水上垃圾处理机器人.doc

水上机器人创新设计 院 系 机械与汽车工程学院 专业年级 机械设计制造及其自动化086 姓 名 张洋洋 指导教师 李岸 2011年11月20日 水面垃圾收集机器人 摘 要：随着机器人技术的发展，机器人技术在各行各业中得到了广泛的应用。机器人作为执行机构，具有控制方便，执行动作灵活，可以实现复杂的空间轨迹控制。针对机器人的这种特性，我们生活中的很多高难度、繁重的工作都渐渐由机器人代替了。随着人们对生活质量要求的提高，人们对环境的要求也更加严格，如何清理类似公园湖泊里的漂浮垃圾成为一大问题。然而传统的人工打捞法存在种种缺陷及限制，使得清理工作始终不能令人满意。因而我设计的这款小巧而高效的水面垃圾收集机器人便应运而生。这款垃圾收集机器人主要由收集系统、船体、传送系统、动力驱动系统、遥控系统和垃圾仓等几大部分组成，能够长时间在水面上工作，大大减轻环卫工人的工作量，提高清理的效率。 关键词：公园湖泊 水面垃圾收集船 传送带 长时间工作 一、项目主要内容简介 随着社会的进步与发展，人们的生存能力得到很大的提高，生存空间得到很大的改善，但是人类生存的环境同时也受到了很大的破坏，现在我们所生存的空间，环境的污染越来越严重，它不仅将影响我们的生活健康，也影响我们生活的质量的提高，湖泊尤其是旅游胜地和市内湖泊，更是无法逃避漂浮物污染的厄运，举目可见各种日常消费品的包装物在湖面上漂浮。 因此，关注环境污染问题，积极控制和消除环境污染问题，积极控制和消除环境污染，是我们每个公民义不容辞的责任。可是，传统清理水上垃圾的方法就只是人工打捞，费时又费力。水上的漂浮物往往无处不在，使得环卫工人的工作量大大增加，况且往往是刚打捞起来，过一会又是漂满垃圾的局面。再者，打捞上来的垃圾都是令人作呕，极大的影响了工人的工作积极性。而使用先进的新型的打捞工具对一般水面的清理来说又不现实，故而开发一种性能优良，价格便宜，操作简单，使用安全的自主智能式水面清洁机器人已成为一种必要，而且有较好的市场前景。尽管如此，研制这种自主式机器人还面临着许多问题。如非结构空间环境的理解和实时性处理等，只有这些问题的真正解决才能将机器人从实验室研制水平转到生产实际应用中去。 二、设计要求： 移动装置要求平稳，转向性好，不能太快，要求稳重。 控制方式主要采用人工控制，并加有人际对话界面、无限遥控，以实现远距离操作任务。 动力采用储蓄电源，每次充电能长时间供能，并且有电量提醒，让工作人员及时对电量不足的机器进行充电。 由于机器人长时间在水面作业，机器人的机身要求耐腐蚀，具有一定的抗冲击性，使用寿命长。 船体结构设计 水面清洁船整体长1m，宽0.5m，高0.4m,吃水深为0.08m，重量在20kg左右，大体可以分为六个部分，收集系统、船体、传送系统、动力驱动系统、遥控系统及垃圾收集仓，如图所示： 现将各部分功能综述如下： 收集系统设计： 收集系统是由两片矩形网组成（如图所示），矩形网长30cm，宽20cm分别从船首两侧延伸出去，其主要作用就是在清洁船行进的过程中，将漂浮物收集聚拢在船体前方，使传送带挡板运行的合适位置能把垃圾送上传送系统，最后进入垃圾收集仓。矩形网的骨架用直径为8mm的铝合金管，利用其密度小，但是强度高的特点，不但减轻了自身重量，而且不易被折断。另外，铝合金优良的导热性和抗腐蚀性能，保证了能在水中长时间工作的苛刻条件。而当中的网丝则采用尼龙为材料，其良好的韧性、耐磨性、耐腐蚀性以及高强度的特点，能够很好的完成水上收集漂浮垃圾的工作。 船体主体设计： 船体主体如图所示主体由双体船构成，已有平衡配重船体双前体稳定性好，能抗小风浪 3．传送系统 在垃圾进入收集装置后，由于船的行进，漂浮垃圾随水流至船体中间的传送系统。传送系统即一套皮带轮传送系统，长度为60cm,高为30cm，皮带上固定有长15cm的挡板，如图所示： 当垃圾进入传动系统工作范围时，带轮上固定的挡板可以把带动垃圾，随着皮带轮的转动，将其传送至船末的垃圾仓内，完成垃圾清理工作。 皮带轮由电机带动转动，并且电机有人通过遥控器进行控制，在水面没有垃圾的时候停止运行，待工作人员发现垃圾并用进入收集系统后遥控其运行将垃圾送入垃圾收集仓。 皮带轮具体计算如下： 带轮直径d=68mm，预计带速v=0.07