一种太阳能智能水面漂浮物清理船的制作方法

1.本发明涉及水体表面清理技术领域，具体涉及一种太阳能智能水面漂浮物清理船。


背景技术：

2.目前，在国内流域的水体（如河、湖等）表面，时常可以观察到蓝藻、人造垃圾等污染物和水生物腐烂所产生的泡沐浮在水面，这些垃圾在水域上流动并堆积，对水体表面造成的污染不仅影响人们的感官，更是对水环境造成了巨大的污染。当下在水域表面清理的行业内，由于水面垃圾种类复杂多样，缺乏专业的清理技术和设备，普遍采用的是人工打捞法，而此方法不仅耗时耗力、效率低下，且无法完全清扫一些特定的漂浮垃圾（如蓝藻等），另外还存在安全隐患，同时人力成本高昂，因此如何设计一种自动清理水域表面垃圾的技术和方法，便成为行业内的一个亟待解决的问题。
3.在现有专利文件《一种无人船》（申请号：201710801782 申请日：2017.09.07 公开号：cn 10760037 a 公开日：2018.01.19）中，该船采用传统的蓄电池供电方法为清理船提供能源，此种方法在水域过大的表面进行清理时会有续航时间不足的隐患，造成下水作业需要反复充电，降低了该机器的使用效率。
4.在现有专利文件《一种水上清理船》（申请号：201310458010.5 申请日：2015.3.19 公开号：103466049a 公开日：2013.12.25）以及现有专利文件《一种无人船》（申请号：201710801782 申请日：2017.09.07 公开号：cn 10760037 a 公开日：2018.01.19）中，垃圾收集装置处理的范围非常有限，在水域表面清理时，只能依靠船体的前段小范围围网收集水面污染漂浮垃圾，收集垃圾时需要实时调整船头方向进行反复清扫收集，导致效率低下。
5.因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种太阳能智能水面漂浮物清理船。
7.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种太阳能智能水面漂浮物清理船，包括主船体以及至少一个副船体，所述副船体与所述主船体之间通过连接带连接；所述主船体包括太阳能发电单元以及水面漂浮物自动回收单元；所述太阳能发电单元包括太阳能板以及驱动该太阳能板进行自由度调节的逐日驱动装置；所述逐日驱动装置包括一底座，该底座固设于所述主船体的上方；所述底座的上表面固设有至少三个滑轨，各所述滑轨的内端对应底座的中心设置，且各滑轨绕底座的中心等角度布置；所述滑轨上滑动设置有滑块，该滑块经驱动在滑轨上做直线往复位移；还包括数根连杆，所述连杆的下端转动连接于所述滑块上，转动连接处为第一转
动点；所述连杆的上端转动连接于所述太阳能板的底部，转动连接处为第二转动点，且各所述第二转动点以太阳能板的底部中心为基准等角度均布；所述太阳能板上设有数个第一太阳能电池片，各所述第一太阳能电池片均与一电源系统电性连接；所述水面漂浮物自动回收单元包括架体，以及连设于该架体上的回收传送带和回收箱；所述回收传送带为后端向上抬起的倾斜状设计，其前端为漂浮物收集端；所述回收箱的上端敞口，并对应所述回收传送带后端的下方设置；所述回收传送带经驱动，其上表面做从前向后的位移，进而将漂浮物收集端的漂浮物传送至后端的所述回收箱中进行回收；所述副船体的船身底部设有驱动电机，用于驱动所述副船体移动；所述副船体上设有通信模块，该通信模块与一控制系统通信连接。
8.上述技术方案中的有关内容解释如下：1．上述方案中，所述副船体设有一对，两所述副船体分列于所述主船体的前方两侧，以便更好地收拢聚集水面漂浮物至所述主船体的前方。
9.2．上述方案中，所述连接带为围栏带。工作时，所述围栏带漂浮于水面，用于将水面漂浮物收拢聚集至所述主船体的前方。
10.其中，所述围栏带中可集成有电源线，该电源线连接所述电源系统与所述副船体中的驱动电机。所述围栏带中还可集成有通信线，该通信线连接所述主船体与所述副船体中的通信模块。
11.3．上述方案中，所述连接带上连设有数个漂浮圆盘，各所述漂浮圆盘均沿相同方向自转；当连接带连设于所述主船体的左前方时，各漂浮圆盘顺时针旋转；当连接带位于所述主船体的右前方时，各漂浮圆盘逆时针旋转。借此设计，可将水面漂浮物从前向后传送至所述主船体的前方。
12.其中，所述漂浮圆盘的上表面连设有太阳能电池，该太阳能电池对漂浮圆盘的驱动电机供电。或者，可通过连接带中集成的电源线通过电源系统给各漂浮圆盘供电。
13.4．上述方案中，所述主船体包括船体单元。
14.其中，所述船体单元包括一充气的船身。还包括设于该船身底部的一驱动电机，用于驱动所述主船体移动。
15.5．上述方案中，所述太阳能板的上方固设有数个聚光镜，所述聚光镜与所述第一太阳能电池片一一对位且间隔设置，各第一太阳能电池片位于与之对位的聚光镜的焦点中。借此设计，可进一步提升光能的收集效率。
16.6．上述方案中，所述太阳能板上还设有数个第二太阳能电池片，各所述第二太阳能电池片均与所述电源系统电性连接；所述第二太阳能电池片嵌设于相邻第一太阳能电池片之间，构成各第一太阳能电池片与各第二太阳能电池片在太阳能板的上表面上交错布置，且所述第二太阳能电池片的表面积小于所述第一太阳能电池片；所述太阳能板的上方间隔固设有一透光板，该透光板上设有数个聚光镜，所述聚光镜与所述第二太阳能电池片一一对位设置，且第二太阳能电池片位于与之对位的聚光镜
焦点中。
17.通过第二太阳能电池片和聚光镜的设置，可进一步提升光能的收集效率。在实际应用时，第一太阳能电池片与第二太阳能电池片组合搭配使用，能够适应不同天气状况的不同光照强度的发电需要，且由于第二太阳能电池片体积小于第一太阳能电池片并嵌设于各第一太阳能电池片之间，因此并不会增加太阳能板的总面积和总质量，不会影响逐日驱动装置对太阳能板的驱动。
18.7．上述方案中，所述电源系统还包括蓄电池。借此设计，一方面当天气情况恶劣时，可通过蓄电池保证清理船的基本运作需求，另一方面当太阳能板的发电有盈余时，可通过蓄电池进行电能的存储，提高发电利用率。
19.8．上述方案中，所述水面漂浮物自动回收单元还包括一对第一挡板，连设于所述回收传送带的前端，该对第一挡板呈前扩后收的喇叭状，用于聚拢漂浮物。
20.9．上述方案中，所述回收传送带的上表面上沿前后方向凸设有数个间隔布置的第二挡板，用于将聚拢于漂浮物收集端的漂浮物挖起，并传送至回收传送带后端处的回收箱中收集。
21.本发明的工作原理及优点如下：本发明一种太阳能智能水面漂浮物清理船，包括主船体及副船体，两者通过连接带连接；主船体包括太阳能发电单元及水面漂浮物自动回收单元；太阳能发电单元包括太阳能板及逐日驱动装置；逐日驱动装置包括底座，底座上设有至少三个滑轨，各滑轨绕底座中心等角度布置；滑轨上设有滑块，滑块经驱动在滑轨上做直线位移；还包括数根连杆，连杆下端转动连接于滑块上，连杆上端转动连接于太阳能板底部；太阳能板上设有数个第一太阳能电池片；水面漂浮物自动回收单元包括回收传送带和回收箱；回收传送带后端抬起，前端为漂浮物收集端；回收箱上端敞口对应回收传送带后端的下方；回收传送带做从前向后位移，将漂浮物传送至后端回收箱中。
22.本发明通过副船体围网协同式漂浮物收集方法，提升了清理船对漂浮物的收集效率，将现有的单一主船体收集的方式进行了创新，连接带围住漂浮物之后，主船体无需反复调整角度来进行反复移动收集，而是正常向前行驶并用传送带进行收集，显著提升了漂浮物的收集效率。
23.本发明可通过太阳能板进行供电。在进行清理作业时，太阳与主船体之间的角度随船位置移动所改变，为了提高太阳能源供电的效率，通过逐日驱动装置可减小太阳能板与太阳之间的角度，从而实现最大光源利用，提升了整体能源装置的效率，为清理船提供充分太阳能。
24.本发明太阳能发电单元不仅效率高，也符合了环境友好原则，采用清洁的太阳能作为能源，不在水域和空气中排放更多的废料，同时为清理船提供有效稳定的能源，提升了清理船的续航能力。
25.综上，本发明清理特定水域的水面漂浮物，不仅清理效率高，且所用能源清洁，具有突出的实质性效果和显著的进步。
附图说明
26.附图1为本发明实施例的结构示意图一；
附图2为本发明实施例的结构示意图二；附图3为本发明实施例太阳能发电单元的结构示意图；附图4为本发明实施例太阳能发电单元中太阳能板角度变化后的结构示意图；附图5为本发明实施例太阳能发电单元中太阳能板与透光板分解后的结构示意图；附图6为本发明实施例水面漂浮物自动回收单元的结构示意图。
27.以上附图中：1．主船体；2．副船体；3．连接带；4．漂浮圆盘；5．太阳能电池；6．船身；7．太阳能板；8．底座；9．滑轨；10．滑块；11．连杆；12．第一转动点；14．第一太阳能电池片；15．回收传送带；16．第二太阳能电池片；17．透光板；18．聚光镜；19．架体；21．回收箱；22．滤网；23．第一挡板；24．第二挡板；25．主船体的通信模块；26．激光雷达；27．主船体的摄像头；28．副船体的摄像头；29．姿态传感器；30．gps天线。
具体实施方式
28.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。
29.本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。
30.关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。
31.关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。
32.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
33.关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案描述上额外的引导。
34.关于本文中所使用的“前”、“后”、“左”、“右”等，均为方向性用词，在本案中仅为说明各结构之间位置关系，并非用以限定本案保护方案及实际实施时的具体方向。
35.参见附图1~6所示，一种太阳能智能水面漂浮物清理船，包括主船体1以及至少一个副船体2，所述副船体2与所述主船体1之间通过连接带3连接。
36.所述副船体2设有一对，两所述副船体2分列于所述主船体1的前方两侧，以便更好地收拢聚集水面漂浮物至所述主船体1的前方。
37.其中，如图1所示，所述连接带3可为围栏带。工作时，所述围栏带漂浮于水面，用于将水面漂浮物收拢聚集至所述主船体1的前方。
38.所述围栏带中可集成有电源线，该电源线连接电源系统与所述副船体2中的驱动电机。所述围栏带中还可集成有通信线，该通信线连接所述主船体1与所述副船体2中的通信模块。
39.其中，如图2所示，在另一实施方案中，所述连接带3上连设有数个漂浮圆盘4，各所述漂浮圆盘4均沿相同方向自转；当连接带3连设于所述主船体1的左前方时，各漂浮圆盘4顺时针旋转；当连接带3位于所述主船体1的右前方时，各漂浮圆盘4逆时针旋转。借此设计，可将水面漂浮物从前向后传送至所述主船体1的前方。
40.所述漂浮圆盘4的上表面可连设有太阳能电池5，该太阳能电池5对漂浮圆盘4的驱动电机供电。或者，可通过连接带3中集成的电源线通过电源系统给各漂浮圆盘4供电。
41.如图1、2所示，所述主船体1包括船体单元、太阳能发电单元以及水面漂浮物自动回收单元。
42.所述船体单元包括一充气的船身6，还包括设于该船身6底部的一驱动电机，该驱动电机由所述太阳能发电单元供电，用于驱动所述主船体1移动。
43.如图3~5所示，所述太阳能发电单元包括太阳能板7以及驱动该太阳能板7进行自由度调节的逐日驱动装置。
44.所述逐日驱动装置包括一底座8，该底座8固设于所述主船体1的上方；所述底座8的上表面固设有至少三个滑轨9，各所述滑轨9的内端对应底座8的中心设置，且各滑轨9绕底座8的中心等角度布置；如滑轨9的数量为三个，则相邻两滑轨9之间的夹角为120
°
。
45.所述滑轨9上滑动设置有滑块10，该滑块10经电机驱动在滑轨9上做直线往复位移；还包括数根连杆11，所述连杆11与滑块10一一对应，连杆11的下端通过球形关节转动连接于所述滑块10上，转动连接处为第一转动点12；所述连杆11的上端通过球形关节转动连接于所述太阳能板7的底部，转动连接处为第二转动点，且各所述第二转动点以太阳能板7的底部中心为基准等角度均布。
46.借此设计，假定底座8的状态为水平状态，各第一转动点12位于同一水平面中，各第二转动点位于同一平面中。各第一转动点12的水平位置相对所述底座8可变，各第一转动点12的高度位置相对所述底座8不可变；由于连杆11的上下两端均为转动设计，因此各第二转动点的水平位置及高度位置均相对所述底座8可变，构成太阳能板7的俯仰角、横倾角等均可调，以满足对太阳位置的追踪需要，使太阳能板7能够始终正对太阳，即实现逐日，从而提高光电转换效率。还可根据需要对太阳能板7的高度进行调节，以避让桥梁等低空障碍物。
47.控制系统可根据太阳角度的变化以及清理船位置的变化实时控制逐日驱动装置对太阳能板7进行角度调节，具体的调节机制可为现有技术，为本领域技术人员所能够掌握，由于并非本案的发明点，故不做赘述。
48.其中，所述连杆11可设计成“人”字形，连杆11下端为一分二的分岔设计，构成同一连杆11与滑块10连接时具有两个第一转动点12，可提高对太阳能板7支撑的稳定性以及控制精度。
49.所述太阳能板7上设有数个第一太阳能电池片14，各所述第一太阳能电池片14均与电源系统电性连接。
50.其中，所述太阳能板7上还设有数个第二太阳能电池片16，各所述第二太阳能电池片16均与所述电源系统电性连接；所述第二太阳能电池片16嵌设于相邻第一太阳能电池片14之间，构成各第一太阳
能电池片14与各第二太阳能电池片16在太阳能板7的上表面上交错布置，且所述第二太阳能电池片16的表面积小于所述第一太阳能电池片14。
51.所述太阳能板7的上方间隔固设有一透光板17，该透光板17上设有数个聚光镜18，所述聚光镜18与所述第二太阳能电池片16一一对位设置，且第二太阳能电池片16位于与之对位的聚光镜18的焦点中。
52.通过第二太阳能电池片16和聚光镜18的设置，可进一步提升光能的收集效率。在实际应用时，第一太阳能电池片14与第二太阳能电池片16组合搭配使用，能够适应不同天气状况的不同光照强度的发电需要，且由于第二太阳能电池片16体积小于第一太阳能电池片14并嵌设于各第一太阳能电池片14之间，因此并不会增加太阳能板7的总面积和总质量，不会影响逐日驱动装置对太阳能板7的驱动。
53.或者，也可不设置第二太阳能电池片16，直接在所述太阳能板7的上方固设数个聚光镜18，所述聚光镜18与所述第一太阳能电池片14一一对位且间隔设置，各第一太阳能电池片14位于与之对位的聚光镜18的焦点中（未附图示）。
54.所述电源系统为主船体1的驱动电机、副船体2的驱动电机、回收传送带15的驱动电机、逐日驱动装置中滑块10的驱动电机等系统中需要用电的器件进行供电。所述电源系统还包括蓄电池。借此设计，一方面当天气情况恶劣时，可通过蓄电池保证清理船的基本运作需求，另一方面当太阳能板7的发电有盈余时，可通过蓄电池进行电能的存储，提高发电利用率。
55.如图6所示，所述水面漂浮物自动回收单元包括架体19，以及连设于该架体19上的回收传送带15和回收箱21；所述回收传送带15和所述回收箱21中均设有滤网22，以便对回收的漂浮物进行干湿分离。
56.所述回收传送带15为后端向上抬起的倾斜状设计，其前端为漂浮物收集端。
57.还包括一对第一挡板23，连设于所述回收传送带15的前端，该对第一挡板23呈前扩后收的喇叭状，用于聚拢漂浮物。
58.所述回收箱21的上端敞口，并对应所述回收传送带15后端的下方设置；所述回收传送带15经电机驱动，其上表面做从前向后的位移，进而将漂浮物收集端的漂浮物传送至后端的所述回收箱21中进行回收；所述回收传送带15的上表面上凸设有数个间隔布置的第二挡板24，第二挡板24以其长度方向对应回收传送带15的宽度方向设置，且各第二挡板24沿前后方向排列于回收传送带15的上表面，用于将聚拢于漂浮物收集端的漂浮物挖起，并传送至回收传送带15后端处的回收箱21中收集。
59.其中，所述副船体2的船身底部设有驱动电机，该驱动电机由所述电源系统供电，或者由副船体2自带的蓄电池供电，用于驱动所述副船体2移动。
60.所述副船体2上设有通信模块，该通信模块与控制系统通信连接；该控制系统可设于主船体1上，并在所述主船体1上设通信模块25；该控制系统也可设于远处的控制中心，与清理船远程通信。
61.控制系统的具体实施方案和工作原理为现有技术，为本领域技术人员所能够掌握，由于并非本案发明点，故本文不做赘述。
62.其中，如图1、2所示，所述主船体1上还设有激光雷达26，用于扫描周位的障碍物，
以便清理船进行避让。
63.所述主船体1上还设有摄像头27，用于主船体1的导航。
64.所述副船体2上还设有摄像头28，用于发现水面漂浮物并对副船体2进行导航。
65.所述主船体1上还设有姿态传感器29，用于辅助主船体1的控制，同时可辅助逐日驱动装置对太阳能板7进行逐日驱动。
66.所述主船体1上还设有gps天线30，用于清理船的定位和导航。
67.本发明于工作时，副船体2首先进行水域表面漂浮物的检测，检测到前方有区域性的漂浮物垃圾后，可通过副船体2进行加速，以主船体1为圆心，连接带3的长度为半径进行围网操作，并用回收传送带15将围拢的漂浮物垃圾进行收集，收集完成后，副船体2加速运动到起始位置，此阶段的漂浮物收集结束。
68.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。