項目申報：水面清潔機器人

1、水面清潔機器人匯報人： 2一、項目摘要二、立項依據三、研究方案四、研究基礎主要內容 3隨著社會的發(fā)展,人們的生活質量不斷提高,產生的垃圾也越來越多,由于環(huán)保意識的缺乏,很多垃圾直接或者間接的進入江、河、湖、海,造成現(xiàn)如今水污染嚴重的局面,而水是生命不可或缺的自然資源,治理水污染勢在必行?，F(xiàn)如今的水面垃圾清理方法多采用費時、費力的人工打撈,即使有些地方使用機械清理的方式,但大部分都是采用較大型機械,不僅浪費能源,而且還會產生二次污染,難以普及使用。因此設計一款實用性很強的水面垃圾清理收集裝置是社會的需要。一、項目摘要 4一，項目介紹1.水面垃圾的組成塑料袋、塑料瓶樹枝、樹葉生活廢棄其他物品2.目

2、前處理的方法主要是以人工為主缺點：效率低，而且人工打撈受天氣影響比較大，不安全 5一。項目介紹 3機器的簡單介紹 該機器為解決現(xiàn)如今小型封閉水面垃圾清理耗費人力物力等問題,設計制作了一款由人工輔助遠程遙控進行水面垃圾清理的機器人。水面垃圾打撈船針對水面環(huán)境污染的問題,主要致力于中小型湖泊河流等水域的固體垃圾清理,實現(xiàn)水面垃圾清理的機械化與自動化,整個打撈過程無需人工直接參與,安全性非常好,效率大約是人工打撈的幾十倍,水面越大、距離越遠效果越顯著。本文主要對水面垃圾自動打撈船進行了船體結構、動力裝置、打撈及傳輸裝置、垃圾存儲裝置以及其他零部件的設計等。分析了水面垃圾自動打撈船需要實現(xiàn)的功能要求。

3、整個機器結構合理穩(wěn)定，成本低廉，采用電力驅動節(jié)約能源、無污染。 6一、項目介紹 機器模型的示意圖 7二、立項依據2.1必要性 隨著社會物質文明的高度進步,人們的生活都有了質的飛躍,特別是工業(yè)革命以來,由于人們過于重視工業(yè)和經濟的發(fā)展,往往忽視了對環(huán)境的保護,這就使得近幾年來世界環(huán)境日益惡劣,帶來了各種各樣的環(huán)境問題,湖泊、河流中隨處可見的垃圾污染。各種廢物會通過不同的渠道進人江河,導致河面的漂浮物越來越多。由于潮起潮落的原因,河面的棄置物或水草也會流人其它的水面、港灣。它們的集結造成水面污染,影響市容衛(wèi)生,甚至阻礙航道。如果對于一些風景區(qū)的湖泊的污染，更是影響其觀賞價值和客流量。 本次課題最主

4、要的目的和意義還是在于對相關水域的環(huán)境的治理與維護,水面環(huán)境的改善對于水質,乃至人類生存環(huán)境都有重大意義。希望本次課題的研究與推廣,能在有效改善水面環(huán)境的過程中發(fā)揮作用,共同維護我們美麗的地球。 8三、研究方案水面清潔機器工作區(qū)間船體外部信號傳送、控制裝置 9 3.1 整體結構設計理念此款水面垃圾清理機器人整體采用雙體船結構。雙體船結構穩(wěn)性很好,為了追求快速性能,提高工作效率,現(xiàn)在的船體基本都是細長的,長寬比7:1,甚至9:1。船傾斜后的回復力矩和水線面的慣性矩有關,簡單來說細長的船體橫搖時回復力矩小,很容易左右搖晃。但是雙體船船體分為左右兩個,橫搖時回復力矩是同樣排水量的單體船的若干倍。就好

5、比一個扁擔和一塊木板扔在水面上,扁擔能左右晃不停而木板很穩(wěn)。而在水面進行垃圾清理,穩(wěn)定性是非常重要的,雙體船可以在承受較大風浪的前提下仍能穩(wěn)定工作。雙體船寬度較大,兩船體之間的空間開闊,而此款水面垃圾清理機器人需要安裝容量較大的網狀式垃圾收集箱,船體寬度范圍內需要安裝有效的輔助垃圾收集的滾刷結構,另外還需要安裝控制系統(tǒng),而雙體船寬闊的空間使得這些設備能夠合理有效的布置。 10 3.2垃圾收集裝置設計 水面垃圾清理機器人實現(xiàn)的主要功能是垃圾的收集和傾倒,本設計采用所示網狀式垃圾收集裝置,容量大可快速更換,可以在有效收集垃圾的前提下減小水流以及空氣的阻力,提高工作效率。網狀式收集箱采用塑料膠網裁剪

6、制成,邊角由pvc拐角固定,總體尺寸為235mm*175mm*550mm。工作時可收集最大直徑為90mm的垃圾,通過遙控船體向前移動以及前端輔助裝置的運行,使垃圾通過船體中間通道進入垃圾收集箱而不會流出。當收集垃圾完畢后,可由人工輔助將收集箱從船體前端抽出倒入后續(xù)垃圾收集裝置。 113.3垃圾輔助收集裝置設計如圖所示,水面垃圾清理機器人的最前端設有垃圾輔助收集裝置,由旋轉式滾刷和垃圾收集擋板組成。旋轉式滾刷由滾筒和毛刷構成,滾筒內部固定有防水電機,電機內部有偏心齒輪,偏心齒輪與作為輸出軸的齒輪軸嚙合,輸出軸通過固定卡具固定于滾筒之上,從而帶動滾筒轉動輔助垃圾收集。滾刷下方有固定于船體之上的垃圾

7、收集擋板,擋板由3mm厚度的亞克力板通過激光切割制成。擋板上切有直徑16mm的若干通孔,從而減小水流對船體的阻力,提高工作效率。當船體向前行駛時,擋板會將分散的垃圾聚集于滾刷之下,從而方便滾刷旋轉帶動垃圾進入后方收集箱內,保證了垃圾收集的效率,以及收集的穩(wěn)定性。垃圾收集輔助裝置,采用旋轉式滾筒刷結構,既可以快速有效的將垃圾帶入網狀式垃圾箱,又可以防止垃圾從箱內退回流出,其中采用的軟毛刷材料,既可以減小空氣阻力,又可以在有效帶動垃圾進入收集裝置的同時避免垃圾卡在滾筒與水面之間。因此,該輔助裝置是非常實用的。 12 13 3.4 圖像收集及控制系統(tǒng) （1）影像收集系統(tǒng)設計 此款水面垃圾清理機器人需

8、要人工遠距離遙控,為了更準確快速的定位到垃圾所在位置,采用aomway 5.8g tx001圖傳發(fā)射器,具有重量輕、體積小、方便安裝等特點,具有5.8g 40個發(fā)射機頻道,支持6-28v電壓供電,利用手機進行影像接收,圖像清晰準確。 （2）控制裝置 通過串口進行單片機之間的通信,從而實現(xiàn)上位機與主機的數據傳輸,上位機識別按鍵發(fā)送不同的字符到串口,然后通過無線傳輸將字符代碼發(fā)送給主機,主機接收到相應的字符代碼后執(zhí)行對應的動作,從而控制各模塊運行方式,實現(xiàn)人機交互。 14 3.5垃圾收集特性及參數 本設計采用網狀式垃圾收集箱,方型結構,總體尺寸為235mm*175mm*550mm。機器人工作時,可收集直徑最大為90mm的垃圾,一次性可收集最多0.02m3體積的垃圾。垃圾收集的便利性，設計采用網狀式垃圾收集裝置,容量大可快速更換,可以在有效收集垃圾的前提下減小水流以及空氣的阻力,提高工作效率。加上船體前端安裝有垃圾輔助收集裝置,當船體向前行駛時,收集擋板會將分散的垃圾聚集于滾刷之下,從而方便滾刷旋轉帶動垃圾進入后方收集箱內,保證了垃圾收集的效率,以及收集的穩(wěn)定性。垃圾收集箱以及垃圾輔助收集裝置結構簡單、容易制作,且功能性強,利用簡單的機械結構便能實現(xiàn)理想的功能,很適合應用推廣。 15三、方案設計 設計的創(chuàng)