[0028] 以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0029] 如图1所示,一种河道自动清洁装置,包括机器人收发装置102、垃圾回收容器103、回收绳104、清洁机器人105、摄像头107和控制器。机器人收发装置102、垃圾回收容器103、摄像头107均安装在河堤101上。摄像头107采用双目摄像机,能够确定被拍摄物体的空间位置。清洁机器人105装在机器人收发装置102内。摄像头107拍摄河流的照片并传输给控制器。控制器通过图像识别算法识别出水面上是否漂浮有垃圾物106,并判断垃圾物106的位置。
[0030] 机器人收发装置102包括电动云台、弹射装置和收放绳装置。电动云台的底座安装在河堤101上。弹射装置安装在电动云台上。电动云台调整弹射装置的朝向。弹射装置采用电磁弹射器、弹簧弹射装置或气动弹射装置。收放绳装置包括绕绳辊子和放卷电机。绕绳辊子支承在机器人收发装置102的框架上,并由放卷电机驱动。回收绳104的一端与绕绳辊子固定,另一端与清洁机器人105的尾端连接。回收绳104穿过弹射装置的弹射通道。弹射装置用于将清洁机器人105弹射在垃圾物106的附近,通过控制弹射力来控制弹射距离。收放绳装置用于将抓取到垃圾物106的清洁机器人105,拉回到弹射装置的弹射位中。
[0031] 垃圾回收容器103位于弹射装置的正下方;垃圾回收容器103的顶部设置有开口。初始状态,清洁机器人105位于弹射装置的弹射通道中;此时,若清洁机器人105松开自身抓取的垃圾物106,则垃圾物106将掉入垃圾回收装置103中。
[0032] 如图2所示,清洁机器人105包括第一气爪201、第二气爪202、气爪驱动组件、安装架205、保护罩206和行进驱动装置。安装架205内设置有UWB定位芯片。第一气爪201和第二气爪202的内端间隔设置,且均与安装架205的一端固定。第一气爪201和第二气爪202均为气囊。第一气爪201和第二气爪202的相背侧均设置有由内至外依次排列的凸包。凸包的内腔与气囊主体的内腔连通。当第一气爪201或第二气爪202充入气体时,凸包将膨胀,使得第一气爪201或第二气爪202的外端向远离凸包的一侧弯曲。第一气爪201与第二气爪202内均充有气体。初始状态下,第一气爪201与第二气爪202弯曲至外端相互接触。
[0033] 气爪驱动组件包括第一拉绳203、第二拉绳204、拉绳辊和拉绳电机。安装架205的两侧均开设有穿绳孔。两个穿绳孔与第一气爪201、第二气爪202分别位置对应。拉绳辊支承在安装架205内。拉绳电机固定在安装架205内,且输出轴与拉绳辊的一端固定。第一拉绳203、第二拉绳204的一端与第一气爪201、第二气爪202的外端分别固定。第一拉绳203、第二拉绳204的另一端分别穿过安装架205上的两个穿绳孔,并与拉绳辊固定。保护罩206固定在安装架205远离第一气爪201、第二气爪202的一端。保护罩206与回收绳104固定。
[0034] 当拉绳辊转动时,第一拉绳203、第二拉绳204同步绕上拉绳辊或从拉绳辊上放出。当第一拉绳203、第二拉绳204绕上拉绳辊时,将拉动第一气爪201和第二气爪202的外端向着相互远离的方向翻转,从而使得第一气爪201和第二气爪202呈现张开的状态。第一气爪
201和第二气爪202并非呈细长条状,而是周向呈弧形的板状,故两个第一气爪201和第二气爪202的外端合拢时,能够有效抓取垃圾物106。
[0035] 如图3所示,行进驱动装置包括朝向调整组件、行进电机和螺旋桨207。朝向调整组件包括回转架、转向齿轮301、圆弧转向齿条302、第一驱动齿轮303、支撑轴304、第二驱动齿轮305、转向轴306、第一转向驱动电机和第二转向驱动电机。回转架支承在安装架内。回转架的中心轴线与安装架的中心轴线重合。转向齿轮301与回转架同轴固定。第一驱动齿轮303支承在安装架内。第一驱动齿轮303与圆弧转向齿条302啮合。第一驱动齿轮303由第一转向驱动电机驱动。支撑轴304的两端均与回转架的内侧面固定。支撑轴304的轴线与回转架的中心轴线垂直相交。转向轴306与支撑轴304构成转动副。转向轴306的内端与圆弧转向齿条302的内侧中部固定。圆弧转向齿条302的圆心轴线与支撑轴304的轴线重合。第二驱动齿轮305支承在回转架上。第二驱动齿轮305与转向齿轮301啮合。第二驱动齿轮305由第二转向驱动电机驱动。朝向调整组件用于调整螺旋桨207,从而改变清洁机器人105在水中的行进方向。
[0036] 当转向轴306在第二驱动齿轮305的驱动下旋转至与自身轴线与回转架不重合时,第二驱动齿轮305转动能够驱动转向轴306的外端呈圆形转动(转向轴306的轴线呈圆锥形转动);因此,通过第一转向驱动电机和第二转向驱动电机的转动,能够控制转向轴的外端朝向进行二自由度的变化。转向轴306的外端固定有行进电机。行进电机的输出轴与螺旋桨207固定。
[0037] UWB定位芯片及摄像头的信号输出接口与控制器连接。所有的电机均通过电机驱动器与控制器连接。连接清洁机器人105与控制器的线缆与回收绳104固定在一起。弹射装置的控制接口与控制器连接。河堤101上间隔固定有三个UWB基站;清洁机器人105上的UWB定位芯片与三个UWB基站相配合,能够确定UWB定位芯片的空间位置。
[0038] 该河道自动清洁装置的清洁方法如下:
[0039] 步骤一、摄像头107拍摄照片或视频传输给控制器,当控制器根据接收到的照片或视频判断河面上是否存在垃圾物106以及垃圾物106的位置。
[0040] 步骤二、控制器控制电动云台动作,使得弹射装置的弹射口朝向目标垃圾物;控制器控制弹射装置将清洁机器人105弹向目标垃圾物。由于清洁机器人105的第一气爪201、第二气爪202为气囊,重量较小,故清洁机器人105的水中呈现第一气爪201、第二气爪202朝上的状态。
[0041] 步骤三、控制器根据UWB定位芯片传输来的信号,确定清洁机器人105的位置。
[0042] 步骤四、控制系统通过摄像头107得出垃圾物106和清洁机器人105的相对方位后,控制第一驱动齿轮303和第二驱动齿轮305转动,使螺旋桨207朝向垃圾物106远离的一侧。行进电机驱动螺旋桨207转动,使得清洁机器人105向垃圾物106移动。
[0043] 步骤五、清洁机器人105到达垃圾物106的正下方后,朝向调整组件带动螺旋桨207的朝向正下方;拉绳电机正转,使得第一气爪201和第二气爪202张开。
[0044] 步骤六、行进电机驱动螺旋桨207继续转动,使得清洁机器人105上升至第一气爪201和第二气爪202与垃圾物106接触后,拉绳电机反转,使得第一气爪201和第二气爪202合拢,抓住垃圾物106。
[0045] 步骤七、机器人收发装置102内的收放绳装置开始收线,使回收绳104被拉回,带动清洁机器人105回到弹射装置的弹射口。
[0046] 步骤八、拉绳电机正转,使得第一气爪201和第二气爪202张开,垃圾物106掉入垃圾回收容器103内,实现垃圾清理。之后,拉绳电机反转,使得第一气爪201和第二气爪202合拢。