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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 水上垃圾收集機(jī)器人
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 水上垃圾收集機(jī)器人立足于旅游景區(qū)、城市內(nèi)河等狹長的靜水水域，著力解決目前缺少高效率、高安全系數(shù)的打撈設(shè)備而給水面垃圾打撈帶來的種種問題。本設(shè)計(jì)融入了無線遙感技術(shù)，圖像采集和視頻傳輸技術(shù)、液壓傳動(dòng)技術(shù)、單片機(jī)控制和行程控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了人船分離的收集模式，節(jié)約了大量的人力和物力資源。切實(shí)解決了以上所涉及水域的垃圾打撈難題，項(xiàng)目將受到各個(gè)因缺少專業(yè)打撈設(shè)備，給水面環(huán)境的治理帶來極大困難的環(huán)保機(jī)構(gòu)的青睞，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 城市內(nèi)河、旅游景區(qū)河流、水庫和一些平靜的狹長水域由于缺少專業(yè)的水上垃圾收集設(shè)備，使水上垃圾的打撈困難重重?！端侠占瘷C(jī)器人》以以上水域作為設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，融入了無線遙感技術(shù)，圖像采集和視頻傳輸技術(shù)，同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)采用液壓作為傳動(dòng)方式，結(jié)合單片機(jī)和行程控制。具有操作簡(jiǎn)單可靠，收集徹底，效率高，打撈水域廣等優(yōu)勢(shì)。根據(jù)收集垃圾具體功能的要求，船體得設(shè)計(jì)集合了傳統(tǒng)船體及雙體船的優(yōu)點(diǎn)，具有平穩(wěn)性高，相同水域范圍內(nèi)排水量大，船體轉(zhuǎn)向靈活等優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了內(nèi)河因水域狹窄收集帶來的種種收集困難。同時(shí)，遙控船實(shí)現(xiàn)了人船分離的收集模式，消除了人工收集帶來的潛在危險(xiǎn)，還節(jié)約了大量的人力，物力和財(cái)力。對(duì)減少人類勞動(dòng)強(qiáng)度，推動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展具有重要意義。 垃圾回收過程為：操作人員通過圖像采集后傳輸回到操作界面，操作人員通過視頻圖像為其航行導(dǎo)航，接收到操作人員發(fā)出的信號(hào)后，兩前端擋板自動(dòng)打開，將擋板和船體自身水域內(nèi)的垃圾圍在收集范圍內(nèi)。操作人員通過視頻圖像觀察垃圾聚集到一定量以后，發(fā)出收集垃圾信號(hào)，液壓驅(qū)動(dòng)桿伸出將垃圾向中間聚攏，擋板合攏到位后壓動(dòng)垃圾清運(yùn)回收液壓缸開關(guān)，自動(dòng)將垃圾回收到垃圾儲(chǔ)存?zhèn)}內(nèi)。當(dāng)垃圾到儲(chǔ)存?zhèn)}前端后，順序動(dòng)作的液壓缸驅(qū)動(dòng)垃圾刮板自動(dòng)將垃圾推到垃圾回收倉后倉，以保證下次繼續(xù)回收垃圾。最后，當(dāng)觀察到垃圾倉裝滿后，操作返航到指定垃圾回收?qǐng)龅?，傾斜垃圾，如此便完成了整個(gè)垃圾回收過程。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 面對(duì)目前旅游景區(qū)、城市內(nèi)河及一些狹長水域污染日益嚴(yán)重，但由于缺少專業(yè)打撈設(shè)備而給水上垃圾打撈帶來了極大的困難這一現(xiàn)狀，我們?cè)O(shè)計(jì)制作了這么一款水上垃圾收集機(jī)器人。其基本思路是設(shè)計(jì)制作一款能夠?qū)嶋H打撈水面漂浮垃圾的收集裝置，項(xiàng)目融入了無線遙感技術(shù)，液壓控制技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)和行程控制技術(shù)。能實(shí)現(xiàn)人船分離的收集模式，節(jié)約大量的人力資源和物力資源同時(shí)，還解決人工收集存在安全隱患等問題。 其創(chuàng)新點(diǎn)主要有： 1.船體的自動(dòng)導(dǎo)航和監(jiān)測(cè)功能。2.船體設(shè)計(jì)的創(chuàng)新。3.模擬人工清掃垃圾的垃圾回收裝置。4.垃圾回收倉內(nèi)的行程控制裝置。5.液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作 各項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)關(guān)鍵如下： 1. 實(shí)現(xiàn)船體自動(dòng)導(dǎo)航和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的圖像采集、傳輸（設(shè)計(jì)要求為大于5km），并保證傳輸圖像的清晰度和響應(yīng)速度。同時(shí)讓系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力。 2. 由于船身較小，要使船體能夠在行駛過程中保持較高的平穩(wěn)性，我們采用了小水線面船的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)加大了兩個(gè)浮體的體積比列，增寬了濕甲板的寬度，降低支柱體高度，使船體對(duì)總體橫向彎矩、總體水平扭矩、總體不同步縱搖扭矩、具有較強(qiáng)的抵抗能力，滿足了船體設(shè)計(jì)的要求。 3. 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和行程控制設(shè)計(jì)過程中將兩者進(jìn)行了整合。將液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的各個(gè)動(dòng)作中間用行程控制開關(guān)連接成一套連續(xù)的動(dòng)作，大大降低了操作的技術(shù)要求，既操作者只需要發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，其它信號(hào)就能通過行程控制開關(guān)連續(xù)完成垃圾回收的整個(gè)過程。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.與現(xiàn)有打撈技術(shù)相比，具有垃圾打撈可靠，效率高的特點(diǎn)。作品打撈方式為模擬人工清掃垃圾的打撈動(dòng)作，簡(jiǎn)單實(shí)用，效率高，且不需要人工直接參與打撈。 2.能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程操控導(dǎo)航和水面垃圾監(jiān)測(cè)。作品設(shè)計(jì)了圖像傳輸自動(dòng)導(dǎo)航和水面垃圾監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過無線攝像及傳輸，操作人員只需要在指定的工作場(chǎng)所通過觀看傳輸回來的實(shí)拍圖像，對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操控即可實(shí)現(xiàn)船體的導(dǎo)航行駛和垃圾的打撈過程，同時(shí)能監(jiān)測(cè)到水面垃圾的污染情況和打撈的效果。 3.具有垃圾收集效率高的顯著特點(diǎn)?，F(xiàn)有的打撈技術(shù)只能實(shí)現(xiàn)在船體幅域內(nèi)的垃圾打撈，而此作品針對(duì)這個(gè)明顯的缺陷，在船體前端加上兩塊能夠開合的擋板，來增大單次打撈的水域面積，從而整體提高了打撈的水域面積。 4.動(dòng)作可靠，靈敏度高。系統(tǒng)中兩塊開合擋板，垃圾回收清運(yùn)板，垃圾倉內(nèi)行程控制垃圾清運(yùn)刮板采用了一對(duì)同步液壓缸和兩個(gè)時(shí)序控制動(dòng)作的液壓缸。完成一整套垃圾回收的連續(xù)過程，且液壓控制具有效率高，控制簡(jiǎn)單方便，精確的優(yōu)點(diǎn)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2007年申報(bào)大學(xué)生SRT項(xiàng)目并成功立項(xiàng)，2009年5月SRT項(xiàng)目成功結(jié)題。 在第十一屆挑戰(zhàn)杯省決賽的評(píng)選過程中，作品以其實(shí)用性和可行性等一系列的優(yōu)勢(shì)脫穎而出，獲得了省賽科技制作（A）類一等獎(jiǎng)，并獲得省直推參加全國決賽。
作品所處階段
- 2009年1月已經(jīng)完成了作品的理論設(shè)計(jì)計(jì)算，現(xiàn)在作品正處于理論完善與實(shí)物制作階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)合作
作品可展示的形式
- 作品可展示的形式為實(shí)物產(chǎn)品、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像、樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- （一）技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)： 1.經(jīng)濟(jì)適用，智能高效。2.操作簡(jiǎn)單，控制準(zhǔn)確到位。3.收集可靠，效率高。 4.節(jié)約大量的勞動(dòng)力及收集成本。5.能夠?qū)崿F(xiàn)人船分離打撈，消除潛在的危險(xiǎn)。6.減小勞動(dòng)強(qiáng)度，改善打撈工作人員工作環(huán)境。7.生產(chǎn)成本低下，實(shí)用性強(qiáng)。8.實(shí)際解決了現(xiàn)有打撈設(shè)備缺少的尷尬局面，具有極大的市場(chǎng)潛力。 （二）適用范圍： 1.城市內(nèi)河的垃圾打撈。2．旅游景區(qū)的內(nèi)河，湖面等靜水水域。3．一些狹長的靜水水域和淺水區(qū)漂浮垃圾集中地點(diǎn)。 （三）市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè) 1．水上垃圾收集機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了人船分離的打撈模式，這種打撈模式隨著技術(shù)的不斷完善必將代替現(xiàn)有的垃圾收集模式，還解決了現(xiàn)有的水上打撈設(shè)備正面臨著奇缺的尷尬現(xiàn)狀，具有巨大的市場(chǎng)潛力。2.隨著水上環(huán)境的治理問題越發(fā)突出，對(duì)水上環(huán)境的治理力度必將不斷增強(qiáng)，水上垃圾收集機(jī)器人以其實(shí)用性高，成本低廉，操作簡(jiǎn)單，安全可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際地解決了垃圾收集的許多弊端，將有很大的發(fā)展?jié)摿Α?
同類課題研究水平概述
- 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1.海上垃圾接收處理船的設(shè)計(jì)與制造 劉正友，船舶設(shè)計(jì)通訊，1994.01 該船具有收集、運(yùn)輸和處理固態(tài)和液態(tài)垃圾及艙底油污水的能力。處理垃圾后的排放物能滿足國際船舶污染物排放標(biāo)準(zhǔn)及IMO73/78國際防污染公約的要求。本船處理垃圾實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,人員與垃圾不直接接觸,處理垃圾流程達(dá)到國際先進(jìn)水平,但其造價(jià)僅為進(jìn)口同類船舶的三分之一。 2. PLC控制器在垃圾收集船上的應(yīng)用探討 楊偉南，珠江水運(yùn)，2001.02 通過對(duì)垃圾船的垃圾收集/傳送裝置的PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)分析,闡述了PLC控制系統(tǒng)在垃圾船上的應(yīng)用是可行的,而且具有提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)。 從以上研究的現(xiàn)狀可以看到，國內(nèi)針對(duì)城市內(nèi)河，旅游景區(qū)等水域的打撈設(shè)備的研制處于空白階段，多數(shù)研究都只是處于研究報(bào)告和理論設(shè)計(jì)層面之上，而沒有真正能夠用于實(shí)際生產(chǎn)的水上垃圾打撈設(shè)備。 國外研究現(xiàn)狀 1.國外浮油回收裝置 薛棟生 ,王潤基,交通環(huán)保,1980,01 日益嚴(yán)重的海洋油污染,引起了世界各海運(yùn)國家的普遍重視,並相繼采取了各種防污染措施。本文收集了幾種國外使用較廣泛的浮油回收裝置,以供參考借簽。 “拜克瑪”浮油回收裝置 “英國石油(BP)公司”研制了二種浮油回收裝置。一種為“拜克瑪”海上浮油回收裝置,另一種為“克瑪諾”小型浮油回收裝置。 2. 新型港口水域清潔船 水路運(yùn)輸文摘,2001,03 新加坡海事與港口管理局(MPA)最近將5艘特別設(shè)計(jì)的多用途船用于維護(hù)港口水域的清潔。其中兩艘清除水面漂浮物，3艘收集靠泊船舶的垃圾。兩艘漂浮物清潔船的主尺度是總長16.90米，型寬6.00米,型深2.60米，吃水1.65米，都是鋼質(zhì)雙體船，具有雙螺旋槳。每個(gè)分船體都被三道水密橫艙壁分成四個(gè)艙室。 從以上信息可以看到，國外對(duì)水上垃圾的治理力度和投入力度都非常大，但是多數(shù)投入都是用于水面油污的處理和針對(duì)海域等廣闊水域的水上垃圾打撈，沒有針對(duì)水上垃圾收集機(jī)器人所定位的收集水域的打撈設(shè)備。
