本发明专利技术公开了一种海底垃圾清理装置，包括垃圾抓取机器人、辅助储运机器人、垃圾储运辅助船、信号缆和脐带管缆；辅助储运机器人通过脐带管缆与垃圾抓取机器人相连，形成负压将抓取的垃圾由垃圾抓取机器人吸到辅助储运机器人内，再转移至垃圾储运辅助船内；垃圾抓取机器人通过信号缆与垃圾储运辅助船相连；垃圾抓取机器人包括上腔体、下腔体、空腔机械爪和机器人推进系统，上腔体、下腔体围合成负压腔体，下腔体上设空腔机械爪和机器人推进系统。本发明专利技术还公开了一种海底垃圾清理系统，包括上述海底垃圾清理装置和控制器。本发明专利技术又公开了一种海底垃圾清理方法。本发明专利技术收集能在最大程度上避免搅动海底淤泥，减小收集过程对海底生物的影响。影响。影响。
【技术实现步骤摘要】
一种海底垃圾清理装置、清理系统及清理方法
[0001]本专利技术属于垃圾清理领域，具体为一种海底垃圾清理装置、清理系统及清理方法。
技术介绍
[0002]在工业化进度加快，经济快速增长的同时，产生了越来越多的垃圾，其中很大一部分进入了海洋。据悉，约有99％的海洋垃圾最终流入海底，对海洋生态环境造成了巨大的破坏。海底垃圾收集难度大，对设备效率要求高，因此，开发一种高效的海底垃圾收集装备刻不容缓。
[0003]公开号为CN113389237A的中国专利公开了一种海底垃圾清理机器人，提出了移动夹取的机器人概念，但并未涉及垃圾的储运和回收，无法解决海底垃圾收集效率低的问题。公开号为CN114212221A的中国专利公开了一种水下清扫机器人，通过泵吸的方式收集海底垃圾，类似于一种海底“扫地机器人”，但该设备会搅动海底淤泥，对海底生物产生危害，且无法有效的收集嵌在海床上的垃圾，效率不高。
[0004]总的来说，现有的垃圾清理机器人收集效率低，也会对海底生物产生二次危害。
技术实现思路
[0005]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种避免搅动海底淤泥、减小收集过程对海底生物影响的海底垃圾清理装置，本专利技术的另一目的是提供一种智能控制、快速成像、实现多机协同工作的海底垃圾清理系统，本专利技术的再一目的是提供一种工作效率高、能够快速替换的海底垃圾清理方法。
[0006]技术方案：本专利技术所述的一种海底垃圾清理装置，包括垃圾抓取机器人、辅助储运机器人、垃圾储运辅助船、信号缆和脐带管缆；辅助储运机器人通过脐带管缆与垃圾抓取机器人相连，形成负压将抓取的垃圾由垃圾抓取机器人吸到辅助储运机器人内，再转移至垃圾储运辅助船内；垃圾抓取机器人通过信号缆与垃圾储运辅助船相连；垃圾抓取机器人，包括上腔体、下腔体、空腔机械爪和机器人推进系统，上腔体、下腔体围合成用于垃圾中转的负压腔体，下腔体上设置空腔机械爪和用于在海底全向移动的机器人推进系统。
[0007]进一步地，上腔体包括耐压玻璃壳；耐压玻璃壳内设置摄像头一、探照灯一和供能与控制系统，供能与控制系统用于预处理摄像头一获取的海域海况图像，并接受传输到的控制信号，以控制垃圾抓取机器人的姿态和垃圾抓取工作；压玻璃壳上设置与信号缆连接的信号缆接口。
[0008]进一步地，下腔体包括腔体耐压壳，腔体耐压壳上设置脐带管缆第一接口和机械爪接口；脐带管缆第一接口与辅助储运机器人连接，机械爪接口与空腔机械爪连接。
[0009]进一步地，空腔机械爪包括腔体连接口、空腔机械臂、第一旋转轴、第二旋转轴、第三旋转轴、第四旋转轴、第五旋转轴、第六旋转轴和抓取抓手；腔体连接口与机械爪接口相连；腔体连接口、第一旋转轴、第二旋转轴、第三旋转轴、空腔机械臂、第四旋转轴、第五旋转轴、第六旋转轴、抓取抓手顺次两两转动连接，用于控制空腔机械臂进行旋转和伸缩运动。
[0010]进一步地，机器人推进系统包括螺旋桨推进器、推进器调向旋钮、推进器连结杆、滑轨滑卡和滑轨滑槽，滑轨滑槽上滑动连接有滑轨滑卡，滑轨滑卡与推进器连结杆相连，螺旋桨推进器通过推进器调向旋钮与推进器连结杆相连，螺旋桨推进器通过推进器调向旋钮绕固定轴旋转来调节推进方向。
[0011]进一步地，辅助储运机器人包含耐压玻璃前舱、耐压储舱；耐压玻璃前舱包括耐压玻璃罩和设置在耐压玻璃罩内的摄像头二、探照灯二、测距模块、能源与控制中心；能源与控制中心用于预处理摄像头二获取的海域海况图像和测距模块获取的距离信息，并进行系统间的信号交互。
[0012]进一步地，耐压储舱包括耐压壳、脐带管缆第二接口、喷水推进器接口、喷水推进器和满载检测器，脐带管缆第二接口与脐带管缆相连；喷水推进器通过喷水推进器接口与机器人耐压壳相连。
[0013]进一步地，垃圾储运辅助船包括船体，船体上设置推进器、计算机控制艏楼、雷达探测器、船体信号缆接口，计算机控制艏楼上设置海面观测摄像头，船体信号缆接口通过信号缆与上腔体相连。
[0014]本专利技术所述的一种海底垃圾清理系统，包括上述海底垃圾清理装置和控制器。
[0015]本专利技术所述的一种海底垃圾清理方法，包括以下步骤：
[0016]S1、垃圾抓取机器人、辅助储运机器人下潜，垃圾储运辅助船获取工作环境图像，观测海面工况、工作海床地势工况，控制器进行预处理并将信息传输至垃圾储运辅助船上的计算机控制艏楼，判断是否下潜至工作海域；
[0017]S2、获取工作海域的垃圾图像，测量距离，控制器进行预处理并将信息传输至计算机控制艏楼，计算获取垃圾分布的精准坐标，发出水下机器人运行控制信号，空腔机械爪进行抓取工作，辅助储运机器人抽取腔体内水流，形成吸取负压，将抓取的垃圾由垃圾抓取机器人吸到辅助储运机器人内，再转移至垃圾储运辅助船内，并调节辅助储运机器人姿态；
[0018]S3、辅助储运机器人的满载检测器监测腔体内垃圾储量信息，传输至计算机控制艏楼，判断辅助储运机器人是否满载，满载时，进行辅助储运机器人的替换工作；
[0019]S4、当工作海域不再显示垃圾图像或收到停止工作指令时，完成清理。
[0020]工作原理：通过六自由度空腔机械爪抓取海底垃圾后，由垃圾抓取机器人、辅助抓取及储运机器人及所含空腔，通过喷水推进器喷水产生负压以形成流道，使抓取的垃圾可以流入辅助抓取及储运机器人的耐压储舱，来实现快速收集，并避免搅动海底淤泥，减小收集过程对海底生物的影响。
[0021]有益效果：本专利技术和现有技术相比，具有如下显著性特点：
[0022]1、收集能在最大程度上避免搅动海底淤泥，减小收集过程对海底生物的影响；
[0023]2、多机协同工作模式，可实现海底垃圾分布的快速呈像，更利于机器人更快速的实现路径规划；
[0024]3、通过辅助抓取及储运机器人耐压储舱内的满载检测装置收集舱内垃圾储量信号，能够实现辅助抓取及储运机器人的快速替换，紧密衔接每个工作周期，提高系统的工作效率；
[0025]4、通过智能控制，实现多机协同工作，可控制机器人相互配合实现海底垃圾分布的快速呈像。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的结构示意图；
[0027]图2是本专利技术垃圾抓取机器人1的结构示意图；
[0028]图3是本专利技术垃圾抓取机器人1的剖视图；
[0029]图4是本专利技术空腔机械爪13的结构示意图；
[0030]图5是本专利技术机器人推进系统14的结构示意图；
[0031]图6是本专利技术辅助储运机器人2的结构示意图；
[0032]图7是本专利技术辅助储运机器人2的剖示图；
[0033]图8是本专利技术的供能与控制系统114、能源与控制中心215的组成示意图；
[0034]图9是本专利技术垃圾储运辅助船3的结构示意图；
[0035]图10是本专利技术的下潜的工作流程图；
[0036]图11是本专利技术水下收集的工作流程图；
[0037]图12是本专利技术辅助储运机器人2替换的结构示意图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海底垃圾清理装置，其特征在于：包括垃圾抓取机器人(1)、辅助储运机器人(2)、垃圾储运辅助船(3)、信号缆(4)和脐带管缆(5)；所述辅助储运机器人(2)通过脐带管缆(5)与垃圾抓取机器人(1)相连，形成负压将抓取的垃圾由垃圾抓取机器人(1)吸到辅助储运机器人(2)内，再转移至垃圾储运辅助船(3)内；所述垃圾抓取机器人(1)通过信号缆(4)与垃圾储运辅助船(3)相连；所述垃圾抓取机器人(1)，包括上腔体(11)、下腔体(12)、空腔机械爪(13)和机器人推进系统(14)，所述上腔体(11)、下腔体(12)围合成用于垃圾中转的负压腔体，所述下腔体(12)上设置空腔机械爪(13)和用于在海底全向移动的机器人推进系统(14)。2.根据权利要求1所述的一种海底垃圾清理装置，其特征在于：所述上腔体(11)包括耐压玻璃壳(111)；耐压玻璃壳(111)内设置摄像头一(112)、探照灯一(113)和供能与控制系统(114)，所述供能与控制系统(114)用于预处理摄像头一(112)获取的海域海况图像，并接受传输到的控制信号，以控制垃圾抓取机器人(1)的姿态和垃圾抓取工作；所述压玻璃壳(111)上设置与信号缆(4)连接的信号缆接口(115)。3.根据权利要求1所述的一种海底垃圾清理装置，其特征在于：所述下腔体(12)包括腔体耐压壳(121)，所述腔体耐压壳(121)上设置脐带管缆第一接口(122)和机械爪接口(123)；所述脐带管缆第一接口(122)与辅助储运机器人(2)连接，所述机械爪接口(123)与空腔机械爪(13)连接。4.根据权利要求3所述的一种海底垃圾清理装置，其特征在于：所述空腔机械爪(13)包括腔体连接口(131)、空腔机械臂(132)、第一旋转轴(133)、第二旋转轴(134)、第三旋转轴(135)、第四旋转轴(136)、第五旋转轴(137)、第六旋转轴(138)和抓取抓手(139)；所述腔体连接口(131)与机械爪接口(123)相连；所述腔体连接口(131)、第一旋转轴(133)、第二旋转轴(134)、第三旋转轴(135)、空腔机械臂(132)、第四旋转轴(136)、第五旋转轴(137)、第六旋转轴(138)、抓取抓手(139)顺次两两转动连接，用于控制空腔机械臂(132)进行旋转和伸缩运动。5.根据权利要求1所述的一种海底垃圾清理装置，其特征在于：所述机器人推进系统(14)包括螺旋桨推进器(141)、推进器调向旋钮(142)、推进器连结杆(143)、滑轨滑卡(144)和滑轨滑槽(145)，所述滑轨滑槽(145)上滑动连接有滑轨滑卡(144)，所述滑轨滑卡(144)与推进器连结杆(143)相连，所述螺旋桨推进器(14...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐立新，李秀，窦培林，洪智超，韩超帅，沈人杰，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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