一种清洁面积可扩展的水面垃圾清洁装置的制作方法

本实用新型涉及了一种水面清理装置，特别是涉及一种清洁面积可扩展的水面垃圾清洁装置。

背景技术：

“绿水青山就是金山银山”，推动美丽中国建设，解决水体生态环境问题尤为关键。“清水治污”是“五水共治”的“大拇指”，治理水体环境与国家政策、民生密切相关。随着工业化、区域经济的不断发展和城镇化步伐的加快，水污染问题日益凸显，尤其是河流、湖泊以及水塘等居民生活区域内的水体污染现象日益突出。造成水环境问题的污染物中有很大一部分是漂浮于水面的垃圾，水面垃圾长时间得不到清理，会造成水面清洁度下降以及水体污染，影响生态环境。

目前，国内针对水面垃圾清洁的方法大致分为三种：人工打捞、打捞船打捞、抽水过滤式。人工清理的方式精准有效，但是水面作业工作难度大、劳动强度高、工作环境恶劣、打捞效率极低；打捞船采用机械化的方式进行打捞，打捞的工作效率高，对恶劣水域环境的抵抗能力强，但是其使用成本高、体积大，通常需要多人协同工作，且一般只能在大型开阔水域进行垃圾清理作业；抽水过滤式清洁，利用水泵使水面漂浮物随水体的流动进入垃圾收集仓，通过机器内部的滤网将水滤出，收集效率较低，且耗能较大，仅适用于特定水域清洁作业。结合目前存在的各种水面清洁技术的特点和存在的问题，为了满足小型水域如公园湖泊、水塘、河道等水面垃圾的清洁需求，实用新型了一种清洁面积可扩展的水面垃圾清洁装置，实现水面垃圾高效清洁，提高水面清洁度，以减少水体污染，美化生活环境。

技术实现要素：

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种清洁面积可扩展的水面垃圾清洁装置，在具有对称性特征的双体船结构两侧配备可伸缩扩展侧臂，通过调整扩展侧臂伸缩杆的伸缩长度可灵活调整垃圾清洁面积，提高水面垃圾清洁效率，满足小型水域如公园湖面、水塘、河道等水面垃圾的高效清洁需求，具有清洁面积可灵活调整和清洁效率高的优点。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案解决上述问题：

本实用新型包括主船体、左右扩展机构和垃圾收集结构；主船体由左船体和右船体组成，左船体和右船体之间通过一块平行板固定连接在一起；垃圾收集结构包括垃圾收集仓，左船体和右船体之间的后部安装有垃圾收集仓，垃圾收集仓上还设有垃圾收集仓盖。

左船体和右船体后部的外侧壁分别开有左引流口和右引流口，并且左右引流口连通到垃圾收集仓中；左船体和右船体的外侧分别设置有左扩展机构和右扩展机构，左扩展机构包括左扩展侧臂、左主伸缩杆和左辅伸缩杆，右扩展机构包括右扩展侧臂、右主伸缩杆和右辅伸缩杆；左扩展侧臂和右扩展侧臂均呈l形，左扩展侧臂和右扩展侧臂从左船体和右船体后部的左引流口和右引流口向外侧方伸出形成后部，然后再向船体前方弯折并延伸形成前部，左扩展侧臂、右扩展侧臂分别和左船体、右船体的外侧壁之间形成用于收拢水面漂浮物的左右收集间隙，左扩展侧臂和右扩展侧臂的后部分别和左船体和右船体的外侧壁之间通过左辅伸缩杆、右辅伸缩杆可伸缩地连接，左扩展侧臂和右扩展侧臂的前部分别和左船体和右船体的外侧壁之间通过左主伸缩杆、右主伸缩杆可伸缩地连接；通过左主伸缩杆和左辅伸缩杆共同伸缩带动左扩展侧臂向远离或靠近左船体移动，通过右主伸缩杆和右辅伸缩杆共同伸缩带动右扩展侧臂向远离或靠近右船体移动，进而调整船体左右两侧的收拢水面漂浮物的左右收集间隙；左扩展侧臂和右扩展侧臂高度覆盖于水下到水上。

所述的左扩展侧臂和右扩展侧臂前部分别通过左铰链、右铰链铰接有左、右扩展弯折段，通过左、右扩展弯折段的弯折角度调整垃圾收集入口面积。

所述的左船体和右船体的后部底面分别安装有带有螺旋桨的左推进器、右推进器。

所述的左船体和右船体之间的平行板的前部安装有避障传感器、摄像头。

所述的左船体和右船体之间的平行板的前部安装有控制系统和天线，控制系统分别与摄像头、避障传感器、左推进器、右推进器和天线进行连接。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型采用具有对称性特征的双体船结构设计，在船体两侧分别配备可伸缩扩展侧臂，通过调整扩展侧臂伸缩杆的伸缩长度可灵活地调整垃圾清洁面积，以适应各种宽度的水域水面垃圾清洁需求，提高垃圾清洁效率。

本实用新型所述一种清洁面积可扩展的水面垃圾清洁装置适用于小型水域如公园湖面、水塘、河道等水面垃圾的高效清洁，为水面清理装置技术领域提供了低成本、高效率的水面垃圾清洁处理办法。

附图说明

图1所示为清洁船扩展机构处于伸展状态的实物图。

图2所示为清洁船扩展机构处于收缩状态的实物图。

图中：1、左扩展侧臂，2、左铰链,3、左主伸缩杆，4、左引流口，5、左辅伸缩杆，6、左推进器，7、右推进器，8、垃圾收集仓，9、垃圾收集仓盖，10、右引流口，11、右辅伸缩杆，12、右主伸缩杆，13、右铰链，14、右扩展侧臂，15、摄像头，16、避障传感器，17、左船体，18、右船体，19、控制系统，20、天线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型加以详细说明。

如图1和图2所示，具体实施装置包括主船体、左右扩展机构和垃圾收集结构。

主船体采用双体船结构设计，由左船体17和右船体18组成，左船体17和右船体18之间通过一块平行板固定连接在一起；垃圾收集结构包括垃圾收集仓8，左船体17和右船体18之间的后部安装有垃圾收集仓8，垃圾收集仓8固定连接安装于平行板，垃圾收集仓8上还设有垃圾收集仓盖9；垃圾收集仓8收集聚集来自左船体17和右船体18之间水面漂浮的垃圾，同时可收集由左引流口4和右引流口10汇集的来自左扩展侧臂1和右扩展侧臂14收拢来的水面垃圾。打开垃圾收集仓盖9，可查看收集的垃圾数量，并可从此处将收集的垃圾取出。垃圾收集仓8的侧面，后边和底部均设置过滤网，用于过滤垃圾并让水流过，减少垃圾收集对于船速的影响。

左船体17和右船体18上设置有两侧对称的结构，具体如下：

左船体17和右船体18后部的外侧壁分别开有左引流口4和右引流口10，左引流口4和右引流口10用于将扩展侧臂收拢的垃圾汇集，并且左右引流口连通到垃圾收集仓8中；左船体17和右船体18的外侧分别设置有左扩展机构和右扩展机构，左扩展机构和右扩展机构以主船体的中央对称结构设计布置，左扩展机构包括左扩展侧臂1、左主伸缩杆3和左辅伸缩杆5，右扩展机构包括右扩展侧臂14、右主伸缩杆12和右辅伸缩杆11；左扩展侧臂1和右扩展侧臂14均呈l形，左扩展侧臂1和右扩展侧臂14从左船体17和右船体18后部的左引流口4和右引流口10向外侧方活动伸出形成左扩展侧臂1和右扩展侧臂14的后部，左扩展侧臂1和右扩展侧臂14根部位于左引流口4和右引流口10的后侧位置，左引流口4和右引流口10的前侧留口用于漂浮物进入，然后再向船体前方弯折并延伸形成左扩展侧臂1和右扩展侧臂14的前部，这样使得左扩展侧臂1、右扩展侧臂14分别和左船体17、右船体18的外侧壁之间形成用于收拢水面漂浮物的左右收集间隙，左扩展侧臂1和右扩展侧臂14的后部分别和左船体17和右船体18的外侧壁之间通过左辅伸缩杆5、右辅伸缩杆11可伸缩地连接，左扩展侧臂1和右扩展侧臂14的前部分别和左船体17和右船体18的外侧壁之间通过左主伸缩杆3、右主伸缩杆12可伸缩地连接；通过左主伸缩杆3和左辅伸缩杆5共同伸缩带动左扩展侧臂1向远离或靠近左船体17移动，通过右主伸缩杆12和右辅伸缩杆11共同伸缩带动右扩展侧臂14向远离或靠近右船体18移动，进而调整船体左右两侧的收拢水面漂浮物的左右收集间隙；左扩展侧臂1和右扩展侧臂14高度覆盖于水下到水上，使得水面上漂浮物被左扩展侧臂1和右扩展侧臂14阻挡而进入左右收集间隙，进而进入左引流口4和右引流口10。

左扩展侧臂1和右扩展侧臂14前部分别通过左铰链2、右铰链13铰接有左、右扩展弯折段，左铰链2和右铰链13均带有阻尼结构设置，使得左、右扩展弯折段弯折实时能保持位姿，通过左、右扩展弯折段的弯折角度调整垃圾收集入口面积。这样使得扩展侧臂带有扩展功能，以左扩展机构为例介绍其技术功能，左扩展机构可以通过调整扩展机构中扩展弯折段的铰接布置角度调整垃圾收集面积。当左扩展弯折段通过左铰链2向靠近船体中心方向弯折时，左扩展机构处于收缩状态时，垃圾收集入口面积最小，左铰链2连接的左扩展弯折段以135°角朝向船体内侧弯折，如图2所示。当左扩展弯折段通过左铰链2向远离船体中心方向弯折时，左扩展机构处于扩展状态时，垃圾收集入口面积最大，左铰链2连接的左扩展弯折段以夹角0°和左扩展侧臂1构成同一直线，如图1所示。

左船体17和右船体18的后部底面分别安装有带有螺旋桨的左推进器6、右推进器7。

左船体17和右船体18之间的平行板的前部安装有避障传感器16、摄像头15；避障传感器16、摄像头15分别检测前方障碍物距离和前方图像。避障传感器16用于探测清洁装置前方障碍物，避免船体与障碍物碰撞。避障传感器16实时测量船体位置与障碍物的距离，当距离小于设定的阈值时，控制清洁装置停止前进或转向，达到躲避障碍物的目的。摄像头15用于实时采集水面上漂浮的垃圾影像。

左船体17和右船体18之间的平行板的前部安装有控制系统19和天线20，控制系统19分别与摄像头15、避障传感器16、左推进器6、右推进器7和天线20进行连接。

控制系统19一方面实时接收摄像头15采集的前方图像数据；并且实时接收避障传感器16采集的前方障碍物距离数据，控制左推进器6、右推进器7的工作；同时还通过天线20与远程的云端服务器通信，发送前方图像数据到远程的云端服务器进行存储。

本实用新型的实施例中，控制系统采用stm32系列单片机作为主控芯片实现设计。摄像头15采用双目摄像头，其标准像素为100万高清720p，输出格式为mjpeg格式。摄像头15安装在船体中央位置15cm高的摄像头支架上如图1，摄像头15与控制系统19相连接，摄像头15用于实时采集水面上漂浮的垃圾影像发送到控制系统19。

如图1和图2所示，本实用新型实施例具体步骤为：

本实用新型通过在运动过程中对清洁装置可覆盖的水域进行水面垃圾清洁。控制系统19通过控制左推进器6和右推进器7的螺旋桨的转动方向和转动速度，来改变其运动状态。当左推进器6和右推进器7的螺旋桨同时顺时针旋转时，清洁装置向前运动；当左推进器6和右推进器7的螺旋桨同时逆时针旋转时，清洁装置向后运动；当左推进器6和右推进器7螺旋桨转动方向分别为顺时针和逆时针时，清洁装置的运动为向右转动，反之，则为向左转动。

控制系统19实施采集并判断超声波传感器测得的前方障碍物的距离，当距离小于1m时，控制系统发送命令控制左推进器6和右推进器7的螺旋桨停止转动或者转向，实现避障操作。同时控制系统19通过双目摄像机15实时采集水面垃圾影像，并通过wifi天线20实时传输至远程进行存储。

具体实施中，针对不同水域面积大小可以灵活的控制扩展机构的垃圾收集面积。

当等待收集的垃圾面积较大时，控制扩展机构的主伸缩杆和辅伸缩杆处于完全伸展状态，使得垃圾收集面积最大，如图1所示。当等待收集的垃圾面积较小时，控制扩展机构的主伸缩杆和辅伸缩杆处于收缩状态，仅收集左船体和船体2之间水域的垃圾。此时垃圾收集面积小，但清洁装置行进的阻力较小，如图2所示。通过打开垃圾收集舱盖9观察垃圾的数量，当收集到的垃圾数量较多时，可将收集到的垃圾取出，最终实现水面垃圾的清洁工作。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。