一种无人打捞船的平衡浮力机构及无人打捞船的制作方法

本发明一种无人打捞船的平衡浮力机构及无人打捞船涉及一种安装在无人打捞船上的用于稳定打捞船的浮力机构，属于环境保护领域。特别涉及一种重心位于底座中心位置，平衡性好，能够在打捞船发生倾斜时及时进行进行报警，提醒操作人员及时处理，防止打捞船倾覆的平衡浮力机构。

背景技术：

1、随着城市化进程的加快，河流中出现了许多生活垃圾和植被根系，各种各样的漂浮物混合使水体的生态环境遭到严重破坏，水体生物大量死亡，黑臭水体的现象频繁出现，严重影响了沿岸人们的生活居住环境，目前，河道漂浮物的清理工作主要以人工打捞为主，但人工打捞效率低且劳动强度高，对于劳动工作者来说，在炎热的夏天和寒冷的冬天，水上漂浮物打捞更为困难，且存在水上作业落水的风险，现有的无人打捞设备，分为移动式和固定式，移动式无人打捞设备，如无人打捞船，不设置转向机构，不能有效控制船体的转向，安全性较低，固定式无人打捞设备，如自吸式水上垃圾桶，依靠离心泵在下面抽水，使漂浮物聚集在垃圾桶内，但只能固定置于某一地点使用，且内部储存空间有限，打捞范围小。

2、公告号cn109469037b公开了一种河道漂浮物清理装置，包括船体组件、转轮组件、绞碎挤压组件、提升组件、拨轮组件和围栏组件，该装置利用水流冲击转轮转动，从而驱动提升组件和拨轮组件工作，由拨轮组件将漂浮物打捞到提升组件上运送至绞碎组件中绞碎，而后由挤压组件压实存储在物料箱中，该装置没有设置转向机构，工作呈线性关系，打捞范围受限，安全性能低，且没有设置动力系统，利用水流冲击提供动力，虽然节约能源，但在池塘、城市河道等水流缓慢的水域，并不能有效提供动力。

3、公告号cn108517851b公开了一种河道漂浮物打捞装置，包括收集机构、旋转组件、传动组件和固定组件，该装置通过收集机构对水面漂浮物进行打捞，配合传动组件，将漂浮物传送至河岸，该装置可以实现对定点区域水面漂浮物高效的自动化打捞，但仅限于在某一特定区域进行打捞工作，智能化程度不高，工作范围小。

4、为了改善上述情况，申请人另案申请了名称为一种无人打捞船的中国专利，该打捞船主要结构包括收集机构、吸附机构、传送机构和转向机构，其通过一对叶轮高速旋转形成旋涡，将漂浮物引入输送带并运送至存储仓，能够自动收集水上漂浮物，将驾驶空间改为储存空间，增大漂浮物的存储量，设置转向机构，基于差速器工作原理，能够控制无人打捞船的转向，电控系统提供动力，控制稳定，能够实现无人驾驶。但申请人在试验过程中发现，该打捞船仅靠底座两侧的浮筒漂浮在河道水面上，风浪较大时，浮筒的平衡力不足，再加上打捞上来的垃圾带来的重力偏移，导致打捞船容易发生倾斜，稳定性较差。

技术实现思路

1、为了改善上述情况，本发明一种无人打捞船的平衡浮力机构及无人打捞船提供了一种通过均匀分布在底座两侧的平衡气囊配合配重块使底座的重心位于中心位置，增加平衡性，同时在打捞船发生倾斜时通过姿态传感器配合声光报警器进行报警，提醒操作人员及时处理，防止打捞船倾覆的平衡浮力机构。

2、本发明一种无人打捞船的平衡浮力机构及无人打捞船是这样实现的：本发明一种无人打捞船的平衡浮力机构由底座、平衡气囊、固定架、声光报警器、配重块、导流板、疏水槽、加强柱和姿态传感器组成，

3、导流板置于底座端部，

4、优选的，所述底座为中空长方体结构，

5、优选的，所述导流板的宽度从和底座相连接的一端至另一端呈弧形逐渐减小，

6、优选的，所述导流板另一端为尖头结构，

7、两个固定架分别一一对应置于底座两侧，

8、优选的，所述固定架为中空的弧形结构，

9、两组平衡气囊一一对应置于两个固定架上，

10、优选的，所述平衡气囊一侧通过连接轴和对应固定架相连接，所述平衡气囊另一侧通过连接轴和底座的侧边相连接，

11、优选的，一组所述平衡气囊有多个，同一组内的多个所述平衡气囊沿固定架等距排列，

12、优选的，同一组内的多个所述平衡气囊，位于固定架中部的平衡气囊最大，从固定架中部向两端，平衡气囊的尺寸逐渐减小，

13、加强柱置于底座内，

14、优选的，所述加强柱有多组，多组所述加强柱沿底座长度方向等距排列，一组所述加强柱有多个，同一组内的多个加强柱沿底座的宽度方向呈直线型排列，且同一组内的多个加强柱的排列密度从底座中部至两侧逐渐减小，

15、底座一面开有多个疏水槽，所述疏水槽从底座一端延伸至导流板另一端，

16、优选的，多个所述疏水槽沿底座宽度方向等距排列，

17、优选的，所述疏水槽的槽底高度从中部向两端逐渐减小，

18、配重块置于底座另一面中心位置，

19、优选的，所述配重块为长条形结构，所述配重块的宽度从和底座相连接的一侧至另一侧逐渐减小，

20、声光报警器置于导流板上，姿态传感器置于底座内，且靠近底座边缘，

21、所述底座内置有信号转换器，所述底座内置有数据处理器，所述底座内置有控制器，

22、所述姿态传感器通过数据线和所述信号转换器相连接，

23、所述信号转换器通过数据传输线和所述数据处理器相连接，所述数据处理器通过数据传输线和所述控制器相连接，

24、所述控制器通过数据传输线和所述声光报警器相连接，

25、所述信号转换器能够将所述姿态传感器采集的打捞船的姿态数据的电信号转化为数字信号，

26、所处控制器可以被一个或至少两个应用专用集成电路(asic)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子组件实现，用于执行数据处理器的指令，

27、所述数据处理器和所述信号转换器进行信息交互，所述数据处理器内存储有计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质被执行时实现以下步骤：

28、对接收到的所述姿态传感器的姿态数据的数字信号进行处理，提取出倾斜信息，并将处理好的所述姿态数据的数字信号和预设的倾斜阈值进行对比，当所述姿态数据的数字信号大于预设的倾斜阈值时，给所述控制器发送执行指令，所述控制器控制声光报警器发出警报，对操作人员进行提醒；

29、进一步的，所述固定架的侧边置有平衡翅，所述平衡翅有多个，多个所述平衡翅沿固定架等距排列，所述平衡翅的边缘为弧形结构；

30、进一步的，所述底座上开有导流槽，所述导流槽有多个，多个所述导流槽沿底座长度方向等距排列，所述导流槽和疏水槽相连通；

31、本发明还包括一种无人打捞船，所述无人打捞船由收集机构、吸附机构、传送机构和转向机构组成，所述收集机构由底座、吊耳环、卡扣、浮筒、存储仓外壳、存储仓和存储仓把手组成，存储仓外壳置于底座上，四个吊耳环分别两两对应铰接置于底座两侧，两个浮筒的两端分别通过卡扣置于底座两侧的四个吊耳环上，所述存储仓置于存储仓外壳内，两个存储仓把手分别一一对应铰接置于存储仓两侧，

32、优选的，所述存储仓外壳位于底座的中部，

33、优选的，所述底座为中空长方体结构，

34、优选的，所述存储仓相对于存储仓外壳可拆卸，

35、所述吸附机构由安装架、旋转轴上壳体、旋转轴、叶轮和旋转轴下壳体组成，两个安装架分别一一对应置于底座前端两侧，旋转轴上壳体置于安装架顶部，所述旋转轴上壳体内置有电机，旋转轴的一端通过联轴器和电机主轴相连接，所述旋转轴的另一端通过轴承置于旋转轴下壳体内，所述旋转轴下壳体置于安装架底部，所述旋转轴上置有叶轮，

36、优选的，所述旋转轴上壳体有两组，两组所述旋转轴上壳体分别一一对应置于两个安装架上，

37、优选的，所述旋转轴、电机、旋转轴下壳体和旋转轴上壳体一一对应，

38、优选的，所述叶轮在旋转轴上呈螺旋状排列，

39、优选的，不同安装架对应的电机旋转方向相反，

40、所述传送机构由输送带电机、主动轴、从动轴、输送带、输送带挡板、侧板、安装柱组成，两个安装柱分别一一对应置于底座两侧，主动轴两端分别通过轴承和两个安装柱一一对应相连接，两个侧板分别一一对应置于底座上，从动轴两端分别通过轴承和两个侧板一一对应相连接，输送带电机通过螺栓置于安装柱上，所述主动轴的一端通过联轴器和输送带电机主轴相连接，输送带分别套至于主动轴和从动轴中部，

41、优选的，两个所述安装柱位于存储仓外壳前，且上端开有圆形槽口，

42、优选的，两个所述侧板位于安装柱前端，且底部开有圆形槽口，

43、优选的，所述输送带上等距置有多组矩形输送带挡板，

44、优选的，所述主动轴和从动轴为中间高两边低的结构，

45、优选的，所述输送带自下而上运动，所述存储仓入口位于输送带较高的一侧，

46、所述转向机构由动力箱、转轮、差速器半轴、差速器外壳、驱动电机、联轴器、输入轴、电子制动器、半轴齿轮、行星齿轮、行星齿轮轴、主动锥齿轮、差速器框架和从动锥齿轮组成，动力箱置于底座上，差速器外壳置于动力箱内，所述差速器外壳开有三个圆形槽口，电子制动器置于动力箱内一侧，所述动力箱两侧开有槽口，驱动电机通过螺栓置于动力箱内，输入轴一端通过联轴器和驱动电机主轴相连接，所述输入轴另一端通过键和主动锥齿轮相配合连接，从动锥齿轮置于差速器框架上，且和主动锥齿轮相啮合，所述差速器框架开有安装槽口，行星齿轮轴穿过安装槽口通过轴承置于差速器框架上，行星齿轮通过紧定螺钉固定在行星齿轮轴上，半轴齿轮通过键和差速器半轴一端相配合连接，且和行星齿轮相啮合，所述差速器半轴另一端通过键和转轮相配合连接，

47、优选的，所述动力箱内部为中空结构，位于底座的后端，

48、优选的，所述行星齿轮轴有两个，两个所述行星齿轮轴分别通过轴承对应置于差速器框架的两侧，

49、优选的，所述行星齿轮有两个，两个所述行星齿轮和两个所述行星齿轮轴一一对应相连接，

50、优选的，所述主动锥齿轮、从动锥齿轮、差速器框架、行星齿轮、行星齿轮轴和半轴齿轮均置于差速器外壳内，

51、优选的，所述差速器半轴有两个，两个所述差速器半轴分别通过轴承对应置于动力箱的两侧，

52、优选的，所述半轴齿轮有两个，两个所述半轴齿轮和两个所述差速器半轴一一对应相连接，

53、优选的，所述转轮采用水车结构，增加了和水面的接触面积，机械运转效率更高，

54、进一步的，所述存储仓外壳上置有超声波测距模块，所述超声波测距模块能实时监测存储仓内情况，两个所述安装架上置有一对超声波避障传感器，所述超声波避障传感器能通过距离测算躲避障碍物，

55、进一步的，所述存储仓为格栅结构，漂浮物中的水可以通过格栅流入到存储仓外壳中，所述存储仓外壳为栅栏结构，存储仓外壳内的水通过两侧栅栏流回河内；

56、所述无人打捞船通过一种无人打捞船控制系统控制转向；

57、本发明还涉及一种无人打捞船控制系统，其特征在于，所述无人打捞船控制系统由差速器控制系统和电控系统组成，所述差速器控制系统由航速传感器、航向传感器和中央控制器组成，所述航速传感器通过数据线和中央控制器相连接，所述航向传感器通过数据线和中央处理器相连接，所述中央处理器通过数据传输线和电子制动器相连接，所述中央处理器能将数字信号转化为电信号，所述差速器控制系统被执行时实现以下步骤：

58、航速传感器采集无人打捞船行驶的速度，将实时信号传递给中央处理器，当无人打捞船转向时，航向传感器将期望信号传递给中央处理器，中央处理器通过对比期望信号和实时信号，计算出偏差，根据偏差量实时调整控制电压，再将电信号传递给电子制动器，电子制动器制动一端差速器半轴，使两个转轮出现转速差，实现转向的目的。

59、所述电控系统由开关电源、差速驱动器、降压模块和foc驱动器组成，所述差速驱动器、降压模块和foc驱动器的输入端通过数据传输线和开关电源输出端相连接，所述差速驱动器的输出端通过动力线和驱动电机相连接，所述降压模块的输出端和超声波测距模块和超声波避障传感器电性连接，所述foc驱动器输出端通过动力线和输送带电机相连接，所述电控系统被执行时实现以下步骤：

60、开关电源工作时，将电信号分别传递给差速驱动器、降压模块和foc驱动器，差速驱动器和foc驱动器接收到电信号，分别经过内部编码器解码，而后将电信号转化为控制信号，分别控制输送带电机和驱动电机的启动、停止和转向等，降压模块接收到电信号通过数据线给超声波测距模块和超声波避障传感器供电，超声波测距模块得电后，能实时监测存储仓的内部情况，当存储仓内满载时，超声波测距模块发送信号到终端，提醒工作人员及时倾倒，超声波避障传感器得电后，向前方发送超声波，经过数据处理计算出和障碍物的距离，提前躲避障碍物。

61、有益效果

62、一、通过均匀分布在底座两侧的平衡气囊配合配重块使底座的重心位于中心位置，增加底座平衡性，提高打捞船的稳定性。

63、二、通过姿态传感器配合声光报警器进行报警，在打捞船发生倾斜时能够及时提醒操作人员采取相应的处理措施，防止打捞船倾覆。

64、三、结构简单，维护方便。