一种具有蝠翼状的硅胶体翼膜的水下清洁机器人的制作方法

本发明涉及一种水下智能设备，具体涉及一种具有蝠翼状的硅胶体翼膜的水下清洁机器人。

背景技术：

水处理的目的是提高水质，使之达到某种水质标准。人类进行水处理的方式已经有相当多年历史，按处理方法的不同，水处理方式主要有物理处理和化学处理，物理处理包括利用各种孔径大小不同的滤材，利用吸附或阻隔方式，将水中的杂质排除在外，吸附方式中较为重要者为以活性炭进行吸附，阻隔方法则是将水通过滤材，让体积较大的杂质无法通过，进而获得较为干净的水。

在一些密闭或者半密闭的水容器中，采用水处理系统以使得水容器内的水质能够达到使用标准。目前市面上采用的水处理系统，对于水质处理的效果并不显著，比如水族馆的大型水族箱的水中残饵及鱼类分泌排泄物较多，既影响鱼类的正常生活，又影响水族箱的观赏性，采用人工清理的工作量大，效率低，经常性的换水清理水中的残余物，成本高，又影响鱼类的正常生活。

鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有更好的清洁效果的具有蝠翼状的硅胶体翼膜的水下清洁机器人

为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：

一种具有蝠翼状的硅胶体翼膜的水下清洁机器人，以所述水下清洁机器人前进的方向为前，反之，以所述水下清洁机器人前进的方向的相反方向为后，包括壳体、控制芯片、供电模块、第一无线传输模块、继电器模块、舵机a和舵机b；由所述供电模块为整个水下清洁机器人提供工作电源；

所述壳体分为前壳体和后壳体，所述前壳体内设有前腔，所述后壳体内设有第一后腔、第二后腔和第三后腔，所述第一后腔与所述第二后腔并列排设于所述后壳体的上部，且所述第一后腔和所述第二后腔与所述前腔之间设有隔板，所述第三后腔设于所述第一后腔和所述第二后腔的下部，所述后壳体的后端设有两个螺旋桨，两个所述螺旋桨分别与所述舵机a和所述舵机b传动相连，所述第一后腔和所述第二后腔内均设有过滤器和潜水泵，所述后壳体相对于所述第一后腔和所述第二后腔的位置的上壁上分别开设有进水口，各所述潜水泵分别设于各相应的所述过滤器的前端，各所述螺旋桨的中心均设有出水口，各所述潜水泵的喷水口与各相应的所述出水口分别通过出水管相连；

所述第一无线传输模块的输出端电连接于所述控制芯片的输入端，各所述潜水泵的输入端分别与所述继电器模块的输出端电连接，所述继电器模块的输入端与所述控制芯片的输出端电连接，所述舵机a的输入端和所述舵机b的输入端分别与所述控制芯片的输出端电连接。

优选的，所述过滤器具有过滤层，所述过滤层包括由后至前依次设置的pp棉层、活性炭层和压缩碳层。

优选的，所述前腔内还设有多个摆动杆舵机，所述摆动杆舵机的输入端与所述控制芯片的输出端电连接；所述前壳体的左右两侧壁上分别对应开设有多个的摆臂孔，所述摆臂孔内安装有摆动杆，所述摆臂孔与所述摆动杆之间具有一定的间隙，所述间隙内填充有柔性硅胶，以左右对应的两个所述摆动杆为一对，每对所述摆动杆与其中一个所述摆动杆舵机对应传动连接，左右两侧的所述摆动杆分别通过蝠翼状的硅胶体翼膜连接在一起，且相邻两个所述摆动杆之间的所述硅胶体翼膜具有一定的盈余，呈松弛状。

优选的，所述后壳体的底部设有水质监测传感器和温度传感器，所述水质监测传感器的输出端和所述温度传感器的输出端分别与所述控制芯片的输入端电连接。

优选的，所述供电模块包括可充电电池、无线充电模块、第一稳压模块、第二稳压模块、第三稳压模块、充电口和开关，所述前壳体的上壁开设有第一安装孔，所述充电口与所述开关均安装于所述第一安装孔内，所述第一安装孔配设有活动的密封盖；

所述充电口与所述可充电电池的输入端电连接，所述可充电电池的输出端通过所述开关分别电连接至所述第一稳压模块的输入端、所述第二稳压模块的输入端和所述继电器模块的电源端，所述第二稳压模块的输出端电连接所述控制芯片的电源端，所述无线充电模块的输出端电连接所述第三稳压模块的输入端，所述第三稳压模块的输出端电连接所述可充电电池的输入端。

优选的，所述前壳体的上壁开设有第二安装孔，所述壳体的前端固定连接有透明罩，所述第二安装孔的上方设有活动的密封罩，所述密封罩内设有声呐传感器，所述前腔内设有指南针模块和姿态传感器，所述透明罩内设有舵机c、转动杆、存储模块、摄像头和第二无线传输模块，所述存储模块电连接于所述摄像头的输出端，所述第二无线传输模块的输出端电连接于所述摄像头的控制端，所述转动杆的一端与所述舵机c传动相连，所述摄像头安装于所述转动杆的另一端上；

所述声呐传感器的输出端、所述指南针模块的输出端、所述姿态传感器的输出端分别与所述控制芯片的输入端电连接，所述舵机c的输入端与所述控制芯片的输出端电连接，所述摄像头与所述继电器模块的输出端电连接。

优选的，所述透明罩内还设有一个植物生长灯，在所述透明罩上环绕所述摄像头设有多个的led灯，所述植物生长灯与所述led灯分别与所述控制芯片的输出端电连接，所述前壳体的左右两侧壁上分别设有对称分布的安装腔，所述安装腔内设有强光灯，所述强光灯与所述控制芯片的输出端电连接。

优选的，所述前壳体的内侧壁上和外侧壁上分别设有承重部，所述承重部上设有配重块。

优选的，所述第三后腔内设有缸体和蠕动泵，所述后壳体的底部开设有进出水口，所述蠕动泵的抽水口与所述进出水口相连，所述蠕动泵的放水口与所述缸体相连，所述蠕动泵的输入端与所述继电器模块的输出端电连接。

优选的，所述后壳体的外侧壁上设有鱼鳍状的板块。

通过采用前述设计方案，本发明的有益效果是：通过在水下清洁机器人中设置潜水泵与过滤器，使得水下清洁机器人在水下实现吸附杂质，清洁水体的功能，能够有效减少水中的残余物，避免了因为水中的残余物过多而需要经常性的换水，节约了换水成本；

进一步的，在水下清洁机器人的两侧对称设置摆动杆以及蝠翼状的硅胶体翼膜，通过摆动杆带动硅胶体翼膜摆动，以此控制水下清洁机器人的前进方向，同时也达到推进的效果，有效提高工作效率，在摆臂孔与摆动杆之间填充柔性硅胶，一方面有效起到密封防水的效果，另一方面由于柔性硅胶具有弹性以使得摆动杆可以摆动；

进一步的，水下清洁机器人设有水质监测传感器和温度传感器，用于监测水质以及水温；

进一步的，采用可充电电池分别与无线充电模块和充电口配合作为水下清洁机器人的供电，可以通过充电口为可充电电池充电，也可以通过无线充电模块进行无线充电，更加环保，且避免了更换电池的麻烦；

进一步的，壳体上设有声呐传感器用于检测水下清洁机器人周围的障碍物，通过安装指南针模块和姿态传感器获取水下清洁机器人的方位和姿态信息，于水下清洁机器人的前端设置摄像头，且通过舵机转动摄像头，通过摄像头检测观测水中残余物和障碍物；

进一步的，水下清洁机器人设有强光灯用于水底照明，在水下清洁机器人的前端设有植物生长灯用于发射适用于光合作用的电磁波谱来刺激水底植物生长，保证水底植物的活性，避免死亡的植物败坏水质，在水下清洁机器人的前端还设有多个的led灯，依靠led灯为摄像头的拍摄补光；

进一步的，通过设置配重块、缸体以及蠕动泵，使得水下机器能够改变自身重力，实现沉浮；

进一步的，水下清洁机器人后端的外侧壁上设有鱼鳍状的板块，类似鱼类的流线型设计能够减少水下清洁机器人在水中的阻力，考虑到水下机器的工作场所，也为了不因为清理而让鱼类受惊，设计成仿生鱼类机器人也更不影响鱼，且具有一定的美观性。

附图说明

图1为本发明的水下清洁机器人的剖面图；

图2为本发明的过滤器的结构示意图；

图3为本发明的水下清洁机器人的左视图；

图4为本发明的电路原理框图；

图中：11、前腔，111、第一安装孔，112、第二安装孔，12、第一后腔，13、第三后腔，131、进出水口，14、摆臂孔，15、承重部，16、进水口，2、螺旋桨，21、出水口，3、摆动杆，4、过滤器，41、有机玻璃板,411、过滤孔，42、固定杆，43、出水管，5、透明罩，6、密封罩，7、led灯，8、安装腔，9、板块、10、固定架。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本实施例中以水下清洁机器人前进的方向为前，反之，以水下清洁机器人前进的方向的相反方向为后。

如图1-4所示，一种具有蝠翼状的硅胶体翼膜的水下清洁机器人，包括壳体、控制芯片、供电模块、继电器模块和第一无线传输模块。

本实施例中采用常规的控制芯片作为本实施例的控制芯片，例如型号为stm32f103的控制芯片。

所述壳体包括一体成型的前壳体和后壳体，所述前壳体内设有前腔11，所述后壳体内设有并列排布且位于后壳体上部的第一后腔12和第二后腔，第一后腔12和所述第二后腔的底部设有第三后腔13。第一后腔12和所述第二后腔与前腔11之间设有隔板，通过所述隔板将第一后腔和所述第二后腔与前腔11隔离，避免第一后腔12和所述第二后腔的水进入前腔11。

供电模块包括可充电电池、无线充电模块、第一稳压模块、第二稳压模块、第三稳压模块、充电口和开关。可充电电池和无线充电模块的接收端设于第三后腔13内，控制芯片、第一无线传输模块、继电器模块、第一稳压模块、第二稳压模块和第三稳压模块均设于前腔；无线充电模块的发射端根据需要设置于水体外的设定位置处。其中本实施例中采用锂电池作为可充电电池。

前腔11的上壁开设有第一安装孔111，所述充电口与所述开关均安装于第一安装孔内111，第一安装孔111上配设有通过螺纹配合活动连接的密封盖，确保水下清洁机器人在水下工作时，水不会通过第一安装孔111进入前腔11内。

由所述第二稳压模块为所述控制芯片提供工作电源，所述充电口与所述可充电电池的输入端电连接，所述可充电电池的输出端通过所述开关分别电连接至所述第一稳压模块的输入端、所述第二稳压模块的输入端和所述继电器模块的电源端，所述无线充电模块的接收端的输出端电连接于所述第三稳压模块的输入端，所述第三稳压模块的输出端电连接所述可充电电池的输入端。

工作时，可充电电池分别与无线充电模块和充电口配合为水下清洁机器人供电，可以通过充电口为可充电电池充电，也可以通过无线充电模块进行无线充电，采用第三稳压模块起到稳定电压的作用。

所述后壳体的后端设有两个螺旋桨2，且两个螺旋桨2对应的分别装在第一后腔12和所述第二后腔的后端，所述第三后腔13内设有舵机a和舵机b，两个螺旋桨2分别与所述舵机a和所述舵机b传动相连，由所述第一稳压模块为所述舵机a和所述舵机b提供工作电源，所述舵机a的输入端和所述舵机b的输入端分别与控制芯片的输出端电连接，第一稳压模块起到稳定电压的作用，通过控制芯片控制所述舵机a和所述舵机b的转动与停止，进而控制螺旋桨2的转动与停止，以螺旋桨2作为水下清洁机器人的动力装置，控制水下清洁机器人的运动。

所述前壳体的左右两侧壁上分别对应开设有3个摆臂孔14，每个摆臂孔14上安装有摆动杆3，三个摆动杆3的上表面通过蝠翼状的硅胶体翼膜(图中未示出)连接成一个整体，且相邻两个摆动杆3之间的硅胶体翼膜具有一定的盈余，呈松弛状，以左右相应的两个摆动杆3为一对，3对对称分布的摆动杆3分别与3个摆动杆舵机一一对应传动相连，3个所述摆动杆舵机的输入端分别与控制芯片的输出端电连接，且3个所述摆动杆舵机均由所述第一稳压模块提供工作电源，通过控制芯片控制摆动杆3的运动，进而，控制硅胶体翼膜的摆动，以此来控制水下清洁机器人的前进方向，同时也达到推进的效果，有效提高水下清洁机器人的工作效率。

在第一后腔12和第二后腔内分别设有过滤器4，且在第一后腔12和第二后腔的上壁上开设有进水口16，过滤器4包括有机玻璃板41、固定杆42和出水管43，本实施例采用四块的有机玻璃板41，利用固定杆42将有机玻璃板41固定在一起，有机玻璃板41上均匀分布有过滤孔411，四块的有机玻璃板41上分别开设有同轴布置的通孔，出水管43穿设于所述通孔中，相邻有机玻璃板41之间形成安装空间，从后往前的各安装空间内依次设有pp棉层、活性炭层和压缩碳层作为过滤层。

螺旋桨2的中心位置上设有出水口21，在所述过滤器4的前端设有潜水泵，且所述潜水泵的入水口相对于所述过滤器4设置，所述潜水泵的喷水口与出水管43的进口相连，出水管43的出口固定连接在出水口21上，所述第一无线传输模块的输出端电连接于所述控制芯片的输入端，配合一第一无线控制端用于传输监控数据和操作水下清洁机器人的指令，所述继电器的输入端与所述控制芯片的输出端电连接，所述潜水泵的输入端与所继电器模块的输出端电连接，通过所述控制芯片来控制所述潜水泵的工作，通过开启所述潜水泵将所述壳体外的水通过进水口16吸入第一后腔12内，使其依次通过过滤器4中的pp棉层、活性炭层和压缩碳层，水中的残余物被过滤器4过滤，干净的水通过所述潜水泵的喷水口喷出，通过出水管43从出水口21排出；通过在水下清洁机器人中设置过滤器4用于过滤水中的残余物，能够有效减少水中的残余物，避免了因为水中的残余物过多而需要经常性的换水，起到了更好的清洁效果，节约了换水成本，出水管43的出口与螺旋桨2上的出水口21相连，在排出干净的水的同时也为水下清洁机器人的前进提供了动力，起到了节能环保和提高工作效率的作用。

作为本实施例的一种优选方式，第三后腔13的底部设有水质监测传感器和温度传感器，所述水质监测传感器和所述温度传感器均由所述第二稳压模块提供工作电源，所述水质监测传感器的输出端和所述温度传感器的输出端分别与所述控制芯片的输入端电连接；通过设置水质监测传感器和温度传感器，用于监测水质以及水温，实现对水质及水温的实时监控，设置第二稳压模块起到稳定电压的作用。

作为本实施例的一种优选方式，前腔11的上壁开设有第二安装孔112，所述前壳体的前端设有与前腔11通过螺栓与螺母固定连接的透明罩5，第二安装孔112上设有通过螺纹配合活动连接的密封罩6；密封罩6内设有声呐传感器，用于检测机器人周围的障碍物；前腔11内设有指南针模块和姿态传感器，用于获取水下清洁机器人的方位和姿态信息；透明罩5内设有舵机c、转动杆(图中未示出)、存储模块、摄像头(图中未示出)和第二无线传输模块，所述第二无线传输模块的输入端与所述继电器模块的输出端电连接，所述存储模块电连接于所述摄像头的输出端，所述第二无线传输模块的输出端连接于所述摄像头的控制端，工作时，配设的第二无线控制端通过所述第二无线传输模块传输控制信号给所述摄像头，控制所述摄像头的工作；所述摄像头与一存储模块电连接，以使得所述摄像头拍摄的画面能够存储在所述存储模块中，所述转动杆的一端与所述舵机c传动相连，以使得所述转动杆能够在所述舵机c的带动下转动，所述摄像头安装于所述转动杆的另一端，通过所述转动杆的转动带动所述摄像头的转动，以实现多角度拍摄；

由所述第二稳压模块为所述声呐传感器、所述姿态传感器和所述指南针模块提供工作电源，所述声呐传感器的输出端、所述指南针模块的输出端、所述姿态传感器的输出端分别与所述控制芯片的输入端电连接，所述舵机c由所述第一稳压模块提供工作电源，所述舵机c的输入端与所述控制芯片的输出端电连接，所述摄像头与所述继电器模块的输出端电连接。

通过在所述控制芯片内设置所述可充电电池的电量监测程序，以使得水下清洁机器人能够在电量低于设定值时根据所述指南针模块提供的水下清洁机器人的方位信息和所述姿态传感器提供的水下清洁机器人的姿态信息，自动靠近所述无线充电模块的发射端，进行充电。这种自动判断电压并自行靠近电源进行充电的方式可采用常规的技术，如现有的扫地机器人的相关技术。

作为本实施例的一种优选方式，透明罩5内还设有一个植物生长灯(图中未示出)，所述植物生长灯与所述控制芯片的输出端电连接，所述植物生长灯用于发射适用于光合作用的电磁波谱来刺激水底植物生长，保证水底植物的活性，避免死亡的植物败坏水质；

在透明罩5上环绕所述摄像头设有8个的led灯7，led灯7与所述控制芯片的输出端电连接，通过led7为摄像头的拍摄补光，以确保拍摄到的物体清晰可见；

前腔11的左右侧壁上设有两个对称分布的安装腔8，安装腔8内设有强光灯(图中未示出)，所述强光灯与所述控制芯片的输出端电连接，所述强光灯用于水底照明。

作为本实施例的一种优选方式，前腔11的内侧壁上和外侧壁上分别设有承重部15，承重部15上设有配重块(图中未示出)，通过设置所述配重块改变水下清洁机器人的质量，以此来控制水下清洁机器人的下潜深度。

作为本实施例的一种优选方式，第三后腔13内设有缸体(图中未示出)和蠕动泵，所述缸体通过与固定架10过盈配合固定在第三后腔13内，第三后腔13的底部开设有进出水口131，所述蠕动泵的抽水口与进出水口131相连，所述蠕动泵的放水口与所述缸体相连，所述蠕动泵的输入端与所述继电器模块的输出端相连；利用蠕动泵可正向工作吸水，反向工作放水的性能，改变水下清洁机器人的自身重力，控制水下清洁机器人的浮沉。

作为本实施例的一种优选方式，所述壳体的后端的外侧壁上设有鱼鳍状的板块9；类似鱼类的流线型设计能够减少机器人在水中的阻力，考虑到机器的工作场所，也为了不因为清理而让鱼类受惊，设计成仿生鱼类机器人也更不影响鱼，且具有一定的美观性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。