泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人及控制方法技术

本发明专利技术提供了一种泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人及控制方法，包含外壳组件、动力组件、垃圾收集组件、抽水排水组件、浮力调节组件及所需的电子元件。本发明专利技术摒弃了传统垃圾清扫机器人毛刷、吸口等结构或水体垃圾清扫船采用的履带结构，采用泵吸过滤的方法，更加适应水体垃圾清扫与油污处理的要求，解决了部分垃圾、油污无法被吸取、处理和垃圾缠绕在履带上的问题；并增加了动力组件，开发了手动遥控操控和自动巡航两种模式。既可以可通过遥控器操纵在水体自由移动，也可以类似陆地扫地机器人实现水面自主巡航收集垃圾，解决了传统清扫机器人工作区域小、效率低、对水域环境要求高的问题。

【技术实现步骤摘要】
泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人及控制方法
本专利技术涉及水下机器人领域，具体地，涉及泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人。尤其涉及一种可自主循迹的泵吸过滤式水体垃圾清理机器人与其操作方法。
技术介绍
水污染问题日益严重，对人类社会可持续发展造成重要影响。国内水体垃圾清理的方式主要有两种，第一，依靠人工清理的方式，但这种方式需要大量人力，效率低且有一定危险性，因此并不是合适的选择；第二，使用燃油驱动和人工驾驶的机械装置，例如，上海市废弃物处置公司研制的水体漂浮物打捞船，采用双船体设计，打捞装置采用传送带形式，克服了以往人工打捞及抓斗间隙打捞的缺点，打捞速度快，劳动强度低。但由于打捞船体积较大，不适合狭窄水域工作，对工作环境要求较为苛刻，且打捞船燃烧汽油本身也会造成环境污染，因此也不是最优选择。目前国内外已经开发出一些比较先进的水体垃圾清理装置，但清理装置不能移动，只能定点工作，若需改变位置则需人为地移动，需耗费人力，较为麻烦，因此只能在范围较小，水域地形较为简单的条件下工作；有些装置可以通过导航组件设计路线自主巡航，但采用滚动毛刷等机构收集垃圾，效率低且维护成本高。鉴于此，需要设计一种在保持高效率的基础上既可以自主巡航，也可以通过遥控精细操控的工作范围广、水域环境适配性高的水体垃圾清扫机器人。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人及控制方法。根据本专利技术提供的一种泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人，包括：外壳组件、动力组件、垃圾收集组件、抽水排水组件、浮力调节组件；外壳组件外部设置有动力组件、垃圾收集组件、浮力调节组件、动力组件；外壳组件底部设置有抽水排水组件；所述外壳组件包括桶体、桶盖；当桶盖打开时，外壳组件外部的水体能够通过桶体顶部开口进入桶体，经垃圾收集组件后，在抽水排水组件的驱动下排出桶体；动力组件提供移动能力；浮力调节组件调节桶体在水体中的深度，使得外部的水体能够通过桶体顶部开口进入桶体。优选地，所述动力组件包括螺旋桨组件、舵组件；舵组件包括舵组件连接杆、L型亚克力板、舵机、铝板、梯形舵片；其中所述舵组件连接杆位于所述铝板上，控制所述梯形舵片的转动，以调节移动方向；所述L型亚克力板通过螺丝钉固定在桶体上，并为所述铝板提供支撑；桨组件包括螺旋桨和电调；螺旋桨安装在桶体的外部。优选地，所述垃圾收集组件包括夹子和收集袋；所述收集袋上为网袋，将垃圾留在袋内而将水滤出；所述收集袋通过夹子安装在通体的桶口处。优选地，所述抽水排水组件包括分水器、直角出水弯头、橡胶软管、水泵；水泵固定在桶底，水泵的出水口连接所述分水器，所述分水器通过所述橡胶软管将水导至多个所述直角出水弯头，通过直角出水弯头将水排出。优选地，所述浮力调节组件包括浮力材料体和软绳；浮力材料体通过软绳固定在桶体外，用于调节桶体受到的浮力以保持平衡并使进垃圾通道下沿略低于或平齐水体，从而使垃圾能够进入桶体内。优选地，还包括环形防波板，其中，环形防波板通过阻拦抽水排水组件的直角出水弯头排出的水。优选地，桶盖上安装有电子元件盒；在电子元件盒内设置有GPS模块、数传模块、接收器、电池、解码器、控制器、继电器、控制板；在遥控器操控模式下，所述接收机将来自遥控器的信号送至所述解码器解码后，传输到所述控制器；所述控制器通过运动控制模块控制所述动力组件的螺旋桨和梯形舵片的工作状态；在自主巡航模式下，所述控制器通过所述数传模块与计算机相连，借助所述GPS模块的定位，接收计算机发送的指令，从而控制所述动力组件的螺旋桨和梯形舵片的工作状态。优选地，所述控制板预先写入了控制所述抽水排水组件的水泵开关的指令代码，并与控制器连接；在遥控模式下，所述接收机接收到的来自遥控器发出的指令通过解码器解码，发送给所述控制板，随后所述控制板根据写入的代码判断所述解码器发送的信号并向所述继电器发送相应的信号，控制所述水泵开关；自主巡航模式下，所述控制器替代了遥控器，所述控制器借助所述GPS模块定位，在到达指定地点后，对所述控制板发出指令，完成开关水泵的操作。根据本专利技术提供的一种上述的泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人的控制方法，包含以下步骤：准备工作步骤：将外壳组件主体部分置于水下，使进入垃圾通道的下沿稍低于或平齐于水体；开始工作步骤：采用遥控模式或者自主巡航模式；在所述遥控模式中，通过遥控器，控制运动组件和水泵打开，开始运动并收集垃圾；在所述自主巡航模式中，通过计算机提前规划路线，完成后将泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人放入预定水域中；收集垃圾步骤：将泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人停靠至岸边，关闭水泵和运动组件，打开桶盖，取出桶体内收容袋，把收容袋的袋内垃圾处理后，清洗和修理收容袋，再装回到桶体内；其中，在自主巡航模式下计算机将自动停靠并关闭。优选地，在所述遥控模式中，还包括：用遥控器控制动力组件的螺旋浆和梯形舵片，使泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人移动至工作水域，关闭动力组件，打开遥控器上控制水泵的旋钮开始抽水，并收集垃圾，至清理完毕后重新启动动力组件，移动至下一工作水域；在所述自主巡航模式中，还包括：设置起始的位置，即泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人返回点的位置；输入航路点及等待时间，等待时间即为在航路点停留并工作的时间。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、水体垃圾收集装置采用泵抽过滤的方式收集垃圾。一方面这种方式对于体积较小的垃圾收集效果更好，另一方面避免了履带缠绕的问题，收集效率更高。2、本专利技术开设了手动遥控操控和自动巡航两种模式。动力组件是手动遥控操控的核心，而导航组件的设计，使机器人也可以在无人操控的条件下按照预先规划的路线自动巡航。因此，机器人既可以通过遥控器在狭窄水域手动操控移动工作，也可以在广阔水域提前规划路径，自动地按照路线移动工作。通过这两种方式，本水体垃圾清理机器人实现了在多种水域环境下无死角清扫，既解决了人工清理船无法到达狭窄水域清扫的问题，也解决了普通垃圾清理机器人只能定点工作，无法大范围清扫的问题。3、本专利技术可应用于水体清洁设备领域。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本专利技术的左右二等角轴侧示意图；图2是本专利技术的电子元件盒内电子元件的示意图；图3是本专利技术的侧视示意图。图中示出：具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。为了解决传统水体垃圾清理机器工作区域过小，需要固定位置的问题，本专利技术提出了一种基于泵吸过滤设计的可自主航行的水体垃圾清理机器人，它是一种利用泵抽将垃圾吸进桶内进而收集的装置。具有灵活性强，清扫效果好等优点，不仅可在近海及港口等宽阔水域工作，也可在城市景观河湖等狭窄水域完成清扫任务，从而提高城市卫生状况，提升城市形象。如图1至图3所示，本专利技术提供的一种泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人，包括外壳组件、动力组件、垃圾收集组件、抽水排水组件、浮力调节组件。所述外壳组件包括桶体10、桶把手2、桶盖20。所述桶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人，其特征在于，包括：外壳组件、动力组件、垃圾收集组件、抽水排水组件、浮力调节组件；外壳组件外部设置有动力组件、垃圾收集组件、浮力调节组件、动力组件；外壳组件底部设置有抽水排水组件；所述外壳组件包括桶体(10)、桶盖(20)；当桶盖(20)打开时，外壳组件外部的水体能够通过桶体(10)顶部开口进入桶体(10)，经垃圾收集组件后，在抽水排水组件的驱动下排出桶体(10)；动力组件提供移动能力；浮力调节组件调节桶体(10)在水体中的深度，使得外部的水体能够通过桶体(10)顶部开口进入桶体(10)。

【技术特征摘要】
1.一种泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人，其特征在于，包括：外壳组件、动力组件、垃圾收集组件、抽水排水组件、浮力调节组件；外壳组件外部设置有动力组件、垃圾收集组件、浮力调节组件、动力组件；外壳组件底部设置有抽水排水组件；所述外壳组件包括桶体(10)、桶盖(20)；当桶盖(20)打开时，外壳组件外部的水体能够通过桶体(10)顶部开口进入桶体(10)，经垃圾收集组件后，在抽水排水组件的驱动下排出桶体(10)；动力组件提供移动能力；浮力调节组件调节桶体(10)在水体中的深度，使得外部的水体能够通过桶体(10)顶部开口进入桶体(10)。2.根据权利要求1所述的泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人，其特征在于，所述动力组件包括螺旋桨组件、舵组件；舵组件包括舵组件连接杆(5)、L型亚克力板(6)、舵机(7)、铝板(8)、梯形舵片(9)；其中所述舵组件连接杆(5)位于所述铝板(8)上，控制所述梯形舵片(9)的转动，以调节移动方向；所述L型亚克力板(6)通过螺丝钉固定在桶体(10)上，并为所述铝板(8)提供支撑；桨组件包括螺旋桨(17)和电调；螺旋桨(17)安装在桶体(10)的外部。3.根据权利要求1所述的泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人，其特征在于，所述垃圾收集组件包括夹子(18)和收集袋(16)；所述收集袋(16)上为网袋，将垃圾留在袋内而将水滤出；所述收集袋(16)通过夹子(18)安装在通体(1)的桶口处。4.根据权利要求1所述的泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人，其特征在于，所述抽水排水组件包括分水器(12)、直角出水弯头(13)、橡胶软管(14)、水泵(15)；水泵(15)固定在桶底，水泵(15)的出水口连接所述分水器(12)，所述分水器(12)通过所述橡胶软管(14)将水导至多个所述直角出水弯头(13)，通过直角出水弯头(13)将水排出。5.根据权利要求1所述的泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人，其特征在于，所述浮力调节组件包括浮力材料体(4)和软绳；浮力材料体(4)通过软绳固定在桶体(10)外，用于调节桶体(10)受到的浮力以保持平衡并使进垃圾通道下沿略低于或平齐水体，从而使垃圾能够进入桶体(10)内。6.根据权利要求1所述的泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人，其特征在于，还包括环形防波板(11)，其中，环形防波板(11)通过阻拦抽水排水组件的直角出水弯头(13)排出的水。7.根据权利要求1所述的泵吸过滤式水体垃圾清理智能机器人，其特征在于，桶盖(20)上安装有电子元件盒(1)；在电子元件盒(1)内设置有GPS模块(21)、数传模块(22...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾铮，和家平，杨明辉，周赫雄，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海遨深海洋工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31