水面可移动清洁机器人.doc

编号

机电产品创新设计竞赛方案书
（2013）
项目名称： 水面可移动清洁机器人
所属类别： 其他
申 报 人： xxx
所在院系： 交通学院
所在专业： 机械设计制造及其自动化

2013 年 9 月

项目名称
水面清扫机器人
项目类别
A：梦工厂（） B：梦幻课堂（） C：其它（√）（请勾选）
申请者情况

2

项目负责人获奖情况

研究内容提要（100字左右）
近年来，人们在重视其经济效益的同时却往往忽略了他们对环境的污染，譬如在水面上飘浮着的各种垃圾。用人工清理水面漂浮物只是权益之计，有些危险水域人无法工作。需要通过机器人代替清理,既减少了危险，又可以提高工作效率。
国内外本项目的研究状况：
很多发达国家致力于水面污染治理设备的研究，如石油清理设备，很多是用于大量泄露石油的清理。针对中小型湖泊水域环境的治理，国内常州超媒体与感知技术研究所有过对这方面的研究，该机器人可以清除漂浮在水表面的垃圾，蓝藻。它体积小，动作灵活，对于小区域的打捞效果极好。
因此，开发一种性能优良，价格便宜，操作简单，使用安全的自主式智能水面清扫机器人已成为一种必要，而且有较好的市场前景。

项目的创新点（100字左右，请分条列出）
（1） 通过单片机和人的控制去协调各系统完成各项任务，如调向，前进后退。
（2） 通过各种传感器得到相应的信号，将其转化成数字信号，与单片机中所存储的程序（信号）进行比较，然后使船体做任务。
（3） 利用光束遮断式传感器去检测垃圾仓是否已满，进而判断是否返回起始点。
（4） 采用双电机驱动，利用中央差速器控制两个电机转速，进而调整船体方向。(利用光电编码器反应速度）
（5） 通过图像采集系统实时向操控者传送图像信息。
项目的研究意义与选题依据
随着工业的发展，人们在注重经济效益的情况下忽略了环境的污染，很多生活垃圾，工业垃圾直接投放到河流湖泊里，这些垃圾在我们生活用水中会给我们的身体健康造成威胁，在旅游景点中影响观赏性，给我们造成很多烦恼。
水面清洁机器人可以减少人为深海作业的危险，大大提高捕捞效率，很好的改善水质环境。
，项目具体设计方案 ★ ★ ★ (方案流程图）
垃圾仓

图像采集器

红外接近传感器器
光束遮断式传感器

数字信号

单片机

将图像信息显示到遥控器显示屏，进行操纵
自动关闭垃 圾仓门

收集垃圾

避开障碍物
返回起点倾倒垃圾

电机驱动系统

基本效果图

遥控天线
船体（左右两个）
摄像头

控制系统

螺旋桨
垃圾仓（网状）
光束中断传感器
吸力装置
红外接近传感器（左右两个）

各个系统介绍：
（1) 船体：主体分左右两个船舱体，船体中间有网状垃圾仓，仓后有一个电机来控制吸力装置，使两船体中间水流速度相对向后，漂浮垃圾随水流由船的前方经由两船体中间进入后方垃圾仓，完成垃圾的收集；船体下方设有龙骨，用来支撑船身，使船只更坚固。
（2）控制系统：以可编程的单片机为核心构成控制系统，接收各种传感器等设备的输入信号，计算和输出多路控制信号，协调各驱动电机，并对系统状态进行调控。
（3）动力驱动系统：机器人的动力源为太阳能电池，由左右电机的速度不同控制两个螺旋桨，调整前进方向以及转弯。（利用差速原理实现，需要一个中央差速器）
（4）视觉系统：显示机器人前方的视觉信息，当红外传感器向操控者报警时，操控者可根据视觉信息做出相应的判断。
(5) 垃圾仓：暂时存放垃圾，当垃圾装满时，第三个电机控制机器人关闭舱门，把垃圾倾倒在回收点。
(6) 各种传感器：红外接近传感器能够使船体在接近障碍物一定距离时向操控者报警，防止机器人与岩石或其它非漂浮物体相撞；光束遮断式传感器用来判断垃圾仓是否已满。光电编码器可以反馈机器人的行进速度。
传感器采集的信号转化成数字信号，传递给单片机，单片机将已经存储的信息与电信号对比，作出判断，然后发出相应的信号:1.若传给垃圾仓已满的信号，单片机会定位起始点，机器人会自动回到起始点等。2.当接近障碍物一定距离是会自动向操控者报警。
图像采集器会将采集到的图像信息实时传递给操控者，当出现报警时操作者会控制机器人调整走向，进而使机器人收集垃圾或者避开障碍物。
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