CN220884729U - 一种海面垃圾清理船装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种海面垃圾清理船装置，包括母船和海面机器人，母船包括船体，船体的中部设有垃圾存储仓，母船的船体两侧分别设有抬升板，两个抬升板分别位于垃圾存储仓的两侧，抬升板的底部分别设有垃圾传送带，垃圾传送带从抬升板底部一直延伸至垃圾存储仓的上方；海面机器人包括球形仓，球形仓的前侧设有垃圾入口舱门，球形仓的前后两侧设有垃圾抓取装置，球形仓的底部开设有垃圾出口舱门，球形仓的顶部固定有电动垃圾按压板。本实用新型通过母船和多个海面机器人的协同，可以高效地实现海面垃圾回收装置协同配合、收集与运输海面垃圾，提高了海面垃圾收集清理的自动化程度和工作效率。

Description

一种海面垃圾清理船装置

技术领域

本实用新型涉及垃圾清理船技术领域，尤其是涉及一种海面垃圾清理船装置。

背景技术

海面垃圾主要包括塑料、软包装和废弃渔网等，其不仅影响了海面景观和船舶的航行安全进而对海洋经济产生了负面影响，而且会破坏海洋生物的生存条件和海洋的生态环境，因此，对海面垃圾进行收集清理是十分迫切且刻不容缓的。针对海面垃圾收集清理这一问题，目前主要为人工式收集和机器人自动收集两种方式：人工式收集即为人工打捞方式，具体为垃圾收集工作人员乘坐船舶，通过手持捞网将海面的垃圾捕捞上来；现有的机器人自动收集主要表现为，机器人被放至海面后主动规划路线进行垃圾收集并返航。

现有海面垃圾人工收集主要表现为人工驾驶中小型船舶工作，需耗费大量的人力和财力，存在安全性低、工作效率低和缺乏智能性等缺点。现有机器人自动收集仅为单个机器人的采集，并未从多机器人构成的系统进行规划，存在收集垃圾的承载量较小和缺乏协同合作的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种海面垃圾清理船装置，可以高效地实现海面垃圾回收协同配合，完成海面垃圾的收集与运输存储。

根据本实用新型的目的，本实用新型提供一种海面垃圾清理船装置，包括一台母船和多台海面机器人，多台所述海面机器人与所述母船之间无线通信连接；所述母船包括船体，所述船体的中部设有垃圾存储仓，所述母船的船体两侧分别设有抬升板，两个所述抬升板分别位于所述垃圾存储仓的两侧，所述抬升板的底部分别设有垃圾传送带，所述垃圾传送带从所述抬升板底部一直延伸至所述垃圾存储仓的上方；所述海面机器人包括球形仓，所述球形仓的前侧设有垃圾入口舱门，所述球形仓的前后两侧设有垃圾抓取装置，所述球形仓的底部开设有垃圾出口舱门，所述球形仓的顶部固定有电动垃圾按压板。

进一步地，所述船体的两侧设有若干船体充电接口，所述球形仓的侧壁上设有舱体充电接口。

进一步地，所述船体的前部设有太阳能板，所述太阳能板通过光伏支架固定在所述船体上。

进一步地，所述船体的尾端固定有船体摄像头和船体风传感器，所述船体的前侧、后侧以及左右两侧分别设有多个船体水流传感器。

进一步地，所述垃圾抓取装置包括设置在所述球形仓前端的吸盘和抓手以及设置在所述球形仓的后端的网兜。

进一步地，所述球形仓的上部设有舱体摄像头，所述球形仓的顶部固定有舱体风传感器，所述球形仓的侧壁上设有舱体水流传感器。

进一步地，所述球形仓上还设有推动器装置。

进一步地，所述推动器装置包括设置在所述球形仓顶端的空气压缩机，所述空气压缩机的顶部设有吸气筛，所述空气压缩机的底部设有若干输气管，每个所述输气管的尾部设有螺旋桨。

进一步地，所述输气管与空气压缩机之间设有电磁阀。

进一步地，所述船体的尾端固定有船体信号塔，所述球形仓的顶部固定有舱体信号塔，所述船体信号塔和所述舱体信号塔之间无线连接。

本实用新型技术方案通过母船和多个海面机器人的协同，可以高效地实现海面垃圾回收协同配合，完成海面垃圾的收集与运输存储，在母船上通过抬升板的对海面机器人的抬升、垃圾传送带的斜向上运动和母船的垃圾存储仓的巧妙配合得以快捷入仓，环境适应性强，提高了海面垃圾收集清理的自动化程度和工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例母船的结构示意图；

图3为本实用新型实施例海面机器人的结构示意图；

图4为本实用新型实施例海面机器人的另一结构示意图；

图5为本实用新型实施例推动器装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例海面机器人的底部结构示意图；

图7为本实用新型实施例输气管和螺旋桨的结构示意图；

图中：1、母船；101、船体摄像头；102、船体风传感器；103、船体信号塔；104、船体水流传感器；105、抬升板；106、太阳能板；107、光伏支架；108、船体充电接口；109、垃圾传送带；110、垃圾存储仓；

2、海面机器人；201、网兜；202、网兜机械臂；203、舱体摄像头；204、输气管；205、舱体水流传感器；206、吸盘；207、吸盘机械臂；208、抓手；209、抓手机械臂；210、舱体信号塔；211、舱体风传感器；212、吸气筛；213、垃圾入口舱门；214、垃圾出口舱门；215、舱体充电接口；216、螺旋桨；217、空气压缩机；218、电动垃圾按压板。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

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"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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所述特征。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。此外，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1-图7所示，

一种海面垃圾清理船装置，包括一台母船1和多台海面机器人2，本实施例中，包括六台海面机器人2，多台海面机器人2与母船1之间通过通讯模块进行无线网络通信连接。母船1可以承载并为海面机器人2进行充电，通过母船1可以将海面机器人2运输至海面的垃圾清理区域，然后将海面机器人释放到海面处，多台海面机器人2分别进行海面垃圾清理并携带收集到的垃圾返回并存储到母船。

具体地，母船1包括船体，船体的中部设有垃圾存储仓110，垃圾存储仓110为主要的垃圾存储空间，多台海面机器人2收集后的拉紧最终都会存储到母船的垃圾存储仓110内。

母船的船体两侧分别设有一块抬升板105，两个抬升板105分别位于垃圾存储仓110的两侧，两个抬升板105的底部分别设有一个垃圾传送带109，垃圾传送带109从抬升板105底部一直延伸至垃圾存储仓110的上方。

抬升板105采用电动推杆可以进行抬升或下降，抬升板105下降状态时，海面机器人2可以移动至抬升板105上，然后通过抬升板105的上升将海面机器人2抬高，抬升板105的中部开设有一个卸料口，卸料口位于垃圾传送带109的正上方，通过卸料口可以将从海面机器人2卸出的垃圾落至垃圾传送带109上，通过垃圾传送带109运输至垃圾存储仓110内。

船体通过自身的动力系统即控制系统进行驱动和方向控制，船体的动力源来自蓄电池，蓄电池可以采用发电机发电或太阳能发电。

蓄电池为船体驱动设备和其他用电设备进行供电，还可以为海面机器人2进行充电，具体地，在船体的两侧设有若干船体充电接口108，通过船体充电接口108可以为海面机器人进行充电。

船体的前部设有太阳能板106，太阳能板106通过光伏支架107固定在船体上，通过光伏支架107可实现任意角度的转动，使太阳能板106能实现与太阳光的最大接触面积，从而增加太阳能与电能之间的转换效率。

船体的尾端通过支架分别固定有船体摄像头101、船体风传感器102和船体信号塔103，船体的前侧、后侧以及左右两侧分别设有多个船体水流传感器104，通过船体摄像头101可以实时监测母船周围的环境图像信息，通过船体风传感器102可测量出风速、风向信息，船体信号塔103可以实现母船1与海面机器人2之间的通信，通过船体水流传感器104可测量出水流的流速、流向信息。

海面机器人2包括球形仓，球形仓的内部具有用于存储垃圾的存储仓，球形仓的前侧设有两个垃圾入口舱门；球形仓的前端侧壁一侧通过吸盘机械臂207连接有吸盘206，球形仓的前端侧壁的另一侧通过抓手机械臂209连接有抓手208，海面机器人使用吸盘206或抓手208可以对较大或较重的垃圾进行固定和拖拽并放入位于前端的垃圾入口舱门内。球形仓的后端侧壁通过网兜机械臂202连接有网兜201，海面机器人2可以通过网兜201对较小或较轻的垃圾进行收集并归拢，然后通过吸盘和抓手移至垃圾入口舱门。

球形仓的底部开设有垃圾出口舱门214，球形仓的顶部内壁上固定安装有一个电动垃圾按压板218，电动垃圾按压板218的底部呈向上凸起的弧形结构，其弧形凹槽部正对垃圾出口舱门214，通过电动垃圾按压板218向下运动可以将垃圾推出垃圾出口舱门214至垃圾传送带109上。

球形仓的上部设有四个均匀分布的舱体摄像头203，球形仓的顶部固定有舱体信号塔210和舱体风传感器211，球形仓的侧壁上设有舱体水流传感器205，通过舱体摄像头203可以实时获取海面机器人周边的环境图像信息，通过舱体信号塔210可以实现海面机器人与母船上的船体信号塔103之间的信号连接，通过舱体风传感器211可以测量出海面机器人周边的风速、风向信息，通过舱体水流传感器205可以测量出海面机器人周边的水流流速、流向信息。

球形仓上还设有推动器装置，具体地，推动器装置包括设置在球形仓顶端的空气压缩机217，空气压缩机217的顶部设有吸气筛212，空气压缩机217的底部设有若干输气管204，输气管204与空气压缩机217之间设有电磁阀，通过电磁阀可以控制输气管204与空气压缩机217之间的连通或关闭。输气管204的数量为多个，本实施例中共设置有六条输气管204，六条输气管204均匀布置在球形仓的四周，每个输气管204的尾部设有螺旋桨216。

吸气筛212设有若干进气孔，可以防止吸入外部环境的杂质。空气压缩机217的上方与吸气筛212相连，空气压缩机217的下方与六条输气管204连接，空气压缩机217将气体吸入自身内腔后，使得压缩的高压气体从输气管204传送到尾部的螺旋桨216处，推动螺旋桨216快速转动以获得前进动力。通过电磁阀调整若干个不同位置输气管204的打开和关闭可以决定海面机器人前进的方向，从而实现转向功能。

球形仓的侧壁上设有舱体充电接口215，舱体充电接口215可以与船体充电接口108连接，实现母船对海面机器人充电。具体地，母船上的船体充电接口108为凸槽充电接口，海面机器人上的舱体充电接口215包括凹槽充电接口，舱体充电接口215和船体充电接口108可以相互配合插接进行充电。更进一步地，为了实现海面机器人之间也可以相互进行充电，海面机器人上的还可以设置凸槽充电接口，通过在海面机器人上同时设置凹槽充电接口和凸槽充电接口，可以通过不同的海面机器人上的凹槽充电接口和凸槽充电接口的配合，实现海面机器人之间的相互充电。

本实用新型在使用时，海面垃圾收集过程如下：

首先海面机器人2上的舱体摄像头203对海面的垃圾图像进行获取，对于较大或较重的垃圾，海面机器人使用吸盘206或抓手208进行固定和拖拽；对于较小或较轻的垃圾，海面机器人会使用网兜201进行收集。

网兜机械臂202、吸盘机械臂207与抓手机械臂209在与球形仓的连接处和机械臂的轴中央均有可自由转动弯曲的节点，方便机械臂捕获与收集的垃圾通过垃圾入口舱门进入海面机器人的垃圾存储内腔。垃圾入口舱门是海面机器人的球形仓表面的开口，垃圾入口舱门的数量为两个，垃圾入口舱门是垃圾进入海面机器人的垃圾存储内腔的通道。

海面垃圾回储原理如下：

当海面机器人2的垃圾存储内腔存满垃圾后，机器人会结束当前的垃圾收集工作并返回母船的抬升板105处。抬升板105与母船侧面船身相连，其通过均速的上下运动，将载满垃圾的海面机器人抬升至垃圾传送带中央位置处，而后海面机器人底部的垃圾出口舱门214打开，随后垃圾存储内腔上方的电动垃圾按压板218向下推动使得垃圾被推到垃圾传送带109上。

电动垃圾按压板218是一个向上凸起的弧形金属结构，其弧形凹陷部正对垃圾出口舱门214，通过向下运动将垃圾推出垃圾出口舱门214至垃圾传送带109。在垃圾回储阶段，垃圾传送带109缓慢匀速斜向上运动，其尾部与母船的垃圾存储仓110顶部边缘相连，垃圾被运送到垃圾传送带109尾部后掉入母船的垃圾存储仓110内，以此实现海面垃圾的回储。

推动器装置工作原理如下：

推动器装置的吸气筛212是外表面带孔的空气入口，可以防止吸入外部环境的杂质。空气压缩机217的上方与吸气筛212相连，空气压缩机217的下方与六条输气管204连接，空气压缩机217将气体吸入自身内腔后，使得压缩的高压气体从输气管传送到尾部的螺旋桨216处，高压气体推动螺旋桨216快速转动以获得前进动力。螺旋桨216固定于输气管204尾部，螺旋桨216由六片金属叶片与转动轴构成。特别地，通过电磁阀调整不同位置输气管204的打开和关闭可以决定海面机器人前进的方向，从而实现转向功能。

感知模块原理如下：

感知模块由船体风传感器102、船体水流传感器104、舱体水流传感器205和舱体风传感器211组成。母船上的船体风传感器102和船体水流传感器104与海面机器人上的舱体水流传感器205和舱体风传感器211的原理一致，仅仅是机构的尺寸大小不同。

船体风传感器102和舱体风传感器211整体为柱形，分别位于母船和海面机器人的球形仓表面，船体风传感器102和舱体风传感器211的顶部由三片半球形的金属叶片构成，通过叶片转动的速度与方向可测量出风速、风向等信息。

船体水流传感器104和舱体水流传感器205整体为圆柱棒形，分别位于母船的侧边(共8个)和海面机器人螺旋桨的转动轴尾部(一台海面机器人6个)，可测量出水流的流速、流向等信息。

为了提高系统的节能环保与提高系统续航能力，使用多海面机器人与母船的协同供电策略，分两种情况考虑：

①海面机器人返回母船附近但电量不足时，此时海面机器人在母船的两侧寻找最近的充电接口进行充电，母船上的只有凸槽充电接口，表示母船的凸槽充电接口给机器人上的凹槽充电接口进行充电；

②海面机器人在收集垃圾的途中显示电量较低，此时可以通过通信模块通知离其最近的母船或其余海面机器人前往该处进行充电操作，海面机器人和海面机器人之间可以电量共享，此时机器人上的充电接口既有凸槽又有凹槽充电接口，凸槽充电接口用于给其它电量低的机器人充电，凹槽充电接口用于接收母船或其它机器人的凸槽充电接口。以上过程实现了多海面机器人与母船的协同供电。

本实用新型通过母船和六个海面机器人的协同，可以高效地实现海面垃圾回收装置协同配合、智能收集与运输海面垃圾，提高了海面垃圾收集清理的自动化程度和工作效率。推动器装置通过吸气筛、空气压缩机、输气管和螺旋桨的巧妙结合，将气体吸入自身内腔后，压缩所得的高压气体从输气管传送到尾部的螺旋桨处，推动螺旋桨快速转动以获得了充足且绿色的前进动力。

本实用新型环境适应性强，对于较大或较重的垃圾，海面机器人使用吸盘或抓手进行固定和拖拽；对于较小或较轻的垃圾，海面机器人会使用网兜进行收集。海面机器人上通过垃圾出口舱门和电动垃圾按压板的向下推动得以顺利出仓，在母船上通过抬升板对海面机器人的抬升、垃圾传送带的斜向上运动和母船的垃圾存储仓的巧妙配合得以快捷入仓，整个垃圾回储阶段是一体化的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种海面垃圾清理船装置，其特征在于，包括一台母船和多台海面机器人，多台所述海面机器人与所述母船之间无线通信连接；所述母船包括船体，所述船体的中部设有垃圾存储仓，所述母船的船体两侧分别设有抬升板，两个所述抬升板分别位于所述垃圾存储仓的两侧，所述抬升板的底部分别设有垃圾传送带，所述垃圾传送带从所述抬升板底部一直延伸至所述垃圾存储仓的上方；所述海面机器人包括球形仓，所述球形仓的前侧设有垃圾入口舱门，所述球形仓的前后两侧设有垃圾抓取装置，所述球形仓的底部开设有垃圾出口舱门，所述球形仓的顶部固定有电动垃圾按压板。

2.根据权利要求1所述的海面垃圾清理船装置，其特征在于，所述船体的两侧设有若干船体充电接口，所述球形仓的侧壁上设有舱体充电接口。

3.根据权利要求1所述的海面垃圾清理船装置，其特征在于，所述船体的前部设有太阳能板，所述太阳能板通过光伏支架固定在所述船体上。

4.根据权利要求1所述的海面垃圾清理船装置，其特征在于，所述船体的尾端固定有船体摄像头和船体风传感器，所述船体前侧、后侧以及左右两侧分别设有多个船体水流传感器。

5.根据权利要求1所述的海面垃圾清理船装置，其特征在于，所述垃圾抓取装置包括设置在所述球形仓前端的吸盘和抓手以及设置在所述球形仓的后端的网兜。

6.根据权利要求1所述的海面垃圾清理船装置，其特征在于，所述球形仓的上部设有舱体摄像头，所述球形仓的顶部固定有舱体风传感器，所述球形仓的侧壁上设有舱体水流传感器。

7.根据权利要求1所述的海面垃圾清理船装置，其特征在于，所述球形仓上还设有推动器装置。

8.根据权利要求7所述的海面垃圾清理船装置，其特征在于，所述推动器装置包括设置在所述球形仓顶端的空气压缩机，所述空气压缩机的顶部设有吸气筛，所述空气压缩机的底部设有若干输气管，每个所述输气管的尾部设有螺旋桨。

9.根据权利要求8所述的海面垃圾清理船装置，其特征在于，所述输气管与空气压缩机之间设有电磁阀。

10.根据权利要求1所述的海面垃圾清理船装置，其特征在于，所述船体的尾端固定有船体信号塔，所述球形仓的顶部固定有舱体信号塔，所述船体信号塔和所述舱体信号塔之间无线连接。