本发明涉及环保机械领域，尤其涉及一种高速路垃圾拾取装置。
背景技术：
目前，越来越多的高速路(及城市快速路)通车，高速路上卫生的保持是一个很大的问题；高速路的行车道两侧经常留有各种垃圾，目前常用的方式就是由环卫工不断地提着工具在高速路上捡拾垃圾，将垃圾放置随身携带的袋子中，最后打包携带至指定位置；这种方式在车辆高速通行的高速路上是极其不便和危险的，稍有失误，环卫工就要付出生命的代价，存在较大的交通安全隐患，且作业过程中环卫工容易受到来往车辆的干扰，效率较低。
因此，为解决上述问题，就需要一种高速路垃圾拾取装置，能够代替人工自动进行垃圾的拾取，节约人力和时间成本，提高工作效率和安全性。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高速路垃圾拾取装置，能够代替人工自动进行垃圾的拾取，节约人力和时间成本，提高工作效率和安全性。
本发明的高速路垃圾拾取装置，包括控制盒、用于夹取垃圾的夹手、用于控制夹手在空间中移动的机械臂及用于盛装垃圾的垃圾箱，所述夹手通过机械臂与控制盒相连，所述垃圾箱通过第一连接件设在控制盒下方，所述控制盒上设有用于带动其沿高速路移动的行走机构及用于对高速路上垃圾进行扫描和识别的探测器，所述控制盒内设有控制器；所述探测器、行走机构、夹手、机械臂分别与控制器电连接，通过探测器采集高速路上垃圾信息并将该信息传输给控制器，控制器对探测器采集到的信息进行处理后，控制行走机构、夹手及机械臂对垃圾进行拾取。
所述机械臂包括依次铰接相连的第一臂段、第二臂段及第三臂段；所述第一臂段的头端通过转轴Ⅰ与控制盒转动连接，所述转轴Ⅰ与驱动电机Ⅰ相连并由驱动电机Ⅰ驱动旋转；所述第二臂段的头端通过转轴Ⅱ与第一臂段转动连接，所述转轴Ⅱ与驱动电机Ⅱ相连并由驱动电机Ⅱ驱动旋转，所述转轴Ⅱ平行于转轴Ⅰ设置；所述第三臂段的头端通过转轴Ⅲ与第二臂段转动连接，所述转轴Ⅲ与驱动电机Ⅲ相连并由驱动电机Ⅲ驱动旋转，所述转轴Ⅲ垂直于转轴Ⅱ设置；所述第三臂段通过转轴Ⅳ与夹手相连，所述转轴Ⅳ与固定在第三臂段上的驱动电机Ⅳ相连并由驱动电机Ⅳ驱动旋转，所述转轴Ⅳ同时垂直于转轴Ⅱ及转轴Ⅲ设置；所述驱动电机Ⅰ、驱动电机Ⅱ、驱动电机Ⅲ及驱动电机Ⅳ均与控制器相连。
所述夹手包括固定台、槽块、固定板、夹爪及滑移机构，所述固定台与驱动电机Ⅳ传动连接；所述固定板通过槽块与固定台相连；两个所述夹爪对称设置，每一夹爪均包括爪头、驱动摇杆及从动摇杆，所述驱动摇杆与从动摇杆平行设置，所述驱动摇杆与从动摇杆的一端与爪头铰接相连、另一端与固定板铰接相连；所述滑移机构包括“Y”形驱动杆及驱动电机Ⅴ，所述“Y”形驱动杆由一根纵杆及两根对称的分支杆组成，所述槽块上设有用于容置纵杆并供纵杆滑动的滑槽；所述驱动电机Ⅴ设在固定台上并与控制器相连，所述驱动电机Ⅴ的输出端与纵杆传动连接并驱动纵杆沿滑槽滑动；所述纵杆从固定板穿出后与两分支杆相连，所述分支杆设有滑道，所述驱动摇杆的底面设有滑柱，所述滑柱设于滑道中，使得两所述驱动摇杆可分别在两分支杆的直线滑动过程中张开或靠拢。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述行走机构包括至少两条连接在控制盒内侧的内支脚及至少一条通过第二连接件连接在控制盒内侧的外支脚，所述内支脚上远离控制盒的一端设有用于贴合高速路护栏内侧面行走的内行走轮，所述外支脚上靠近控制盒的一端设有用于贴合高速路护栏外侧面行走的外行走轮；所述内支脚上还设有用于驱动内行走轮转动的行走电机，所述行走电机与控制器电连接。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述内支脚的数量为三条并垂直于控制盒内侧面设置，三条内支脚呈三角形分布；所述第二连接件包括连接板及一“L”形板，所述连接板与控制盒以可拆卸方式相连，所述“L”形板的纵部平行于控制盒内侧面并与外支脚垂直固定连接，所述“L”形板的横部与连接板固定连接。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述第一连接件包括两根平行设置的连接杆，所述连接杆的一端与控制盒固定连接、另一端与垃圾箱固定连接。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述控制盒上对称设有两个机械臂，两个所述夹手分别设置在两个机械臂的末端。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述探测器为三维立体摄像头。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述控制盒上还设有无线通信器，所述控制器通过无线通信器与上位机相连接。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述控制盒上还设有用于给各用电部件供电的电源，所述电源包括用于发电的光电装置及用于储存电能的蓄电池。
通过上述公开内容，本发明具有以下有益技术效果：
本发明的高速路垃圾拾取装置，控制盒通过行走机构沿高速路移动，移动过程中通过探测器采集高速路上的垃圾信息并将该信息传输给控制器，控制器对探测器采集到的信息进行识别和定位后，再控制行走机构移动至靠近垃圾的位置，并通过机械臂使夹手伸至垃圾所在位置，定位完成后夹手动作并对垃圾进行拾取，从而能够代替人工自动进行垃圾的拾取，节约了人力和时间成本，提高了工作效率和安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A处放大图；
图3为本发明的夹手的结构示意图；
图4为本发明的控制盒的结构示意图；
图5为本发明的控制原理框图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1至图5所示：本实施例的高速路垃圾拾取装置，包括控制盒1、用于夹取垃圾的夹手2、用于控制夹手2在空间中移动的机械臂及用于盛装垃圾的垃圾箱4，所述夹手2通过机械臂与控制盒1相连，所述垃圾箱4通过第一连接件设在控制盒1下方，所述控制盒1上设有用于带动其沿高速路移动的行走机构及用于对高速路上垃圾进行扫描和识别的探测器7，所述控制盒1内设有控制器8；所述探测器7、行走机构、夹手2、机械臂分别与控制器8电连接，通过探测器7采集高速路上垃圾信息并将该信息传输给控制器8，控制器8对探测器7采集到的信息进行处理后，控制行走机构、夹手2及机械臂对垃圾进行拾取；控制盒1可为方形的盒体结构，里面安装相关电路板等电子元件，以进行防护；夹手2对垃圾进行夹取；机械臂使夹手2移动至垃圾所在的位置；垃圾箱4可为方形的具有上开口的箱体，便于储存夹手2所夹起的垃圾并输送至指定回收点；控制盒1通过行走机构沿高速路移动，这一移动可以是巡逻式的循环移动，也可以是发现垃圾物体后的定向移动；控制器8可为现有的单片机；控制盒1移动过程中通过探测器7采集高速路上的垃圾信息并将该信息传输给控制器8，控制器8对探测器7采集到的信息进行识别和定位后，再控制行走机构移动至靠近垃圾的位置，并通过机械臂使夹手2伸至垃圾所在位置，定位完成后夹手2动作并对垃圾进行拾取，从而能够代替人工自动进行垃圾的拾取，节约了人力和时间成本，提高了工作效率和安全性。
本实施例中，所述机械臂包括依次铰接相连的第一臂段31、第二臂段32及第三臂段33；所述第一臂段31的头端通过转轴Ⅰ与控制盒1转动连接，所述转轴Ⅰ与驱动电机Ⅰ31b相连并由驱动电机Ⅰ31b驱动旋转；所述第二臂段32的头端通过转轴Ⅱ32a与第一臂段31转动连接，所述转轴Ⅱ32a与驱动电机Ⅱ32b相连并由驱动电机Ⅱ32b驱动旋转，所述转轴Ⅱ32a平行于转轴Ⅰ设置；所述第三臂段33的头端通过转轴Ⅲ33a与第二臂段32转动连接，所述转轴Ⅲ33a与驱动电机Ⅲ33b相连并由驱动电机Ⅲ33b驱动旋转，所述转轴Ⅲ33a垂直于转轴Ⅱ32a设置；所述第三臂段33通过转轴Ⅳ34a与夹手2相连，所述转轴Ⅳ34a与固定在第三臂段33上的驱动电机Ⅳ34b相连并由驱动电机Ⅳ34b驱动旋转，所述转轴Ⅳ34a同时垂直于转轴Ⅱ32a及转轴Ⅲ33a设置；所述驱动电机Ⅰ31b、驱动电机Ⅱ32b、驱动电机Ⅲ33b及驱动电机Ⅳ34b均与控制器8相连；第一臂段31、第二臂段32及第三臂段33均呈长板状，各臂段的长度可根据需要而设；转轴Ⅰ与驱动电机Ⅰ31b的输出轴相连，或者直接就可以是驱动电机Ⅰ31b的输出轴；驱动电机Ⅰ31b安装在第一臂段31及控制盒1上，在驱动电机Ⅰ31b的作用下，第一臂段31可做上下俯仰运动；转轴Ⅱ32a与驱动电机Ⅱ32b的输出轴相连，或者直接就可以是驱动电机Ⅱ32b的输出轴；驱动电机Ⅱ32b安装在第一臂段31及第二臂段32上，在驱动电机Ⅱ32b的作用下，第二臂段32可做上下俯仰运动；转轴Ⅲ33a与驱动电机Ⅲ33b的输出轴相连，或者直接就可以是驱动电机Ⅲ33b的输出轴；驱动电机Ⅲ33b安装在第二臂段32及第三臂段33上，在驱动电机Ⅲ33b的作用下，第三臂段33可进行左右摆动；转轴Ⅳ34a与驱动电机Ⅳ34b的输出轴相连，或者直接就可以是驱动电机Ⅳ34b的输出轴；驱动电机Ⅳ34b安装在第三臂段33上，在驱动电机Ⅳ34b的作用下，夹手2整体可进行旋转运动；采用上述结构可提升夹手2的运动范围，使夹手2得以灵活移动。
本实施例中，所述夹手2包括固定台21、槽块22、固定板23、夹爪及滑移机构，所述固定台21与驱动电机Ⅳ34b传动连接；所述固定板23通过槽块22与固定台21相连；两个所述夹爪对称设置，每一夹爪均包括爪头241、驱动摇杆242及从动摇杆243，所述驱动摇杆242与从动摇杆243平行设置，所述驱动摇杆242与从动摇杆243的一端与爪头241铰接相连、另一端与固定板23铰接相连；所述滑移机构包括“Y”形驱动杆及驱动电机Ⅴ26，所述“Y”形驱动杆由一根纵杆251及两根对称的分支杆252组成，所述槽块22上设有用于容置纵杆251并供纵杆251滑动的滑槽；所述驱动电机Ⅴ26设在固定台21上并与控制器8相连，所述驱动电机Ⅴ26的输出端与纵杆251传动连接并驱动纵杆251沿滑槽滑动；所述纵杆251从固定板23穿出后与两分支杆252相连，所述分支杆252设有滑道252a，所述驱动摇杆242的底面设有滑柱242a，所述滑柱242a设于滑道252a中，使得两所述驱动摇杆242可分别在两分支杆252的直线滑动过程中张开或靠拢；驱动电机Ⅳ34b动作时，固定台21转动，从而带动整个夹手2的旋转；槽块22呈长块状，滑槽为直槽结构；驱动电机Ⅴ26例如可通过丝杠机构或者其他传动机构27与纵杆251相连，驱动纵杆251滑动；通过上述结构可对夹爪的运动进行有效控制，“Y”形驱动杆朝内(即朝向机械臂的方向)移动时，两夹爪相向运动，对垃圾进行夹取；“Y”形驱动杆朝外移动时，两夹爪反向运动，放开被夹取的垃圾。
本实施例中，所述行走机构包括至少两条连接在控制盒1内侧的内支脚61及至少一条通过第二连接件连接在控制盒1内侧的外支脚62，所述内支脚61上远离控制盒1的一端设有用于贴合高速路护栏内侧面行走的内行走轮63，所述外支脚62上靠近控制盒1的一端设有用于贴合高速路护栏外侧面行走的外行走轮64；所述内支脚61上还设有用于驱动内行走轮63转动的行走电机65，所述行走电机65与控制器8电连接；采用这一结构，本高速路垃圾拾取装置可以高速路护栏为轨道，沿护栏的延伸方向进行前行或后退，依据垃圾的位置进行拾取；护栏内侧面即护栏靠近行驶道的一侧；布置时使内行走轮63紧抵护栏内侧面，外行走轮64紧抵护栏外侧面，从而使得装置整体定位在护栏上；行走电机65安装在内支脚61上；当行走电机65动作时，内行走轮63(全部或者部分)转动，依靠其与护栏内侧面的摩擦力，装置得以沿护栏移动；当然，行走机构替换成现有的小车式的结构也是可行的。
本实施例中，所述内支脚61的数量为三条并垂直于控制盒1内侧面设置，三条内支脚61呈三角形分布；所述第二连接件包括连接板66及一“L”形板67，所述连接板66与控制盒1以可拆卸方式相连，所述“L”形板67的纵部平行于控制盒1内侧面并与外支脚62垂直固定连接，所述“L”形板67的横部与连接板66固定连接；内支脚61可通过焊接方式固定连接于控制盒1；三条内支脚61呈三角形分布，可提高装置定位的稳固度；连接板66为平板结构，可通过螺接方式与控制盒1相连；外支脚62与内支脚61保持平行；“L”形板67使得外支脚62可相对于内支脚61设置，形成一个将护栏夹在中间的夹持结构。
本实施例中，所述第一连接件包括两根平行设置的连接杆5，所述连接杆5的一端与控制盒1固定连接、另一端与垃圾箱4固定连接；连接杆5可为直杆或者“L”形杆结构，可通过焊接、螺接等方式与控制盒1及垃圾箱4相连；连接杆5的长度可根据需要而定，一般应使垃圾箱4悬空设置，并在垃圾箱4与控制盒1之间保留适当空间，以便于所拾取的垃圾的放置。
本实施例中，所述控制盒1上对称设有两个机械臂，两个所述夹手2分别设置在两个机械臂的末端；两个机械臂分别设在控制盒1的左、右侧面；两个机械臂有利于保持装置的平衡，而且设置了两个可相互配合的夹手2，能够对细长状或较大体积的垃圾进行拾取。
本实施例中，所述探测器7为三维立体摄像头；三维立体摄像头让本装置可对每个垃圾的物理特征进行充分识别，继而提升装置的导航、轨迹、识别等AI应用能力，提高智能性；此外，为了实现远程操控，所述控制盒1上还设有无线通信器10，所述控制器8通过无线通信器10与上位机11相连接；无线通信器10可以利用现有的移动通信网络与监控室中的上位机进行通信，将实时图像传至上位机11，并接受上位机的主动控制。
本实施例中，所述控制盒1上还设有用于给各用电部件供电的电源，所述电源包括用于发电的光电装置91及用于储存电能的蓄电池92；采用这一结构，有效提升了装置在户外的适应性；光电装置91利用太阳光进行发电，以满足装置的用电需求，提高装置续航能力；当蓄电池92电量不足时，则可向上位机发出求救信号，此时进行人工更换即可。
最后说明的是，本文应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，还可对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。