基于超声波与视觉识别的水面垃圾清理机器人

本技术涉及水面垃圾清理，具体为基于超声波与视觉识别的水面垃圾清理机器人。

背景技术：

1、随着我国社会经济的快速发展，环境问题越来越得到人们的重视，目前，许多水域上漂浮着大量垃圾，影响水域景观和水质，水上垃圾长期浸泡在水中，会产生大量的有害物质，水质受到严重污染，破坏水体生物多样性，造成生态平衡失调，同时，水资源是人类生活必要的资源，水质的变坏会影响周围居民的生活环境和质量，在景观水域，垃圾严重破坏了水面景观，影响旅游业，阻碍当地经济的发展。

2、市场上现存在的水上垃圾清理设备，是大型水面垃圾打捞船，由人工驾驶，其体型庞大、结构复杂、价格高昂，不适合在人工湖、景观水域等小型水域工作，为了提高小型水域垃圾清理效率，保障打捞人员的生命安全，因而需设计一种结构简单、自动清理、清洁环保、工作高效的水上垃圾清理机器人。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供基于超声波与视觉识别的水面垃圾清理机器人，以解决上述背景技术中提出目前水上垃圾清理设备是大型水面垃圾打捞船，由人工驾驶，其体型庞大、结构复杂、价格高昂，不适合在人工湖、景观水域等小型水域工作的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：基于超声波与视觉识别的水面垃圾清理机器人，包括机器船，所述机器船内部的一侧设有垃圾收集仓，所述垃圾收集仓一侧的机器船内部转动连接有叶轮，所述叶轮上方的机器船内部转动连接有传动轮组件，所述传动轮组件两端的外壁上皆缠绕有传动带，所述传动带远离传动轮组件一端的内壁与叶轮两端的外壁相触碰，所述传动轮组件的一端设有传送带，所述传送带远离传动轮组件的一端延伸至机器船的外部，所述传送带下方的机器船内部安装有负压抽水泵，所述机器船顶端的中心位置处设有控制中心，所述控制中心一侧的机器船顶端安装有机械臂，所述机械臂远离机器船的一端设有前置螺旋机构。

3、优选的，所述机器船底端的拐角位置处皆设有螺旋驱动装置，通过将螺旋驱动装置设置于机器船的底端，以便驱动机器船前进、后退与转向处理。

4、优选的，所述控制中心顶端的一侧通过支架设有图像识别机构，所述图像识别机构两端的控制中心顶部皆设有压电超声波探测器，通过压电超声波探测器使得超声波不断地对外进行发射，来检测周围漂浮物生成深度图像，得到位置信息后图像识别机构拍摄图片，运行神经网络模型，判断图片特征是否和模型物体相匹配，如果匹配成功，就将垃圾的位置信息打包传送给控制中心，以便由控制中心驱动机器船前往垃圾位置清理垃圾。

5、优选的，所述控制中心远离图像识别机构一端的顶部设有两组风力发电模组，所述风力发电模组一侧的控制中心顶端皆设有两组太阳能模组，通过两组风力发电模组与四组太阳能模组形成太阳能风能互补机构来保证该清理机器人的能源供给，在面对不同的天气时根据控制中心传达的信息来自行选择机器人的能源供给系统，保证机器人可以应对不同的天气环境，续航更加持久。

6、优选的，所述传送带两侧的机器船外壁上皆设有前挡板螺旋机构，所述前挡板螺旋机构关于机器船的中心线对称，通过前挡板螺旋机构转动运转，以便对垃圾进行收拢处理。

7、优选的，所述机械臂靠近机器船一端的外壁上转动连接有电动推杆，所述电动推杆靠近前置螺旋机构的一端与机械臂靠近前置螺旋机构一端的外壁转动连接，通过电动推杆进行伸缩，即可使机械臂前端臂与后端臂之间的角度发生变化，以便按需调节前置螺旋机构的角度。

8、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该基于超声波与视觉识别的水面垃圾清理机器人不仅提高了清理机器人的适用范围，并能够提升小型水域垃圾的清理效率，保障打捞人员的生命安全，还能够由控制中心驱动机器船前往垃圾位置清理垃圾，且保证机器人可以应对不同的天气环境，续航更加持久，而且使周围的垃圾靠近传到传送带上，然后输送到垃圾收集仓内，并且负压水流冲击叶轮旋转带动传送带进行工作，能够达到节约能源的目的；

9、(1)通过机器船由四个位于其底部的螺旋驱动装置进行驱动，螺旋驱动装置主要由大功率电机带动螺旋桨进行驱动，随后由控制中心控制螺旋驱动装置，使机器船两侧螺旋驱动装置上的螺旋桨等速转动，即可实现机器船的前进与后退，控制两侧螺旋桨差速来实现机器船的转向，相较于传统人工驱动的大型打捞船，该清理机器人能够适用于人工湖、景观水域等小型水域工作，从而提高了清理机器人的适用范围，并能够提升小型水域垃圾的清理效率，保障打捞人员的生命安全；

10、(2)通过压电超声波探测器使得超声波不断地对外进行发射，来检测周围漂浮物生成深度图像，得到位置信息后图像识别机构拍摄图片，运行神经网络模型，判断图片特征是否和模型物体相匹配，如果匹配成功，就将垃圾的位置信息打包传送给控制中心，由控制中心驱动机器船前往垃圾位置清理垃圾；

11、(3)通过位于控制中心的顶端设置两组风力发电模组与四组太阳能模组，以形成太阳能风能互补机构来保证该清理机器人的能源供给，在面对不同的天气时根据控制中心传达的信息来自行选择机器人的能源供给系统，保证机器人可以应对不同的天气环境，续航更加持久；

12、(4)通过前置螺旋机构和负压抽水泵产生负压原理的配合，当机器人前往垃圾区域时可能造成垃圾散开的现象，因此为了避免垃圾四处漂浮，采用前置螺旋机构和负压抽水泵产生负压的原理，当机器人检测到垃圾位于一定的距离时，前置螺旋机构开始转动，负压抽水泵开始抽水产生负压，从而使周围的垃圾靠近，传到传送带上，然后输送到垃圾收集仓内，并且负压水流冲击叶轮旋转带动传送带进行工作。

技术特征：

1.基于超声波与视觉识别的水面垃圾清理机器人，其特征在于，包括机器船(1)，所述机器船(1)内部的一侧设有垃圾收集仓(3)，所述垃圾收集仓(3)一侧的机器船(1)内部转动连接有叶轮(13)，所述叶轮(13)上方的机器船(1)内部转动连接有传动轮组件(15)，所述传动轮组件(15)两端的外壁上皆缠绕有传动带(14)，所述传动带(14)远离传动轮组件(15)一端的内壁与叶轮(13)两端的外壁相触碰，所述传动轮组件(15)的一端设有传送带(11)，所述传送带(11)远离传动轮组件(15)的一端延伸至机器船(1)的外部，所述传送带(11)下方的机器船(1)内部安装有负压抽水泵(12)，所述机器船(1)顶端的中心位置处设有控制中心(10)，所述控制中心(10)一侧的机器船(1)顶端安装有机械臂(16)，所述机械臂(16)远离机器船(1)的一端设有前置螺旋机构(7)。

2.根据权利要求1所述的基于超声波与视觉识别的水面垃圾清理机器人，其特征在于：所述机器船(1)底端的拐角位置处皆设有螺旋驱动装置(2)。

3.根据权利要求1所述的基于超声波与视觉识别的水面垃圾清理机器人，其特征在于：所述控制中心(10)顶端的一侧通过支架设有图像识别机构(6)，所述图像识别机构(6)两端的控制中心(10)顶部皆设有压电超声波探测器(9)。

4.根据权利要求3所述的基于超声波与视觉识别的水面垃圾清理机器人，其特征在于：所述控制中心(10)远离图像识别机构(6)一端的顶部设有两组风力发电模组(4)，所述风力发电模组(4)一侧的控制中心(10)顶端皆设有两组太阳能模组(5)。

5.根据权利要求1所述的基于超声波与视觉识别的水面垃圾清理机器人，其特征在于：所述传送带(11)两侧的机器船(1)外壁上皆设有前挡板螺旋机构(8)，所述前挡板螺旋机构(8)关于机器船(1)的中心线对称。

6.根据权利要求1所述的基于超声波与视觉识别的水面垃圾清理机器人，其特征在于：所述机械臂(16)靠近机器船(1)一端的外壁上转动连接有电动推杆(17)，所述电动推杆(17)靠近前置螺旋机构(7)的一端与机械臂(16)靠近前置螺旋机构(7)一端的外壁转动连接。

技术总结本技术公开了基于超声波与视觉识别的水面垃圾清理机器人，包括机器船，机器船内部的一侧设有垃圾收集仓，垃圾收集仓一侧的机器船内部转动连接有叶轮，叶轮上方的机器船内部转动连接有传动轮组件，传动轮组件两端的外壁上皆缠绕有传动带，传动轮组件的一端设有传送带。本技术不仅提高了清理机器人的适用范围，并能够提升小型水域垃圾的清理效率，保障打捞人员的生命安全，还能够由控制中心驱动机器船前往垃圾位置清理垃圾，且保证机器人可以应对不同的天气环境，续航更加持久，而且使周围的垃圾靠近传到传送带上，然后输送到垃圾收集仓内，并且负压水流冲击叶轮旋转带动传送带进行工作，能够达到节约能源的目的。技术研发人员：李正硕,曹润雨,颜子瀚受保护的技术使用者：山东科技大学技术研发日：20231030技术公布日：2024/6/11