专利名称：小型水面漂浮物自动清理船的制作方法
技术领域：
小型水面漂浮物自动清理船
(一) 技术领域 本实用新型涉及水面清洁设备，具体说是一种小型水面漂浮物自动清理船。
(二) 背景技术 为清理水面上漂浮的各种漂浮物，如矿泉水瓶、可乐瓶、垃圾、剩菜剩饭、排泄物 等，本人提出了一种清洁能力强且机动灵活的水面漂浮物清理装置，包括左右船体、船体动 力机构、船体转向机构以及漂浮物收集机构，漂浮物收集机构设于两船体之间，分别为船头 的转轮和船尾的垃圾箱，转轮由转轴和叶片构成，转轴左右横置于两船体之间，叶片在转轴 上沿径向均匀分布，在水面下叶片的转动方向自船头向船尾，垃圾箱的入口朝向叶片，其入 口底部前伸至水面下叶片的最低转动半径位置处；所述转轮同时也为船体的动力机构。向 漂浮物收集机构及转向机构提供动力的电机由蓄电池供电，且电机还受遥控装置控制，实 现无人化操纵。本实用新型结构独特、机动灵活、清理效果好、在不同水域之间转场容易，特 别适合在小水域的江河湖海和水上游乐场中使用。 在实际运用中，上述水面漂浮物清理装置还存在需要改进的地方，首先是叶片不 可以反转，反转的叶片会将垃圾箱中的带出；兼作动力的转轮由于受转速的限制，导致水面 漂浮物清理装置的行程速度不够，转弯半径较大，工作效率较低；遥控工作只能在人眼观测 的范围内进行，工作范围受到限制；蓄电池的功率有限，持续提供电力的时间短。
(三) 实用新型内容 本新型内容的目的是提供了一种快速移动、作业时间长且能远程遥控的小型水面 漂浮物自动清理船。 能够实现上述目的的小型水面漂浮物自动清理船，包括左右双置船体、船体动力 机构、船体转向机构、漂浮物收集机构及控制各机构的遥控装置，各机构的运转由蓄电池提 供电能，所述漂浮物收集机构设于两船体之间，分别为船头的转轮和船尾的垃圾箱，转轮包 括由动力驱动的转轴和叶片，转轴左右横置于两船体之间，叶片在转轴上沿径向均匀分布， 叶片的回转半径使其保持一定的吃水深度，在水面下叶片的转动方向自船头向船尾；网筛 式垃圾箱的入口朝向转轮的叶片，其入口底部在水面下向前延伸至叶片的最低转动半径位 置处，叶片转动时，将水面上的漂浮物带至垃圾箱入口并强制使其进入垃圾箱内，所不同的 是所述转轮不作为船体的动力机构，而是另外设置动力驱动的双螺旋桨作为船体的动力机 构，双螺旋桨的设置方式是将单个螺旋桨设于每个船体尾部，双螺旋桨同时正转推动船体 前进，同时反转推动船体后退，双螺旋桨同一个正转一个反转时，船体可以实现转弯和原地 掉头，因此双螺旋桨还又作为作船体转向机构。 在具备了上述移动功能的情况下，本实用新型还装备了图像采集和传送、接受装 置，图象采集和传送装置由安装在船体上的摄像头、与摄像头连接的远程无线图象、数据传 输模块和发射天线构成，传输距离至少为100米，如果更换大功率传输模块和天线，传输距 离可以到10公里；摄像头可以观察水面的情况，扩展人的视力范围，方便使用者在岸上和在值班室实施远程垃圾清理，如果把本实用新型的体积做到比人大时，还能够实施远程救 援任务；图像接受装置由配置在遥控装置中的远程无线图象、数据接收模块和视频采集卡 构成。 本实用新型在实施远程遥控作业时，使用者需要随时了解其所在的地点方位，为 此船体上还可以安装卫星定位模块，遥控装置中配备卫星定位监测器，适时对其到达的地 点进行监控和实施调整。 为了长时间作业，为弥补蓄电池电能的不足，本实用新型在船体上还设置了太阳
能极板，天气条件好时利用太阳能极板给蓄电池充电，保证蓄电池有足够的电能，到了关键
时候能够保证GPRS和无线通讯畅通，保证指挥中心了解本实用新型的状况和地点位置。 还可以使本实用新型具有语言功能，其可以识别人的声音，可以进行与人对话，能
够根据人的指令进行工作，可以前进，后退，向左转，向右转，唱歌，开始工作等。 语言部分由MIC、MIC放大、音频功放、喇叭、16位单片机、存储器和控制电路组成；
人发出的声音指令，通过MIC接收转换成电信号，经过声音放大器放大输入给单片机进行
A/D转换，变成数字信号保存到存储器中，所有使用的指令都要事先进行学习，单片机通过
学习，提取说话指令的特征信息保存在存储器中，这样就能够听懂人的声音了 。 所述螺旋浆的动力机构包括前进电机、联轴器、传动轴和套筒，前进电机设于船
头，通过联轴器与传动轴的一端连接，传动轴的另一端与螺旋桨同轴固连，套筒套装在传动轴上。 螺旋桨动力机构的防水设计是将前进电机位置高于螺旋桨设置，使前进电机位于 水面之上，而传动轴由前进电机位置向螺旋桨斜置。 当转轮反转配合船体后退时，为避免垃圾箱内的垃圾物品倒流，在垃圾箱进口处
设有袋口提升装置，提升装置包括框架、曲柄、连杆和提升电机，框架两侧安装于垃圾箱进
口两侧垂直滑道中，框架顶部中央铰接连杆的一端，提升电机置于框架正上方，其水平纵向
输出轴与曲柄的一端固连，曲柄的另一端与连杆的另一端铰连。转轮正转收集垃圾时，曲柄
转动至最低点使框架底部与垃圾箱进口底部平齐，转轮反转时，曲柄转动至最高点使框架
底部由垃圾箱进口底部向上提升，提升的最大距离等于曲柄和连杆的长度之和。垃圾收集
袋口安装在框架，框架提升时将垃圾收集袋口底部提离水面，转轮反转时垃圾收集袋中的
垃圾不会顺流而出。 本实用新型的有益效果 1、本实用新型首先是将各种结构进一步完善，提供了独立的动力机构兼转向机 构，使本实用新型的机动性能得以提高，可以快速到达指定地点作业，在作业过程中轻松完 成前进、后退、转弯和原地掉头等动作，特别适合遥控操作。 2、本实用新型装备了 CCD图象传感器，远程图像传输模块和远程数据传输模块，
具有图象功能和远程控制功能；CCD图象传感器可以观察水面的情况，并且具有远程图象
传输和远程控制功能，方便使用者在岸上和在值班室实施远程垃圾清理。 3、本实用新型安装卫星定位模块，无论他走到哪里，控制中心都能够找得到他。 4、本实用新型运用太阳能技术给蓄电池充电，到了关键时候能够保证GPRS和无
线通讯畅通，保证指挥中心了解漓江天使的状况和地点位置。 5、本实用新型还开发了语言功能，他可以识别人的声音，可以进行与人对话，能够根据人的指令进行工作，可以前进，后退，向左转，向右转等动作。 6、本实用新型具有自动工作模式，可以在水面上自动往返工作，清除水上垃圾，不 需要人的操作。 7、本实用新型能够自动检测蓄电池的电能情况，并且实时的将电能信息发送回指 挥中心，当电能不足时，自动切换到节电工作方式。 综合上述，本实用新型为集各种智能为一身的水上机器人，特别适合在小河沟内 巡航和对漂浮物进行及时收集清理。
(四)
图1是本实用新型一种实施方式的立体结构示意图，其视角为由船尾向船。
图2是图1视角由船头向船尾的立体结构示意图。 图3是图1、图2实施方式的俯视图。 图4是图1、图2实施方式中转轮的立体图。 图号标识1、船体；2、叶片；3、垃圾箱；4、转轴；5、工作电机；6、前进电机；7、联轴 器；8、螺旋桨；9、传动轴；10、导水边；11、导水孔；12、蓄电池；13、套筒；14、框架；15、曲柄； 16、连杆；17、提升电机；18、转轮盖。
(五) 具体实施方案 本实用新型小型水面漂浮物自动清理船的机械部分包括船体1、船体动力机构、船 体转向机构以及漂浮物收集机构，船体1采用左右位船身结构，左右位船身之间留出等距 空位供漂浮物收集机构安装，如图1、图2和图3所示。 所述漂浮物收集机构包括转轮和垃圾箱3，转轮设于船头，由转轴4和叶片2组成， 转轴4横向设置，其两端安装于左右船身上的轴承中，4 8片叶片2沿转轴4的径向与之 焊接并均匀分布，如图2所示。叶片2的长度至少要使其吃水深度与船体1的吃水深度一 致，吃水部分即水面下叶片2的转动方向自船头向船尾；叶片2的两侧边折成直角状的导水 边10，导水边10的朝向与叶片2的转动方向相同，叶片2上还开设两导水孔ll，两导水孔 11距转轴4的距离相等，如图4所示。 所述转轮同时也为本实用新型小型水面漂浮物自动清理船的前桨。 网筛式垃圾箱3设置在船尾，其进口朝向叶片2，垃圾箱3的底部具有与叶片2 — 致的吃水深度，垃圾箱3的进口底部向前延伸至水面下叶片2的最低转动半径位置处，垃圾 箱3的进口端设置袋口提升装置，垃圾箱3的尾部向后扩展超过船尾，如图1 、图2和图3所示。 袋口提升装置包括框架14、曲柄15、连杆16和提升电机17，框架14两侧安装于垃 圾箱3进口两侧垂直滑道中，框架14顶部中央铰接连杆16的一端，提升电机17置于框架 14正上方的转轮盖18上，其水平纵向输出轴与曲柄15的一端固连，曲柄15的另一端与连 杆16的另一端铰连，连杆16的长度大于曲柄15长度。提升电机17带动曲柄15转动至最 低点时框架14底部与垃圾箱3进口底部平齐，提升电机17带动曲柄15转动至最高点时框 架14底部由垃圾箱3进口底部向上提升，提升的最大距离等于曲柄15和连杆16的长度之 和，如图l所示。4/4页 所述转轮的动力为工作电机5，工作电机5横向设于其中一个船体1的船身上，工 作电机5的输出轴与该船身上对应的转轴4通过联轴器7连接，如图2、图3所示。 所述船体转向机构为双螺旋桨8，单个的螺旋桨8分别置于左右船身尾部，螺旋桨 8的动力为前进电机6，前进电机6设于船身船头，其高度在螺旋桨8之上的水面上，前进电 机6的输出轴通过联轴器7与传动轴9连接，传动轴9斜向下方与螺旋桨8同轴固连，传动 轴9外套装套筒13，如图1、图2、图3所示。 上述工作电机5、前进电机6和提升电机17匀由蓄电池12供电，蓄电池12置于其 中一个船体l的船舱内，如图3所示。 所述提升电机17、工作电机5和前进电机6均由岸上遥控装置控制，使本实用新型 小型水面漂浮物自动清理船实现无人驾驶操作。 本实用新型具有图象功能和远程控制功能，其在船体1上装备了 CCD图象传感器， 远程图像传输模块和远程数据传输模块。 本实用新型还在船体1上设计安装了卫星定位模块，无其走到哪里，控制中心都 能够找得到他。 本实用新型还配备了太阳能极板，太阳能极板在正常照度下能够提供12V，0. 5A 的电能，平时可以给蓄电池12充电，到了关键时候能够保证GPRS和无线通讯畅通，保证指 挥中心了解小型水面漂浮物自动清理船的状况和地点位置。 本实用新型还具有自动工作模式，其可以在水面上自动往返工作，清除水上垃圾， 不需要人的操作。 本实用新型还能够自动检测蓄电池的电能情况，并且实时的将电能信息发送回指 挥中心，当电能不足时，自动切换到节电工作方式。
权利要求小型水面漂浮物自动清理船，包括左右双置船体(1)、船体动力机构、船体转向机构、漂浮物收集机构及控制各机构的遥控装置，各机构的运转由蓄电池(12)提供电能，所述漂浮物收集机构设于两船体(1)之间，分别为船头的转轮和船尾的垃圾箱(3)，转轮包括由电机驱动的转轴(4)和叶片(2)，转轴(4)左右横置于两船体(1)之间，叶片(2)在转轴(4)上沿径向均匀分布，水面下的叶片(2)的转动方向自船头向船尾，垃圾箱(3)为网筛结构，其进口朝向叶片(2)，其进口底部伸至水面下叶片(2)的最低转动半径位置处，其特征在于所述船体动力机构为动力驱动的双螺旋桨(8)，单个螺旋桨(8)设于每个船体(1)尾部，双螺旋桨(8)还兼作船体转向机构。
2. 根据权利要求1所述的小型水面漂浮物自动清理船，其特征在于还装备了图像采 集和传送、接受装置，图象采集和传送装置由安装在船体(1)上的摄像头、与摄像头连接的 远程无线图象、数据传输模块和发射天线构成，图像接受装置由配置在遥控装置中的远程 无线图象、数据接收模块和视频采集卡构成。
3. 根据权利要求2所述的小型水面漂浮物自动清理船，其特征在于船体(1)上还安 装了卫星定位模块，遥控装置中配备卫星定位监测器。
4. 根据权利要求3所述的小型水面漂浮物自动清理船，其特征在于船体(1)上还设 置了给蓄电池(12)充电的太阳能极板。
5. 根据权利要求1 4中任何一种所述的小型水面漂浮物自动清理船，其特征在于 每个螺旋桨(8)的动力机构包括前进电机(6)、联轴器(7)、传动轴(9)和套筒(13)，前进电 机(6)设于船头，通过联轴器(7)与传动轴(9)的一端连接，传动轴(9)的另一端与螺旋桨 (8)同轴固连，套筒(13)套装在传动轴(9)上。
6. 根据权利要求5所述的小型水面漂浮物自动清理船，其特征在于前进电机(6)位 置高于螺旋桨(8)，传动轴(9)由前进电机(6)位置向螺旋桨(8)斜置。
7. 根据权利要求1 4中任何一种所述的小型水面漂浮物自动清理船，其特征在于 垃圾箱(3)进口设有袋口提升装置，提升装置包括框架(14)、曲柄(15)、连杆(16)和提升 电机(17)，框架(14)两侧安装于垃圾箱(3)进口两侧垂直滑道中，框架(14)顶部中央铰接 连杆(16)的一端，提升电机(17)置于框架(14)正上方，其水平纵向输出轴与曲柄(15)的 一端固连，曲柄(15)的另一端与连杆(16)的另一端铰连；曲柄(15)转动至最低点时框架 (14)底部与垃圾箱(3)进口底部平齐，曲柄(15)转动至最高点时框架(14)底部由垃圾箱 (3)进口底部向上提升，提升的最大距离等于曲柄(15)和连杆(16)的长度之和。
专利摘要本实用新型公开了一种小型水面漂浮物自动清理船，包括左右双置船体、船体动力机构、船体转向机构、漂浮物收集机构及控制各机构的遥控装置，各机构的运转由蓄电池提供电能，所述漂浮物收集机构设于两船体之间，分别为船头的转轮和船尾的垃圾箱，所述船体动力机构为分别置于每个船体尾部的螺旋桨，双螺旋桨还作为船体转向机构；本实用新型装备了图像采集和传送、接受装置、卫星定位装置、太阳能极板和语音装置，使本实用新型成为一名副其实的远程遥控水上机器人，特别适合在小河沟内巡航，对小河沟内地漂浮物进行适时收集清理。
文档编号B63H19/00GK201447049SQ20082011347
公开日2010年5月5日 申请日期2008年10月16日 优先权日2008年10月16日
发明者唐亮, 张震, 朱伟胜, 李静, 林洁, 梁卫鸽, 许敏, 郝卫东, 黄锦才 申请人:桂林电子科技大学