一种垃圾收集智能飞行器的制作方法

本发明涉及垃圾收集领域，具体涉及一种垃圾收集智能飞行器。

背景技术：

随着经济的发展和人们生活水平的不断提高，人们在追求物质的外观包装方面也明显提高，精致的物质外观包装给人带来美观的同时，人们生活中的垃圾也相应增多。尤其在各大城市交通道路及湖泊海面上，甚至在高速公路上经常会看到被丢弃的包装袋、矿泉水瓶、塑料泡沫及纸屑等垃圾。这些垃圾在道路上不仅威胁汽车行驶安全，更给环卫工人的工作带来了巨大的安全隐患，铁路上的轻飘物等垃圾甚至影响到列车的正常行驶。长期漂浮浸泡在水中的垃圾会对水质造成一定的污染，甚至会影响水中的生态平衡，还会对环境的美观造成影响。

目前，城市道路上的垃圾收集主要依靠大型垃圾清理车和人工打扫，垃圾清理车对于收集零散的垃圾效率低，工作成本高，并且工作时最少占据一条车道，对于本来就拥堵的城市道路更加不堪重负。如果人工打扫，密集的车流对环卫工人和行车安全产生极大的威胁。在高速公路，铁路等特殊道路上，清理垃圾更危险。水面垃圾通常采用的人工撑船打捞清理的方式，对于工作人员该清理方式不仅存在一定的危险性，而且打捞效率低，成本却很高。现有的专用垃圾清理船，船只价格高，工作时航速缓慢，体积大，维护成本高，操作复杂，对水域也有一定的要求。因此，本发明提出了一种垃圾收集智能飞行器。该飞行器可以用于参与到高速公路、城市公路、隧道、桥梁、铁路、湖面及海面等地带代替人工进行垃圾清理工作，该飞行器适用范围广、适应能力强、清洁效率高、易于操作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种垃圾收集智能飞行器，其解决了现有垃圾收集装置检测模式单一，受外部客观因素影响，可能导致存在漏检的问题，该垃圾收集飞行器可以解决人工劳作强度大，效率低，成本高，人工收集垃圾存在一定危险性的问题。

为解决上述技术问题，采用了如下技术方案：

一种垃圾收集智能飞行器，包括飞行器机体（13）、飞行器动力装置（76）、垃圾检测装置（85）、垃圾收集装置（75），飞行器供电装置（86），充电保养维护室（图5、图6、图7）、飞行器状态检测单元（88）、视频通讯单元（87）以及微控制器（12）；所述飞行器机体（13）采用pcm复合材料。所述飞行器动力装置（76）包括大螺旋桨（1）、小螺旋桨（2）、大螺旋桨马达（7）、小螺旋桨马达（5）,大螺旋桨（1）通过大螺旋桨联轴器（83）、大螺旋桨连杆（8)与大螺旋桨马达（7）连接，且大螺旋桨马达（7）与微控制器（12）通信连接，小螺旋桨（2）通过小螺旋桨联轴器（82）、小螺旋桨连杆（6)与小螺旋桨马达（5）连接，且小螺旋桨马达（5）与微控制器（12）通信连接。所述垃圾检测装置（85）包括图像采集模块（89）、图像识别模块（74），图像采集模块（89）通过图像降噪模块（73）与图像识别模块（74）相连，图像识别模块（74）与微控器（12）通讯连接。所述垃圾收集装置（75）包括机械手（84）、上收集框（21）和下收集框（22），所述机械手（84）包括执行机构，驱动机构，所述机械手（84）的执行机构分为手部（31）、手臂（29）、躯干（27），手部（31）安装在手臂（29）的前端；手臂（29）的内孔中装有传动轴，可把运动传给手部（31），以实现手指（36）开闭，手指（36）指端装有防滑塑料套（34），以保障在工作时机械手（84）抓的稳，抓得牢；手臂（29）的作用是引导手指（36）准确地抓住垃圾，并运送到自携带的上收集框（21）内；所述躯干（27）是安装手臂（29）、动力源和各种执行机构的支架。所述飞行器机械手（84）的驱动机构采用电力驱动，该驱动方式响应快，驱动力较大，工作精度高，且与微控制器（12）通信连接。所述飞行器供电装置（86）包括太阳能板（4）、电池，且分别与微控制器（12）通信连接。所述充电保养维护室（图5、图6、图7）包括垃圾存储空间（图5）、飞行器清洗空间（图6）、飞行器干燥空间（图6）、飞行器充电空间（图7）。所述飞行器状态检测单元（88）包括飞行器状态采集装置（80）和用于采集飞行路况信息的道路图像采集装置（79），且飞行器状态采集装置（80）和道路图像采集装置（79）分别与微控制器（12）通信连接。所述视频通讯单元（87）包括短信发射模块（78）及视频发射模块（77），短信发射模块（78）及视频发射模块（77）可分别向飞行器通信终端发送短信息或视频，且短信发射模块（78）与视频发射模块（77）分别与微控制器（12）通信连接。

优选地，所述机体支架上装有八个螺旋桨和八个电机，其中四个小螺旋桨及其小螺旋桨马达均匀的分布装于机体支架的上方且保持对称平衡在同一平面内，四个大螺旋桨及其大螺旋桨马达装于小螺旋桨的下方保持对称平衡在同一平面内的要求，四个小螺旋桨和四个大螺旋桨可单独工作，八个螺旋桨也可同时工作。

优选地，所述太阳能板装于机体支架的最上方，控制器，逆变器装于太阳能板的下方，发电线束固定于微控制器连杆上，线束沿微控制器连杆接入飞行器机体内部电池。

优选地，所述上收集框和下收集框装于机体支架的下部，上收集框和下收集框的入口设有单向挡片，上收集框和下收集框的侧部设有抽屉卡槽，上收集框和下收集框采用强度较好的聚酰胺塑料。

优选地，所述支撑腿对称的装于飞行器机体的最下方，可以实现伸缩的功能。

优选地，所述机械手装于四个支撑腿的中间，手臂采用可伸缩式机械臂，手指装有防滑塑料套，整个机械手装置装有防水密封。

优选地，所述垃圾检测装置由十二个图像采集装置组成，分别均匀装于飞行器机体的周围，可以360度的进行拍照扫描。

优选地，所述的微控制器为k60单片机。

通过采用上述技术方案，是本发明的有益技术效果是：是本发明结构轻巧、制造成本低、使用范围广、工作效率高、续航时间长、反应速度快、作业质量高、工作噪声小、能够实现完全自动化，一名工作人员即可对多台设备进行远程监控和操作，维护成本低，维护周期长，本发明可用于城市公路、铁路、河道湖泊及海面上垃圾清理工作。

附图说明

图1是本发明一种垃圾收集智能飞行器的结构示意图；

图2是本发明一种垃圾收集智能飞行器的结构原理主视图；

图3是本发明一种垃圾收集智能飞行器的结构原理俯视图；

图4是本发明一种垃圾收集智能飞行器的结构原理局部发大图；

图5是本发明一种垃圾收集智能飞行器垃圾处理室的结构原理主视图；

图6是本发明一种垃圾收集智能飞行器清洗烘干室的结构原理主视图；

图7是本发明一种垃圾收集智能飞行器充电室的结构原理主视图；

图中，1-大螺旋桨，2-小螺旋桨，3-机体支架，4-太阳能板，5-小螺旋桨马达，6-小螺旋桨连杆，7-大螺旋桨马达，8-大螺旋桨连杆，9-太阳能板连杆，10-机体连杆，11-微控制器连杆，12-微控制器，13-飞行器机体，14-消音器，15-小螺钉，16-连杆关节，17-小活塞缸，18-小活塞，19-支撑腿，20-防滑塑料，21-上收集框，22-下收集框，23-大活塞缸，24-机械手机座，25-连杆，26-机械手电机，27-躯干，28-机械臂关节，29-手臂，30-大螺钉，31-手部，32-活塞缸，33-机械叉，34-防滑塑料套，35-机械钳，36-手指，37-旋转轮，38-收集旋转轮马达，39-大活塞，40-缩放门电机，41-缩放门，42-滑轮，43-挤压板，44-挤压板电机，45-废水池，46-过滤网，47-一号喷水孔，48-二号喷水孔，49-一号烘干口，50-二号烘干口，51-三号喷水孔，52-四号喷水孔，53-三号烘干口，54-五号喷水孔，55-六号喷水孔，56-一号水池，57-二号供电室，58-过滤排水口，59-七号喷水孔，60-一号供电室，61-八号喷水孔，62-二号水池，63-充电装置，64-充电桩，65-废水收集池，66-图像采集装置，67-信号发射器，68-信息处理装置，69-垃圾收集室壳体，70-飞行器清洗空间壳体，71-飞行器干燥空间壳体，72-充电触点，73-图像降噪模块，74-图像识别模块，75-垃圾收集装置，76-飞行器动力装置，77-视频发射模块，78-短信发射模块，79-道路图像采集装置，80-飞行器状态采集装置，81-超声波传感器，82-小螺旋桨联轴器，83-大螺旋桨联轴器，84-机械手，85-垃圾检测装置，86-飞行器供电装置，87-视频通信单元，88-飞行器状态检测单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

结合图1至图7所示，一种垃圾收集智能飞行器，包括飞行器机体13、飞行器动力装置76、垃圾检测装置85、垃圾收集装置75，飞行器供电装置86，充电保养维护室（图5、图6、图7）、飞行器状态检测单元88、视频通讯单元87以及微控制器12；所述飞行器机体13采用pcm复合材料。所述飞行器动力装置76包括大螺旋桨1、小螺旋桨2、大螺旋桨马达7、小螺旋桨马达5和消音器14，小螺旋桨马达7通过小螺旋桨联轴器82、小螺旋桨连杆6与小螺旋桨2固定连接，大螺旋桨马达7通过大螺旋桨联轴器83、大螺旋桨连杆8与大螺旋桨1固定连接，大螺旋桨1与小螺旋桨2在同一个中心上下位置，且小螺旋桨2在大螺旋桨1上面，并保证两螺旋桨平行且互不干扰，两螺旋桨通过大螺旋桨连杆8连接到连杆关节16上，通过连杆关节16连接到机体支架3上，在两螺旋桨外围装有消音器14，且大螺旋桨马达7、小螺旋桨马达5与微控制器12通信连接。飞行器机体13通过机体连杆10与机体支架3连接，机体连杆10与机体支架3通过小螺钉15进行固定连接，飞行器机体13的上面装有充电触点72，且与微控制器12通信连接，在充电保养维护室中的飞行器充电空间图7也装有充电桩64，当两个接触时，可以给飞行器进行充电。在机体支架3的底部装有支撑腿19，支撑腿19与小活塞18和小活塞缸17相连接，飞行器中的支撑腿19具有伸缩功能，降落时伸出起支撑、保护作用，支撑腿19的底部装有耐磨防滑塑料20，提高支撑可靠性。

垃圾检测装置85包括图像采集模块89、图像降噪模块73、图像识别模块74，图像采集模块89通过图像降噪模块73与图像识别模块74相连，图像识别模块74与微控制器12通讯连接。所述图像采集模块89为设置在飞行器机体13的周围的十二个图像采集装置66，在机体支架3的周围装有八个图像采集装置66，在下收集框22的下部装有四个图像采集装置66，且十二个图像采集装置66均匀分布在飞行器周围，可以360度的进行拍照扫描，图像采集装置66可实时采集飞行器在飞行过程中的图像信息，图像采集装置66将采集到的图像信息经过图像降噪模块73处理后，获得清晰的图像，并将清晰的图像传输至图像识别模块74，所述图像识别模块74通过对图像采集装置89拍摄到的图像进行处理分析，判断该物品，并将判断的结论信息传输至微控制器12。

垃圾收集装置75包括机械手84、上收集框21、下收集框22，所述机械手84包括机械手机座24、躯干27、手部31、旋转轮37。机械手机座24与机体支架3相固定，机械手电机26装于机械手机座24上，通过连杆25固定，躯干27与手臂29通过机械臂关节28连接在一起，手臂29通过大螺钉30等其他零件将手部31和机械叉33装于一起，保证工作时灵活运行。手部31通过大螺钉30与手臂29相连接，手指36一端装于手部31，另一端装有机械钳35，机械钳35上装有防滑塑料套34，提高工作可靠性。旋转轮37通过大活塞39、大活塞缸23装于机械手机座24上。所述机械手84包括执行机构，驱动机构，所述机械手的执行机构分为手部31、手臂29、躯干27，手部31安装在手臂29的前端；手臂29的内孔中装有传动轴，可把运动传给手部31，以实现手指36开闭，手指36指端装有防滑塑料套34，以保障在工作时机械手抓的稳，抓得牢；手臂29的作用是引导手指36准确地抓住垃圾，并运送到自携带的上收集框21内；所述躯干27是安装手臂29、动力源和各种执行机构的支架。所述飞行器机械手84的驱动机构采用电力驱动，该驱动方式响应快，驱动力较大，工作精度高，且与微控制器12通信连接。所述上收集框21和下收集框22，两收集框固定于机体支架3上，上收集框21主要用于收集机械手84抓取的垃圾，而下收集框22主要用于旋转轮37打扫的纸屑及细小的垃圾。上收集框21和下收集框22均设有单项开关门，上收集框21和下收集框22均为密封性，收集好的垃圾不容易洒出，且开关门与微控制器12通信连接。如是在路面，通过垃圾检测装置85识别垃圾后，且飞行器状态检测单元88、超声波传感器81检测到的数据处于正常值时，飞行器将所有螺旋桨打开运行，为垃圾收集智能飞行器下降和升起提供足够的动力保障，在保证足够安全的前提下，垃圾收集智能飞行器下降到路面进行收集垃圾，对于较大垃圾，垃圾收集智能飞行器自动选择机械钳35夹取，并放入上收集框21内，对于较小的纸屑或果壳等垃圾，垃圾收集智能飞行器选择旋转轮37将垃圾扫入下收集框22，对于塑料瓶，较大泡沫等垃圾，垃圾收集智能飞行器自动选择机械叉33进行收集，收集完毕后所有螺旋桨同时工作，垃圾收集智能飞行器产生强劲的升力，使飞行器快速离开路面并升空，保证垃圾收集智能飞行器及行车安全，升空后飞行器自动检测自身重量，在提供足够飞行动力的条件下，自动调整螺旋桨的转速，最大程度的节省用电量。如是在水面，通过垃圾检测装置85识别垃圾后，且飞行器状态检测单元88、超声波传感器81检测到的数据处于正常值时，飞行器自动调整螺旋桨转速，防止螺旋桨旋转产生的强风溅起水花影响飞行器稳定，下降到水面后根据垃圾的种类及大小自动选择收集方式，将垃圾收集到框内。

充电保养维护室包括垃圾存储空间图5、飞行器清洗空间图6、飞行器干燥空间图6、飞行器充电空间图7，所述垃圾存储空间由垃圾收集室壳体69、缩放门41、挤压板43组成，缩放门41装于垃圾收集室的上部，由缩放门电机40提供动力，依靠滑轮42滑行实现门的开关，保证收集完的垃圾集中放置，挤压板43通过挤压板电机44驱动，挤压板43对垃圾的压缩增大储存容量，垃圾收集室壳体69底部装有过滤网46，收集完的垃圾通过挤压板43的挤压将废水集中到废水池45中。所述飞行器清洗空间图5、飞行器干燥空间图5由飞行器清洗空间壳体70、一号喷水孔47、二号烘干口50等组成，一号喷水孔47、二号喷水孔48、三号喷水孔51、四号喷水孔52主要清洗飞行器的太阳能板4、大螺旋桨1、小螺旋桨2、隔音器14及机体支架3零件，七号喷水孔59、八号喷水孔61、五号喷水孔54、六号喷水孔55主要清洗飞行器的上收集框21、下收集框22、机械手84、支撑腿19飞行器的部件，二号烘干口50主要烘干太阳能板4、大螺旋桨1、小螺旋桨2及消音器14部件，一号烘干口49,、三号烘干口53主要烘干上收集框21、下收集框22、机械手84、支撑腿19及物体图像采集装置66部件，一号喷水孔47、二号喷水孔48、七号喷水孔59、八号喷水孔61由二号水池62供水，一号供电室60为一号喷水孔47、二号喷水孔48、七号喷水孔59、八号喷水孔61、一号烘干口49提供电机供电服务，三号喷水孔51、四号喷水孔52、五号喷水孔54、六号喷水孔55由一号水池56供水，二号供电室57为三号喷水孔51、四号喷水孔52、五号喷水孔54、六号喷水孔55、二号烘干口50和三号烘干口53提供电机供电服务。飞行器清洗空间壳体70的底部装有过滤排水口58用于过滤清洗后的废水，过滤后的废水集中流于废水收集池65，废水收集池65与二号水池62、一号水池56用水管连接，以便于再次循环利用。所述飞行器充电空间图7由飞行器干燥空间壳体71、充电桩64组成，当飞行器进入飞行器充电空间图7后，飞行器机体13的上面的充电触点72会与飞行器充电空间图7的充电桩64相连接，进而给飞行器进行充电，当飞行器充满电时，两触点自动断开,且充电触点72与微控制器12通信连接。

飞行器状态检测单元88包括飞行器状态采集装置80和用于采集飞行路况信息的道路图像采集装置79，所述飞行器状态采集装置80，就是实时采集飞行器各项状态指标，实时采集的指标与正常指标相比较，所述用于采集飞行路况信息的道路图像采集装置79，就是实时采集飞行路况信息，且飞行器状态采集装置80和道路图像采集装置79分别与微控制器12通信连接。飞行器通过设置在飞行器周围的四组距离超声波传感器81，实时监测飞行器与周围物体之间的距离，超声波传感器81检测到的数据发送至微控制器12，微控制器12通过控制飞行器的马达转速，使飞行器减速或加速，使飞行器与周围其他物体之间始终保持安全距离。视频通讯单元87包括短信发射模块78及视频发射模块77，短信发射模块78及视频发射模块77可分别向飞行器的通信终端发送短信息或视频。飞行器在飞行过程中，不能正常飞行时，微控制器12通过短信发射模块78及视频发射模块77发送给飞行器中心，工作人员根据接收的数据判断飞行器的位置及飞行器状况，及时安排工作人员进行抢修。如遇到刮风、下雨等恶劣天气，垃圾收集智能飞行器可自动检测调节螺旋桨转速，保证飞行器工作的稳定性，如遇到突然强风使垃圾收集智能飞行器被迫失控，飞行器将开启自我保护系统，飞行器就近降落在路边的树或灯杆等庞大物附近，机械手将紧紧抱住抱住，以保证飞行器的自身安全，降低损失。

当飞行器得到工作命令后，微控制器12给飞行器动力装置76发出指令，小螺旋桨马达5带动小螺旋桨2转动使飞行器产生升力离开飞行器充电空间，由于上收集框21和下收集框22未装有垃圾，质量较轻，所以飞行器仅小螺旋桨2工作，小螺旋桨2带动飞行器抵达工作区域后，飞行器状态检测单元88和垃圾检测装置85自动观测环境状况。如是在路面，通过垃圾检测装置85识别垃圾后，且飞行器状态检测单元88、超声波传感器81检测到的数据处于正常值时，飞行器将所有螺旋桨打开运行，为垃圾收集智能飞行器下降和升起提供足够的动力保障，在保证足够安全的前提下，垃圾收集智能飞行器下降到路面进行收集垃圾，对于较大垃圾，垃圾收集智能飞行器自动选择机械钳35夹取，并放入上收集框21内，对于较小的纸屑或果壳等垃圾，垃圾收集智能飞行器选择旋转轮37将垃圾扫入下收集框22，对于塑料瓶，较大泡沫等垃圾，垃圾收集智能飞行器自动选择机械叉33进行收集，收集完毕后所有螺旋桨同时工作，垃圾收集智能飞行器产生强劲的升力，使飞行器快速离开路面并升空，保证垃圾收集智能飞行器及行车安全，升空后飞行器自动检测自身重量，在提供足够飞行动力的条件下，自动调整螺旋桨的转速，最大程度的节省用电量。如是在水面，通过垃圾检测装置85识别垃圾后，且飞行器状态检测单元88、超声波传感器81检测到的数据处于正常值时，飞行器自动调整螺旋桨转速，防止螺旋桨旋转产生的强风溅起水花影响飞行器稳定，下降到水面后根据垃圾的种类及大小自动选择收集方式，将垃圾收集到框内。工作过程中，飞行器自动检测自身重量和电池电量，并将实时信息传输给微控制器12，微控制器12将飞行器自身重量和电池电量相比较，在电池电量告急之前飞行器自动飞回垃圾储存空间，当飞行器抵达垃圾储存空间附近时，垃圾储存空间的缩放门41自动打开，为清空飞行器上收集框21和下收集框22做准备，飞行器到达垃圾储存空间上方时，超声波传感器81和飞行器状态检测单元88确定到飞行器的位置，处于垃圾储存空间图5的正上方且飞行器的下收集框22与垃圾收集室壳体69不大于30mm，随后微控制器12通过调节大螺旋桨马达7和小螺旋桨马达5的转速，使整个飞行器产生一定的斜度，使垃圾通过上收集框21和下收集框22侧面抽屉卡槽倒入垃圾储存空间，倒入垃圾后飞行器离开进入飞行器清洗空间，垃圾倒入后垃圾储存空间的缩放门41自动关闭，垃圾储存空间内的挤压板43将倒入的垃圾进行压缩，减少空间占用，增大垃圾储存容量，飞行器进入飞行器清洗空间后，一号喷水孔47、二号喷水孔48、三号喷水孔51、四号喷水孔52清洗飞行器的太阳能板4、大螺旋桨1、小螺旋桨2、隔音器14及机体支架3零件，七号喷水孔59、八号喷水孔61、五号喷水孔54、六号喷水孔55清洗飞行器的上收集框21、下收集框22、机械手84、支撑腿19飞行器的部件清洗完后，二号烘干口50烘干太阳能板4、大螺旋桨1、小螺旋桨2及消音器14部件，一号烘干口49,、三号烘干口53烘干上收集框21、下收集框22、机械手84、支撑腿19及物体图像采集装置66部件，清洗烘干完后，飞行器离开飞行器清洗空间，进入飞行器充电空间，飞行器进入飞行器充电空间后飞行器机体13的上面的充电触点72会与飞行器充电空间的充电桩64相连接，进而给飞行器进行充电，当飞行器充满电时，两触点自动断开，充电完成。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。