CN110949626B - 一种浮体式河道垃圾分类收集机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及河道垃圾清理技术领域，具体是涉及一种浮体式河道垃圾分类收集机器人，包括有漂浮部、工作箱、带式传输机、分选机构和切割机构；工作箱固定安装于漂浮部的顶端，工作箱上设有上料通道，上料通道的出料端自上而下依次设置有第一收料室、第二收料室和第三收料室，工作箱上远离上料通道的一端设有出料口，带式传输机位于上料通道内，带式传输机的出料端正对分选机构的入料端。分选机构安装于上料通道与第二收料室之间，分选机构与上料通道的出料口水平对齐；切割机构安装于第二收料室内，切割机构的工作区间与分选机构的工作区间相交，本设备采用机器人对河道垃圾进行收集清理工作，解决了传统方式人工清理费时费力并存在安全隐患等问题。

Description

一种浮体式河道垃圾分类收集机器人

技术领域

本发明涉及河道垃圾清理技术领域，具体是涉及一种浮体式河道垃圾分类收集机器人。

背景技术

在人们的日常生活中，河水污染问题已经非常严重，特别是河道里存在的大量固体垃圾、白色垃圾等，河水里存在的固体性颗粒和大颗粒有机污染物团块，河底的淤泥中含有的氮氧化合物、溶解氧、COD、BOD等，对河道内生物的生存环境产生严重影响，在现有技术中，对河道污染物清理主要采取如下方式：

一是采用人工收集的方式，通过人工划船或者在河岸采用打捞设备对河内可以肉眼看到的固体垃圾、白色垃圾、水草等进行清理，这种方式处理河道污染水平最低，仅仅是将大型的固体垃圾清除，并不能彻底改善河水水质，另外这种方式耗费人力较多，执行效率低；

二是采用大型机械设备对河底进行清理，主要是通过分段截流的方式，一段一段的抽干河水，清理剩余的垃圾、水草、淤泥等，然后再对河底进行重新铺设，这种方式对河道的污染物清理效果比较彻底，但是成本极高，耗时较长，不便于日常的污染物处理；

三是人工投放消毒药物方式，这种方式是采用人工划船或者从岸边投放消毒药品，对河水内的污染物进行消毒处理，这种方式对河道内污染物的处理水平较低，不能对河内的垃圾进行清理，必须与别的方式配合才能实现清理河内垃圾的目的，而且，这种方式耗费人力较大，每次投药以后，管控时间较短。

中国专利CN201710109176.4公布了一种多功能河道治理船体机器人，本发明涉及一种多功能河道治理船体机器人，包括：船体机器人主体、垃圾清理单元、曝气增氧单元、随机检测单元、智能投药单元、自动过滤单元、控制中心；所述控制中心通过无线方式与曝气增氧单元、随机检测单元、智能投药单元、自动过滤单元连接，控制中心通过接收随机检测单元发送的污染物数据，向曝气增氧单元、自动过滤单元发送指令，控制其开启关闭，向智能投药单元发送开启相应药剂单元阀门的指令，使对应药剂单元的药物喷洒到河道中，实现对污染物的处理。本发明一次性彻底清除河道内的污染物，使用太阳能和风能为发电方式，解决了设备电力供应依赖蓄电池容量或必须近距离电力设施的问题，具有自动巡航和障碍躲避功能。

该专利针对水质进行检测然后改善水质污染，无法对河床中的垃圾进行清理，因此，现有技术需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种浮体式河道垃圾分类收集机器人，该技术方案解决了传统的河道治理方法耗时耗力的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

提供一种浮体式河道垃圾分类收集机器人，包括有漂浮部、工作箱、带式传输机、分选机构和切割机构；

工作箱固定安装于漂浮部的顶端，工作箱上设有上料通道，上料通道的入料端连通工作箱外部，上料通道沿工作箱的长度方向设置，上料通道的出料端自上而下依次设置有第一收料室、第二收料室和第三收料室，工作箱上远离上料通道的一端设有出料口，第一收料室、第二收料室和第三收料室均通过出料口连通工作箱外部；

带式传输机位于上料通道内，带式传输机的入料端位于上料通道上靠近工作箱外部的一侧，带式传输机的出料端正对分选机构的入料端；

分选机构安装于上料通道与第二收料室之间，分选机构与上料通道的出料口水平对齐；

切割机构安装于第二收料室内，切割机构的工作区间与分选机构的工作区间相交。

作为一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的优选方案，第一收料室、第二收料室和第三收料室之间均通过隔板分隔开，隔板上设置有等距离分布的若干渗水孔，渗水孔贯穿至工作箱底侧外部。

作为一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的优选方案，分选机构包括有可旋转的安装在工作箱内部的旋转组件和电机，旋转组件的长度方向与上料机构的工作方向水平垂直，旋转组件的一端通过可旋转的安装在工作箱的内壁上，旋转组件的另一端与电机的输出轴传动连接，旋转组件上设置有若干卡爪，每相邻的两个卡爪之间通过限位块隔开，电机通过电机架固定安装在工作箱外部。

作为一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的优选方案，旋转组件包括有一根旋转主轴和围绕旋转主轴等距离设置的若干从动轴，所有从动轴均等距离的设置在旋转主轴的一个同心圆上，从动轴的两端固定连接有圆盘，圆盘与旋转主轴同轴线设置，从动轴的两端均与对应的圆盘固定连接，旋转主轴与圆盘固定连接，旋转主轴的一端穿过圆盘通过轴承可旋转的安装在工作箱的内壁上，旋转主轴的另一端穿过圆盘和工作箱的内壁与电机的输出轴通过刚性联轴器传动连接，卡爪可旋转的安装在从动轴上。

作为一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的优选方案，旋转组件包括有有三根从动轴，每根从动轴上均等距离的设置有若干卡爪，相邻的两个卡爪之间通过限位块隔开。

作为一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的优选方案，特征在于，卡爪通过卡簧可旋转的安装在从动轴上，限位块上设有限制卡爪只能向一个方向旋转的止动块。

作为一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的优选方案，切割机构包括有第一破碎轮、第二破碎轮和传动组件；第一破碎轮和第二破碎轮均可旋转的安装在第二收料室内，第一破碎轮位于第二破碎轮的正上方，第一破碎轮和第二破碎轮上啮合设置有第一齿轮和第二齿轮，第一破碎轮和第二破碎轮通过第一齿轮和第二齿轮传动连接，传动组件的一端与第一破碎轮的旋转轴传动连接，传动组件的另一端与电机的输出轴传动连接。

作为一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的优选方案，第一破碎轮上等距离设置有若干第一锯齿刀，第二破碎轮上等距离的设置有若干第二锯齿刀，第一锯齿刀、第二锯齿刀和卡爪的工作区间相交，第一锯齿刀、第二锯齿刀和卡爪相互交错设置。

作为一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的优选方案，传动组件包括有第一同步轮、第二同步轮和同步带，第一同步轮固定安装在第一破碎轮的旋转轴上远离第一齿轮的一端，第二同步轮固定安装在旋转主轴上靠近电机的一端，第一同步轮和第二同步轮通过同步带传动连接。

作为一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的优选方案，其特征在于，还包括有移门，工作箱上位于出料口的一端设有与移门滑动配合的滑槽。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：由操作人员将本设备放入到所需清理的河道中，然后将设备打开，漂浮部因重力原因会沉入到水中，工作箱位于水面上方，入料通道的入料口与水平齐平，带式传输机工作时会将水面漂浮的垃圾吸入，通过带式传输机将垃圾传输到工作箱内，垃圾离开带式传输机的工作区间后，分料机构开始工作，如垃圾重量过大，垃圾落入到卡爪上的时候会克服卡簧的弹力，然后掉落到第三收料室中，第一收料室、第二收料室和第三收料室的 底部均为斜面设计，所以垃圾在进入对应的收料室后会自然向收料室底部滑落，当带式传输机输送的是水草等软垃圾时，水草等软垃圾会附着在卡主上，电机驱动卡爪沿第三收料室、第二收料室和第一收料室的方向顺序旋转，当卡爪旋转到第二收料室时就进入到了切割机构的工作区间，第一破碎轮和第二破碎轮相向旋转，将卡爪上附着的垃圾清理下来并进行切割处理，当带式传输机输送的是易拉罐、塑料瓶等圆柱形垃圾时，因垃圾重量太轻无法克服卡簧的弹力，卡爪会驱动圆柱形垃圾朝向第三收料室旋转，当卡爪旋转至第三收料室时，圆柱形垃圾会因重力影响直接滚落到第三收料室中，当本设备完成垃圾分类收集工作后，操作人员将设备收回，然后将移门打开，将第一收料室、第二收料室和第三收料室中的垃圾清除。

本设备采用机器人对河道垃圾进行收集清理工作，解决了传统方式人工清理费时费力并存在安全隐患等问题。

附图说明

图1为本发明所述的一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的立体结构示意图；

图2为本发明所述的一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的剖视图；

图3为图2的立体状态示意图；

图4为本发明所述的一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的局部立体结构示意图一；

图5为图4中A处的放大图；

图6为本发明所述的一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的局部立体结构示意图二；

图7为本发明所述的一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的旋转组件的立体结构示意图；

图8为本发明所述的一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的限位块的立体结构示意图；

图9为本发明所述的一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的部分结构剖视图；

图10为本发明所述的一种浮体式河道垃圾分类收集机器人的卸料工作状态立体图。

图中标号为：

1、漂浮部；

2、工作箱；2a、上料通道；2b、第一收料室；2c、第二收料室；2d、第三收料室；2e、隔板；2e1、渗水孔；2f、出料口；2f1、滑槽；2g、挡板；2h、电机架；

3、带式传输机；

4、分选机构；4a、旋转组件；4a1、从动轴；4a2、旋转主轴；4a3、圆盘；4b、卡爪；4c、限位块；4c1、止动块；4d、电机；4d1、刚性联轴器；

5、切割机构；5a、第一破碎轮；5a1、第一锯齿刀；5b、第二破碎轮；5b1、第二锯齿刀；5c、第一齿轮；5d、第二齿轮；5e、传动组件；5e1、第一同步轮；5e2、第二同步轮；5e3、同步带。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1至图10所示的一种浮体式河道垃圾分类收集机器人，包括有漂浮部1、工作箱2、带式传输机3、分选机构4和切割机构5；

工作箱2固定安装于漂浮部1的顶端，工作箱2上设有上料通道2a，上料通道2a的入料端连通工作箱2外部，上料通道2a沿工作箱2的长度方向设置，上料通道2a的出料端自上而下依次设置有第一收料室2b、第二收料室2c和第三收料室2d，工作箱2上远离上料通道2a的一端设有出料口2f，第一收料室2b、第二收料室2c和第三收料室2d均通过出料口2f连通工作箱2外部；

带式传输机3位于上料通道2a内，带式传输机3的入料端位于上料通道2a上靠近工作箱2外部的一侧，带式传输机3的出料端正对分选机构4的入料端；

分选机构4安装于上料通道2a与第二收料室2c之间，分选机构4与上料通道2a的出料口2f水平对齐；

切割机构5安装于第二收料室2c内，切割机构5的工作区间与分选机构4的工作区间相交。

本设备通过漂浮部1停留在水面上，当本设备位于河道时，漂浮部1会浸入到水中，入料通道正对水面，然后带式传输机3开始工作，带式传输机3会将入料通道的入料口如今的垃圾吸到入料通道中，垃圾会通过带式传输机3向工作箱2内传输，等垃圾传输到带式传输机3的出料端时，分料机构会将垃圾进行分类，如易拉罐、塑料瓶等瓶装垃圾经分料机构筛选后会进入到第一收料室2b中，如废纸、水草等柔软垃圾经分料机构筛选后进入到第二收料室2c中，最后一些硬质的不规则垃圾经分料机构筛选后进入到第三收料室2d中，为了避免废纸和水草等柔软垃圾缠绕在分料机构上，将破碎机构的工作区间和分料机构的工作区间设置为相交，废纸和水草等柔软垃圾在进入第二收料室2c的时候切割机构5会对其进行切割加工，避免其缠绕在分料机构上。

第一收料室2b、第二收料室2c和第三收料室2d之间均通过隔板2e分隔开，隔板2e的工作面为斜面，隔板2e靠近分料机构的一端高于隔板2e靠近出料口2f的一端，隔板2e上设置有等距离分布的若干渗水孔2e1，渗水孔2e1贯穿至工作箱2底侧外部。

当对应种类的垃圾分别进入到第一收料室2b、第二收料室2c和第三收料室2d的时候，垃圾上沾的污水会通过隔板2e上的渗水孔2e1从工作箱2内排出，隔板2e的斜面设计使得垃圾在进入对应的收料室后自动滑落到收料室底部。

分选机构4包括有可旋转的安装在工作箱2内部的旋转组件4a和电机4d，旋转组件4a的长度方向与带式传输机3的工作方向水平垂直，旋转组件4a的一端通过可旋转的安装在工作箱2的内壁上，旋转组件4a的另一端与电机4d的输出轴传动连接，旋转组件4a上设置有若干卡爪4b，每相邻的两个卡爪4b之间通过限位块4c隔开，电机4d通过电机4d架2h固定安装在工作箱2外部。

分选机构4通过电机4d来提供动力，电机4d驱动分选旋转组件4a来带动卡爪4b旋转，当对应的垃圾从带式传输机3上传输过来后会落到卡爪4b的工作区间中，卡爪4b将垃圾抓住然后由电机4d驱动卡爪4b依次朝着第三收料室2d、第二收料室2c和第一收料室2b的方向旋转，当带式传输机3输送的垃圾重量过大，那么垃圾会因为重力自然从卡爪4b上落下掉落到第一收料室2b中，如过卡爪4b爪的是质量较小的垃圾，那么卡爪4b会继续驱动垃圾朝向第二收料室2c的方向移动，如卡爪4b上是易拉滚、塑料瓶等圆柱状垃圾，那么当卡爪4b旋转到第三收料室2d时，圆柱状垃圾会自动滚落到第三收料室2d中，如卡爪4b上抓的是水草、废纸等柔软垃圾，水草或者废纸会附着在卡爪4b上随着卡爪4b一起移动，当卡爪4b旋转到切割机构5的工作区间时，切割机构5会将卡爪4b上的垃圾切割使其从卡爪4b上脱落掉入第二收料室2c中。

旋转组件4a包括有一根旋转主轴4a2和围绕旋转主轴4a2等距离设置的若干从动轴4a1，所有从动轴4a1均等距离的设置在旋转主轴4a2的一个同心圆上，从动轴4a1的两端固定连接有圆盘4a3，圆盘4a3与旋转主轴4a2同轴线设置，从动轴4a1的两端均与对应的圆盘4a3固定连接，旋转主轴4a2与圆盘4a3固定连接，旋转主轴4a2的一端穿过圆盘4a3通过轴承可旋转的安装在工作箱2的内壁上，旋转主轴4a2的另一端穿过圆盘4a3和工作箱2的内壁与电机4d的输出轴通过刚性联轴器4d1传动连接，卡爪4b可旋转的安装在从动轴4a1上。

旋转组件4a通过电机4d驱动旋转主轴4a2旋转来提供动力，旋转主轴4a2旋转后带动两侧的圆盘4a3然后驱动从动轴4a1顺着旋转主轴4a2的旋转方向移动，从动轴4a1上均安装有卡爪4b，通过多根从动轴4a1来驱动卡爪4b可以有效的提升分料机构的工作效率。

旋转组件4a包括有有三根从动轴4a1，每根从动轴4a1上均等距离的设置有若干卡爪4b，相邻的两个卡爪4b之间通过限位块4c隔开。

三根从动轴4a1可以有效的提高分料机构的工作效率，使得带式传输机3在输送大量垃圾时不会因分料机构效率不够而导致垃圾的堆积，然后从动轴4a1设置太多的话分料机构的上料范围就缩小了，体积过大的垃圾无法通过分料机构进入到收料箱内，三根从动轴4a1是最合适的。

卡爪4b通过卡簧可旋转的安装在从动轴4a1上，限位块4c上设有限制卡爪4b只能向一个方向旋转的止动块4c1。

从动轴4a1内设置有卡簧，卡爪4b为半圆弧状，卡爪4b在输送较重的垃圾时，垃圾会克服卡簧的弹力将卡爪4b压下，从而掉落到第一收料室2b内，当垃圾掉落之后卡爪4b会在卡簧的弹力下回弹，制动块限制卡爪4b回弹的位置使其复位，当带式传输机3输送易拉罐或者塑料瓶等较轻的垃圾移动时，易拉罐、塑料瓶无法克服卡簧的弹力会直接落入到卡爪4b的工作区间内，从而被卡主输送到第三收料箱内。

切割机构5包括有第一破碎轮5a、第二破碎轮5b和传动组件5e；第一破碎轮5a和第二破碎轮5b均可旋转的安装在第二收料室2c内，第一破碎轮5a位于第二破碎轮5b的正上方，第一破碎轮5a和第二破碎轮5b上啮合设置有第一齿轮5c和第二齿轮5d，第一破碎轮5a和第二破碎轮5b通过第一齿轮5c和第二齿轮5d传动连接，传动组件5e的一端与第一破碎轮5a的旋转轴传动连接，传动组件5e的另一端与电机4d的输出轴传动连接。

电机4d在工作时，通过传动组件5e来驱动第一破碎轮5a转动，第一破碎轮5a通过第一齿轮5c和第二齿轮5d的啮合来驱动第二破碎轮5b与其相向旋转，第一破碎轮5a和第二破碎轮5b相向旋转时将第二分料室内的垃圾进行切割绞碎。

第一破碎轮5a上等距离设置有若干第一锯齿刀5a1，第二破碎轮5b上等距离的设置有若干第二锯齿刀5b1，第一锯齿刀5a1、第二锯齿刀5b1和卡爪4b的工作区间相交，第一锯齿刀5a1、第二锯齿刀5b1和卡爪4b相互交错设置。

第一锯齿刀5a1、第二锯齿刀5b1和卡爪4b的工作区间相交，在旋转时，第一锯齿刀5a1和第二锯齿刀5b1会从相邻的卡爪4b间隙中穿过，从而将卡爪4b上附着的垃圾清理下来留在第二收料室2c中，然后第一破碎轮5a和第二破碎轮5b相向旋转将垃圾破碎切割。

传动组件5e包括有第一同步轮5e1、第二同步轮5e2和同步带5e3，第一同步轮5e1固定安装在第一破碎轮5a的旋转轴上远离第一齿轮5c的一端，第二同步轮5e2固定安装在旋转主轴4a2上靠近电机4d的一端，第一同步轮5e1和第二同步轮5e2通过同步带5e3传动连接。

电机4d通过刚性联轴器4d1驱动旋转主轴4a2旋转，第一破碎轮5a的旋转轴上安装了第一同步轮5e1，旋转主轴4a2上安装了第二同步轮5e2，第一同步轮5e1和第二同步轮5e2通过同步带5e3传动连接，使得电机4d驱动旋转主轴4a2旋转时，第一破碎轮5a同步旋转，第一破碎轮5a再驱动第二破碎轮5b相向旋转。

工作箱2上靠近出料口2f的一端设有移门，工作箱2上位于出料口2f的一端设有与移门滑动配合的滑槽2f1。

当本设备完成垃圾清理工作后，操作人员可将移门滑开，然后通过出料口2f来清理第一收料室2b、第二收料室2c和第三收料室2d内的垃圾。

工作原理：由操作人员将本设备放入到所需清理的河道中，然后将设备打开，漂浮部1因重力原因会沉入到水中，工作箱2位于水面上方，入料通道的入料口与水平齐平，带式传输机3工作时会将水面漂浮的垃圾吸入，通过带式传输机3将垃圾传输到工作箱2内，垃圾离开带式传输机3的工作区间后，分料机构开始工作，如垃圾重量过大，垃圾落入到卡爪4b上的时候会克服卡簧的弹力，然后掉落到第三收料室2d中，第一收料室2b、第二收料室2c和第三收料室2d的 底部均为斜面设计，所以垃圾在进入对应的收料室后会自然向收料室底部滑落，当带式传输机3输送的是水草等软垃圾时，水草等软垃圾会附着在卡主上，电机4d驱动卡爪4b沿第三收料室2d、第二收料室2c和第一收料室2b的方向顺序旋转，当卡爪4b旋转到第二收料室2c时就进入到了切割机构5的工作区间，第一破碎轮5a和第二破碎轮5b相向旋转，将卡爪4b上附着的垃圾清理下来并进行切割处理，当带式传输机3输送的是易拉罐、塑料瓶等圆柱形垃圾时，因垃圾重量太轻无法克服卡簧的弹力，卡爪4b会驱动圆柱形垃圾朝向第三收料室2d旋转，当卡爪4b旋转至第三收料室2d时，圆柱形垃圾会因重力影响直接滚落到第三收料室2d中，当本设备完成垃圾分类收集工作后，操作人员将设备收回，然后将移门打开，将第一收料室2b、第二收料室2c和第三收料室2d中的垃圾清除。

Claims (1)

1.一种浮体式河道垃圾分类收集机器人，其特征在于，包括有漂浮部（1）、工作箱（2）、带式传输机（3）、分选机构（4）和切割机构（5）；

工作箱（2）固定安装于漂浮部（1）的顶端，工作箱（2）上设有上料通道（2a），上料通道（2a）的入料端连通工作箱（2）外部，上料通道（2a）沿工作箱（2）的长度方向设置，上料通道（2a）的出料端自下而上依次设置有第一收料室（2b）、第二收料室（2c）和第三收料室（2d），工作箱（2）上远离上料通道（2a）的一端设有出料口（2f），第一收料室（2b）、第二收料室（2c）和第三收料室（2d）均通过出料口（2f）连通工作箱（2）外部；

带式传输机（3）位于上料通道（2a）内，带式传输机（3）的入料端位于上料通道（2a）上靠近工作箱（2）外部的一侧，带式传输机（3）的出料端正对分选机构（4）的入料端；

分选机构（4）安装于上料通道（2a）与第二收料室（2c）之间，分选机构（4）与上料通道（2a）的出料口（2f）水平对齐；

切割机构（5）安装于第二收料室（2c）内，切割机构（5）的工作区间与分选机构（4）的工作区间相交。

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