一种水上清洁机器人的制作方法

1.本实用新型涉及水上环境治理设备相关技术领域，具体为一种水上清洁机器人。


背景技术：

2.随着我国科技的飞速发展，生活垃圾和工业垃圾产量大量增加，水上漂浮垃圾的数量也日益增多，生态环境遭到严重的破坏，城市生态环境在很大程度上会受到水域环境的影响，所以保障水域环境是建设生态城市的重要基础。在这种形势下，小型便捷的城市水上垃圾清洁器设计的诉求应运而生。
3.当前国内外对针对封闭及小水域水面垃圾清理问题做出的产品设计较少，多数国家所开发出的垃圾清理船，定位于江、河、湖、海等大面积水域的垃圾清理。大多是在传统船舶基础上加设一套垃圾收集装置，船体体积大，排水量大，内燃机驱动，有人驾驶，机动性不佳。
4.以下列举典型的垃圾清理船。苏州造船厂建造的400kn内河打捞工程船，为单底、单甲板、尾机型工程船舶；该船调遣航行时最大吃水约0.87m，采用内河驳船型线，主机采用二台6135cab3柴油机，上层建筑最高点离水面约4.35m。起吊扒杆由无缝钢管构成八字形桁架。在扒杆头部设有6并11索滑轮组，配φ24mm钢索。打捞作业时，滑轮轴中心距船首的水平距离大于3.1m，由于此类船舶以内燃机为动力，在清除了水面垃圾的同时，其废气排放和噪声又对环境造成了危害。
5.目前，大型打捞船因为体积大、成本高，需多人协作，并且未针对解决城市内河等狭长静水水域垃圾清理，或者不适合现有大型垃圾船工作的水面(如小型水库、鱼塘等)垃圾清理的问题，而且难以进入小区域实施打捞工作，因此在一些小型区域水面上主要依靠的是人工打捞，其工作难度和劳动强度都很大。
6.为此，特提出一种可适用于复杂水域，并适用于中小型水上区域进行打捞作业水上清洁机器人以解决上述问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种水上清洁机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种水上清洁机器人，包括u型框架和纵置框架，还包括于纵置框架顶端固定的太阳能电池板和纵置框架侧面固定的图像采集器。
9.两个u型框架对称设置且通过底盘固定连接，底盘侧面设置有为u型框架行进提供动力的动力装置，动力装置包括水面行进组件和陆地行进组件。
10.纵置框架一侧的底端与底盘转动连接，另一侧底端通过电动液压缸与底盘活动连接，纵置框架的内部设置有垃圾转运机构，垃圾转运机构包括转运板，纵置框架通过电动液压缸于底盘顶面偏转，于转运板表面的垃圾与转运板之间的相对位置通过纵置框架的倾斜
发生改变。
11.垃圾转运机构还包括镂空传送带和挡板，两个镂空传送带固定安装在纵置框架的内侧，转运板固定安装在纵置框架内侧，且转运板所在平面与镂空传送带的转动轴所在方向平行。
12.挡板固定安装在纵置框架的顶端内侧，挡板用于阻挡靠近纵置框架顶端处镂空传送带顶面的垃圾。
13.优选的，太阳能电池板通过电控组件为水面行进组件、陆地行进组件、电动液压缸、镂空传送带和图像采集器提供电力，图像采集器通过无线信号与终端设备数据连接，电控组件包括逻辑控制器和无线收发模块，且逻辑控制器和无线收发模块信号连接。
14.优选的，水面行进组件包括螺旋桨，螺旋桨转动安装在两个u型框架之间，陆地行进组件包括车轮和麦克纳姆轮，螺旋桨、车轮、麦克纳姆轮均由电机驱动，且电机的动力输出轴与车轮之间通过行星齿轮差速器进行动力传输。
15.优选的，垃圾转运机构还包括打捞臂，打捞臂的一端通过支柱与转运板固定连接，打捞臂远离支柱的一端转动安装有转盘，两个支柱对称固定在转运板的侧面，且两个支柱之间转动安装有两个转轴，转轴的外壁等间距固定连接有多个导向盘，其中一个转轴通过电机驱动，且两个转轴之间通过异向传动机构连接。
16.优选的，转盘的外壁一体设置有多个齿，转盘通过齿增大其外壁与水面垃圾之间相对运动的阻力。
17.优选的，异向传动机构包括传动盘，传动盘固定安装在转轴的端部，且两个转轴之间的传动盘通过柔性传动带连接，柔性传动带为“8”字型结构，两个转轴通过柔性传动带异向转动。
18.优选的，转运板包括底板、中板和高板，底板的侧面与底盘固定连接，中板和高板与纵置框架的内侧固定连接，底板和高板均弯曲设置，中板为u字型结构，中板靠近底盘的一端与底板的端部贴合，中板远离底盘的一端与高板的开口方向正对。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
20.本实用新型记载了一种水上清洁机器人，通过于水面的漂浮并行进，能够实现对水面漂浮垃圾的收集和集中，并且整体结构尺寸可根据实际应用需求进行预制，能够较为容易地应用于城市内河、狭长净水水域或者不适合大型垃圾船工作的水面，整体采用电力驱动，运行时既不会产生有害气体，也不会发出噪音，不会对环境造成危害。
21.并且垃圾处理工作的进行可通过远程操控，垃圾清理期间无需投入过多人力，有利于对垃圾清理成本的控制。
附图说明
22.图1为本实用新型实施例清洁机器人主体结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例清洁机器人主体结构爆炸图；
24.图3为本实用新型实施例清洁机器人主体结构仰视图；
25.图4为本实用新型实施例清洁机器人主体结构前视图；
26.图5为本实用新型实施例图4中a处结构放大图。
27.图中：1、u型框架；2、纵置框架；3、太阳能电池板；4、底盘；5、电动液压缸；61、底板；
62、中板；63、高板；7、镂空传送带；8、挡板；9、图像采集器；10、螺旋桨；11、车轮；12、麦克纳姆轮；13、支柱；14、转轴；15、导向盘；16、转盘；17、传动盘；18、打捞臂。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
29.请参阅图1-5，本实施例提供了一种水上清洁机器人，包括u型框架1和纵置框架2，还包括于纵置框架2顶端固定的太阳能电池板3和纵置框架2侧面固定的图像采集器9，纵置框架2的内部设置有垃圾转运机构，垃圾转运机构包括转运板。
30.太阳能电池板3为清洁机器人提供必要的电源，可以比单纯采用蓄电池进行较长续航时间的供电。
31.两个u型框架1对称设置且通过底盘4固定连接，能够形成一个双体船型结构，具有兴波阻力小、水上面积大的优点，可使清洁机器人在水面运行更加稳定，航速更快，机动性好，同时可以装载更多的垃圾。
32.纵置框架2一侧的底端与底盘4转动连接，另一侧底端通过电动液压缸5与底盘4活动连接，纵置框架2通过电动液压缸5于底盘4顶面偏转，于转运板表面的垃圾与转运板之间的相对位置通过纵置框架2的倾斜发生改变。
33.当转运板偏离水平方向时，垃圾受自身重力影响，可以在转运板表面产生滑动，实现垃圾的聚集，并且垃圾转运机构还包括镂空传送带7，于转运板表面聚集的垃圾更易受到镂空传送带7的扰动，实现垃圾于转运板表面的转移。
34.垃圾转运机构还包括挡板8，两个镂空传送带7固定安装在纵置框架2的内侧，转运板固定安装在纵置框架2内侧，且转运板所在平面与镂空传送带7的转动轴所在方向平行。
35.挡板8固定安装在纵置框架2的顶端内侧，挡板8用于阻挡靠近纵置框架2顶端处镂空传送带7顶面的垃圾。
36.为了实现清洁机器人兼具水面可陆地的行进，底盘4侧面设置有为u型框架1行进提供动力的动力装置，动力装置包括水面行进组件和陆地行进组件。
37.水面行进组件包括螺旋桨10，螺旋桨10转动安装在两个u型框架1之间，转动的螺旋桨10通过在液面下转动，可以为清洁机器人在水面的行进提供动力。
38.陆地行进组件包括车轮11和麦克纳姆轮12，车轮11实现u型框架1于地面的腾空，车轮11的转动可以实现清洁机器人在陆地上的行进，并且麦克纳姆轮12可用于清洁机器人的转向。
39.螺旋桨10、车轮11、麦克纳姆轮12均由电机驱动，且电机的动力输出轴与车轮11之间通过行星齿轮差速器进行动力传输，能够尽可能地增大电机与车轮11之间的扭矩，提升清洁机器人的负载能力。
40.太阳能电池板3通过电控组件为水面行进组件、陆地行进组件、电动液压缸5、镂空传送带7和图像采集器9提供电力。
41.为方便对清洁机器人施行远程操控，图像采集器9通过无线信号与终端设备数据
连接，电控组件包括逻辑控制器和无线收发模块，且逻辑控制器和无线收发模块信号连接。
42.其中，终端设备可以是遥控器也可以是移动pc，终端设备通过无线信号可以实时监测清洁机器人周边环境，实现对清洁机器人进行远程可视化地操作，利用无线收发模块与逻辑控制器之间的信号连接，终端设备可以通过无线收发模块向逻辑控制器传输控制信号，以此来实现对水面行进组件、陆地行进组件、电动液压缸5、镂空传送带7和图像采集器9工作状态的调控。
43.逻辑控制器可以是单片机、plc或者是mcu，优选为stm32f4系列单片机。
44.为进一步提升清洁机器人垃圾清理效率，垃圾转运机构还包括打捞臂18，打捞臂18的一端通过支柱13与转运板固定连接，打捞臂18远离支柱13的一端转动安装有转盘16，两个支柱13对称固定在转运板的侧面，转盘16的外壁一体设置有多个齿，转盘16通过齿增大其外壁与水面垃圾之间相对运动的阻力。
45.其中，于同一个打捞臂18端部的转盘16可设置两个，且同一个打捞臂18端部的转盘16可通过电机进行自转。
46.当同一个打捞臂18端部的转盘16以相同方向自转时，可以为水面垃圾提供足够动力，或者能够对水生漂浮物施行拉扯，使垃圾能够尽快地进入清洁机器人内部，提升垃圾清洁的效率。
47.当同一个打捞臂18端部的转盘16以相反方向自转时，能够对水面垃圾施加剪切力，尤其是对尺寸较大或者漂浮在水面、具有顽固附着对象的垃圾，施加更大的拉扯力，尽量实现顽固垃圾向清洁机器人内部的移动。
48.为了防止垃圾在转运板进料口处聚集，对垃圾进口造成阻塞，两个支柱13之间转动安装有两个转轴14，转轴14的外壁等间距固定连接有多个导向盘15，导向盘15跟随转轴14转动时，通过其外壁与垃圾的接触，可以为垃圾提供动力，使垃圾能够较为快速地进入转运板，以此来提升垃圾清理的效率。
49.同时分设于两个转轴14上的导向盘15在转动并与垃圾接触时，尤其是尺寸相对较大的垃圾或者可以与两个转轴14上的导向盘15同时接触的垃圾，通过分设于两个转轴14上的导向盘15可对垃圾施加压力，从而实现对垃圾内部水分的挤出，实现垃圾水分的降低，以此来尽量减小垃圾中水分对清洁机器人载重的影响。
50.为了进一步提升垃圾进入转运板的速率，且简化传动部件，其中一个转轴14通过电机驱动，且两个转轴14之间通过异向传动机构连接。
51.异向传动机构包括传动盘17，传动盘17固定安装在转轴14的端部，且两个转轴14之间的传动盘17通过柔性传动带连接，柔性传动带为“8”字型结构，两个转轴14通过柔性传动带异向转动，使得两个转轴14在转动时，且随着电机转动方向的改变，能够对垃圾施行“吞入”和“吐出”操作。
52.其中，转运板包括底板61、中板62和高板63，底板61的侧面与底盘4固定连接，中板62和高板63与纵置框架2的内侧固定连接，底板61和高板63均弯曲设置，中板62为u字型结构，中板62靠近底盘4的一端与底板61的端部贴合，中板62远离底盘4的一端与高板63的开口方向正对。
53.随着纵置框架2受电动液压缸5的影响，垃圾在重力影响下于转运板顶面的位置发生改变，并能够实现在转运板某一处的汇聚，汇聚的垃圾能够与镂空传送带7接触，利用镂
空传送带7的转动，可以实现垃圾在转运板表面位置的进一步改变，进而实现垃圾于挡板8和位于纵置框架2最上部镂空传送带7之间的聚集，方便对垃圾施行集中处理。
54.并且固定设置的太阳能电池板3、镂空传送带7和挡板8之间能够形成一个可暂储垃圾的空间。
55.待清洁机器人装满垃圾之后，通过终端设备发出的无线信号，可控制清洁机器人返回陆地，利用镂空传送带7的反转，能够实现垃圾的倾倒。
56.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种水上清洁机器人，其特征在于：包括u型框架(1)和纵置框架(2)；两个所述u型框架(1)对称设置且通过底盘(4)固定连接，所述底盘(4)侧面设置有为u型框架(1)行进提供动力的动力装置，所述动力装置包括水面行进组件和陆地行进组件；所述纵置框架(2)一侧的底端与底盘(4)转动连接，另一侧底端通过电动液压缸(5)与底盘(4)活动连接，所述纵置框架(2)的内部设置有垃圾转运机构，所述垃圾转运机构包括转运板，所述纵置框架(2)通过电动液压缸(5)于底盘(4)顶面偏转，于转运板表面的垃圾与转运板之间的相对位置通过纵置框架(2)的倾斜发生改变；所述垃圾转运机构还包括镂空传送带(7)和挡板(8)，两个所述镂空传送带(7)固定安装在纵置框架(2)的内侧，所述转运板固定安装在纵置框架(2)内侧，且所述转运板所在平面与镂空传送带(7)的转动轴所在方向平行；所述挡板(8)固定安装在纵置框架(2)的顶端内侧，所述挡板(8)用于阻挡靠近纵置框架(2)顶端处镂空传送带(7)顶面的垃圾。2.根据权利要求1所述的一种水上清洁机器人，其特征在于：还包括于纵置框架(2)顶端固定的太阳能电池板(3)和纵置框架(2)侧面固定的图像采集器(9)；所述太阳能电池板(3)通过电控组件为水面行进组件、陆地行进组件、电动液压缸(5)、镂空传送带(7)和图像采集器(9)提供电力；所述图像采集器(9)通过无线信号与终端设备数据连接，所述电控组件包括逻辑控制器和无线收发模块，且逻辑控制器和无线收发模块信号连接。3.根据权利要求1所述的一种水上清洁机器人，其特征在于：所述水面行进组件包括螺旋桨(10)，所述螺旋桨(10)转动安装在两个u型框架(1)之间，所述陆地行进组件包括车轮(11)和麦克纳姆轮(12)，所述螺旋桨(10)、车轮(11)、麦克纳姆轮(12)均由电机驱动，且电机的动力输出轴与车轮(11)之间通过行星齿轮差速器进行动力传输。4.根据权利要求1所述的一种水上清洁机器人，其特征在于：所述垃圾转运机构还包括打捞臂(18)，所述打捞臂(18)的一端通过支柱(13)与转运板固定连接，所述打捞臂(18)远离支柱(13)的一端转动安装有转盘(16)；两个所述支柱(13)对称固定在转运板的侧面，且两个所述支柱(13)之间转动安装有两个转轴(14)，所述转轴(14)的外壁等间距固定连接有多个导向盘(15)，其中一个所述转轴(14)通过电机驱动，且两个所述转轴(14)之间通过异向传动机构连接。5.根据权利要求4所述的一种水上清洁机器人，其特征在于：所述转盘(16)的外壁一体设置有多个齿，所述转盘(16)通过齿增大其外壁与水面垃圾之间相对运动的阻力。6.根据权利要求4所述的一种水上清洁机器人，其特征在于：所述异向传动机构包括传动盘(17)，所述传动盘(17)固定安装在转轴(14)的端部，且两个所述转轴(14)之间的传动盘(17)通过柔性传动带连接，所述柔性传动带为“8”字型结构，两个所述转轴(14)通过柔性传动带异向转动。7.根据权利要求4所述的一种水上清洁机器人，其特征在于：所述转运板包括底板(61)、中板(62)和高板(63)，所述底板(61)的侧面与底盘(4)固定连接，所述中板(62)和高板(63)与纵置框架(2)的内侧固定连接；所述底板(61)和高板(63)均弯曲设置，所述中板(62)为u字型结构，所述中板(62)靠近底盘(4)的一端与底板(61)的端部贴合，所述中板(62)远离底盘(4)的一端与高板(63)的开
口方向正对。

技术总结
本实用新型公开一种水上清洁机器人，涉及水上环境治理设备相关技术领域，包括U型框架和纵置框架，两个U型框架通过底盘固定连接，底盘侧面设置有为U型框架行进提供动力的电驱动力装置，纵置框架一侧的底端与底盘转动连接，另一侧底端通过电动液压缸与底盘活动连接，纵置框架的内部设置有垃圾转运机构，纵置框架通过电动液压缸于底盘顶面偏转，于转运板表面的垃圾与转运板之间的相对位置通过纵置框架的倾斜发生改变，挡板用于阻挡靠近纵置框架顶端处镂空传送带顶面的垃圾，通过以上各装置的配合使用，能够对不适合大型垃圾船工作水面的垃圾实施清理，并且不会对环境造成危害，少数人便可实现水面垃圾的清理，有利于控制垃圾清理成本。成本。成本。


技术研发人员：白俊杰 朱美佳 李世涛 康慧萍 张翠芳 王筱涵 陈凯 那胜凡 田佳祺 符海东
受保护的技术使用者：白俊杰
技术研发日：2023.02.09
技术公布日：2023/4/19