一种水陆两栖垃圾清理机器人[实用新型专利]

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2024年3月6日发(作者：)

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号

CN 210395297 U(45)授权公告日

2020.04.24(21)申请号 2.3(22)申请日 2019.08.06(73)专利权人 陕西科技大学地址 710021 陕西省西安市未央区大学园区陕西科技大学(72)发明人 汤伟　高涵　马强　王权　张越　唐鹏　耿逸飞　(74)专利代理机构 西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙) 61223代理人 李杰梅(51).E02B

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权利要求书1页 说明书3页 附图3页(54)实用新型名称一种水陆两栖垃圾清理机器人(57)摘要本实用新型公开了一种水陆两栖垃圾清理机器人，涉及人工智能设备领域。本实用新型的机器人由外壳、浮力装置、水轮和机械臂组成，在机器人运行时，通过机械臂的张合将垃圾送至外壳内部，从而达到高效收集的目的。外壳内部具有基于树莓派开发板的控制模块，实现了远程遥控和自动巡航的多种工作模式协同工作，实现对水面漂浮垃圾大面积清扫。本实用新型采用基于神经网络的检测模型对常见的水面漂浮垃圾进行检测与分类，实现对垃圾的智能清扫，整体结构上采用四驱水轮作为主要动力，不仅能水陆两用，且能够克服在水浅的地方造成机器人搁浅的问题。CN

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CN 210395297 U权　利　要　求　书1/1页1.一种水陆两栖垃圾清理机器人，该机器人包括外壳、浮力装置和水轮，所述浮力装置安装在外壳的底面上，所述水轮转动安装在所述外壳的两侧面上，其特征在于，所述外壳的前侧面上开设有入口，该入口的左右两侧分别转动安装有一个机械臂，每个机械臂均通过一个连杆与位于所述外壳内部的舵机连接，所述外壳内部安装有第一直流电机，该第一直流电机的转轴与所述水轮连接在一起，所述外壳的前侧面上安装有视觉模块和避障模块，外壳内部安装有控制模块，所述第一直流电机、舵机、视觉模块和避障模块均与该控制模块电连接。2.如权利要求1所述的水陆两栖垃圾清理机器人，其特征在于，所述外壳内部在靠近入口的位置安装安装有辊子，该辊子处于水平方向，所述外壳内部还安装有第二直流电机，所述第二直流电机的转轴与所述辊子连接在一起，所述第二直流电机与控制模块电连接。3.如权利要求2所述的水陆两栖垃圾清理机器人，其特征在于，所述辊子为3D打印形成的三棱柱形状。4.如权利要求3所述的水陆两栖垃圾清理机器人，其特征在于，所述辊子的外侧面上包裹有铁丝网。5.如权利要求2所述的水陆两栖垃圾清理机器人，其特征在于，所述第一直流电机和第二直流电机均通过电机驱动板与所述控制模块电连接。6.如权利要求1所述的水陆两栖垃圾清理机器人，其特征在于，所述浮力装置为两根可充气使浮力棒，分别位于外壳底面的左右两侧。7.如权利要求1所述的水陆两栖垃圾清理机器人，其特征在于，所述第一直流电机的转轴通过联轴器与所述水轮连接在一起。8.如权利要求1所述的水陆两栖垃圾清理机器人，其特征在于，所述外壳内部还安装有电池，该电池为外壳内部的电子器件提供电源。2

CN 210395297 U说　明　书一种水陆两栖垃圾清理机器人1/3页技术领域[0001]本实用新型涉及人工智能设备技术领域，特别是涉及一种水陆两栖垃圾清理机器人。背景技术[0002]随着我国人民对物质生活水平的要求不断提高，日常垃圾使得环境污染问题越来越严峻，尤其针对水资源的破坏更为严重。水面漂浮垃圾不仅会引发恶臭和水体富营养化等问题，也严重的影响了市容市貌、居民的居住环境以及水域生态环境。[0003]针对水面漂浮垃圾清理困难、传统垃圾清理船易搁浅的问题，以智能、高效、环保、安全为出发点，以低成本和大面积推广为前提，亟需设计一种水陆两栖垃圾清理机器人。实用新型内容[0004]本实用新型实施例提供了一种水陆两栖垃圾清理机器人，可以解决现有技术中存在的问题。[0005]本实用新型提供了一种水陆两栖垃圾清理机器人，该机器人包括外壳、浮力装置和水轮，所述浮力装置安装在外壳的底面上，所述水轮转动安装在所述外壳的两侧面上，所述外壳的前侧面上开设有入口，该入口的左右两侧分别转动安装有一个机械臂，每个机械臂均通过一个连杆与位于所述外壳内部的舵机连接，所述外壳内部安装有第一直流电机，该第一直流电机的转轴与所述水轮连接在一起，所述外壳的前侧面上安装有视觉模块和避障模块，外壳内部安装有控制模块，所述第一直流电机、舵机、视觉模块和避障模块均与该控制模块电连接。[0006]本实用新型中的一种水陆两栖垃圾清理机器人，具有以下优点：[0007]1、采用四驱水轮作为机器人主要动力，克服船只在水浅的地方易搁浅问题；[0008]2、开发与机器人配套使用的手机APP，通过视频远程传输，对水面状况进行实时观察，并控制机器人对漂浮垃圾进行清扫。附图说明[0009]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0010]图1为本实用新型中水陆两栖垃圾清理机器人的立体结构示意图；[0011]图2为水陆两栖垃圾清理机器人俯视状态下的部分剖面示意图；[0012]图3为水陆两栖垃圾清理机器人中各种电子器件的连接关系示意图。3

CN 210395297 U说　明　书2/3页具体实施方式[0013]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0014]参照图1和图2，本实用新型提供了一种水陆两栖垃圾清理机器人，该机器人包括外壳100、浮力装置200和水轮300，所述浮力装置200安装在外壳100的底面上，所述水轮300的数量为四个，分为两组分别转动安装在所述外壳100的两侧面上。在本实施例中，所述外壳100采用KT板拼装形成，尺寸大小为80mm×60mm×60mm，所述浮力装置200为两根可充气使浮力棒，分别位于外壳100底面的左右两侧，所述水轮300采用3D打印形成，其外径为30cm。[0015]所述外壳100的前侧面上开设有入口，该入口的左右两侧分别转动安装有一个机械臂110，每个机械臂110均通过一个连杆120与位于所述外壳100内部的舵机(图未示)连接，在舵机的控制下所述连杆120转动进而带动所述机械臂110转动，以将处于两个机械臂110之间的垃圾从入口推送到外壳100内部。本实施例中，所述机械臂110为KT板切割形成，尺寸为60mm×30mm，连杆120采用3D打印形成。[0016]所述外壳100内部在靠近入口的位置安装安装有辊子130，该辊子130处于水平方向，本实施例中所述辊子130为3D打印形成的三棱柱形状，其外侧面上包裹有铁丝网，当所述辊子130转动时能够带动水流流动，进而将所述机械臂110推送进来的垃圾吸入到外壳100内部后侧。[0017]所述外壳100内部安装有第一直流电机140和第二直流电机150，本实施例中所述第一直流电机140的数量为四个，该四个第一直流电机150的转轴分别与四个所述水轮300通过联轴器连接在一起，所述联轴器为5mm转6mm的联轴器，用以将第一直流电机150直径为5mm的转轴转换为6mm的轴，以插入到内径为6mm的水轮300中，所述水轮300可以在第一直流电机140的带动下转动，进而驱动机器人在水面或陆地上移动；所述第二直流电机150的数量为一个，该第二直流电机150的转轴与所述辊子130连接在一起，所述辊子130可以在第二直流电机150的带动下转动。[0018]参照图3，所述外壳100的前侧面上安装有视觉模块和避障模块，外壳100内部安装有控制模块，所述第一直流电机140、第二直流电机150、舵机、视觉模块和避障模块均与该控制模块电连接。本实施例中，所述第一直流电机140和第二直流电机150均为24V直流电机，通过24V的电机驱动板与所述控制模块电连接，该电机驱动板采用双H桥L298N逻辑电路和欠压过流保护电路保障直流电机平稳工作；所述舵机的型号为DS3120MG，视觉模块为摄像头，避障模块为型号为HC-SR04的超声波测距模块，所述控制模块为Raspberry Pi3B树莓派开发板，其上的CPU为64位1.2GHz四核。[0019]应理解，所述外壳100中还需要安装电池，为各种电子器件提供电源。[0020]本实用新型中机器人的使用方法如下：[0021]将机器人放在水面上，打开电源开关；[0022]将机器人连接至上位机，该上位机是笔记本计算机等设备，在上位选择工作模式，工作模式包括自主巡航模式和远程遥控模式两种；4

CN 210395297 U[0023]说　明　书3/3页当选择自主巡航模式时，所述视觉模块采集前方的视频图像，控制模块根据视频图像识别水面上漂浮的垃圾后，采用基于滚动窗口与人工势场算法的策略对路径进行规划，控制模块再驱动第一直流电机工作使机器人移动到垃圾附近，在移动过程中避障模块实时检测周围障碍物，控制模块进行相应的避障操作，所述控制模块利用预先训练好的检测模型对水面漂浮的垃圾进行检测，该检测模型利用神经网络，将常见的水面漂浮垃圾作为数据集对检测模型训练得到，可以提高机器人检测垃圾的准确性；[0024]当垃圾装满时，机器人自动返航；[0025]当选择远程遥控模式时，所述控制模块建立与手机之间的Socket通信，控制模块将视频图像传输到手机，并接受手机发送的控制指令，对机器人的工作状态进行相应控制。[0026]本实用新型中，涉及的软件控制程序或算法均为现有技术，此处不对其做详细说明。[0027]尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。[0028]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。5

CN 210395297 U说　明　书　附　图1/3页图16

CN 210395297 U说　明　书　附　图2/3页图27

CN 210395297 U说　明　书　附　图3/3页图38

本文标签： 机器人垃圾模块实用新型外壳