項(xiàng)目申報(bào)：水面清潔機(jī)器人

1、水面清潔機(jī)器人匯報(bào)人： 2一、項(xiàng)目摘要二、立項(xiàng)依據(jù)三、研究方案四、研究基礎(chǔ)主要內(nèi)容 3隨著社會(huì)的發(fā)展,人們的生活質(zhì)量不斷提高,產(chǎn)生的垃圾也越來(lái)越多,由于環(huán)保意識(shí)的缺乏,很多垃圾直接或者間接的進(jìn)入江、河、湖、海,造成現(xiàn)如今水污染嚴(yán)重的局面,而水是生命不可或缺的自然資源,治理水污染勢(shì)在必行。現(xiàn)如今的水面垃圾清理方法多采用費(fèi)時(shí)、費(fèi)力的人工打撈,即使有些地方使用機(jī)械清理的方式,但大部分都是采用較大型機(jī)械,不僅浪費(fèi)能源,而且還會(huì)產(chǎn)生二次污染,難以普及使用。因此設(shè)計(jì)一款實(shí)用性很強(qiáng)的水面垃圾清理收集裝置是社會(huì)的需要。一、項(xiàng)目摘要 4一，項(xiàng)目介紹1.水面垃圾的組成塑料袋、塑料瓶樹(shù)枝、樹(shù)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(diǎn)：效率低，而且人工打撈受天氣影響比較大，不安全 5一。項(xiàng)目介紹 3機(jī)器的簡(jiǎn)單介紹 該機(jī)器為解決現(xiàn)如今小型封閉水面垃圾清理耗費(fèi)人力物力等問(wèn)題,設(shè)計(jì)制作了一款由人工輔助遠(yuǎn)程遙控進(jìn)行水面垃圾清理的機(jī)器人。水面垃圾打撈船針對(duì)水面環(huán)境污染的問(wèn)題,主要致力于中小型湖泊河流等水域的固體垃圾清理,實(shí)現(xiàn)水面垃圾清理的機(jī)械化與自動(dòng)化,整個(gè)打撈過(guò)程無(wú)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(yuǎn)效果越顯著。本文主要對(duì)水面垃圾自動(dòng)打撈船進(jìn)行了船體結(jié)構(gòu)、動(dòng)力裝置、打撈及傳輸裝置、垃圾存儲(chǔ)裝置以及其他零部件的設(shè)計(jì)等。分析了水面垃圾自動(dòng)打撈船需要實(shí)現(xiàn)的功能要求。

3、整個(gè)機(jī)器結(jié)構(gòu)合理穩(wěn)定，成本低廉，采用電力驅(qū)動(dòng)節(jié)約能源、無(wú)污染。 6一、項(xiàng)目介紹 機(jī)器模型的示意圖 7二、立項(xiàng)依據(jù)2.1必要性 隨著社會(huì)物質(zhì)文明的高度進(jìn)步,人們的生活都有了質(zhì)的飛躍,特別是工業(yè)革命以來(lái),由于人們過(guò)于重視工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,往往忽視了對(duì)環(huán)境的保護(hù),這就使得近幾年來(lái)世界環(huán)境日益惡劣,帶來(lái)了各種各樣的環(huán)境問(wèn)題,湖泊、河流中隨處可見(jiàn)的垃圾污染。各種廢物會(huì)通過(guò)不同的渠道進(jìn)人江河,導(dǎo)致河面的漂浮物越來(lái)越多。由于潮起潮落的原因,河面的棄置物或水草也會(huì)流人其它的水面、港灣。它們的集結(jié)造成水面污染,影響市容衛(wèi)生,甚至阻礙航道。如果對(duì)于一些風(fēng)景區(qū)的湖泊的污染，更是影響其觀賞價(jià)值和客流量。 本次課題最主

4、要的目的和意義還是在于對(duì)相關(guān)水域的環(huán)境的治理與維護(hù),水面環(huán)境的改善對(duì)于水質(zhì),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(guò)程中發(fā)揮作用,共同維護(hù)我們美麗的地球。 8三、研究方案水面清潔機(jī)器工作區(qū)間船體外部信號(hào)傳送、控制裝置 9 3.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念此款水面垃圾清理機(jī)器人整體采用雙體船結(jié)構(gòu)。雙體船結(jié)構(gòu)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(xì)長(zhǎng)的,長(zhǎng)寬比7:1,甚至9:1。船傾斜后的回復(fù)力矩和水線面的慣性矩有關(guān),簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)細(xì)長(zhǎng)的船體橫搖時(shí)回復(fù)力矩小,很容易左右搖晃。但是雙體船船體分為左右兩個(gè),橫搖時(shí)回復(fù)力矩是同樣排水量的單體船的若干倍。就好

5、比一個(gè)扁擔(dān)和一塊木板扔在水面上,扁擔(dān)能左右晃不停而木板很穩(wěn)。而在水面進(jìn)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(fēng)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(kāi)闊,而此款水面垃圾清理機(jī)器人需要安裝容量較大的網(wǎng)狀式垃圾收集箱,船體寬度范圍內(nèi)需要安裝有效的輔助垃圾收集的滾刷結(jié)構(gòu),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(shè)備能夠合理有效的布置。 10 3.2垃圾收集裝置設(shè)計(jì) 水面垃圾清理機(jī)器人實(shí)現(xiàn)的主要功能是垃圾的收集和傾倒,本設(shè)計(jì)采用所示網(wǎng)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(wǎng)狀式收集箱采用塑料膠網(wǎng)裁剪

6、制成,邊角由pvc拐角固定,總體尺寸為235mm*175mm*550mm。工作時(shí)可收集最大直徑為90mm的垃圾,通過(guò)遙控船體向前移動(dòng)以及前端輔助裝置的運(yùn)行,使垃圾通過(guò)船體中間通道進(jìn)入垃圾收集箱而不會(huì)流出。當(dāng)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(shè)計(jì)如圖所示,水面垃圾清理機(jī)器人的最前端設(shè)有垃圾輔助收集裝置,由旋轉(zhuǎn)式滾刷和垃圾收集擋板組成。旋轉(zhuǎn)式滾刷由滾筒和毛刷構(gòu)成,滾筒內(nèi)部固定有防水電機(jī),電機(jī)內(nèi)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(guò)固定卡具固定于滾筒之上,從而帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)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(duì)船體的阻力,提高工作效率。當(dāng)船體向前行駛時(shí),擋板會(huì)將分散的垃圾聚集于滾刷之下,從而方便滾刷旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)垃圾進(jìn)入后方收集箱內(nèi),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(zhuǎn)式滾筒刷結(jié)構(gòu),既可以快速有效的將垃圾帶入網(wǎng)狀式垃圾箱,又可以防止垃圾從箱內(nèi)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(dòng)垃圾進(jìn)入收集裝置的同時(shí)避免垃圾卡在滾筒與水面之間。因此,該輔助裝置是非常實(shí)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(shè)計(jì) 此款水面垃圾清理機(jī)器人需

8、要人工遠(yuǎn)距離遙控,為了更準(zhǔn)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(diǎn),具有5.8g 40個(gè)發(fā)射機(jī)頻道,支持6-28v電壓供電,利用手機(jī)進(jìn)行影像接收,圖像清晰準(zhǔn)確。 （2）控制裝置 通過(guò)串口進(jìn)行單片機(jī)之間的通信,從而實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與主機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸,上位機(jī)識(shí)別按鍵發(fā)送不同的字符到串口,然后通過(guò)無(wú)線傳輸將字符代碼發(fā)送給主機(jī),主機(jī)接收到相應(yīng)的字符代碼后執(zhí)行對(duì)應(yīng)的動(dòng)作,從而控制各模塊運(yùn)行方式,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。 14 3.5垃圾收集特性及參數(shù) 本設(shè)計(jì)采用網(wǎng)狀式垃圾收集箱,方型結(jié)構(gòu),總體尺寸為235mm*175mm*550mm。機(jī)器人工作時(shí),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(shè)計(jì)采用網(wǎng)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(dāng)船體向前行駛時(shí),收集擋板會(huì)將分散的垃圾聚集于滾刷之下,從而方便滾刷旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)垃圾進(jìn)入后方收集箱內(nèi),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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制作,且功能性強(qiáng),利用簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)便能實(shí)現(xiàn)理想的功能,很適合應(yīng)用推廣。 15三、方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的創(chuàng)