可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人

1.本发明涉及清理机器人技术领域，尤其涉及可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人。

背景技术：

2.水面漂浮垃圾是当今社会面临的一个重要问题，水面垃圾既不美观，也对水体生态构成了污染威胁，而水是生命不可或缺的宝贵资源，故水污染治理势在必行。现今常见水面垃圾清理方法多采用费时、费力的人工打捞，即使有些地方使用机械清理，但这种清理方式不仅浪费能源，而且还会产生二次污染，难以普及使用。常用的垃圾清扫船体积庞大，仅在大型江河中适用，而在一些小型河道的清理过程中，由于水面较为狭窄，无法使用大型水面垃圾清扫船。人工打捞/机器人巡航打捞的方式。具有以下缺陷：（1）操作人员驾驶小船进入河道进行人工打捞，工作强度较大，并且打捞效率不高，对于一些污染比较严重的水体，采用人工打捞方式势必影响操作人员的身体健康，还容易给打捞人员带来人身安全事故。（2）在水面更为狭窄或者水深较浅的河段，一般的小船也难以进入，灵活性差，调转不便。（3）水面垃圾清理装置的收集口较小，不能大范围拦截和引导垃圾，导致工作效率较低。（4）目前已有一些水面垃圾清理机器人主要为水面巡航清理方式，其不能自主识别及定位水面垃圾，只能通过盲目巡航来清理垃圾，垃圾清理效率低。

技术实现要素：

3.本发明要解决上述现有技术存在的问题，提供一种可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，可以实现自动化清洁，解决了水面漂浮垃圾物清理问题。
4.本发明解决其技术问题采用的技术方案：可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，包括遥控系统、电池系统、动力系统、传感系统和船体系统，所述船体系统包括前后对称设置的第一船体和第二船体，第一船体的内端和第二船体的内端转动连接，第一船体的外端和第二船体的外端上设有垃圾收集作业系统，所述第一船体和第二船体之间设有旋转驱动装置，旋转驱动装置用于驱动第一船体和第二船体进行折叠或展开。
5.进一步完善，所述旋转驱动装置包括回转导杆机构，回转导杆机构包括回转电机、曲柄、导杆和滑块，所述回转电机和导杆分别固定安装在第一船体和第二船体上，所述曲柄的一端与回转电机的输出端固定连接，所述曲柄的另一端与所述滑块转动连接，所述滑块与所述导杆滑动连接。
6.进一步完善，所述垃圾收集作业系统包括漏斗式的簸箕收集框，簸箕收集框的一端设有垃圾收集口，垃圾收集口上设有导流装置，导流装置包括两个分别铰接在垃圾收集口两侧的引导板，引导板与垃圾收集口之间设有伸缩驱动杆。
7.进一步完善，所述簸箕收集框上搭载有可拆卸的垃圾框，垃圾框的底部设有与垃圾收集口对准的进入口，垃圾框的侧部设有卸料口，卸料口上转动安装有下翻式的卸料门，垃圾框内滑动安装有若干层的网板，相邻网板之间通过拉绳固定连接，垃圾框上部设有用
于控制顶层的网板进行升降的提升装置。
8.进一步完善，所述第一船体内端和第二船体内端之间还设有回转支撑机构，回转支撑机构包括固定支座、柔性链条和导轨，所述固定支座和导轨分别固定在第一船体和第二船体的侧壁上，所述柔性链条的一端与固定支座固定连接，柔性链条的另一端设有与导轨滑动连接的滑移座。
9.进一步完善，所述第一船体和第二船体之间还设有对接机构，对接机构包括第一电磁铁、第二电池铁、第三电磁铁和第四电磁铁，所述第一电磁铁和第二电池铁分别固定在第一船体外端和第二船体外端的侧壁上，通过磁力吸合实现第一船体和第二船体在折叠后的固定连接，所述第三电磁铁和第四电磁铁分别固定在第一船体内端和第二船体内端的侧壁上，通过磁力吸合实现第一船体和第二船体在展开后的固定连接。
10.进一步完善，所述传感系统用于感知作业水面的面积和漂浮垃圾的形状及数量，传感系统包括摄像装置和电动云台装置。
11.进一步完善，所述动力系统包括两对分别设置在第一船体和第二船体底部的叶轮装置。
12.进一步完善，所述第一船体两侧和第二船体的两侧设有浮筒装置，浮筒装置的顶部安装有所述电池系统。
13.进一步完善，所述遥控系统包括无线通信模块、gps定位模块和驱动控制模块。
14.本发明有益的效果是：本发明的水面垃圾自动清理机器人主体由电池系统、动力系统、遥控系统、传感系统、垃圾收集作业系统和船体系统等组成，通过传感系统感知作业水面的面积和漂浮垃圾的形状及数量，根据作业任务需要，通过船体变形进行适应，能自主识别及定位水面垃圾，通过智能巡航来清理垃圾，垃圾清理效率高。该船体有四种变形形式供选，灵活性好，打捞效率高，不仅在大型江河中适用，也可以执行在水面较为狭窄的小型河道内的清理作业。该水面垃圾清理机器人结构稳定、灵活，采用电力驱动，节约且环保，由远程遥控船体移动并进行垃圾清理，节约人力且能提高效率，一定程度上可取代传统的人工打捞方式，具有良好的应用前景。其创新性主要体现在：（1）设计精巧。引导板和漏斗式簸箕收集框相结合的方式实现垃圾的收集，通过电机驱动曲柄摇杆，引导板开合将收集垃圾打捞入主垃圾箱中，其机构简单、紧凑，运行平稳。（2）易控性。动力系统由两对叶轮装置组成，通过调节电机转速使两侧叶轮转速实现一定的比例，即可达到转向的效果，极易实现控制。（3）船体结构多变性。根据作业任务需要船体可自适应进行变形，有四种形态可选用，能够适用多场景作业并提高工作效率。（4）超稳定及安全性。船体采用双体船行驶时兴波阻力比单体小，且艇宽较阔较为稳定；人员远程操控可对危险水域进行无人作业。（5）环保节能性。采用电池驱动，噪音小，且可充电多次循环使用。
附图说明
15.图1为船体上侧的结构示意图；图2为船体下侧的结构示意图；图3为回转导杆机构的结构示意图；图4为本发明的的四种工作形态；图5为船上的垃圾框内网板升起的结构示意图；
图6为船上的垃圾框内网板折叠的结构示意图；图7为船上安装回转支撑机构和对接机构的结构示意图；附图标记说明：1、第一船体，2、第二船体，3、回转电机，4、曲柄，3、，5、滑块，6、簸箕收集框，7、引导板，8、伸缩驱动杆，9、导杆，10、垃圾框，11、卸料门，12、网板，13、拉绳，14、提升装置，15、固定支座，16、柔性链条，17、导轨，18、滑移座，19、第一电磁铁，20、第二电池铁，21、第三电磁铁，22、第四电磁铁。
具体实施方式
16.下面结合附图对本发明作进一步说明：参照附图1-2：本实施例中可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，包括遥控系统、电池系统、动力系统、传感系统和船体系统，各系统之间相互连接，相互协作，所述遥控系统包括无线通信模块、gps定位模块和驱动控制模块。无线通信模块用于船体上数据的无线通信传输，实现远程遥控和信息采集等功能，gps定位模块用于船体的定位和导航，驱动控制模块用于电性连接操控船体上各执行器进行工作，控制船体的行驶、变形、垃圾收集等功能。所述第一船体1两侧和第二船体2的两侧设有浮筒装置，浮筒装置的顶部安装有所述电池系统。所述电池系统用于为船体供电，可以采用蓄电池、发电机、太阳能电池等多种供能方式。所述动力系统包括两对分别设置在第一船体1和第二船体2底部的叶轮装置，可以随着船体的变形而产生相对移动，通过调节电机转速使两侧叶轮转速实现一定的比例，即可达到转向的效果，极易实现控制。所述传感系统用于感知作业水面的面积和漂浮垃圾的形状及数量，传感系统包括摄像装置和电动云台装置。摄像装置采用视觉识别技术，属于本领域常规技术，在此不做赘述。电动云台装置可以实现摄像装置的360度转动，提高全视野的可视化能力。电动云台装置必要时可以配备机械臂，实现对镜头的清洁、对水体的采样，或者对船体行程过程中的缠绕物等进行清除等功能。所述船体系统包括前后对称设置的第一船体1和第二船体2，第一船体1的内端和第二船体2的内端转动连接，第一船体1的外端和第二船体2的外端上设有垃圾收集作业系统，所述垃圾收集作业系统包括漏斗式的簸箕收集框6，簸箕收集框6的一端设有垃圾收集口，垃圾收集口上设有导流装置，导流装置包括两个分别铰接在垃圾收集口两侧的引导板7，引导板7与垃圾收集口之间设有伸缩驱动杆8。所述第一船体1和第二船体2之间设有旋转驱动装置，旋转驱动装置用于驱动第一船体1和第二船体2进行折叠或展开。
17.如附图3所示，所述旋转驱动装置包括回转导杆机构，回转导杆机构包括回转电机3、曲柄4、导杆9和滑块5，所述回转电机3和导杆9分别固定安装在第一船体1和第二船体2上，所述曲柄4的一端与回转电机3的输出端固定连接，所述曲柄4的另一端与所述滑块5转动连接，所述滑块5与所述导杆9滑动连接。回转导杆机构是指具有一个曲柄和一个能整圈旋转的导杆的导杆机构。第一船体1上的回转电机3驱动曲柄4逆时针转动时，通过滑块5和导杆9的滑动配合，驱动第二船体2逆时针旋转180度，实现折叠。第一船体1上的回转电机3驱动曲柄4顺时针转动时，通过滑块5和导杆9的滑动配合，驱动第二船体2顺时针旋转180度，实现展开。
18.如图4所示，该水面机器人为可变双船体结构设计，行驶时兴波阻力比单体小，具有结构稳定、工作时水阻少、船体较轻、不易翻船等优点。作业时采用引导板和漏斗式簸箕
收集框相结合的方式实现了垃圾的收集，通过水流作用将垃圾倒入主垃圾箱中。其工作方式为：通过传感系统的电动云台装置的摄像装置来感知作业水面的面积和漂浮垃圾的形状及数量，根据作业任务需要，通过船体变形进行适应。该船体有四种变形形式供选，当水面无漂浮垃圾需要快速行驶时船体变成a型，船身笔直，船体前后两端的引导板7在伸缩驱动杆8的作用下关闭垃圾收集口，引导板7关闭后呈尖形，可以减小船体在水面行驶的阻力，提高船只移动的速度。前方水面有漂浮垃圾水面比较窄时船体变成b型，船体前端的垃圾收集口打开，引导板7张开呈v形，船体向前行驶的过程中可以利用水流作用将漂浮物引导到第一船体1的漏斗式簸箕收集框6中，实现对前方垃圾收集。后方水面有漂浮垃圾水面比较窄并且需要掉头行驶时，船体变成c型，即前端的垃圾收集口关闭，后端的垃圾收集口打开，船体向后行驶实现垃圾收集，船体不用转弯掉头，而且可以对后方遗漏的水面垃圾进行重复清理，提高垃圾清洁效果。水面有较多漂浮垃圾且水面宽阔时船体可折叠变成d型，旋转驱动装置可以驱动第一船体1和第二船体2转动180度进行折叠，合并两个垃圾收集口，实现高效清理效果，从而完成垃圾清理及收集工作。
19.如附图5所示，所述簸箕收集框6上搭载有可拆卸的垃圾框10，垃圾框10的底部设有与垃圾收集口对准的进入口，垃圾框10的侧部设有卸料口，卸料口上转动安装有下翻式的卸料门11，垃圾框10内滑动安装有若干层的网板12，相邻网板12之间通过拉绳13固定连接，垃圾框10上部设有用于控制顶层的网板12进行升降的提升装置14。如附图6所示，初始时，若干个的网板12收叠在垃圾框10的底部，水面上的漂浮物可以通过垃圾收集口和进入口导入垃圾框10中，到达顶层的网板12上方，垃圾堆满一层后，提升装置14通过卷轴和吊绳驱动顶层的网板12上移，将垃圾上移一层，腾出下面的一层空间，可以继续收集垃圾，重复上述操作，不断将垃圾框10内的空间填满，如附图5所示，提升了垃圾收集容积，垃圾框10完全装满后，待船只回港时可以将垃圾框10整个移除进行卸载，或者通过打开卸料口上的卸料门11，实现对垃圾的清空回收。
20.如附图7所示，所述第一船体1内端和第二船体2内端之间还设有回转支撑机构，回转支撑机构包括固定支座15、柔性链条16和导轨17，所述固定支座15和导轨17分别固定在第一船体1和第二船体2的侧壁上，所述柔性链条16的一端与固定支座15固定连接，柔性链条16的另一端设有与导轨17滑动连接的滑移座18。第一船体1和第二船体2折叠时，柔性链条16可以逐渐变形为半圆形，第一船体1和第二船体2展开时，柔性链条16可以收缩回第二船体2的侧壁上，从而提高第一船体1和第二船体2转动变形的稳定性，增强船体的结构强度。
21.所述第一船体1和第二船体2之间还设有对接机构，对接机构包括第一电磁铁19、第二电池铁20、第三电磁铁21和第四电磁铁22，所述第一电磁铁19和第二电池铁20分别固定在第一船体1外端和第二船体2外端的侧壁上，通过磁力吸合实现第一船体1和第二船体2在折叠后的固定连接，所述第三电磁铁21和第四电磁铁22分别固定在第一船体1内端和第二船体2内端的侧壁上，通过磁力吸合实现第一船体1和第二船体2在展开后的固定连接。对接机构可以使船体折叠和展开到位，增强船体变形前后的结构强度，避免船体行驶的过程中发生断裂。
22.虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

技术特征：

1.可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，包括遥控系统、电池系统、动力系统、传感系统和船体系统，其特征在于：所述船体系统包括前后对称设置的第一船体(1)和第二船体(2)，第一船体(1)的内端和第二船体(2)的内端转动连接，第一船体(1)的外端和第二船体(2)的外端上设有垃圾收集作业系统，所述第一船体(1)和第二船体(2)之间设有旋转驱动装置，旋转驱动装置用于驱动第一船体(1)和第二船体(2)进行折叠或展开。2.根据权利要求1所述的可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，其特征在于：所述旋转驱动装置包括回转导杆机构，回转导杆机构包括回转电机(3)、曲柄(4)、导杆(9)和滑块(5)，所述回转电机(3)和导杆(9)分别固定安装在第一船体(1)和第二船体(2)上，所述曲柄(4)的一端与回转电机(3)的输出端固定连接，所述曲柄(4)的另一端与所述滑块(5)转动连接，所述滑块(5)与所述导杆(9)滑动连接。3.根据权利要求1所述的可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，其特征在于：所述垃圾收集作业系统包括漏斗式的簸箕收集框(6)，簸箕收集框(6)的一端设有垃圾收集口，垃圾收集口上设有导流装置，导流装置包括两个分别铰接在垃圾收集口两侧的引导板(7)，引导板(7)与垃圾收集口之间设有伸缩驱动杆(8)。4.根据权利要求3所述的可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，其特征在于：所述簸箕收集框(6)上搭载有可拆卸的垃圾框(10)，垃圾框(10)的底部设有与垃圾收集口对准的进入口，垃圾框(10)的侧部设有卸料口，卸料口上转动安装有下翻式的卸料门(11)，垃圾框(10)内滑动安装有若干层的网板(12)，相邻网板(12)之间通过拉绳(13)固定连接，垃圾框(10)上部设有用于控制顶层的网板(12)进行升降的提升装置(14)。5.根据权利要求1所述的可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，其特征在于：所述第一船体(1)内端和第二船体(2)内端之间还设有回转支撑机构，回转支撑机构包括固定支座(15)、柔性链条(16)和导轨(17)，所述固定支座(15)和导轨(17)分别固定在第一船体(1)和第二船体(2)的侧壁上，所述柔性链条(16)的一端与固定支座(15)固定连接，柔性链条(16)的另一端设有与导轨(17)滑动连接的滑移座(18)。6.根据权利要求1所述的可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，其特征在于：所述第一船体(1)和第二船体(2)之间还设有对接机构，对接机构包括第一电磁铁(19)、第二电池铁(20)、第三电磁铁(21)和第四电磁铁(22)，所述第一电磁铁(19)和第二电池铁(20)分别固定在第一船体(1)外端和第二船体(2)外端的侧壁上，通过磁力吸合实现第一船体(1)和第二船体(2)在折叠后的固定连接，所述第三电磁铁(21)和第四电磁铁(22)分别固定在第一船体(1)内端和第二船体(2)内端的侧壁上，通过磁力吸合实现第一船体(1)和第二船体(2)在展开后的固定连接。7.根据权利要求1所述的可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，其特征在于：所述传感系统用于感知作业水面的面积和漂浮垃圾的形状及数量，传感系统包括摄像装置和电动云台装置。8.根据权利要求1所述的可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，其特征在于：所述动力系统包括两对分别设置在第一船体(1)和第二船体(2)底部的叶轮装置。9.根据权利要求1所述的可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，其特征在于：所述第一船体(1)两侧和第二船体(2)的两侧设有浮筒装置，浮筒装置的顶部安装有所述电池系统。
10.根据权利要求1所述的可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，其特征在于：所述遥控系统包括无线通信模块、gps定位模块和驱动控制模块。

技术总结

本发明公开了一种可变式远程可视化水面漂浮物清理机器人，包括遥控系统、电池系统、动力系统、传感系统和船体系统，所述船体系统包括前后对称设置的第一船体和第二船体，第一船体的内端和第二船体的内端转动连接，第一船体的外端和第二船体的外端上设有垃圾收集作业系统，所述第一船体和第二船体之间设有旋转驱动装置，旋转驱动装置用于驱动第一船体和第二船体进行折叠或展开。本发明可以根据作业任务需要，通过船体变形进行适应，该船体有四种变形形式供选，灵活性好，打捞效率高，能自主识别及定位水面垃圾，通过智能巡航来清理垃圾，垃圾清理效率高，不仅在大型江河中适用，也可以执行在水面较为狭窄的小型河道内的清理作业。执行在水面较为狭窄的小型河道内的清理作业。执行在水面较为狭窄的小型河道内的清理作业。