两侧的蜗轮26啮合，动力经蜗轮26输出轴传递到驱动盘28，所述驱动盘有两个，分别安装在两个所述蜗轮26的输出轴上。

上述方案中，所述第一连杆20的输出端位于第三连杆23的三分之二位置处，且靠近清理杆25；所述清理杆25末端设置有叶形爪。

上述方案中，通过驱动电机带动链传递动力给主动齿轮3、通过同步电机驱动蜗轮蜗杆机构工作，驱动电机和同步电机的动力源均通过绿源模块供电。

结合附图1-4所示，垃圾桶升降与倾倒装置的主体部分由一对组合支架支撑，前置支架1用来固定主动齿轮3和从动带轮，后置支架5支撑两侧有销的垃圾桶，中间部分是一个90mm的滑道5-1。垃圾桶2和一个“J”型齿条4用四个固结杆通过垫片固定在一起，“J”型齿条4由一段直齿和一段弯齿构成，整个装置只用一个主动齿轮3和“J”型齿条4啮合就完成了升降和倾倒过程，与传统的长杆臂抬升倾倒装置相比，此装置极大地节约了空间，却达到了相同的效果。起初主动齿轮3逆时针旋转并与直齿部分相啮合带动垃圾桶从滑道底部直线运动至滑道顶部，主动齿轮3继续旋转，垃圾桶2停留在滑道5-1顶部仅做120度旋转运动实现垃圾的倾倒，垃圾倾倒结束，主动齿轮3持续顺时针旋转将垃圾桶2先带回至水平方向后沿着滑道5-1直线下降至最低点结束全过程。

具体的，垃圾桶升降与倾倒装置也是对称设置在垃圾桶2的两侧的，倾倒通过时，同时工作带动垃圾箱2工作。

结合附图5-7所示，由于在船体运行的过程中，需要将水上的垃圾聚拢到一起，之后通过传送带将垃圾运送到垃圾桶内，采用使用仿生连杆机构，机器前底部外伸的叶形爪部分，通过连杆完成模仿青蛙后肢开合的运动形态，通过两侧叶形爪的张开合拢以收集垃圾并聚拢至传送带底部，通过步态分析收集范围宽度最大为420mm，最长能够伸长150mm，而传送带的宽度只有100mm，只使用传送带能够收集的垃圾范围很小，收集同等质量的垃圾将会增加船的行程，消耗更多的电能，因此，仿生连杆机构大大提高了垃圾收集船的收集效率。

仿生连杆机构通过蜗轮蜗杆机构驱动，两侧仿生连杆机构分别连接一个蜗轮26，蜗轮齿数＝28，模数＝1.5，并啮合于同一蜗杆25，蜗杆头数＝2，仿生连杆机构与蜗轮蜗杆机构通过蜗杆25与步进电机利用连轴齿轮进行连接，齿轮模数＝2，齿数＝10，传动比为1：1。与蜗杆25以齿轮相连的步进电机带动两个蜗轮26转动，进而带动叶形爪进行收集聚拢动作，较大程度地节省空间并提高传动效率，以达到节能效果。

具体的，可以根据图6中相关数据来设计仿生连杆机构中各个连杆的尺寸及相对位置。

结合附图8所示，基于绿源模块的水上垃圾清理装置上方为绿源模块，也就是太阳能板及电路结构，下方为传送带结构，上方太阳能板打开后能够看到垃圾桶升降与倾倒装置，左右两侧为螺旋桨驱动装置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.基于绿源模块的水上垃圾清理装置，其特征在于，包括垃圾桶升降与倾倒装置，所述垃圾桶升降与倾倒装置包括前置支架(1)、主动齿轮(3)、J型齿条(4)和后置支架(5)；所述前置支架(1)为L型结构，L型结构上与水平面平行端上支撑有主动齿轮(3)，J型齿条(4)与主动齿轮(3)啮合，J型齿条(4)与垃圾箱(2)外侧壁连接，所述后置支架(5)中间开设有滑道(5-1)，滑道(5-1)内设置有销轴(7)；所述销轴(7)两端通过轴承(8)连接有滑块(5-2)和连接块(6)；所述连接块(6)一端与垃圾箱(2)转轴连接。

2.根据权利要求1所述的基于绿源模块的水上垃圾清理装置，其特征在于，所述滑块(5-2)和连接块(6)分别与后置支架(5)的前侧壁和后侧壁配合。

3.根据权利要求1所述的基于绿源模块的水上垃圾清理装置，其特征在于，所述J型齿条(4)与主动齿轮(3)啮合过程中，所述滑块(5-2)和连接块(6)相对滑道(5-1)的侧壁上行或者下行；所述J型齿条(4)与垃圾箱(2)向一个方向倾斜。

4.根据权利要求1所述的基于绿源模块的水上垃圾清理装置，其特征在于，所述J型齿条(4)外侧壁上开设有齿形结构；所述J型齿条(4)弧形端低于垃圾箱(2)下端面；所述滑块(5-2)和连接块(6)高于所述J型齿条(4)弧形端。

5.根据权利要求1所述的基于绿源模块的水上垃圾清理装置，其特征在于，所述J型齿条(4)与销轴(7)同心120°旋转。

6.根据权利要求1所述的基于绿源模块的水上垃圾清理装置，其特征在于，还包括仿生连杆机构，所述仿生连杆机构，所述仿生连杆机构用来收集水中的杂物；两个所述仿生连杆机构对称设置，所述仿生连杆机构包括第一连杆(20)、第二连杆(21)、等边三角形(22)、第三连杆(23)和第四连杆(24)；其中，第一连杆(20)和第二连杆(21)的输入端与驱动盘(28)转轴连接，第二连杆(21)的输出端通过转轴与等边三角形(22)的一个顶点连接，第一连杆(20)的输出端通过转轴与第三连杆(23)连接；第三连杆(23)和第四连杆(24)的一端分别连接在等边三角形(22)的另外两个顶点上，另一端与清理杆(25)转轴连接。

7.根据权利要求6所述的基于绿源模块的水上垃圾清理装置，其特征在于，所述第一连杆(20)和第二连杆(21)等长，第三连杆(23)和第四连杆(24)等长，所述驱动盘(28)中心到第一连杆(20)和第二连杆(21)输入端距离一定。

8.根据权利要求7所述的基于绿源模块的水上垃圾清理装置，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构为蜗轮蜗杆机构；蜗杆(27)与两侧的蜗轮(26)啮合，动力经蜗轮(26)输出轴传递到驱动盘(28)，所述驱动盘(28)有两个，分别安装在两个所述蜗轮(26)的输出轴上。

9.根据权利要求6所述的基于绿源模块的水上垃圾清理装置，其特征在于，所述第一连杆(20)的输出端位于第三连杆(23)的三分之二位置处，且靠近清理杆(25)；所述清理杆(25)末端设置有叶形爪。

10.根据权利要求1至9任一项所述的基于绿源模块的水上垃圾清理装置，其特征在于，通过驱动电机带动链传递动力给主动齿轮(3)、通过同步电机驱动蜗轮蜗杆机构工作，驱动电机和同步电机的动力源均通过绿源模块供电。