新型雙體式海洋清理平臺設(shè)計(jì)

曹文鵬 金星 劉燦 李陽陽 李偉嘉 郭懷睦

摘要：新型雙體式海洋清理平臺是為了改進(jìn)人工打撈的不足而設(shè)計(jì)的，可以在很大程度上提高固體垃圾的收集效率、擴(kuò)大收集范圍，減少人工成本，降低人員的工作強(qiáng)度。能夠?qū)崿F(xiàn)尋找、識別各種漂浮于水面的垃圾，鎖定目標(biāo)并收集、粉碎。有多種工作模式適用不同的海域。這款設(shè)備將大大提高海洋垃圾清理的安全性和高效率性。節(jié)約大量的人力和物力資源，切實(shí)解決海域垃圾打撈難題。

關(guān)鍵詞：新型雙體式海洋清理平臺;單片機(jī);收集裝置;

1引言：

當(dāng)前海洋污染給人們的生產(chǎn)生活、社會生態(tài)環(huán)境都帶來了非常嚴(yán)重的影響，越來越受到社會的普遍關(guān)注。目前清理海洋垃圾主要靠人工進(jìn)行打撈，人力物力耗費(fèi)巨大。海洋環(huán)境多變，清理過程中非常容易發(fā)生事故。人工清理垃圾的效率比較低，一個(gè)熟練的工人一天只能清理300平方米的海域，勞動強(qiáng)度大，較危險(xiǎn)。本文設(shè)計(jì)新型雙體式海洋清理平臺來解決此問題。

2新型雙體式海洋清理平臺工作原理：

基于工作環(huán)境的復(fù)雜性，本設(shè)計(jì)采用雙體式船體結(jié)構(gòu)，用單片機(jī)作為核心控制，利用兩個(gè)螺旋槳的正反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向舵機(jī)的配合控制，實(shí)現(xiàn)新型雙體式海洋清理平臺的前進(jìn)后退、左移右移等功能。結(jié)合收集裝置、傳送裝置、粉碎裝置對海面進(jìn)行全方位清理。結(jié)合外部傳感器實(shí)現(xiàn)場合有向運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)清理有序工作。

當(dāng)需要清理海洋垃圾的時(shí)候，該機(jī)器人可以通過裝在電路箱11中的無線控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程操控機(jī)器人或預(yù)先設(shè)定范圍自動清理，將動力推進(jìn)裝置9啟動，帶動螺旋槳15旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人在水面上行走，通過轉(zhuǎn)動平臺10調(diào)整方向。到達(dá)清理區(qū)域后將氣壓缸8啟動帶動兩側(cè)擋板5向兩側(cè)展開，兩側(cè)擋板5完全展開后氣壓缸8停止。將前粉碎滾輪3和后粉碎滾輪12啟動，將履帶式輔助收集裝置4、前置傳送帶13、后置傳送帶14、側(cè)傳送帶7啟動。船體5前側(cè)的履帶式輔助收集裝置4、船體5兩側(cè)的擋板6將水面上的塑料袋、飲料瓶、爛漁網(wǎng)等海洋垃圾分別集中在前置傳送帶13和側(cè)傳送帶7前。海洋垃圾通過前置傳送帶13和后置傳送帶14進(jìn)入儲存箱2的進(jìn)料口，對其進(jìn)行粉碎，即方便該機(jī)器人上岸后儲存箱2的清理又節(jié)省了儲存箱2的儲存空間延長了該機(jī)器人單次工作時(shí)間。動力推進(jìn)裝置9向前推進(jìn)，不斷清理海洋垃圾。當(dāng)該清理區(qū)域清理完成或儲存箱2儲存空間不足時(shí)，將履帶式輔助收集裝置4、前置傳送帶13、后置傳送帶14、側(cè)傳送帶7停止，將前粉碎滾輪3和后粉碎滾輪12停止。將氣壓缸8啟動帶動兩側(cè)擋板5向內(nèi)側(cè)關(guān)閉，兩側(cè)擋板5完全關(guān)閉后氣壓缸8停止。該機(jī)器人通過無線控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程操控或預(yù)先設(shè)定地址返回。頂部的太陽能電池板1為該機(jī)器人提供能源，多余的電能儲存到電路箱11內(nèi)的鋰電池中。從而達(dá)到安全、快速、高效清理海洋垃圾的目的。

3新型雙體式海洋清理平臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：

3.1控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

由圖3.1可知當(dāng)操作人員通過攝像采集到需要清理的海域后通過控制遙控器給單片機(jī)發(fā)送信號，單片機(jī)接收到信號后控制電動機(jī)工作，通過紅外光電傳感器控制調(diào)節(jié)整機(jī)的位置。控制新型雙體式海洋清理平臺的動力裝置、收集裝置、傳送裝置、粉碎裝置實(shí)現(xiàn)海洋清理工作。

3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

圖中1太陽能電池板，2儲存箱，3前粉碎滾輪，4履帶式輔助收集裝置，5船體，6擋板，7側(cè)傳送帶，8氣壓缸，9動力推進(jìn)裝置，10轉(zhuǎn)向舵機(jī)，11電路箱，12后粉碎滾輪，13前置傳送帶，14后置傳送帶，15螺旋槳。

3.2.1動力裝置

如圖3.2.1-1所示動力裝置由動力推進(jìn)裝置9、轉(zhuǎn)向舵機(jī)10、螺旋槳15組成，利用兩個(gè)螺旋槳的正反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向舵機(jī)的配合控制，實(shí)現(xiàn)新型雙體式海洋清理平臺的前進(jìn)后退、左移右移。

3.2.2收集裝置

如圖3.2.1-2所示收集裝置由履帶式輔助收集裝置4、擋板6、氣壓缸8組成，當(dāng)設(shè)備先前行駛時(shí)，前方的輔助收集裝置4啟動向內(nèi)側(cè)傳動，使海洋垃圾集中到前置傳送帶13前;氣壓缸8啟動兩側(cè)擋板6展開使海洋垃圾集中到側(cè)傳送帶前;從而實(shí)現(xiàn)收集功能。

3.2.3傳送裝置

如圖3.2.1-3所示傳送裝置由前置傳送帶13、側(cè)傳送帶7、后置傳送帶14組成，該裝置將收集裝置收集的海洋垃圾傳送到指定位置。

3.2.4粉碎裝置

如圖3.2.1-3所示粉碎裝置由前粉碎滾輪3，后粉碎滾輪12組成，將傳動裝置傳送的海洋垃圾進(jìn)行粉碎存入儲存箱2內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)粉碎功能。

3.3新型雙體式海洋清理平臺的功能及優(yōu)點(diǎn)

新型雙體式海洋清理平臺可應(yīng)用于近海大面積清理作業(yè)，也可應(yīng)用于復(fù)雜海域。采用單片機(jī)來控制設(shè)備內(nèi)部的多個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)多種功能，如收集功能，粉碎功能等。新型雙體式海洋清理平臺結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，實(shí)現(xiàn)功能可靠、抗干擾能力強(qiáng)，工作環(huán)境相對惡劣。

4結(jié)語：

新型雙體式海洋清理平臺采用單片機(jī)控制多個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)智能、高效、清理海洋垃圾的目的，同時(shí)采用雙體式船體提高了航行穩(wěn)定性。該設(shè)備即節(jié)省了人力、物力資源，又提高了清理工作效率與質(zhì)量。

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