[发明专利]一种柔性水面垃圾自主清理特种机器人系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种垃圾自主清理特种机器人系统，特别是涉及一种柔性水面垃圾自主清理特种机器人系统，属于水面垃圾清理机器技术领域。

背景技术

在中国，迅速的城市化和工业化进程产生了大量的污染物，导致江河、港口、湖泊水面的污染日趋严重，漂浮的水面垃圾触目惊心。这些水面垃圾极大地破坏了水环境，导致很多鱼类和水植物濒临灭绝，给人们的健康带来了巨大的威胁，严重阻碍了船舶的安全航行，也极大地威胁着经济的可持续发展。

传统的依靠人工清理水面垃圾的方式已经不能解决当前河流湖泊所面临的问题。因此，国内外公司将目光投向了水面垃圾清理特种机器人的研究。南非企业家理查德·哈迪曼(Richard Hardiman)2016年研发出一款水上无人机器人--Waste Shark。该水上无人机器人的主体为双体船造型，船体后部配备有两个螺旋桨，船体中间部分设有网状的垃圾收集装置。双螺旋桨控制机器人的前进、后退以及转向。“Waste Shark”的工作原理是利用其自身航行的速度，将漂浮的水面垃圾兜进船体中间的网状收集装置。同时，“Waste Shark”利用了水面垃圾自身的浮力，其船体不需要承载垃圾的重量，从而在其体积很小的条件下仍可以收集最大约180kg的垃圾。

但是，该技术方案仍然存在许多不足。首先，“Waste Shark”虽然实现自主化，但是仍需人工遥控操作，同时由于不具备自主导航能力，所以其实际的工作范围完全依赖人的操作视角。其次，由于“Waste Shark”没有采用主动导流装置，故其不能实现原地打捞作业。这导致了在狭小水域或宽阔水域角落处，其工作效果很不理想。另外，“Waste Shark”的体积很小，垃圾收集装置的开口面积也很小，在收集水面上稍大型漂浮物后，由于没有垃圾压缩装置，收集装置很容易被垃圾填满，所以在实际应用中，很难达到其最大收集180kg的指标。同时，由于“Waste Shark”在收集垃圾时利用了垃圾自身的浮力，也就是垃圾在被收集之后仍然是漂在水中的，这导致了在面对具有高污染的水面垃圾时，“Waste Shark”不能及时清除污染源。因此，“Waste Shark”在实际的应用中受到一定的限制。

水面垃圾种类多样、形状各异，容易堆积在河道角落中，同时大型水域的垃圾比较分散，而“Waste Shark”技术方案对此显然不适应。因此，一种集垃圾自主收集、破碎、压缩于一体且具有自主导航、自主识别能力的水面垃圾清理机器人技术方案意义重大。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种柔性水面垃圾自主清理特种机器人系统，能够进行自主收集、破碎、压缩于一体且具有自主导航、自主识别能力。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：一种柔性水面垃圾自主清理特种机器人系统，包括收集机构、破碎机构和压缩机构，所述收集机构包括弧形拨轮以及套在所述弧形拔轮一端的菱形的轴承座，与所述轴承座相对的另一端的所述弧形拔轮上连接有减速机，且所述减速机上连接有第一直流电动机；所述轴承座固定连接在机架上，且所述机架上安装有主传动轴和从传动轴；所述主传动轴和从传动轴上安装有链式传送带，且所述链式传送带的顶端的所述机架上安装有第二挡板；所述机架的两侧对称连接第一电动缸；所述破碎机构包括位于所述链式传动带下方的双辊式破碎机，且所述双辊式破碎机的顶端边缘处转动安装第一挡板；所述双辊式破碎机的侧壁安装有第二直流电动机；所述压缩机构包括第二电动缸以及与所述第二电动缸转动连接的第三挡板，且所述第三挡板转动连接于所述双辊式破碎机以及与所述双辊式破碎机的底端连接的储存箱的侧壁；所述压缩机构的两侧对称安装有双体船，且所述双体船的前部镂空处安装收集机构；所述双体船的尾部安装有螺旋桨，且所述螺旋桨的一端连接水枪；所述螺旋桨、所述第一电动缸、所述第二电动缸、所述第一直流电动机、所述第二直流电动机与设置在所述双体船顶端的云台内部电性连接，且所述云台与设置在所述双体船顶端的激光雷达、GPS内部电性连接。

优选的方案是，所述第一电动缸一端固定在所述机架上，与所述机架相对的另一端的所述第一电动缸固定在所述双体船上。

优选的方案是，所述机架的顶端安装有若干个均匀分布的所述第二挡板。

优选的方案是，所述弧形拨轮设置有若干个，且所述弧形拨轮与所述轴承座之间转动连接。

优选的方案是，所述机架的最大宽度小于所述双体船最内侧之间的间距。

优选的方案是，所述第三挡板的宽度等于所述储存箱的高度。