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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 多功能水面綜合整治機(jī)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 面對(duì)著由于水華等現(xiàn)象而引發(fā)的一系列問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)出一臺(tái)面水面綜合整治機(jī)。主要體現(xiàn)在以下六大系統(tǒng): 1.剪割系統(tǒng)：采用獨(dú)特電磁振動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)切割片； 2.升降系統(tǒng)：采用雙軌道式設(shè)計(jì)； 3.粉碎系統(tǒng)：采用多個(gè)轉(zhuǎn)刀進(jìn)行相對(duì)嚙合式粉碎剪切； 4.收集系統(tǒng)：采用密封式收集方式，減少水草泄漏量； 5.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：由輪船作為該裝置的承載部分及運(yùn)輸部分； 6.抓取系統(tǒng)：由機(jī)械手組成，執(zhí)行相應(yīng)的功能。
- 詳細(xì)介紹：
- 多功能水面綜合整治機(jī)結(jié)構(gòu)特性分析 此處研究的機(jī)器人是多功能水面綜合整治機(jī)機(jī)構(gòu)，通過(guò)平動(dòng)、滑動(dòng)和滾動(dòng)等運(yùn)動(dòng)模式既能使該機(jī)器人在空間上實(shí)現(xiàn)自由運(yùn)動(dòng)的特性。通過(guò)對(duì)該多功能水面綜合整治機(jī)的工作空間以及運(yùn)動(dòng)學(xué)特性的分析，初步剖析了該機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及各桿件之間的連接關(guān)系，為后文控制系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。 （一）多功能水面綜合整治機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 本文研究的多功能除水草機(jī)器整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅通過(guò)幾個(gè)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)控制和滑動(dòng)控制，便可使各部件垂直、水平以及三維空間的移動(dòng)。位置和姿態(tài)控制均能得到很好的實(shí)現(xiàn)。 該綜合整治機(jī)由六大系統(tǒng)組成：剪割系統(tǒng)、抓取系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、粉碎系統(tǒng)、收集壓縮系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。剪割采用理發(fā)推子的結(jié)構(gòu)功能原理工作，獨(dú)特的雙軌道升降方式，保證工作平臺(tái)的精確定位，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作區(qū)域的精確定位，多個(gè)轉(zhuǎn)刀的粉碎機(jī)制與壓縮裝置和小車的組合式收集，大大提高了工作效率。 如第二大點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力分析中所述該機(jī)器人集六大系統(tǒng)于一體，功能強(qiáng)大，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，獨(dú)特的雙軌道式支撐升降，巧妙的模塊化設(shè)計(jì)，大大降低了模型建立的難度。船體與工作臺(tái)面巧妙的夾持連接，合理布局，使得結(jié)構(gòu)緊湊，外觀形象簡(jiǎn)潔。易于操作的控制系統(tǒng)，使得工作效率顯著的提高。同時(shí)船體的整體驅(qū)動(dòng)可以將工作臺(tái)面運(yùn)抵至任何需工作的水域。 （二）多功能水面綜合整治機(jī)工作空間及活動(dòng)度的分析 機(jī)構(gòu)的工作空間是指機(jī)器人操作器的工作區(qū)域，它是衡量機(jī)器人性能的重要指標(biāo)。而機(jī)器人的可達(dá)工作空間是操作器上某一參考點(diǎn)可以達(dá)到的所有點(diǎn)的集合。由于機(jī)構(gòu)的特殊形式，使得機(jī)構(gòu)具有空間的幾大自由活動(dòng)度，所以擁有相對(duì)較大的運(yùn)動(dòng)空間范圍。在活動(dòng)度方面，該機(jī)器人的上半部分結(jié)構(gòu)可以通過(guò)雙滑軌的移動(dòng)將其伸入深度的水中，再由前部的切割裝置對(duì)整排水草進(jìn)行切割。而在傳送帶的前半部分中有一只運(yùn)動(dòng)靈活的機(jī)械手，可把切割的水草等物質(zhì)抓放到傳送帶上或灌木等物質(zhì)直接放至船上，減輕了運(yùn)輸裝置的壓力。 傳送帶則會(huì)把切割后的水草不斷的運(yùn)送到一個(gè)位于船體中間的粉碎加工系統(tǒng)，這一系統(tǒng)是由一根根裝有鋒利螺旋形刀片的圓柱體構(gòu)成的，而這幾根圓柱體彼此之間都是方向轉(zhuǎn)動(dòng)的，這樣就能對(duì)運(yùn)送來(lái)的水草進(jìn)行充分的粉碎，粉碎后的水草則直接從刀片之間落到位于粉碎系統(tǒng)下部的收集系統(tǒng)，該系統(tǒng)由兩條滑軌和一個(gè)收集小車組成，進(jìn)入到收集小車上的水草則會(huì)被車上的壓縮裝置進(jìn)行初步的壓縮處理，以更好的運(yùn)輸。收集滿后的水草則被運(yùn)輸?shù)酱w的尾部，等上岸后再做進(jìn)一步的回收利用。 船體的移動(dòng)則是通過(guò)裝載在船體后部分的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)船體的運(yùn)動(dòng)到達(dá)既定的工作水域開展除水草工作。整體由電機(jī)與螺旋槳構(gòu)成，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)螺旋槳的運(yùn)動(dòng)而使船整體的向前、向后、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)。 （三）多功能水面綜合整治機(jī)要完成的任務(wù) （1）多功能水面綜合整治機(jī)能在湖泊、大河流、海洋等大片水域中應(yīng)用； （2）它能完成水草的切割、收集、粉碎、壓縮回收、廢物重利用等任務(wù)； （3）采用模塊化設(shè)計(jì)，可以組裝多種工作裝置，所以該機(jī)器人能完成多項(xiàng)任務(wù)。例如：在船體上安裝一個(gè)支架、滑輪、繩索以及漁網(wǎng)等，即可實(shí)現(xiàn)在湖泊、水產(chǎn)養(yǎng)殖長(zhǎng)等地進(jìn)行捕魚工作。再如：在船體前安裝一個(gè)鏟斗，即可完成對(duì)水底淤泥的清理工作。
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)
- 由于環(huán)境污染而引起的赤潮水華現(xiàn)象，導(dǎo)致水體的進(jìn)一步惡化，水草瘋長(zhǎng)，對(duì)水上交通造成了嚴(yán)重的不利影響，因此我組欲設(shè)計(jì)一種能夠綜合整治這種污染現(xiàn)象的機(jī)器人，此款機(jī)器人可對(duì)水下污泥，水草及水面藻類的統(tǒng)一處理。 機(jī)器人存在的創(chuàng)新點(diǎn)有：1.有一只活動(dòng)靈巧的機(jī)械手，可對(duì)切割后的水草直接進(jìn)行抓放工作，由此可以避免水草將轉(zhuǎn)軸纏繞住或漂走；2.采用雙軌式設(shè)計(jì)：運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由兩個(gè)并聯(lián)的電機(jī)同步工作，保證了機(jī)器人工作時(shí)的穩(wěn)定性和高效性，可以使整個(gè)工作機(jī)構(gòu)靈活運(yùn)動(dòng)；3.回收打包裝置：經(jīng)過(guò)粉碎后的水草準(zhǔn)確地落入回收倉(cāng)，回收倉(cāng)中設(shè)計(jì)了水草壓縮裝置，可以將水草充分地壓縮成形，實(shí)現(xiàn)更方便地儲(chǔ)存；4.清潔動(dòng)力能源的使用更加相應(yīng)了時(shí)代可持續(xù)發(fā)展之路。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 機(jī)器人學(xué)是現(xiàn)代高科技發(fā)展的重要方向之一，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一，也是我國(guó)科技界跟蹤國(guó)際高科技發(fā)展的重要課題。集多功能、高效、自動(dòng)等等優(yōu)點(diǎn)的機(jī)器人也是我們一直研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。同時(shí)面對(duì)著當(dāng)今水面嚴(yán)重的污染問(wèn)題，水面綜合整治機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。該作品能夠精確的到達(dá)工作水域，協(xié)同機(jī)體的剪割系統(tǒng)、抓取系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、粉碎系統(tǒng)、收集系統(tǒng)精確的完成相應(yīng)工作。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 華北科技學(xué)院科技文化節(jié)優(yōu)秀獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 模型 現(xiàn)場(chǎng)演示 圖片 錄像
使用說(shuō)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(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 多功能水面綜合整治機(jī)集六大系統(tǒng)于一體，功能強(qiáng)大，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)控制，獨(dú)特的雙軌道式支撐升降，巧妙的模塊化設(shè)計(jì)，大大降低了模型建立的難度。船體與工作臺(tái)面巧妙的夾持連接，整體的合理布局，使得結(jié)構(gòu)緊湊，外觀形象簡(jiǎn)潔。易于操作的控制系統(tǒng)，使得工作效率顯著的提高。同時(shí)船體的整體驅(qū)動(dòng)可以將工作臺(tái)面運(yùn)抵至任何需工作的水域。
同類課題研究水平概述
- 水面及水下的綜合整治一直是困擾我國(guó)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，水產(chǎn)業(yè)、船舶航行業(yè)發(fā)展的一個(gè)巨大難題。2008年，蘇州大學(xué)機(jī)電學(xué)院芮延年教授牽頭研發(fā)的一種“湖底淤泥自動(dòng)清理技術(shù)”取得了突破，以每小時(shí)可處理污泥80到100噸，這將大大緩解甚至有望從根本上解決太湖藍(lán)藻污染問(wèn)題。其是從處理藍(lán)藻溫床達(dá)到處理藍(lán)藻的目的。2003年，浙江省水電建筑機(jī)械有限公司的李永華等人發(fā)明創(chuàng)造了一種屬于水面水生植物打撈清除機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水草清除裝置。2007年上海水產(chǎn)大學(xué)張麗珍等人發(fā)明了一種滾刀式水草收割機(jī)。國(guó)內(nèi)的發(fā)展還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，下面是一些來(lái)自海關(guān)圖書網(wǎng)的專利申請(qǐng)（挑選的其中的一部分）：200510044686 水面清理機(jī)具 90216180 沉水植物聯(lián)合收割機(jī) 200920007784 水草收割船 200920149052 一種水草旋切機(jī) 03156838 一種水草清除裝置
