新型雙體式海洋清理平臺設計

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人工打撈的不足而設計的，可以在很大程度上提高固體垃圾的收集效率、擴大收集范圍，減少人工成本，降低人員的工作強度。能夠實現尋找、識別各種漂浮于水面的垃圾，鎖定目標并收集、粉碎。有多種工作模式適用不同的海域。這款設備將大大提高海洋垃圾清理的安全性和高效率性。節約大量的人力和物力資源，切實解決海域垃圾打撈難題。

關鍵詞：新型雙體式海洋清理平臺;單片機;收集裝置;

1引言：

當前海洋污染給人們的生產生活、社會生態環境都帶來了非常嚴重的影響，越來越受到社會的普遍關注。目前清理海洋垃圾主要靠人工進行打撈，人力物力耗費巨大。海洋環境多變，清理過程中非常容易發生事故。人工清理垃圾的效率比較低，一個熟練的工人一天只能清理300平方米的海域，勞動強度大，較危險。本文設計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：

基于工作環境的復雜性，本設計采用雙體式船體結構，用單片機作為核心控制，利用兩個螺旋槳的正反轉，轉向舵機的配合控制，實現新型雙體式海洋清理平臺的前進后退、左移右移等功能。結合收集裝置、傳送裝置、粉碎裝置對海面進行全方位清理。結合外部傳感器實現場合有向運動，實現清理有序工作。

當需要清理海洋垃圾的時候，該機器人可以通過裝在電路箱11中的無線控制系統遠程操控機器人或預先設定范圍自動清理，將動力推進裝置9啟動，帶動螺旋槳15旋轉，機器人在水面上行走，通過轉動平臺10調整方向。到達清理區域后將氣壓缸8啟動帶動兩側擋板5向兩側展開，兩側擋板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、側傳送帶7啟動。船體5前側的履帶式輔助收集裝置4、船體5兩側的擋板6將水面上的塑料袋、飲料瓶、爛漁網等海洋垃圾分別集中在前置傳送帶13和側傳送帶7前。海洋垃圾通過前置傳送帶13和后置傳送帶14進入儲存箱2的進料口，對其進行粉碎，即方便該機器人上岸后儲存箱2的清理又節省了儲存箱2的儲存空間延長了該機器人單次工作時間。動力推進裝置9向前推進，不斷清理海洋垃圾。當該清理區域清理完成或儲存箱2儲存空間不足時，將履帶式輔助收集裝置4、前置傳送帶13、后置傳送帶14、側傳送帶7停止，將前粉碎滾輪3和后粉碎滾輪12停止。將氣壓缸8啟動帶動兩側擋板5向內側關閉，兩側擋板5完全關閉后氣壓缸8停止。該機器人通過無線控制系統遠程操控或預先設定地址返回。頂部的太陽能電池板1為該機器人提供能源，多余的電能儲存到電路箱11內的鋰電池中。從而達到安全、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設計方案：

3.1控制系統整體結構圖

由圖3.1可知當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發送信號，單片機接收到信號后控制電動機工作，通過紅外光電傳感器控制調節整機的位置。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、粉碎裝置實現海洋清理工作。

3.2機械結構設計圖

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側傳送帶，8氣壓缸，9動力推進裝置，10轉向舵機，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裝置9、轉向舵機10、螺旋槳15組成，利用兩個螺旋槳的正反轉，轉向舵機的配合控制，實現新型雙體式海洋清理平臺的前進后退、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，當設備先前行駛時，前方的輔助收集裝置4啟動向內側傳動，使海洋垃圾集中到前置傳送帶13前;氣壓缸8啟動兩側擋板6展開使海洋垃圾集中到側傳送帶前;從而實現收集功能。

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行粉碎存入儲存箱2內，從而實現粉碎功能。

3.3新型雙體式海洋清理平臺的功能及優點

新型雙體式海洋清理平臺可應用于近海大面積清理作業，也可應用于復雜海域。采用單片機來控制設備內部的多個裝置實現多種功能，如收集功能，粉碎功能等。新型雙體式海洋清理平臺結構強度高，實現功能可靠、抗干擾能力強，工作環境相對惡劣。

4結語：

新型雙體式海洋清理平臺采用單片機控制多個電機實現智能、高效、清理海洋垃圾的目的，同時采用雙體式船體提高了航行穩定性。該設備即節省了人力、物力資源，又提高了清理工作效率與質量。

參考文獻：

[1]水上垃圾清理機器人.陳華勇.兵工自動化2018-11 37（11）

[2]基于arm的水上垃圾清理機器人設計方法.華洵.電腦知識與技術2018-11-10

山東協和學院 濟南 250000