多功能一体化智能湖面清理机器人及其使用方法

1.本发明涉及智能化机器人领域，具体为多功能一体化智能湖面清理机器人及其使用方法。


背景技术：

2.天然形成的积水区常水位岸线以下的土地，中国是一个多湖之国，面积在1平方千米以上的湖泊有2800多个，面积在100平方千米以上的有124个，面积在1000平方千米以上的大湖有13个，按湖泊径流循环形式，可分为外流湖(占湖泊水面总面积的45％)与内陆湖(占55％)，按湖泊水体含盐量的不同，又可分为淡水湖与咸水湖，外流湖多为淡水湖，内陆湖多为咸水湖，湖泊在自然界的平衡中扮演着重要的角色。
3.由于湖面存在较多的垃圾时会对湖水的生态平衡造成非常严重的破坏，但是现有的处理方式大多都是通过人工手动进行处理，这样既增加了工作的成本又增加了工作的难度，不利于长期进行使用。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提出了多功能一体化智能湖面清理机器人及其使用方法，能够实现智能化自动清洁湖面，不仅降低了湖面清理的难度，而且通过机器人船体清理增加了清理的效率。
5.为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
6.多功能一体化智能湖面清理机器人，其特征在于：包括m型船体，所述m型船体的前方安装有机械臂、底层传感器以及深度摄像头，所述机械臂上安装有打捞网，所述m型船体上设置有打捞池，所述打捞池底部安装有重量传感器，所述打捞池上方安装有过滤网，还包括有主控制机、风光互补控制器、太阳能追踪机、风力发电机以及蓄电池，所述打捞池上方安装有安装板，所述主控制机、风光互补控制器、太阳能追踪机、风力发电机以及蓄电池分别安装在安装板上，所述主控制机和风光互补控制器分别连接蓄电池，所述风光互补控制器和太阳能追踪机分别连接主控制机，所述风力发电机和太阳能追踪机分别连接蓄电池，为蓄电池转化电能，还包括有螺旋桨叶、螺旋桨以及驱动电机，所述螺旋桨叶安装在螺旋桨上，所述螺旋桨连接驱动电机，所述驱动电机固定在m型船体上，所述螺旋桨安装在m型船体的后方，所述机械臂和深度摄像头分别连接蓄电池。
7.上述结构中：本发明提出了多功能一体化智能湖面清理机器人，包括m型船体，所述m型船体的前方安装有机械臂、底层传感器以及深度摄像头，所述机械臂上安装有打捞网，所述m型船体上设置有打捞池，所述打捞池内安装有重量传感器，所述打捞池上方安装有过滤网，还包括有主控制机、风光互补控制器、太阳能追踪机、风力发电机以及蓄电池，本发明的整个机器人船体为m型船体，m型船体的前端配置有机械臂以及打捞网，可以通过底层传感器精确控制。工作时通过两个机械臂摆动控制打捞网进行捕捞，在底层传感器未检测到垃圾时，机械臂抬升回原来角度，打捞网同时抬升，让打捞网中水流出，不让不必要的
水影响清理机器人的载重。还装配有超声波传感器，能够自动避开障碍物，装配有深度摄像头，获得的信息会实时上传更新以矫正m型船体前进的方向，超声波传感器将同时进行信息反馈，避免m型船体撞到其他障碍物。在能源动力方面，利用太阳能和风力等新能源，并且采用风光互补系统，其通过风光互补控制器进行控制。风力发电机和太阳能追踪机所产生的电能通过蓄电池进行储存，并通过主控制机进行控制。船体后方装有螺旋桨及其驱动电机，通过螺旋桨桨叶进行在水中的前进。船体上安装有过滤网，能够将垃圾和藻类放入打拉池中时起到缓冲作用，而在打捞过程中垃圾所附带水则会在放入打捞池之前通过打捞网被排出，不增加不必要的重量，让m型船体的负重尽可能用在垃圾盛放上。另外，就算船要超过规定的重量，打捞池内的重量传感器也会传输数据给上位机，能够及时发出警告，操作者接收到信息，远程控制m型船体返回岸边，倒出垃圾，然后再次使用，清理湖面垃圾。
8.作为本发明的进一步改进：所述安装板包括第一安装板和第二安装板，所述主控制机、风光互补控制器和蓄电池安装在第一安装板上，所述太阳能追踪机和风力发电机安装在第二安装板上。
9.上述结构中：安装板包括第一安装板和第二安装板，分别用于安装固定主控制机、风光互补控制器、蓄电池、太阳能追踪机和风力发电机。
10.作为本发明的进一步改进：所述太阳能追踪机包括太阳能电池板、y轴光照调节舵机、x轴光照调节舵机以及支架，所述支架固定在第二安装板上，所述x轴光照调节舵机垂直安装在支架上，所述y轴光照调节舵机安装在x轴光照调节舵机上，所述太阳能电池板固定在y轴光照调节舵机上。
11.上述结构中：太阳能追踪机上方为太阳能电池板，可以通过y轴光照调节舵机进行角度调节，下方还有一x轴光照调节舵机可以进行高度调节，整个装置固定在支架上，可以自动追踪太阳的方向，使得太阳能板保持最大光照面积，太阳能板将光能转化为电能储存在蓄电池内。
12.作为本发明的进一步改进：所述风力发电机包括支撑杆和叶片，所述支撑杆的一端固定在第二安装板上，所述叶片安装在支撑杆的另一端上。
13.上述结构中：风力发电机包括支撑杆和叶片，通过支撑杆进行固定，叶片转动，将风能转化为电能储存在蓄电池内。
14.作为本发明的进一步改进：所述m型船体的前方还安装有用于检测障碍物的超声波传感器。
15.上述结构中：超声波传感器检测m型船体是否有障碍物，遇到障碍物时能够自动避开障碍物，配合装配的深度摄像头，获得的信息会实时上传更新以矫正m型船体前进的方向，超声波传感器将同时进行信息反馈，避免m型船体撞到其他障碍物。
16.作为本发明的进一步改进：所述主控制机上设置有智能终端，所述智能终端上设置有摄像机界面、操作界面以及智能界面。
17.上述结构中：在智能终端中，主要有摄像机界面，可以实时观察设备的位置情况，可以通过操作界面对设备进行操作，智能界面可以进行一些参数设定。
18.作为本发明的进一步改进：所述机械臂设置有两组，所述机械臂的一端通过螺栓固定在m型船体上，所述机械臂的另一端上连接有转轴，所述转轴上安装有固定架，所述打捞网安装在固定架上。
19.作为本发明的进一步改进：所述固定架设置有四个，分别沿转轴圆周方向等间距设置，主控制机驱动转轴转动，所述转轴带动固定架和打捞网一起转动。
20.上述结构中：机械臂设置有两组，能够有效提高打捞效率，机械臂的另一端上连接有转轴，转轴上安装有固定架，打捞网安装在固定架上，保证m型船体在工作时能够通过两个机械臂摆动控制打捞网进行捕捞水中的垃圾。
21.多功能一体化智能湖面清理机器人的使用方法，其特征在于：包括有如下步骤：
22.步骤1：通过运输车将m型船体及其相关设备运输到需要清洁的地点，检查m型船体上的蓄电池电量是否充足，若电量不足，通过充电器对蓄电池进行充电，直至电量充足，若电量充足，直接将m型船体投放入湖面，启动m型船体上蓄电池的开关，m型船体在湖面上开始工作；
23.步骤2：m型船体在湖面上工作时，m型船体的后方装有螺旋桨及其驱动电机，通过螺旋桨桨叶推动在水中前进，前进时，m型船体上装配的超声波传感器，能够自动避开障碍物，通过配合深度摄像头，获得的信息会实时上传更新以矫正m型船体前进的方向，超声波传感器将同时进行信息反馈，避免m型船体撞到其他障碍物，前进过程中，通过两个机械臂摆动控制打捞网进行捕捞湖面垃圾，在底层传感器未检测到垃圾时，机械臂抬升回原来角度，打捞网同时抬升，让打捞网中的水流出，机械臂将打捞网内的垃圾和藻类放入打拉池中，而在打捞过程中垃圾所附带水则会在放入打捞池之前通过打捞网被排出，不增加不必要的重量，打捞池内安装的重量传感器会实时传输数据给上位机，检测打捞池内打捞垃圾的重量，若重量超标，能够及时发出警告，操作者接收到信息，远程控制m型船体返回岸边，倒出垃圾，然后再次使用，清理湖面垃圾；
24.步骤3：湖面垃圾打捞干净之后，操作者远程控制m型船体返回岸边，倒出垃圾，清理打捞网、打捞池和过滤网，关闭m型船体上的蓄电池开关，收起m型船体上的设备，通过运输车运输m型船体返回。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
26.本发明可以实现智能化自动清洁湖面，通过底层传感器精确感应，两个机械臂摆动控制打捞网进行捕捞，在底层传感器未检测到垃圾时，机械臂抬升回原来角度，打捞网同时抬升，让打捞网中水流出，不让不必要的水影响清理机器人的载重，还装配有超声波传感器，能够自动避开障碍物，装配有深度摄像头，获得的信息会实时上传更新以矫正机器人前进的方向，超声波模块将同时进行信息反馈，避免机器人撞到其他障碍物，船体上安装有过滤网，能够将垃圾和藻类放入打捞池中，而在打捞过程中垃圾所附带水则会通过过滤网被排出，不增加不必要的重量，让船的负重尽可能用在垃圾盛放上，还通过设置有重量传感器，会传输数据给上位机，能够及时发出警告，操作者接收到信息，湖泊清理机器人返回岸边，倒出垃圾，然后再次使用，清理湖面垃圾。
附图说明
27.图1是本发明的结构示意图；
28.图2是本发明左视结构示意图；
29.图3是本发明中螺旋桨与电机安装示意图；
30.图4是本发明中太阳能追踪机结构示意图；
31.图5是本发明中主控制机结构示意图；
32.图6是本发明中重量传感器安装示意图。
33.附图标记列表：
34.1、打捞网；2、底层传感器；3、机械臂；4、主控制机；5、风光互补控制器；6、螺旋桨桨叶；7、太阳能追踪机；8、风力发电机；9、蓄电池；10、过滤网；11、m型船体；12、超声波传感器；13、深度摄像头；14、螺旋桨；15、驱动电机；16、太阳能电池板；17、y轴光照调节舵机；18、x轴光照调节舵机；19、支架；20、摄像机界面；21、操作界面；22、智能界面；23、智能终端；24、重量传感器；25、第一安装板；26、第二安装板。
具体实施方式
35.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
36.如图1-6所示，本发明提出了多功能一体化智能湖面清理机器人，包括m型船体11，所述m型船体11的前方安装有机械臂3、底层传感器2以及深度摄像头13，所述机械臂3上安装有打捞网1，所述m型船体11上设置有打捞池，所述打捞池底部安装有重量传感器24，所述打捞池上方安装有过滤网10，还包括有主控制机4、风光互补控制器5、太阳能追踪机7、风力发电机8以及蓄电池9，所述打捞池上方安装有安装板，所述主控制机4、风光互补控制器5、太阳能追踪机7、风力发电机8以及蓄电池9分别安装在安装板上，所述主控制机4和风光互补控制器5分别连接蓄电池9，所述风光互补控制器5和太阳能追踪机7分别连接主控制机4，所述风力发电机8和太阳能追踪机7分别连接蓄电池9，为蓄电池9转化电能，还包括有螺旋桨14叶、螺旋桨14以及驱动电机15，所述螺旋桨14叶安装在螺旋桨14上，所述螺旋桨14连接驱动电机15，所述驱动电机15固定在m型船体11上，所述螺旋桨14安装在m型船体11的后方，所述机械臂3和深度摄像头13分别连接蓄电池9。
37.本发明提出了多功能一体化智能湖面清理机器人，包括m型船体11，所述m型船体11的前方安装有机械臂3、底层传感器2以及深度摄像头13，所述机械臂3上安装有打捞网1，所述m型船体11上设置有打捞池，所述打捞池内安装有重量传感器24，所述打捞池上方安装有过滤网10，还包括有主控制机4、风光互补控制器5、太阳能追踪机7、风力发电机8以及蓄电池9，本发明的整个机器人船体为m型船体11，m型船体11的前端配置有机械臂3以及打捞网1，可以通过底层传感器2精确控制。工作时通过两个机械臂3摆动控制打捞网1进行捕捞，在底层传感器2未检测到垃圾时，机械臂3抬升回原来角度，打捞网1同时抬升，让打捞网1中水流出，不让不必要的水影响清理机器人的载重。还装配有超声波传感器12，能够自动避开障碍物，装配有深度摄像头13，获得的信息会实时上传更新以矫正m型船体11前进的方向，超声波传感器12将同时进行信息反馈，避免m型船体11撞到其他障碍物。在能源动力方面，利用太阳能和风力等新能源，并且采用风光互补系统，其通过风光互补控制器5进行控制。风力发电机8和太阳能追踪机7所产生的电能通过蓄电池9进行储存，并通过主控制机4进行控制。船体后方装有螺旋桨14及其驱动电机15，通过螺旋桨桨叶6进行在水中的前进。船体上安装有过滤网10，能够将垃圾和藻类放入打拉池中时起到缓冲作用，而在打捞过程中垃圾所附带水则会在放入打捞池之前通过打捞网1被排出，不增加不必要的重量，让m型船体11的负重尽可能用在垃圾盛放上。另外，就算船要超过规定的重量，打捞池内的重量传感器24也会传输数据给上位机，能够及时发出警告，操作者接收到信息，远程控制m型船体11返
回岸边，倒出垃圾，然后再次使用，清理湖面垃圾。
38.在本实施例中：所述安装板包括第一安装板25和第二安装板26，所述主控制机4、风光互补控制器5和蓄电池9安装在第一安装板25上，所述太阳能追踪机7和风力发电机8安装在第二安装板26上。安装板包括第一安装板25和第二安装板26，分别用于安装固定主控制机4、风光互补控制器5、蓄电池9、太阳能追踪机7和风力发电机8。
39.在本实施例中：所述太阳能追踪机7包括太阳能电池板16、y轴光照调节舵机17、x轴光照调节舵机18以及支架19，所述支架19固定在第二安装板26上，所述x轴光照调节舵机18垂直安装在支架19上，所述y轴光照调节舵机17安装在x轴光照调节舵机18上，所述太阳能电池板16固定在y轴光照调节舵机17上。太阳能追踪机7上方为太阳能电池板16，可以通过y轴光照调节舵机17进行角度调节，下方还有一x轴光照调节舵机18可以进行高度调节，整个装置固定在支架19上，可以自动追踪太阳的方向，使得太阳能板保持最大光照面积，太阳能板将光能转化为电能储存在蓄电池9内。
40.在本实施例中：所述风力发电机8包括支撑杆和叶片，所述支撑杆的一端固定在第二安装板26上，所述叶片安装在支撑杆的另一端上。风力发电机8包括支撑杆和叶片，通过支撑杆进行固定，叶片转动，将风能转化为电能储存在蓄电池9内。
41.在本实施例中：所述m型船体11的前方还安装有用于检测障碍物的超声波传感器12。超声波传感器12检测m型船体11是否有障碍物，遇到障碍物时能够自动避开障碍物，配合装配的深度摄像头13，获得的信息会实时上传更新以矫正m型船体11前进的方向，超声波传感器12将同时进行信息反馈，避免m型船体11撞到其他障碍物。
42.在本实施例中：所述主控制机4上设置有智能终端23，所述智能终端23上设置有摄像机界面20、操作界面21以及智能界面22。在智能终端23中，主要有摄像机界面20，可以实时观察设备的位置情况，可以通过操作界面21对设备进行操作，智能界面22可以进行一些参数设定。
43.在本实施例中：所述机械臂3设置有两组，所述机械臂3的一端通过螺栓固定在m型船体11上，所述机械臂3的另一端上连接有转轴，所述转轴上安装有固定架，所述打捞网1安装在固定架上。
44.在本实施例中：所述固定架设置有四个，分别沿转轴圆周方向等间距设置，主控制机4驱动转轴转动，所述转轴带动固定架和打捞网1一起转动。
45.机械臂3设置有两组，能够有效提高打捞效率，机械臂3的另一端上连接有转轴，转轴上安装有固定架，打捞网1安装在固定架上，保证m型船体11在工作时能够通过两个机械臂3摆动控制打捞网1进行捕捞水中的垃圾。
46.多功能一体化智能湖面清理机器人使用方法，包括有如下步骤：
47.步骤1：通过运输车将m型船体11及其相关设备运输到需要清洁的地点，检查m型船体11上的蓄电池9电量是否充足，若电量不足，通过充电器对蓄电池9进行充电，直至电量充足，若电量充足，直接将m型船体11投放入湖面，启动m型船体11上蓄电池9的开关，m型船体11在湖面上开始工作；
48.步骤2：m型船体11在湖面上工作时，m型船体11的后方装有螺旋桨14及其驱动电机15，通过螺旋桨桨叶6推动在水中前进，前进时，m型船体11上装配的超声波传感器12，能够自动避开障碍物，通过配合深度摄像头13，获得的信息会实时上传更新以矫正m型船体11前
进的方向，超声波传感器12将同时进行信息反馈，避免m型船体11撞到其他障碍物，前进过程中，通过两个机械臂3摆动控制打捞网1进行捕捞湖面垃圾，在底层传感器2未检测到垃圾时，机械臂3抬升回原来角度，打捞网1同时抬升，让打捞网1中的水流出，机械臂3将打捞网1内的垃圾和藻类放入打拉池中，而在打捞过程中垃圾所附带水则会在放入打捞池之前通过打捞网1被排出，不增加不必要的重量，打捞池内安装的重量传感器24会实时传输数据给上位机，检测打捞池内打捞垃圾的重量，若重量超标，能够及时发出警告，操作者接收到信息，远程控制m型船体11返回岸边，倒出垃圾，然后再次使用，清理湖面垃圾；
49.步骤3：湖面垃圾打捞干净之后，操作者远程控制m型船体11返回岸边，倒出垃圾，清理打捞网1、打捞池和过滤网10，关闭m型船体11上的蓄电池9开关，收起m型船体11上的设备，通过运输车运输m型船体11返回。
50.本发明可以实现智能化自动清洁湖面，通过底层传感器2精确感应，两个机械臂3摆动控制打捞网1进行捕捞，在底层传感器2未检测到垃圾时，机械臂3抬升回原来角度，打捞网1同时抬升，让打捞网1中水流出，不让不必要的水影响清理机器人的载重，还装配有超声波传感器12，能够自动避开障碍物，装配有深度摄像头13，获得的信息会实时上传更新以矫正机器人前进的方向，超声波模块将同时进行信息反馈，避免机器人撞到其他障碍物，船体上安装有过滤网10，能够将垃圾和藻类放入打捞池中，而在打捞过程中垃圾所附带水则会通过过滤网10被排出，不增加不必要的重量，让船的负重尽可能用在垃圾盛放上，还通过设置有重量传感器24，会传输数据给上位机，能够及时发出警告，操作者接收到信息，湖泊清理机器人返回岸边，倒出垃圾，然后再次使用，清理湖面垃圾。
51.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。