一種灘涂垃圾清理機器人的制作方法
【專利摘要】一種灘涂垃圾清理機器人，包括：兩棲移動底盤，用于承載所述灘涂垃圾清理機器人之各功能部件，并為所述灘涂垃圾清理機器人提供水陸兩棲行駛功能；機械臂，設(shè)置在所述兩棲移動底盤之端部的側(cè)邊，并用于拾取和投遞各類垃圾；傳送帶組件，設(shè)置在所述兩棲移動底盤端部之異于所述機械臂的側(cè)邊，并用于傳送所述機械臂所拾取的垃圾；自卸垃圾斗，設(shè)置在所述兩棲移動底盤之異于所述傳送帶組件的端部，并用于存儲所述灘涂垃圾清理機器人所拾取的垃圾。本發(fā)明不僅使得所述灘涂垃圾清理機器人能耗低、工作時間長、垃圾清理效率高，而且自動化程度高，減少人工參與垃圾清理的繁瑣過程。
【專利說明】一種灘涂垃圾清理機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種灘涂垃圾清理機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代水上運輸業(yè)和旅游業(yè)的發(fā)展，海灘、河灘等地區(qū)每天都會產(chǎn)生大量的白色垃圾，或漂浮在近岸水面，或散落在岸邊的沙灘、石灘和草叢中。由于其分布凌亂，而且往往是水陸均有分布，因此人工清理起來難度較大。
[0003]目前，國內(nèi)外已經(jīng)研制出較多的垃圾清理機器人，主要分為地面垃圾清理機器人和水上垃圾清理機器人。所述地面垃圾清理機器人多為室內(nèi)垃圾清理機器人，例如中國專利CN201120106231.2所揭露的一種“適用于多種地面的掃地機器人”，所述機器人主要是通過清掃和吸附作用清理室內(nèi)或者露天廣場上散落的小型顆粒、碎屑等垃圾。但是，對于非結(jié)構(gòu)地形和水面上體積較大的垃圾(例如塑料瓶、塑料袋等)則往往無法進行清理與拾取。
[0004]所述水上垃圾清理機器人一般都是針對水上垃圾而設(shè)計，例如中國專利CN201010223569.6所揭露的一種“水面垃圾清理船”，通過鏟斗型鏈網(wǎng)式傳送裝置進行水面漂浮物的回收。但是，所述水面垃圾清理機器人不僅無法清理岸邊石灘和草叢中的垃圾，而且由于其自身傳送帶一部分浸沒在水中，傳動時激起的波紋往往將垃圾向更遠(yuǎn)處推動，從而導(dǎo)致清理效果并不理想。
[0005]同時，也有少數(shù)水陸兩用的垃圾清理機器人正在研制，例如中國專利CN200720030048.2所揭露的“水陸兩用垃圾清理機器人”，包括清理水面垃圾用機械手、陸地垃圾清掃裝置、水陸兩用轉(zhuǎn)換部分、螺旋槳動力裝置和履帶裝置等。雖然所述機器人能夠?qū)崿F(xiàn)水陸兩棲垃圾清理作業(yè)，但是每次機械手在水面拾取垃圾后都需要進行一系列復(fù)雜的動作將垃圾送入垃圾筐內(nèi)；另外，在陸地上進行清理時，其傳統(tǒng)的雙履帶行進機構(gòu)導(dǎo)致其越野機動能力較差，很難在石灘等場地使用。尋求一種適于灘涂垃圾清理的機器人已成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題之一。
[0006]故針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本案設(shè)計人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗，積極研究改良，于是有了本發(fā)明一種灘涂垃圾清理機器人。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)灘涂垃圾清理機器人越野機動能力較差，很難在石灘等場地使用，以及清理能力有限、適應(yīng)性差等缺陷提供一種灘涂垃圾清理機器人。
[0008]為實現(xiàn)本發(fā)明之目的，本發(fā)明提供一種灘涂垃圾清理機器人，所述灘涂垃圾清理機器人包括:兩棲移動底盤，用于承載所述灘涂垃圾清理機器人之各功能部件，并為所述灘涂垃圾清理機器人提供水陸兩棲行駛功能；機械臂，設(shè)置在所述兩棲移動底盤之端部的側(cè)邊，并用于拾取和投遞各類垃圾；傳送帶組件，設(shè)置在所述兩棲移動底盤端部之異于所述機械臂的側(cè)邊，并用于傳送所述機械臂所拾取的垃圾；自卸垃圾斗，設(shè)置在所述兩棲移動底盤之異于所述傳送帶組件的端部，并用于存儲所述灘涂垃圾清理機器人所拾取的垃圾。[0009]可選地，所述灘涂垃圾清理機器人之機械臂，進一步包括:肩關(guān)節(jié)底座，具有底座倉、軸上擋圈、渦輪、DT型角接觸球軸承、階梯軸、減速電機套裝、深溝球軸承、蝸桿、蝸桿外支架、電機聯(lián)軸器和直流減速電機，并設(shè)置在所述兩棲移動底盤上，所述直流減速電機所驅(qū)動的蝸輪蝸桿副用以實現(xiàn)所述機械臂的周向旋轉(zhuǎn)運動，所述減速電機套裝用以實現(xiàn)所述機械臂的前、后方向旋轉(zhuǎn)動作；連桿機械臂，具有中臂、設(shè)置在所述中臂兩端的所述前臂和所述后臂、設(shè)置在所述前臂與所述中臂和所述中臂與所述之間的支撐連桿和設(shè)置在所述絲桿上的所述絲孔滑塊、設(shè)置在所述連桿機械臂上的所述絲桿電機，以及設(shè)置在所述前臂上的所述攝像裝置；三爪機械手，設(shè)置在所述前臂之異于所述中臂一端，并通過設(shè)置在所述連桿機械臂上的所述絲桿電機驅(qū)動。
[0010]可選地，所述絲桿電機停轉(zhuǎn)時，所述灘涂垃圾清理機器人通過所述絲桿的螺紋自鎖作用支撐所述機械臂抓取垃圾。
[0011]可選地，所述灘涂垃圾清理機器人之傳送帶組件具有支架、設(shè)置在所述支架底部的所述惰輪、以及設(shè)置在所述支架上的所述傳送帶、驅(qū)動輪、減速電機組件和攝像頭。
[0012]可選地，所述傳送帶上設(shè)置所述梯形開口槽。
[0013]可選地，所述梯形開口槽為橡膠材質(zhì)。
[0014]可選地，所述灘涂垃圾清理機器人之自卸垃圾斗，進一步包括:薄板外殼、固定設(shè)置在所述薄板外殼內(nèi)的所述斗倉骨架、設(shè)置在所述斗倉骨架底部的所述濾網(wǎng)、用于安裝和平衡所述自卸垃圾斗的所述電機安裝座和所述電動推桿電機，以及用于固定所述薄板外殼的所述安裝支架。
[0015]可選地，所述斗倉骨架通過所述鉚接方式固定設(shè)置在所述薄板外殼內(nèi)。
[0016]可選地，所述推桿的伸縮長度通過所述電子陀螺儀進行調(diào)節(jié)。
[0017]綜上所述，本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人通過設(shè)置具有水陸兩棲行駛功能的兩棲移動底盤、通過絲桿電機驅(qū)動和五連桿機構(gòu)進行彎曲控制的機械臂、具有梯形開口槽的傳送帶組件，以及可平衡自卸垃圾斗，不僅使得所述灘涂垃圾清理機器人能耗低、工作時間長、垃圾清理效率高，而且自動化程度高，減少人工參與垃圾清理的繁瑣過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之結(jié)構(gòu)分解示意圖；
[0020]圖3所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之機械臂的結(jié)構(gòu)分解示意圖；
[0021]圖4所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之機械臂的肩關(guān)節(jié)底座結(jié)構(gòu)分解示意圖；
[0022]圖5所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之機械臂的連桿機械臂結(jié)構(gòu)分解示意圖；
[0023]圖6所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之傳送帶組件的結(jié)構(gòu)分解示意圖；
[0024]圖7所述為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之自卸垃圾斗的結(jié)構(gòu)分解示意圖；
[0025]圖8?圖10所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人清理第一垃圾過程示意圖；
[0026]圖11所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人清理所述第二垃圾過程示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達成目的及功效，下面將結(jié)合實施例并配合附圖予以詳細(xì)說明。
[0028]請參閱圖1、圖2，圖1所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之結(jié)構(gòu)分解示意圖。所述灘涂垃圾清理機器人1，包括:兩棲移動底盤11，所述兩棲移動底盤11用于承載所述灘涂垃圾清理機器人I之各功能部件，并為所述灘涂垃圾清理機器人I提供水陸兩棲行駛功能；機械臂12，所述機械臂12設(shè)置在所述兩棲移動底盤11之端部的側(cè)邊，并用于拾取和投遞各類垃圾；傳送帶組件13，所述傳送帶組件13設(shè)置在所述兩棲移動底盤11端部之異于所述機械臂12的側(cè)邊，并用于傳送所述機械臂12所拾取的垃圾；自卸垃圾斗14，所述自卸垃圾斗14設(shè)置在所述兩棲移動底盤11之異于所述傳送帶組件13的端部，并用于存儲所述灘涂垃圾清理機器人I所拾取的垃圾。
[0029]請參閱圖3?圖5，并結(jié)合參閱圖1、圖2，圖3所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之機械臂的結(jié)構(gòu)分解示意圖。圖4所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之機械臂的肩關(guān)節(jié)底座結(jié)構(gòu)分解示意圖。圖5所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之機械臂的連桿機械臂結(jié)構(gòu)分解示意圖。所述灘涂垃圾清理機器人I之機械臂12，進一步包括:
[0030]肩關(guān)節(jié)底座121，所述肩關(guān)節(jié)底座121具有底座倉121a、軸上擋圈121b、渦輪121c、DT型角接觸球軸承121d、階梯軸121e、減速電機套裝121f、深溝球軸承121g、蝸桿121h、蝸桿外支架1211、電機聯(lián)軸器121 j和直流減速電機121k，并設(shè)置在所述兩棲移動底盤11上，所述直流減速電機121k所驅(qū)動的蝸輪蝸桿副(未圖示)用以實現(xiàn)所述機械臂12的周向旋轉(zhuǎn)運動，所述減速電機套裝121f用以實現(xiàn)所述機械臂12的前、后方向旋轉(zhuǎn)動作，所述肩關(guān)節(jié)底座121具有2個自由度；
[0031]連桿機械臂122，所述連桿機械臂122具有中臂122a、設(shè)置在所述中臂122a兩端的所述前臂122b和所述后臂122c、設(shè)置在所述前臂122b與所述中臂122a和所述中臂122a與所述122c之間的支撐連桿122d和設(shè)置在所述絲桿122h上的所述絲孔滑塊122e、設(shè)置在所述連桿機械臂122上的所述絲桿電機122f，以及設(shè)置在所述前臂122b上的所述攝像裝置122g；
[0032]三爪機械手123，所述三爪機械手123設(shè)置在所述前臂122b之異于所述中臂122a一端，并通過設(shè)置在所述連桿機械臂122上的所述絲桿電機122f驅(qū)動。
[0033]在本發(fā)明中，不煩定義所述機械臂12的前、后旋轉(zhuǎn)方向為所述灘涂垃圾清理機器人I的前進和后退方向。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，不難理解地，所述絲桿電機122f正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，所述連桿機械臂122便會隨之伸展或收縮；當(dāng)所述絲桿電機122f停轉(zhuǎn)時，本發(fā)明所述灘涂垃圾清理機器人I便可通過所述絲桿122h的螺紋自鎖作用支撐所述機械臂12抓取垃圾，降低本發(fā)明所述灘涂垃圾清理機器人I的作業(yè)能耗，延長作業(yè)時間。
[0034]請參閱圖6，并結(jié)合參閱圖1、圖2，圖6所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之傳送帶組件的結(jié)構(gòu)分解示意圖。所述灘涂垃圾清理機器人I之傳送帶組件13具有支架131、設(shè)置在所述支架131底部的所述惰輪132、以及設(shè)置在所述支架131上的所述傳送帶133、驅(qū)動輪134、減速電機組件135和攝像頭136，并用于將所述機械臂12拾取的所述垃圾進行傳送。為了便于所述垃圾在所述傳送帶組件13上的傳送，優(yōu)選地，所述傳送帶133上設(shè)置所述梯形開口槽133a。同時，所述傳送帶133上的梯形開口槽133a為橡膠材質(zhì)，并不會所述傳送帶133和所述帶輪(未圖示)的嚙合產(chǎn)生影響。[0035]請參閱圖7，并結(jié)合參閱圖1、圖2，圖7所述為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人之自卸垃圾斗的結(jié)構(gòu)分解示意圖。所述灘涂垃圾清理機器人I之自卸垃圾斗14，進一步包括:薄板外殼141、固定設(shè)置在所述薄板外殼141內(nèi)的所述斗倉骨架142、設(shè)置在所述斗倉骨架142底部的所述濾網(wǎng)143、用于安裝和平衡所述自卸垃圾斗14的所述電機安裝座144和所述電動推桿電機145，以及用于固定所述薄板外殼141的所述安裝支架146。其中，所述斗倉骨架142通過所述鉚接方式固定設(shè)置在所述薄板外殼141內(nèi)。為了在行進過程中使得所述自卸垃圾斗14保持平衡，優(yōu)選地，可通過所述電子陀螺儀(未圖示)調(diào)整所述推桿147的伸縮長度，實現(xiàn)所述自卸垃圾斗14平衡，防止已盛裝的所述垃圾散落。所述濾網(wǎng)143設(shè)置在所述斗倉骨架142之底部，用于過濾所述垃圾中殘留的水液，以減輕所述灘涂垃圾清理機器人I的作業(yè)負(fù)載。
[0036]為更直觀的揭露本發(fā)明之技術(shù)方案，凸顯本發(fā)明之有益效果，現(xiàn)以具體的實施方案為例進行闡述。在所述具體事實方式中，非限制性的列舉，例如所述垃圾為可通過所述傳送組件13之傳送帶133進行傳送的第一垃圾2，或者所述垃圾為不可通過所述送組件13之傳送帶133進行傳送的第二垃圾3。
[0037]請參閱圖8?圖10，圖8?圖10所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人清理第一垃圾的過程示意圖。當(dāng)所述垃圾為可通過所述傳送帶組件13之傳送帶133進行傳送的第一垃圾2時，所述灘涂垃圾清理機器人I清理所述第一垃圾2的方法，包括:
[0038]執(zhí)行步驟S1:所述灘涂垃圾清理機器人I通過設(shè)置在所述機械臂12之前臂122b上的所述攝像裝置122g識別位于所述灘涂上的所述第一垃圾2 ；
[0039]執(zhí)行步驟S2:所述機械臂12在所述減速電機套裝121f和所述直流減速電機121k的作用下進行方位調(diào)整，并通過所述絲桿電機122f驅(qū)動所述三爪機械手123展開，以進行所述第一垃圾2拾??；
[0040]執(zhí)行步驟S3:所述三爪機械手123拾取所述第一垃圾2后，并將所述第一垃圾2置于所述傳送帶組件13，以通過所述傳送帶組件13之傳送帶133傳送至所述自卸垃圾斗14，完成所述第一垃圾2的清理過程。
[0041]請參閱圖11，并結(jié)合參閱圖8、圖9，圖11所示為本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人清理所述第二垃圾的過程示意圖。當(dāng)所述垃圾為可通過所述傳送帶組件13之傳送帶133進行傳送的第二垃圾3時，所述灘涂垃圾清理機器人I清理所述第二垃圾3的方法，包括:
[0042]執(zhí)行步驟S1:所述灘涂垃圾清理機器人I通過設(shè)置在所述機械臂12之前臂122b上的所述攝像裝置122g識別位于所述灘涂上的所述第二垃圾3 ；
[0043]執(zhí)行步驟S2:所述機械臂12在所述減速電機套裝121f和所述直流減速電機121k的作用下進行方位調(diào)整，并通過所述絲桿電機122f驅(qū)動所述三爪機械手123展開，以進行所述第二垃圾3拾??；
[0044]執(zhí)行步驟S3:所述三爪機械手123拾取所述第二垃圾3后，并將所述第二垃圾3直接投遞至所述自卸垃圾斗14，完成所述第二垃圾3的清理過程。
[0045]綜上所述，本發(fā)明灘涂垃圾清理機器人通過設(shè)置具有水陸兩棲行駛功能的兩棲移動底盤、通過絲桿電機驅(qū)動和五連桿機構(gòu)進行彎曲控制的機械臂、具有梯形開口槽的傳送帶組件，以及可平衡自卸垃圾斗，不僅使得所述灘涂垃圾清理機器人能耗低、工作時間長、垃圾清理效率高，而且自動化程度高，減少人工參與垃圾清理的繁瑣過程。[0046]本領(lǐng)域技術(shù)人員均應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可對本發(fā)明進行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權(quán)利要求書及等同物的保護范圍內(nèi)時，認(rèn)為本發(fā)明涵蓋這些修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種灘涂垃圾清理機器人，其特征在于，所述灘涂垃圾清理機器人包括: 兩棲移動底盤，用于承載所述灘涂垃圾清理機器人之各功能部件，并為所述灘涂垃圾清理機器人提供水陸兩棲行駛功能； 機械臂，設(shè)置在所述兩棲移動底盤之端部的側(cè)邊，并用于拾取和投遞各類垃圾； 傳送帶組件，設(shè)置在所述兩棲移動底盤端部之異于所述機械臂的側(cè)邊，并用于傳送所述機械臂所拾取的垃圾； 自卸垃圾斗，設(shè)置在所述兩棲移動底盤之異于所述傳送帶組件的端部，并用于存儲所述灘涂垃圾清理機器人所拾取的垃圾。
2.如權(quán)利要求1所述的灘涂垃圾清理機器人，其特征在于，所述灘涂垃圾清理機器人之機械臂，進一步包括: 肩關(guān)節(jié)底座，具有底座倉、軸上擋圈、渦輪、DT型角接觸球軸承、階梯軸、減速電機套裝、深溝球軸承、蝸桿、蝸桿外支架、電機聯(lián)軸器和直流減速電機，并設(shè)置在所述兩棲移動底盤上，所述直流減速電機所驅(qū)動的蝸輪蝸桿副用以實現(xiàn)所述機械臂的周向旋轉(zhuǎn)運動，所述減速電機套裝用以實現(xiàn)所述機械臂的前、后方向旋轉(zhuǎn)動作； 連桿機械臂，具有中臂、設(shè)置在所述中臂兩端的所述前臂和所述后臂、設(shè)置在所述前臂與所述中臂和所述中臂與所述之間的支撐連桿和設(shè)置在所述絲桿上的所述絲孔滑塊、設(shè)置在所述連桿機械臂上的所述絲桿電機，以及設(shè)置在所述前臂上的所述攝像裝置； 三爪機械手，設(shè)置在所述前臂之異于所述中臂一端，并通過設(shè)置在所述連桿機械臂上的所述絲桿電機驅(qū)動。
3.如權(quán)利要求2所述的灘涂垃圾清理機器人，其特征在于，所述絲桿電機停轉(zhuǎn)時，所述灘涂垃圾清理機器人通過所述絲桿的螺紋自鎖作用支撐所述機械臂抓取垃圾。
4.如權(quán)利要求1所述的灘涂垃圾清理機器人，其特征在于，所述灘涂垃圾清理機器人之傳送帶組件具有支架、設(shè)置在所述支架底部的所述惰輪、以及設(shè)置在所述支架上的所述傳送帶、驅(qū)動輪、減速電機組件和攝像頭。
5.如權(quán)利要求4所述的灘涂垃圾清理機器人，其特征在于，所述傳送帶上設(shè)置所述梯形開口槽。
6.如權(quán)利要求5所述的灘涂垃圾清理機器人，其特征在于，所述梯形開口槽為橡膠材質(zhì)。
7.如權(quán)利要求1所述的灘涂垃圾清理機器人，其特征在于，所述灘涂垃圾清理機器人之自卸垃圾斗，進一步包括:薄板外殼、固定設(shè)置在所述薄板外殼內(nèi)的所述斗倉骨架、設(shè)置在所述斗倉骨架底部的所述濾網(wǎng)、用于安裝和平衡所述自卸垃圾斗的所述電機安裝座和所述電動推桿電機，以及用于固定所述薄板外殼的所述安裝支架。
8.如權(quán)利要求7所述的灘涂垃圾清理機器人，其特征在于，所述斗倉骨架通過所述鉚接方式固定設(shè)置在所述薄板外殼內(nèi)。
9.如權(quán)利要求7所述的灘涂垃圾清理機器人，其特征在于，行駛過程中，所述推桿的伸縮長度通過所述電子陀螺儀進行調(diào)節(jié)，以使其保持平衡狀態(tài)。
【文檔編號】E01H12/00GK103696393SQ201310675141
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】盧秋紅, 辛紹杰 申請人:上海電機學(xué)院