一种旋动式浮萍清理机器人的制作方法

1.本发明涉及水处理领域，特别是指一种旋动式浮萍清理机器人。


背景技术：

2.目前，环境和水利之间相互影响的范围更加广泛，浮萍是一年生草本植物，浮在水面，叶子扁平，椭圆形或倒卵形，叶子下面生短须根。适量的浮萍是良好的饲料，但对于正常的水体来说，大面积的浮萍对水体生态环境造成极大的破坏，尤其是在高温天气浮萍生长的尤其迅速。浮萍在水面大面积增殖会造成航道面积减少或堵塞航道；同时由于浮萍的大面积的生长造成水下的阳光和氧气不足，造成水生植物的死亡，且浮萍的根系会缠绕鱼虾，水下动物没有足够的事物来源，造成生态链的崩坏。
3.现有的湖面浮萍清理装置存在以下问题：很多湖内的浮萍肆意生长，严重可影响了水体内的鱼类生存，现有的清理装置大多是人工对湖面进行打捞，这样不仅耗时耗力，还不能集中的将浮萍清理干净，现有技术不易解决此类问题。公开号为cn215269529u的公开了一种浮萍清理机器人，通过输料及收集机构割断和收集浮萍，然后把浮萍送到粉碎机构进行粉碎，进而达到消灭粉碎的目的，但是该机器在应用的时候，需要人工长时间操纵来完成水域清理，并且其清理效率低，水域面积较大时，会带来极大的人力占用，因此亟需一种能够持续性、自动长期进行水域浮萍清理的设备，以满足实际使用需要，并且应符合环保要求。


技术实现要素：

4.针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种旋动式浮萍清理机器人，解决了现有技术中浮萍清理设备在工作时需要人工持续操控、不能长期自动清理浮萍的问题。
5.本发明的技术方案是这样实现的：一种旋动式浮萍清理机器人，包括机壳，机壳上相对机壳中心对称设有两组浮萍清理结构，所述浮萍清理结构包括设在机壳侧壁的浮萍收集槽，浮萍收集槽通过输送通道与设在机壳下方的射流驱动组件相连通，输送通道中部开有浮萍析出口，浮萍析出口上设有主拨叉轮组件，主拨叉轮组件斜上方配合设有副拨叉轮组件，副拨叉轮组件与固定设在机壳上的导料斗配合设置，导料斗下方配合设有微型粉碎机，微型粉碎机下方配合设有螺旋沥水输送机构，主拨叉轮组件、副拨叉轮组件、微型粉碎机、螺旋沥水输送机构之间传动连接且与设在机壳上的第一驱动器传动连接；机壳中部可拆卸设有收纳桶，两组螺旋沥水输送机构的出料口均与收纳桶相对应，外壳底部设有与收纳桶对应的桶形护罩，桶形护罩下方密封设有电池和控制器，机壳上方设有太阳能电池板和无线信号交互器。
6.两组射流驱动组件中心对称设置且其喷射方向朝向壳体的切线方向，浮萍收集槽的开口方向朝向壳体的切线方向，两组射流驱动组件功率可控制，其中一个射流驱动组件所对应的壳体上设有导向舵；电池、控制器、太阳能电池板、无线信号交互器、第一驱动器、射流驱动组件、导向舵之间电性连接。
7.优选的，所述浮萍收集槽包括矩形开口，两个浮萍收集槽上矩形开口的开口方向相对且均朝向壳体的切线方向，输送通道包括与矩形开口相连接的水平段和与射流驱动组件连接的连接段，浮萍析出口设在水平段与连接段的连接处。
8.优选的，所述浮萍析出口包括与水平段对应设置、且相互连通的后延弧形槽，后延弧形槽上方设有开口，后延弧形槽侧壁和壳体上固定设有支撑架，主拨叉轮组件、副拨叉轮组件、微型粉碎机、螺旋沥水输送机构均设在支撑架上，主拨叉轮组件设在开口处且与后延弧形槽配合设置。
9.优选的，所述射流驱动组件包括与连接段相连通的导向筒，导向筒内转动设有浆轴，浆轴一端设有螺旋桨叶，浆轴另一端穿过导向筒与驱动电机传动连接，驱动电机固定设在电机护罩内，导向筒尾部设有导流板，驱动电机与控制器电性连接。
10.优选的，所述主拨叉轮组件和副拨叉轮组件均包括主轴，主轴转动设在支撑架上，主轴上周向设有至少两排拨臂；主拨叉轮组件和副拨叉轮组件的拨臂交叉配合设置，且主拨叉轮组件和副拨叉轮组件的主轴之间通过第一带传动副连接。
11.优选的，副拨叉轮组件的拨臂的长度短于主拨叉轮组件的拨臂长度；副拨叉轮组件与主拨叉轮组件之间的传动比大于1。
12.优选的，所述导料斗包括固定设在支撑架上的倒梯台型斗体，倒梯台型斗体上下两端均设有开口，倒梯台型斗体上端面高度低于副拨叉轮组件的主轴高度，微型粉碎机对应设在倒梯台型斗体下端的开口下方；所述微型粉碎机包括平行转动设在支撑架上的主动辊和从动辊，主动辊和从动辊之间通过齿轮副传动连接，主动辊和从动辊上交叉配合设有若干环形切刀，环形切刀的厚度小于等于1mm，主动辊和从动辊上相邻环形切刀之间的距离小于等于0.3mm；主动辊与第一驱动器之间通过第二带传动副连接，主动辊与主拨叉轮组件或副拨叉轮组件的主轴通过第三带传动副连接，第一驱动器与控制器电性连接。
13.优选的，所述螺旋沥水输送机构包括固定设在支撑架上的输送筒，输送筒一端的侧壁上开有开口、且开口处设有接料斗，接料斗与主动辊和从动辊之间的中缝对齐，输送筒另一端与收纳桶相对应，输送筒内部转动设有螺旋输送杆，螺旋输送杆与主动辊或第一驱动器之间通过第四带传动副连接，输送筒下部设有若干透水孔。
14.优选的，所述螺旋输送杆包括中轴，中轴与主动辊通过第四带传动副传动连接，中轴上设有螺旋刮板，螺旋刮板、主动辊、主拨叉轮组件和副拨叉轮组件的主轴旋向相同。
15.优选的，所述导向舵包括舵板，舵板一侧连接有调节轴，调节轴与壳体转动连接、且与固定设在壳体上的舵机传动连接，舵机与控制器电性连接；无线信号交互器包括无线通信模块，无线通信模块与控制器电性连接，控制器与电池电性连接，电池与太阳能电池板电性连接。
16.本发明的有益效果：1：通过设置两组浮萍清理结构同时进行两通道的浮萍清理，能够提高清洁效率；本装置通过设置两组喷射方向平行、相背且非正对的射流驱动组件能够驱动本装置进行旋转，从而利用浮萍收集槽进行浮萍采集，并进入输送通道，被主拨叉轮组件捞起，在副拨叉轮组件的拨动下进入微型粉碎机，微型粉碎机对浮萍进行破碎并落入螺旋沥水输送机构，螺旋沥水输送机构将其输送同时沥出水分，输送至收纳筒内，沥出水分能够降低装置重量，增加单次清理容量，进一步提高收集效率。
17.2：通过使机体旋转进行清理的方法，能够有效进行清理至池塘边缘时自动换向，
同时两组射流驱动组件的功率可调，在清洁时利用两组射流驱动组件的输出差来使装置进行螺旋型前进，既达到了移动清洁的目的，又能够增加移动时的清洁面积，提高了清洁效率，同时也正是利用螺旋型前进这种无规则、随机性强的前进方式，从而对水面清洁更均匀，使整个清洁过程自动化进行，达到更好的清洁目的。
18.3：设置太阳能电池板能够利用光照给电池充电，从而达到长时间持续清洁的目的，同时能源类型清洁，起到环保作用。
19.4：设置无线信号交互器能够满足人工遥控通信操作的需要，通过遥控单组射流驱动组件进行驱动，并利用导向舵控制其前进方向，从而满足本装置的自动清理和人工操控移动两种状态，避免了现有技术中浮萍清理设备在工作时需要人工持续操控的问题。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明的立体结构示意图；图2为本发明输送通道结构示意图；图3为本发明主拨叉轮组件、副拨叉轮组件、微型粉碎机、螺旋沥水输送机构结构示意图；图4为本发明主拨叉轮组件、副拨叉轮组件、微型粉碎机、螺旋沥水输送机构结构示意图剖面结构示意图；图5为本发明微型粉碎机俯视结构示意图；图6为本发明主拨叉轮组件和副拨叉轮组件的拨臂配合关系示意图示意图；图7为本发明壳体底部结构示意图；图8为本发明其中一种运行轨迹示意图。
具体实施方式
22.下面将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付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。
23.如图1、7所示，实施例1，一种旋动式浮萍清理机器人，包括机壳1，机壳1上相对机壳1中心对称设有两组浮萍清理结构，浮萍清理结构包括设在机壳1侧壁的浮萍收集槽2，浮萍收集槽2通过输送通道与设在机壳1下方的射流驱动组件3相连通，输送通道中部开有浮萍析出口4，浮萍析出口4上设有主拨叉轮组件5，主拨叉轮组件5斜上方配合设有副拨叉轮组件6，本实施例中，副拨叉轮组件6位于主拨叉轮组件5的斜向上45
°
位置、且位于主拨叉轮组件5靠近浮萍收集槽2一侧。副拨叉轮组件6与固定设在机壳1上的导料斗7配合设置，本实施例中导料斗7位于副拨叉轮组件6的斜向下60
°
位置、且位于副拨叉轮组件6靠近浮萍收集槽2一侧。导料斗7下方配合设有微型粉碎机8，微型粉碎机8下方配合设有螺旋沥水输送机构9，主拨叉轮组件5、副拨叉轮组件6、微型粉碎机8、螺旋沥水输送机构9之间传动连接且与
设在机壳1上的第一驱动器14传动连接；机壳1中部可拆卸设有收纳桶10，两组螺旋沥水输送机构9的出料口均与收纳桶10相对应，外壳1底部设有与收纳桶10对应的桶形护罩11，桶形护罩11能够增加装置整体的浮力，从而使浮萍高度与浮萍收集槽对应。桶形护罩11下方密封设有电池和控制器，机壳1上方设有太阳能电池板12和无线信号交互器15。在白天，太阳能电池板可以为电池充电，尤其是在浮萍泛滥的高温天气，太阳能电池板能够为电池冲进更多电量。
24.两组射流驱动组件3相对壳体中心对称设置且其喷射方向朝向壳体1的切线方向，即喷射方向平行、相背且非正对，两个浮萍收集槽2的开口方向相背且均朝向壳体1的切线方向，两组射流驱动组件3功率可控制，其中一个射流驱动组件3所对应的壳体1上设有导向舵13。射流驱动组件3能够将输送通道内的水吸取并射出，驱动效果更好、更可靠，同时能够增加浮萍收集槽2处的吸入量，提高装置清理效率。
25.电池、控制器、太阳能电池板12、无线信号交互器15、第一驱动器14、射流驱动组件3、导向舵13之间电性连接。控制器能够在电池供电情况下驱动第一驱动器、射流驱动组件工作，并能够在无线信号交互器接收到操作者的遥控信号之后驱动导向舵和射流驱动组件工作，太阳能电池板能够在光照时对电池充电。
26.本实施例在应用的时候，在进行清理浮萍时，将本装置置于池塘或河道中，控制器开启两组浮萍清理结构的第一驱动装置工作，同时开启射流驱动组件3工作，在两组射流驱动组件3的平行但非正对喷射出水流驱动作用下，首先使两组射流驱动组件3输出功率相同使整个装置开始旋转，然后改变其中一个输出功率，由于两组射流驱动组件3输出功率有差别，因此会带动本装置自转同时沿螺旋形状移动，当触碰池壁、或靠近池壁射流驱动组件3喷射出的水流冲击到池壁产生反作用力时，会随机改变本装置螺旋前进的方向，从而沿不规则清理路线对水面浮萍进行清理。图8给出的是本装置工作中存在的一种运行轨迹示意图。作为可选控制方案，当两组射流驱动组件3输出功率有差别情况下输出指定时间后两组射流驱动组件3的功率大小进行互换，从而进行前进方向的无规律、不规则改变。应用本装置一方面能够对池塘内多数浮萍进行持续清理，进行水环境保护，另一方面在鱼塘中又能仅清理大部分浮萍，将大连片的浮萍驱散，剩余少量散碎浮萍供鱼儿实用，实际使用效果优越。
27.本装置在工作时，随着射流驱动组件3喷射带动装置旋转，从而使浮萍收集槽2将水面的浮萍随旋转进入或吸入输送通道内，水表面的浮萍被由第一驱动器驱动的主拨叉轮组件5带起，输送通道内的水被吸入射流驱动组件3喷射出形成驱动力。主拨叉轮组件5将浮萍带起后被副拨叉轮组件6拨落至导料斗7内，并落在器下方的微型粉碎机8上，微型粉碎机8对浮萍进行破碎，然后落入螺旋沥水输送机构9内，螺旋沥水输送机构9将破碎后的浮萍碎屑沥掉部分水分并输送至收纳桶10内，即完成采集清理。可选的，当实用完成后回收时，人工遥控射流驱动组件移动方向时，仅开启设有导向舵的一组射流驱动组件3，通过遥控器控制导向舵开启的角度，从而使装置单向移动。
28.如图2、3所示，实施例2，在实施例1的基础上，浮萍收集槽2包括矩形开口，两个浮萍收集槽2上矩形开口的开口方向相对且均朝向壳体1的切线方向，输送通道包括与矩形开口相连接的水平段21和与射流驱动组件3连接的连接段22，浮萍析出口4设在水平段21与连接段22的连接处。本实施例中，随着装置的旋转，浮萍进入水平段内，水流经过连接段进入
射流驱动组件内，浮萍沿水面漂浮至浮萍析出口处。
29.进一步，浮萍析出口4包括与水平段21对应设置、且相互连通的后延弧形槽41，后延弧形槽41上方设有开口，后延弧形槽41侧壁和壳体1上固定设有支撑架42，本实施例中，支撑架共设置两个，对称设在后延弧形槽41上方的开口两侧，主拨叉轮组件5、副拨叉轮组件6、微型粉碎机8、螺旋沥水输送机构9均设在两支撑架42之间，主拨叉轮组件5设在开口处且与后延弧形槽41配合设置。本实施例中，浮萍进入浮萍析出口处之后，主动拨叉轮组件将浮萍带走。
30.如图4所示，实施例3，在实施例2的基础上，射流驱动组件3包括与连接段22相连通的导向筒31，导向筒31内转动设有浆轴32，浆轴32一端设有螺旋桨叶33，浆轴32另一端穿过导向筒31与驱动电机传动连接，驱动电机固定设在电机护罩34内，导向筒31尾部固定设有导流板35，驱动电机与控制器电性连接。本实施例中，在进行喷射驱动时，控制器带动驱动电机工作，驱动电机带动浆轴32转动进而带动桨叶33旋转，桨叶33波动水进而产生水流，水流向导向筒尾部移动并射出，同时从连接段持续吸入水流。导流板起到稳定水流方向的作用，时推动更稳定。
31.如图3、6所示，实施例4，在实施例3的基础上，主拨叉轮组件5和副拨叉轮组件6均包括主轴51，主轴51转动设在支撑架42上，主轴51上周向设有至少两排拨臂52；主拨叉轮组件5和副拨叉轮组件6的拨臂52交叉配合设置，且主拨叉轮组件5和副拨叉轮组件6的主轴51之间通过第一带传动副53连接，从而使两者转动方向一致，满足副拨叉轮组件将主拨叉轮组件上的浮萍带下的需要。本实施例中，主拨叉轮组件5的拨臂52共设置三排，副拨叉轮组件6的拨臂52共设置6排。每排相邻拨臂之间的距离小于等于于5mm，本实施例中优选2mm；拨臂直径小于等于2mm，本实施例优选0.8mm，以降低在水中的阻力。
32.进一步，副拨叉轮组件6的拨臂52的长度短于主拨叉轮组件5的拨臂52长度，从而减轻其质量，降低驱动副拨叉轮组件的作用力。副拨叉轮组件6与主拨叉轮组件5之间的传动比大于1，从而能够使副拨叉轮组件转速更快，能够更迅速将主拨叉轮组件上的浮萍拨下，减少掉落提高效率。可选的，主拨叉轮组件的拨臂具有弧度，从而使浮萍更好从水中捞起，实施例5，在实施例4的基础上，导料斗7包括固定设在支撑架42上的倒梯台型斗体，倒梯台型斗体上下两端均设有开口，倒梯台型斗体上端面高度低于副拨叉轮组件6主轴高度。从而使从主拨叉轮组件5上拨下的浮萍更好落入开口内，避免导料斗高度过高影响浮萍从拨臂上拨落。
33.微型粉碎机8对应设在倒梯台型斗体下端的开口下方。微型粉碎机8包括平行转动设在支撑架42上的主动辊81和从动辊82，主动辊81和从动辊82之间通过齿轮副83传动连接，主动辊81和从动辊82上交叉配合设有若干环形切刀84，环形切刀84的厚度小于等于1mm，主动辊81和从动辊82上相邻环形切刀84之间的距离小于等于0.3mm。本实施例中优选环形切刀厚度为1mm，相邻间距等于0.3mm，既降低加工难度，又能够保证对浮萍的破碎质量，破碎后的浮萍不在具有生命力，从而避免其再次落入水中造成水污染。
34.其中，主动辊81与第一驱动器14之间通过第二带传动副85连接，主动辊81与主拨叉轮组件5或副拨叉轮组件6的主轴51通过第三带传动副86连接，第一驱动器14与控制器电性连接。在工作时，第一驱动器工作，同时带动主动辊、主拨叉轮组件5或副拨叉轮组件工
作，主拨叉轮组件5和副拨叉轮组件直接通过第一带传动副53联动，从而实现高效联动。
35.实施例6，在实施例5的基础上，螺旋沥水输送机构9包括固定设在支撑架42上的输送筒91，输送筒91一端的侧壁上开有开口、且开口处设有接料斗92，接料斗92与主动辊81和从动辊82之间的中缝对齐，从而使被微型粉碎机8破碎的浮萍落入接料斗中。输送筒91另一端与收纳桶10相对应，输送筒91内部转动设有螺旋输送杆，螺旋输送杆与主动辊81或第一驱动器14之间通过第四带传动副93连接，输送筒91下部设有若干透水孔，壳体上设有与输送筒91尾部输出端对应的斜坡，便于浮萍碎屑落在收纳桶内。浮萍收集槽2上方设有开口，便于从透水孔落下的水滴落在浮萍收集槽2内的水面。在工作时，螺旋输送杆旋转，从而将从接料斗落下的浮萍碎屑输送进入收纳桶内。
36.其中，螺旋输送杆包括中轴94，中轴94与主动辊81通过第四带传动副93传动连接，中轴94上设有螺旋刮板95，螺旋刮板95、主动辊81、主拨叉轮组件5和副拨叉轮组件6的主轴51旋向相同。螺旋刮板95的旋向与主动辊81的旋转方向相同时，第四带传动副93带动下主动辊旋转方向与中轴94相同，主轴带动螺旋刮板95旋转能使螺旋刮板95的送料方向指向收纳桶。
37.实施例7，在实施例6的基础上，导向舵13包括舵板131，舵板131一侧连接有调节轴132，调节轴132与壳体1转动连接、且与固定设在壳体1上的舵机传动连接，舵机与控制器电性连接；无线信号交互器15包括无线通信模块，无线通信模块与控制器电性连接，控制器与电池电性连接，电池与太阳能电池板12电性连接。太阳能电池能够在光照情况下对电池进行充电。无线通信模块能够与操作者手中的遥控器通信，从而接收和传递信号给控制器，控制整个装置对应部分进行动作。
38.在移动装置时，仅开启导向舵对应的射流驱动组件3的驱动电机，其喷射出的水流会带动装置移动，但导向舵未开启时，装置移动方向为弧线，通过舵机带动调节轴132转动进而改变舵板方向，从而能够改变装置移动方向。在不使用时，舵板收起，贴合在壳体侧壁上。
39.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。