曹文鵬 金星 劉燦 李陽(yáng)陽(yáng) 李偉嘉 郭懷睦

摘要：新型雙體式海洋清理平臺(tái)是為了改進(jìn)人工打撈的不足而設(shè)計(jì)的，可以在很大程度上提高固體垃圾的收集效率、擴(kuò)大收集范圍，減少人工成本，降低人員的工作強(qiáng)度。能夠?qū)崿F(xiàn)尋找、識(shí)別各種漂浮于水面的垃圾，鎖定目標(biāo)并收集、粉碎。有多種工作模式適用不同的海域。這款設(shè)備將大大提高海洋垃圾清理的安全性和高效率性。節(jié)約大量的人力和物力資源，切實(shí)解決海域垃圾打撈難題。

關(guān)鍵詞：新型雙體式海洋清理平臺(tái);單片機(jī);收集裝置;

1引言：

當(dāng)前海洋污染給人們的生產(chǎn)生活、社會(huì)生態(tài)環(huán)境都帶來(lái)了非常嚴(yán)重的影響，越來(lái)越受到社會(huì)的普遍關(guān)注。目前清理海洋垃圾主要靠人工進(jìn)行打撈，人力物力耗費(fèi)巨大。海洋環(huán)境多變，清理過(guò)程中非常容易發(fā)生事故。人工清理垃圾的效率比較低，一個(gè)熟練的工人一天只能清理300平方米的海域，勞動(dòng)強(qiáng)度大，較危險(xiǎn)。本文設(shè)計(jì)新型雙體式海洋清理平臺(tái)來(lái)解決此問(wèn)題。

2新型雙體式海洋清理平臺(tái)工作原理：

基于工作環(huán)境的復(fù)雜性，本設(shè)計(jì)采用雙體式船體結(jié)構(gòu)，用單片機(jī)作為核心控制，利用兩個(gè)螺旋槳的正反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向舵機(jī)的配合控制，實(shí)現(xiàn)新型雙體式海洋清理平臺(tái)的前進(jìn)后退、左移右移等功能。結(jié)合收集裝置、傳送裝置、粉碎裝置對(duì)海面進(jìn)行全方位清理。結(jié)合外部傳感器實(shí)現(xiàn)場(chǎng)合有向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)清理有序工作。

當(dāng)需要清理海洋垃圾的時(shí)候，該機(jī)器人可以通過(guò)裝在電路箱11中的無(wú)線控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程操控機(jī)器人或預(yù)先設(shè)定范圍自動(dòng)清理，將動(dòng)力推進(jìn)裝置9啟動(dòng)，帶動(dòng)螺旋槳15旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人在水面上行走，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)10調(diào)整方向。到達(dá)清理區(qū)域后將氣壓缸8啟動(dòng)帶動(dòng)兩側(cè)擋板5向兩側(cè)展開，兩側(cè)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(dòng)，將履帶式輔助收集裝置4、前置傳送帶13、后置傳送帶14、側(cè)傳送帶7啟動(dòng)。船體5前側(cè)的履帶式輔助收集裝置4、船體5兩側(cè)的擋板6將水面上的塑料袋、飲料瓶、爛漁網(wǎng)等海洋垃圾分別集中在前置傳送帶13和側(cè)傳送帶7前。海洋垃圾通過(guò)前置傳送帶13和后置傳送帶14進(jìn)入儲(chǔ)存箱2的進(jìn)料口，對(duì)其進(jìn)行粉碎，即方便該機(jī)器人上岸后儲(chǔ)存箱2的清理又節(jié)省了儲(chǔ)存箱2的儲(chǔ)存空間延長(zhǎng)了該機(jī)器人單次工作時(shí)間。動(dòng)力推進(jìn)裝置9向前推進(jìn)，不斷清理海洋垃圾。當(dāng)該清理區(qū)域清理完成或儲(chǔ)存箱2儲(chǔ)存空間不足時(shí)，將履帶式輔助收集裝置4、前置傳送帶13、后置傳送帶14、側(cè)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(dòng)帶動(dòng)兩側(cè)擋板5向內(nèi)側(cè)關(guān)閉，兩側(cè)擋板5完全關(guān)閉后氣壓缸8停止。該機(jī)器人通過(guò)無(wú)線控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程操控或預(yù)先設(shè)定地址返回。頂部的太陽(yáng)能電池板1為該機(jī)器人提供能源，多余的電能儲(chǔ)存到電路箱11內(nèi)的鋰電池中。從而達(dá)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(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：

3.1控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

由圖3.1可知當(dāng)操作人員通過(guò)攝像采集到需要清理的海域后通過(guò)控制遙控器給單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，單片機(jī)接收到信號(hào)后控制電動(dòng)機(jī)工作，通過(guò)紅外光電傳感器控制調(diào)節(jié)整機(jī)的位置?？刂菩滦碗p體式海洋清理平臺(tái)的動(dòng)力裝置、收集裝置、傳送裝置、粉碎裝置實(shí)現(xiàn)海洋清理工作。

3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

圖中1太陽(yáng)能電池板，2儲(chǔ)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(cè)傳送帶，8氣壓缸，9動(dòng)力推進(jìn)裝置，10轉(zhuǎn)向舵機(jī)，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(dòng)力裝置

如圖3.2.1-1所示動(dòng)力裝置由動(dòng)力推進(jìn)裝置9、轉(zhuǎn)向舵機(jī)10、螺旋槳15組成，利用兩個(gè)螺旋槳的正反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向舵機(jī)的配合控制，實(shí)現(xiàn)新型雙體式海洋清理平臺(tái)的前進(jìn)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(dāng)設(shè)備先前行駛時(shí)，前方的輔助收集裝置4啟動(dòng)向內(nèi)側(cè)傳動(dòng)，使海洋垃圾集中到前置傳送帶13前;氣壓缸8啟動(dòng)兩側(cè)擋板6展開使海洋垃圾集中到側(cè)傳送帶前;從而實(shí)現(xiàn)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(cè)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(dòng)裝置傳送的海洋垃圾進(jìn)行粉碎存入儲(chǔ)存箱2內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)粉碎功能。

3.3新型雙體式海洋清理平臺(tái)的功能及優(yōu)點(diǎn)

新型雙體式海洋清理平臺(tái)可應(yīng)用于近海大面積清理作業(yè)，也可應(yīng)用于復(fù)雜海域。采用單片機(jī)來(lái)控制設(shè)備內(nèi)部的多個(gè)裝置實(shí)現(xiàn)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(tái)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，實(shí)現(xiàn)功能可靠、抗干擾能力強(qiáng)，工作環(huán)境相對(duì)惡劣。

4結(jié)語(yǔ)：

新型雙體式海洋清理平臺(tái)采用單片機(jī)控制多個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)智能、高效、清理海洋垃圾的目的，同時(shí)采用雙體式船體提高了航行穩(wěn)定性。該設(shè)備即節(jié)省了人力、物力資源，又提高了清理工作效率與質(zhì)量。

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