小型水面漂浮物自動清理船的製作方法

2023-10-29 06:02:57 2

專利名稱：小型水面漂浮物自動清理船的製作方法
技術領域：
小型水面漂浮物自動清理船
(一) 技術領域 本實用新型涉及水面清潔設備，具體說是一種小型水面漂浮物自動清理船。
(二) 背景技術 為清理水面上漂浮的各種漂浮物，如礦泉水瓶、可樂瓶、垃圾、剩菜剩飯、排洩物 等，本人提出了一種清潔能力強且機動靈活的水面漂浮物清理裝置，包括左右船體、船體動 力機構、船體轉向機構以及漂浮物收集機構，漂浮物收集機構設於兩船體之間，分別為船頭 的轉輪和船尾的垃圾箱，轉輪由轉軸和葉片構成，轉軸左右橫置於兩船體之間，葉片在轉軸 上沿徑向均勻分布，在水面下葉片的轉動方向自船頭向船尾，垃圾箱的入口朝向葉片，其入 口底部前伸至水面下葉片的最低轉動半徑位置處；所述轉輪同時也為船體的動力機構。向 漂浮物收集機構及轉向機構提供動力的電機由蓄電池供電，且電機還受遙控裝置控制，實 現無人化操縱。本實用新型結構獨特、機動靈活、清理效果好、在不同水域之間轉場容易，特 別適合在小水域的江河湖海和水上遊樂場中使用。 在實際運用中，上述水面漂浮物清理裝置還存在需要改進的地方，首先是葉片不 可以反轉，反轉的葉片會將垃圾箱中的帶出；兼作動力的轉輪由於受轉速的限制，導致水面 漂浮物清理裝置的行程速度不夠，轉彎半徑較大，工作效率較低；遙控工作只能在人眼觀測 的範圍內進行，工作範圍受到限制；蓄電池的功率有限，持續提供電力的時間短。
(三) 實用新型內容 本新型內容的目的是提供了一種快速移動、作業時間長且能遠程遙控的小型水面 漂浮物自動清理船。 能夠實現上述目的的小型水面漂浮物自動清理船，包括左右雙置船體、船體動力 機構、船體轉向機構、漂浮物收集機構及控制各機構的遙控裝置，各機構的運轉由蓄電池提 供電能，所述漂浮物收集機構設於兩船體之間，分別為船頭的轉輪和船尾的垃圾箱，轉輪包 括由動力驅動的轉軸和葉片，轉軸左右橫置於兩船體之間，葉片在轉軸上沿徑向均勻分布， 葉片的迴轉半徑使其保持一定的吃水深度，在水面下葉片的轉動方向自船頭向船尾；網篩 式垃圾箱的入口朝向轉輪的葉片，其入口底部在水面下向前延伸至葉片的最低轉動半徑位 置處，葉片轉動時，將水面上的漂浮物帶至垃圾箱入口並強制使其進入垃圾箱內，所不同的 是所述轉輪不作為船體的動力機構，而是另外設置動力驅動的雙螺旋槳作為船體的動力機 構，雙螺旋槳的設置方式是將單個螺旋槳設於每個船體尾部，雙螺旋槳同時正轉推動船體 前進，同時反轉推動船體後退，雙螺旋槳同一個正轉一個反轉時，船體可以實現轉彎和原地 掉頭，因此雙螺旋槳還又作為作船體轉向機構。 在具備了上述移動功能的情況下，本實用新型還裝備了圖像採集和傳送、接受裝 置，圖象採集和傳送裝置由安裝在船體上的攝像頭、與攝像頭連接的遠程無線圖象、數據傳 輸模塊和發射天線構成，傳輸距離至少為100米，如果更換大功率傳輸模塊和天線，傳輸距 離可以到10公裡；攝像頭可以觀察水面的情況，擴展人的視力範圍，方便使用者在岸上和在值班室實施遠程垃圾清理，如果把本實用新型的體積做到比人大時，還能夠實施遠程救 援任務；圖像接受裝置由配置在遙控裝置中的遠程無線圖象、數據接收模塊和視頻採集卡 構成。 本實用新型在實施遠程遙控作業時，使用者需要隨時了解其所在的地點方位，為 此船體上還可以安裝衛星定位模塊，遙控裝置中配備衛星定位監測器，適時對其到達的地 點進行監控和實施調整。 為了長時間作業，為彌補蓄電池電能的不足，本實用新型在船體上還設置了太陽
能極板，天氣條件好時利用太陽能極板給蓄電池充電，保證蓄電池有足夠的電能，到了關鍵
時候能夠保證GPRS和無線通訊暢通，保證指揮中心了解本實用新型的狀況和地點位置。 還可以使本實用新型具有語言功能，其可以識別人的聲音，可以進行與人對話，能
夠根據人的指令進行工作，可以前進，後退，向左轉，向右轉，唱歌，開始工作等。 語言部分由MIC、MIC放大、音頻功放、喇叭、16位單片機、存儲器和控制電路組成；
人發出的聲音指令，通過MIC接收轉換成電信號，經過聲音放大器放大輸入給單片機進行
A/D轉換，變成數位訊號保存到存儲器中，所有使用的指令都要事先進行學習，單片機通過
學習，提取說話指令的特徵信息保存在存儲器中，這樣就能夠聽懂人的聲音了 。 所述螺旋漿的動力機構包括前進電機、聯軸器、傳動軸和套筒，前進電機設於船
頭，通過聯軸器與傳動軸的一端連接，傳動軸的另一端與螺旋槳同軸固連，套筒套裝在傳動軸上。 螺旋槳動力機構的防水設計是將前進電機位置高於螺旋槳設置，使前進電機位於 水面之上，而傳動軸由前進電機位置向螺旋槳斜置。 當轉輪反轉配合船體後退時，為避免垃圾箱內的垃圾物品倒流，在垃圾箱進口處
設有袋口提升裝置，提升裝置包括框架、曲柄、連杆和提升電機，框架兩側安裝於垃圾箱進
口兩側垂直滑道中，框架頂部中央鉸接連杆的一端，提升電機置於框架正上方，其水平縱向
輸出軸與曲柄的一端固連，曲柄的另一端與連杆的另一端鉸連。轉輪正轉收集垃圾時，曲柄
轉動至最低點使框架底部與垃圾箱進口底部平齊，轉輪反轉時，曲柄轉動至最高點使框架
底部由垃圾箱進口底部向上提升，提升的最大距離等於曲柄和連杆的長度之和。垃圾收集
袋口安裝在框架，框架提升時將垃圾收集袋口底部提離水面，轉輪反轉時垃圾收集袋中的
垃圾不會順流而出。 本實用新型的有益效果 1、本實用新型首先是將各種結構進一步完善，提供了獨立的動力機構兼轉向機 構，使本實用新型的機動性能得以提高，可以快速到達指定地點作業，在作業過程中輕鬆完 成前進、後退、轉彎和原地掉頭等動作，特別適合遙控操作。 2、本實用新型裝備了 CCD圖象傳感器，遠程圖像傳輸模塊和遠程數據傳輸模塊，
具有圖象功能和遠程控制功能；CCD圖象傳感器可以觀察水面的情況，並且具有遠程圖象
傳輸和遠程控制功能，方便使用者在岸上和在值班室實施遠程垃圾清理。 3、本實用新型安裝衛星定位模塊，無論他走到哪裡，控制中心都能夠找得到他。 4、本實用新型運用太陽能技術給蓄電池充電，到了關鍵時候能夠保證GPRS和無
線通訊暢通，保證指揮中心了解灕江天使的狀況和地點位置。 5、本實用新型還開發了語言功能，他可以識別人的聲音，可以進行與人對話，能夠根據人的指令進行工作，可以前進，後退，向左轉，向右轉等動作。 6、本實用新型具有自動工作模式，可以在水面上自動往返工作，清除水上垃圾，不 需要人的操作。 7、本實用新型能夠自動檢測蓄電池的電能情況，並且實時的將電能信息發送回指 揮中心，當電能不足時，自動切換到節電工作方式。 綜合上述，本實用新型為集各種智能為一身的水上機器人，特別適合在小河溝內 巡航和對漂浮物進行及時收集清理。
(四)
圖1是本實用新型一種實施方式的立體結構示意圖，其視角為由船尾向船。
圖2是圖1視角由船頭向船尾的立體結構示意圖。 圖3是圖1、圖2實施方式的俯視圖。 圖4是圖1、圖2實施方式中轉輪的立體圖。 圖號標識1、船體；2、葉片；3、垃圾箱；4、轉軸；5、工作電機；6、前進電機；7、聯軸 器；8、螺旋槳；9、傳動軸；10、導水邊；11、導水孔；12、蓄電池；13、套筒；14、框架；15、曲柄； 16、連杆；17、提升電機；18、轉輪蓋。
(五) 具體實施方案 本實用新型小型水面漂浮物自動清理船的機械部分包括船體1、船體動力機構、船 體轉向機構以及漂浮物收集機構，船體1採用左右位船身結構，左右位船身之間留出等距 空位供漂浮物收集機構安裝，如圖1、圖2和圖3所示。 所述漂浮物收集機構包括轉輪和垃圾箱3，轉輪設於船頭，由轉軸4和葉片2組成， 轉軸4橫向設置，其兩端安裝於左右船身上的軸承中，4 8片葉片2沿轉軸4的徑向與之 焊接並均勻分布，如圖2所示。葉片2的長度至少要使其吃水深度與船體1的吃水深度一 致，吃水部分即水面下葉片2的轉動方向自船頭向船尾；葉片2的兩側邊折成直角狀的導水 邊10，導水邊10的朝向與葉片2的轉動方向相同，葉片2上還開設兩導水孔ll，兩導水孔 11距轉軸4的距離相等，如圖4所示。 所述轉輪同時也為本實用新型小型水面漂浮物自動清理船的前槳。 網篩式垃圾箱3設置在船尾，其進口朝向葉片2，垃圾箱3的底部具有與葉片2 — 致的吃水深度，垃圾箱3的進口底部向前延伸至水面下葉片2的最低轉動半徑位置處，垃圾 箱3的進口端設置袋口提升裝置，垃圾箱3的尾部向後擴展超過船尾，如圖1 、圖2和圖3所示。 袋口提升裝置包括框架14、曲柄15、連杆16和提升電機17，框架14兩側安裝於垃 圾箱3進口兩側垂直滑道中，框架14頂部中央鉸接連杆16的一端，提升電機17置於框架 14正上方的轉輪蓋18上，其水平縱向輸出軸與曲柄15的一端固連，曲柄15的另一端與連 杆16的另一端鉸連，連杆16的長度大於曲柄15長度。提升電機17帶動曲柄15轉動至最 低點時框架14底部與垃圾箱3進口底部平齊，提升電機17帶動曲柄15轉動至最高點時框 架14底部由垃圾箱3進口底部向上提升，提升的最大距離等於曲柄15和連杆16的長度之 和，如圖l所示。4/4頁 所述轉輪的動力為工作電機5，工作電機5橫向設於其中一個船體1的船身上，工 作電機5的輸出軸與該船身上對應的轉軸4通過聯軸器7連接，如圖2、圖3所示。 所述船體轉向機構為雙螺旋槳8，單個的螺旋槳8分別置於左右船身尾部，螺旋槳 8的動力為前進電機6，前進電機6設於船身船頭，其高度在螺旋槳8之上的水面上，前進電 機6的輸出軸通過聯軸器7與傳動軸9連接，傳動軸9斜向下方與螺旋槳8同軸固連，傳動 軸9外套裝套筒13，如圖1、圖2、圖3所示。 上述工作電機5、前進電機6和提升電機17勻由蓄電池12供電，蓄電池12置於其 中一個船體l的船艙內，如圖3所示。 所述提升電機17、工作電機5和前進電機6均由岸上遙控裝置控制，使本實用新型 小型水面漂浮物自動清理船實現無人駕駛操作。 本實用新型具有圖象功能和遠程控制功能，其在船體1上裝備了 CCD圖象傳感器， 遠程圖像傳輸模塊和遠程數據傳輸模塊。 本實用新型還在船體1上設計安裝了衛星定位模塊，無其走到哪裡，控制中心都 能夠找得到他。 本實用新型還配備了太陽能極板，太陽能極板在正常照度下能夠提供12V，0. 5A 的電能，平時可以給蓄電池12充電，到了關鍵時候能夠保證GPRS和無線通訊暢通，保證指 揮中心了解小型水面漂浮物自動清理船的狀況和地點位置。 本實用新型還具有自動工作模式，其可以在水面上自動往返工作，清除水上垃圾， 不需要人的操作。 本實用新型還能夠自動檢測蓄電池的電能情況，並且實時的將電能信息發送回指 揮中心，當電能不足時，自動切換到節電工作方式。
權利要求小型水面漂浮物自動清理船，包括左右雙置船體(1)、船體動力機構、船體轉向機構、漂浮物收集機構及控制各機構的遙控裝置，各機構的運轉由蓄電池(12)提供電能，所述漂浮物收集機構設於兩船體(1)之間，分別為船頭的轉輪和船尾的垃圾箱(3)，轉輪包括由電機驅動的轉軸(4)和葉片(2)，轉軸(4)左右橫置於兩船體(1)之間，葉片(2)在轉軸(4)上沿徑向均勻分布，水面下的葉片(2)的轉動方向自船頭向船尾，垃圾箱(3)為網篩結構，其進口朝向葉片(2)，其進口底部伸至水面下葉片(2)的最低轉動半徑位置處，其特徵在於所述船體動力機構為動力驅動的雙螺旋槳(8)，單個螺旋槳(8)設於每個船體(1)尾部，雙螺旋槳(8)還兼作船體轉向機構。
2. 根據權利要求1所述的小型水面漂浮物自動清理船，其特徵在於還裝備了圖像採 集和傳送、接受裝置，圖象採集和傳送裝置由安裝在船體(1)上的攝像頭、與攝像頭連接的 遠程無線圖象、數據傳輸模塊和發射天線構成，圖像接受裝置由配置在遙控裝置中的遠程 無線圖象、數據接收模塊和視頻採集卡構成。
3. 根據權利要求2所述的小型水面漂浮物自動清理船，其特徵在於船體(1)上還安 裝了衛星定位模塊，遙控裝置中配備衛星定位監測器。
4. 根據權利要求3所述的小型水面漂浮物自動清理船，其特徵在於船體(1)上還設 置了給蓄電池(12)充電的太陽能極板。
5. 根據權利要求1 4中任何一種所述的小型水面漂浮物自動清理船，其特徵在於 每個螺旋槳(8)的動力機構包括前進電機(6)、聯軸器(7)、傳動軸(9)和套筒(13)，前進電 機(6)設於船頭，通過聯軸器(7)與傳動軸(9)的一端連接，傳動軸(9)的另一端與螺旋槳 (8)同軸固連，套筒(13)套裝在傳動軸(9)上。
6. 根據權利要求5所述的小型水面漂浮物自動清理船，其特徵在於前進電機(6)位 置高於螺旋槳(8)，傳動軸(9)由前進電機(6)位置向螺旋槳(8)斜置。
7. 根據權利要求1 4中任何一種所述的小型水面漂浮物自動清理船，其特徵在於 垃圾箱(3)進口設有袋口提升裝置，提升裝置包括框架(14)、曲柄(15)、連杆(16)和提升 電機(17)，框架(14)兩側安裝於垃圾箱(3)進口兩側垂直滑道中，框架(14)頂部中央鉸接 連杆(16)的一端，提升電機(17)置於框架(14)正上方，其水平縱向輸出軸與曲柄(15)的 一端固連，曲柄(15)的另一端與連杆(16)的另一端鉸連；曲柄(15)轉動至最低點時框架 (14)底部與垃圾箱(3)進口底部平齊，曲柄(15)轉動至最高點時框架(14)底部由垃圾箱 (3)進口底部向上提升，提升的最大距離等於曲柄(15)和連杆(16)的長度之和。
專利摘要本實用新型公開了一種小型水面漂浮物自動清理船，包括左右雙置船體、船體動力機構、船體轉向機構、漂浮物收集機構及控制各機構的遙控裝置，各機構的運轉由蓄電池提供電能，所述漂浮物收集機構設於兩船體之間，分別為船頭的轉輪和船尾的垃圾箱，所述船體動力機構為分別置於每個船體尾部的螺旋槳，雙螺旋槳還作為船體轉向機構；本實用新型裝備了圖像採集和傳送、接受裝置、衛星定位裝置、太陽能極板和語音裝置，使本實用新型成為一名副其實的遠程遙控水上機器人，特別適合在小河溝內巡航，對小河溝內地漂浮物進行適時收集清理。
文檔編號B63H19/00GK201447049SQ20082011347
公開日2010年5月5日 申請日期2008年10月16日 優先權日2008年10月16日
發明者唐亮, 張震, 朱偉勝, 李靜, 林潔, 梁衛鴿, 許敏, 郝衛東, 黃錦才 申請人:桂林電子科技大學