水面垃圾自动清理机器人的制作方法

本发明属于机器人应用领域，尤其涉及一种水面垃圾自动清理机器人。

背景技术：

目前，随着国人生活质量的提高，旅游成为国人的一种娱乐方式，这样就到导致了旅游景区的湖面的垃圾急剧上升，当下湖面垃圾几乎都是人工打捞，人工打捞需要面临以下几个问题，一是打捞垃圾不方便，二是将垃圾送回路面费时，三是在天气恶劣时打捞作业的危险系数就大大的提高了，面对这样一个当下存在的问题，需要一个合适的技术来解决这个问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决景区湖面垃圾易产生、垃圾量多、打捞效率不高、打捞作业危险系数高的问题，提供一种水面垃圾自动清理机器人。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

水面垃圾自动清理机器人，包括连接板、控制系统模块、风力发电装置、支撑架、太阳能发电装置、搅拌装置和垃圾收集箱，所述连接板上设有控制系统模块、风力发电装置和太阳能发电装置，所述控制系统模块设置于连接板上表面的一侧，控制系统模块根据所需要的功能要求，由主控系统单片机来接受信号并控制各驱动装置进行工作；

所述风力发电装置设置在连接板上方，在风力发电装置正上方设有太阳能发电装置，所述太阳能发电装置通过支撑架设置在连接板上，风力发电装置和太阳能发电装置为水面垃圾自动清理机器人补充电能。

所述连接板中间向下设有搅拌装置，搅拌装置包括驱动电机、驱动蜗杆、驱动齿轮、搅拌器轴、搅拌头和搅拌器防护罩，所述驱动电机通过驱动蜗杆和驱动齿轮相互配合连接传动；

所述搅拌器轴一端和驱动齿轮为一体共中心轴，搅拌器轴的另一端设有搅拌头，驱动电机通过驱动蜗杆、驱动齿轮连接传动，驱动电机带动搅拌器轴、搅拌头旋转，搅拌头用于形成水面涡流，引导垃圾走向；所述搅拌器轴、搅拌头的外部设有搅拌器防护罩，搅拌器防护罩起防止湖中水草缠绕、保护搅拌头的作用，同时避免了搅拌头在运行过程中伤害到水生动物。

所述连接板左右两侧设有垃圾收集箱，左右垃圾收集箱呈中心对称布置，所述垃圾收集箱上设有舵机装置、垃圾打捞网兜、箱内网兜、抽排水装置、压力传感器和水位传感器，垃圾收集箱的下部设有一组舵机装置，舵机装置包括螺旋桨、转向电机、转向蜗杆、转向主动齿轮和转向从动齿轮；所述舵机装置的尾部安装有两个螺旋桨，螺旋桨的方向按同一方向设置，每个螺旋桨由内部的电机单独驱动，两个螺旋桨的转向是通过转向电机连接转向蜗杆带动转向主动齿轮，由转向主动齿轮与转向从动齿轮配合，转向从动齿轮固定安装在舵机装置的头部，转向从动齿轮带动两个螺旋桨进行同步转向，实现整个湖面垃圾处理装置在湖面行使时的转向和航行。

所述垃圾收集箱的前端设有垃圾打捞网兜、旋转电机、旋转蜗杆、旋转齿轮和箱内网兜，所述垃圾打捞网兜的旋转轴设置在垃圾收集箱前端的上边沿，在垃圾打捞网兜旋转轴的轴端设有旋转齿轮；所述旋转电机、旋转蜗杆设置在垃圾收集箱的外侧，旋转电机通过旋转蜗杆配合连接旋转齿轮，所述旋转电机实现垃圾打捞网兜绕垃圾收集箱前端上边沿的旋转动作，将垃圾打捞网兜内存储的垃圾倾倒转移到箱内网兜内。

所述垃圾收集箱的尾部设有抽排水装置，抽排水装置包括抽水泵、吸水管、出水管、冲水道、排水泵、进水管、排水管、进水道和排水道，所述抽水泵设置在垃圾收集箱的箱体尾部，抽水泵上设有吸水管、出水管，所述吸水管一端连接抽水泵，吸水管另一端穿过垃圾收集箱底部位于下方的水中，所述出水管一端连接抽水泵，出水管另一端与设置在垃圾收集箱尾部上方的冲水道联通；所述抽水泵用于抽水清洗垃圾打捞网兜，通过抽水泵的抽力作用将湖水抽出并喷射到垃圾打捞网兜使得附着于垃圾打捞网兜的垃圾脱落；

所述排水泵设置在垃圾收集箱的箱体尾部，排水泵上设有进水管、排水管，所述进水管一端连接排水泵，进水管另一端连接垃圾收集箱底面设置的进水道，所述排水管一端连接排水泵、排水管另一端与设置在垃圾收集箱的箱体尾部的排水道联通；由于不同的载重会使吃水深度发生变化，为了使垃圾收集箱可以在任意环境都达到预定吃水深度，并保证航行平稳性，通过设置排水泵对垃圾收集箱进行抽放水以调节垃圾收集箱的浮力；同时在垃圾倾倒时，不可避免的会有部分水倒入垃圾收集箱内，则需要通过排水泵将积水从垃圾处理箱中排出。

所述垃圾收集箱前端的垃圾打捞网兜一侧的正下方设有压力传感器，压力传感器与垃圾打捞网兜的下部接触，当收集的垃圾重量达到设定值时，压力传感器传递信号控制系统模块，控制系统模块控制旋转电机动作，垃圾打捞网兜旋转向垃圾收集箱内倾倒垃圾到箱内网兜。

所述垃圾收集箱侧边的中部设有水位传感器，水位传感器实时监控吃水深度并反馈信息给控制系统模块，当吃水深度超过预定的值，说明垃圾收集箱内的垃圾已经收集满了，控制系统模块发出返程指令，把垃圾运送到岸边集中处理。

所述控制系统模块中安装有定位系统，用于接受gps信息传递给控制系统模块，定位系统通过与gps交换信息，再把信息传递到控制系统模块的单片机中，来规划湖面路线，从而达到无人驾驶功能。

本发明的有益效果是：整体结构简单实用，实现了智能化的水面垃圾清扫，兼有自动打捞、收集处理、无人驾驶、太阳能发电、风力发电、流体力学、机械原理等技术于一体的自动打捞垃圾处理装置，该装置大大节省了人力和物力，工作效率高、劳动强度小，满足水面垃圾收集需要。

附图说明

图1为本发明结构的立体示意图。

图2为本发明结构的立体分解结构示意图。

图3为图1中垃圾收集箱的立体结构示意图。

图4为图3的俯视图。

图5为图4的a-a剖视图。

图6为图3的立体分解结构示意图。

图中：1-连接板，2-控制系统模块，21-定位系统，3-风力发电装置，4-太阳能发电装置，5-支撑架，6-垃圾收集箱，61-舵机装置，611-螺旋桨，612-转向电机，613-转向蜗杆，614-转向主动齿轮，615-转向从动齿轮，62-垃圾打捞网兜，621-旋转电机，622-旋转蜗杆，623-旋转齿轮，63-箱内网兜，641-抽水泵，642-吸水管，643-出水管，644-冲水道，645-排水泵，646-进水管，647-排水管，648-进水道，649-排水道，65-压力传感器，66-水位传感器，7-搅拌装置，71-驱动电机，72-驱动蜗杆、73-驱动齿轮、74-搅拌器轴、75-搅拌头，76-搅拌器防护罩。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明做进一步详细的说明：

参见图1至图6，水面垃圾自动清理机器人，包括连接板1、控制系统模块2、风力发电装置3、支撑架5、太阳能发电装置4、搅拌装置7和垃圾收集箱6，所述连接板1上设有控制系统模块2、风力发电装置3和太阳能发电装置4，所述控制系统模块2设置于连接板1上表面的一侧；所述风力发电装置3设置在连接板1上方，在风力发电装置3正上方设有太阳能发电装置4，所述太阳能发电装置4通过支撑架5设置在连接板1上。

所述连接板1中间向下设有搅拌装置7，搅拌装置7包括驱动电机71、驱动蜗杆72、驱动齿轮73、搅拌器轴74、搅拌头75和搅拌器防护罩76，所述驱动电机71通过驱动蜗杆72和驱动齿轮73相互配合连接传动；所述搅拌器轴74一端和驱动齿轮73为一体共中心轴，搅拌器轴74的另一端设有搅拌头75，驱动电机71通过驱动蜗杆72、驱动齿轮73连接传动，带动搅拌器轴74、搅拌头75旋转；所述搅拌器轴74、搅拌头75的外部设有搅拌器防护罩76。

所述连接板1左右两侧设有垃圾收集箱6，左右垃圾收集箱6呈中心对称布置，垃圾收集箱6上设有舵机装置61、垃圾打捞网兜62、箱内网兜63、抽排水装置、压力传感器65和水位传感器66，所述垃圾收集箱6的下部设有一组舵机装置61，舵机装置61包括螺旋桨611、转向电机612、转向蜗杆613、转向主动齿轮614、转向从动齿轮615，所述舵机装置61的尾部安装有两个螺旋桨611，螺旋桨611的方向按同一方向设置，每个螺旋桨611由内部的电机单独驱动，两个螺旋桨611的转向是通过转向电机612连接转向蜗杆613带动转向主动齿轮614，由转向主动齿轮614与转向从动齿轮615配合，转向从动齿轮615固定安装在舵机装置61的头部，转向从动齿轮615带动两个螺旋桨611进行同步转向。

所述垃圾收集箱6的前端设有垃圾打捞网兜62、旋转电机621、旋转蜗杆622、旋转齿轮623和箱内网兜63，所述垃圾打捞网兜62的旋转轴设置在垃圾收集箱6前端的上边沿，在垃圾打捞网兜2旋转轴的轴端设有旋转齿轮623，所述旋转电机621、旋转蜗杆622设置在垃圾收集箱6的外侧，旋转电机621通过旋转蜗杆622配合连接旋转齿轮623，所述旋转电机621实现垃圾打捞网兜62绕垃圾收集箱6前端上边沿的旋转动作。

所述垃圾收集箱6的尾部设有抽排水装置，抽排水装置包括抽水泵641、吸水管642、出水管643、冲水道644、排水泵645、进水管646、排水管647、进水道648和排水道649，所述抽水泵641设置在垃圾收集箱6的箱体尾部，抽水泵641上设有吸水管642、出水管643，所述吸水管642一端连接抽水泵641，吸水管642另一端穿过垃圾收集箱6底部位于下方的水中，所述出水管643一端连接抽水泵641，出水管643另一端与设置在垃圾收集箱6尾部上方的冲水道644联通；

所述排水泵645设置在垃圾收集箱6的箱体尾部，排水泵645上设有进水管646、排水管647，所述进水管646一端连接排水泵645，进水管646另一端连接垃圾收集箱6底面设置的进水道648，所述排水管647一端连接排水泵645、排水管647另一端与设置在垃圾收集箱6的箱体尾部的排水道649联通。

所述垃圾收集箱6前端的垃圾打捞网兜62一侧的正下方设有压力传感器65，压力传感器65与垃圾打捞网兜62的下部接触。

所述垃圾收集箱6侧边的中部设有水位传感器66，水位传感器66实时监控吃水深度并反馈信息给控制系统模块2。

所述控制系统模块2中安装有定位系统21，用于接受gps信息传递给控制系统模块2。

工作原理：

路线规划：在控制系统模块2内，通过设定好的程序运算处理形成湖面的形状，再规划出水面垃圾自动清理机器人在湖面行驶的初步路线，同时通过定位系统的数据不断更新，控制系统也会不断优化更新规划路线，从而完成无人驾驶的过程。

垃圾收集：在水面垃圾自动清理机器人行驶的过程中，设置在中间部分风力发电装置3正下方的搅拌装置7不断地旋转，形成涡流引导垃圾流向垃圾打捞网兜62处汇合。

垃圾倾倒：在垃圾收集箱6的前端边沿安装了垃圾打捞网兜62，当垃圾打捞网兜62中的垃圾过多时，垃圾打捞网兜62下部的垃圾收集箱6处的压力传感器65会将检测到压力值数据传到控制系统模块2，当检测到压力值超过程序设定的值时，控制系统模块2发出指令，驱动垃圾收集箱6前部侧边的旋转电机621带动垃圾打捞网兜62旋转，倒扣垃圾进入箱内网兜63内。

网兜冲洗：当旋转电机621旋转250°角后延迟4秒，在垃圾打捞网兜62停顿的4秒内，抽排水装置工作，抽水泵641进行抽水形成喷流对垃圾打捞网兜62和垃圾进行冲洗，同时排水泵645对垃圾收集箱6内的积水进行排出，旋转电机621反转250°使垃圾打捞网兜62回到原始工作状态。

过程水位监测：在垃圾收集箱6的中部外侧设有水位传感器66，用来收集吃水深度信息，将信息传递给控制系统模块2，通过单片机内部设定好的程序来处理信息和发出指令，在开始工作时，垃圾收集箱6内部是空的，为了提高湖面垃圾处理装置的稳定性，要进行向垃圾收集箱6内的抽水工作，加大吃水深度提高稳定性；在工作过程中如果吃水深度超过预定的值就发出排水指令，要是没有水可排了，说明垃圾收集箱6内垃圾已经收集满了，控制系统模块2发出返程指令，把垃圾运送到岸边集中收集的地方。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

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