本實(shí)用新型屬于機(jī)器人領(lǐng)域，具體是涉及一種水陸兩棲垃圾撿拾機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著人們生活水平的不斷提高，人們享受生活的形式也越來越多，出門旅游越來越多的被人們所接受，尤其是一些湖泊或者海灘景區(qū)是人們選擇最多的地方，但是這也帶來了大量的垃圾，再加之由于垃圾呈現(xiàn)不均勻分布，這就加重了景區(qū)環(huán)衛(wèi)工人的勞動(dòng)量，同時(shí)也破壞了景區(qū)生態(tài)環(huán)境。

目前市場上還沒有較為成熟的水陸兩棲垃圾撿拾機(jī)器人這種產(chǎn)品，而一些高校和科研院所對這方面的研究也很少，目前不能很好的解決景區(qū)的環(huán)衛(wèi)問題，所以很有必要設(shè)計(jì)一種撿拾效率高、撿拾精度高的水陸兩棲垃圾撿拾機(jī)器人來解決現(xiàn)有問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為了實(shí)現(xiàn)對垃圾的精確、徹底、高效率的撿拾，以解決目前現(xiàn)有機(jī)器人撿拾效率低、撿拾不徹底，且自動(dòng)化程度較低，需要人工的操作的現(xiàn)狀。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:在車身上安裝行走機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂、多自由度機(jī)械手、平衡機(jī)構(gòu)、高精度攝像頭、控制系統(tǒng)等，操縱者可以通過高精度攝像頭觀察到垃圾的所在，并控制垃圾撿拾機(jī)器人使其達(dá)到垃圾的位置，通過控制機(jī)械臂和多自由度機(jī)械手，精確的抓取垃圾并放入車身后部的垃圾箱中，考慮到在水中作業(yè)時(shí)由于波浪作用的緣故，故采用平衡機(jī)構(gòu)對垃圾撿拾機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)平衡調(diào)節(jié)。

本實(shí)用新型的具體方案是：車身以隔板分為上、下層，平衡傳感器安放在隔板的四角處，主要用于垃圾撿拾機(jī)器人平衡的監(jiān)控，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)二通過固定座以螺栓連接在隔板上，主動(dòng)桿的一端連接在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)二的轉(zhuǎn)軸上，連桿的一端通過鉸鏈與主動(dòng)桿的另一端連接，從動(dòng)桿的一端通過焊接連接在支腿上，連桿的兩端分別通過鉸鏈與主動(dòng)桿和從動(dòng)桿的一端連接，主動(dòng)桿、連桿、從動(dòng)桿左右對稱放置，通過驅(qū)動(dòng)馬達(dá)二、主動(dòng)桿、連桿和從動(dòng)桿的作用，在陸地上作業(yè)時(shí)能夠?qū)χ冗M(jìn)行鎖定，減小其擺動(dòng)；在進(jìn)入水中，通過使支腿轉(zhuǎn)動(dòng)減小履帶的侵入水中的高度，以減小在水中所受的阻力，控制系統(tǒng)放置在隔板的中部，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)垃圾撿拾機(jī)器人的控制。垃圾箱設(shè)置在車身的后部，可以實(shí)現(xiàn)垃圾的存儲，其中移動(dòng)面板的伸出端與液壓缸三形成移動(dòng)副，可實(shí)現(xiàn)對垃圾的壓縮，提高工作的持續(xù)時(shí)間。垃圾箱側(cè)蓋與車身后端開設(shè)的槽口形成移動(dòng)副，方便垃圾的取出。平衡機(jī)構(gòu)安放在隔板的下部，可以調(diào)節(jié)垃圾撿拾 機(jī)器人在水中作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性，滿足精確撿拾的要求，其中平衡馬達(dá)數(shù)量為兩個(gè)，分別與水平導(dǎo)槽和豎直導(dǎo)槽形成移動(dòng)副。導(dǎo)桿一的一端通過聯(lián)軸器連接在平衡馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸上并與平衡配重形成螺旋副，另一端與支架形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，導(dǎo)桿二的一端通過聯(lián)軸器連接在平衡馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸上并與平衡配重形成螺旋副，另一端與支架形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。行走機(jī)構(gòu)安裝在車身的左右兩側(cè)，主要用于陸地和水中推動(dòng)垃圾撿拾機(jī)器人前進(jìn)，其中前后四個(gè)主動(dòng)輪和中間兩個(gè)從動(dòng)輪通過螺栓與支腿連接，連接桿數(shù)量為兩個(gè)，與左、右三個(gè)支腿形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，履帶安裝在車輪上，其中主動(dòng)輪中內(nèi)置驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一，轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一的轉(zhuǎn)軸連接，飛輪和齒輪一通過鍵連接在轉(zhuǎn)軸上，齒輪二與齒輪一形成外嚙合，內(nèi)齒輪與齒輪二內(nèi)嚙合。葉片與滑塊通過螺栓連接在一起，滑塊與轉(zhuǎn)軸形成螺旋副，彈簧的一端固連在剛性輪上另一端固連在滑塊上。上面板通過螺栓連接在車身上。車身和伸縮臂的前端安裝有高精度攝像頭，主要用于對周圍環(huán)境成像和對垃圾的精確定位，轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)安裝在轉(zhuǎn)向臺內(nèi)，可以使機(jī)械臂360°旋轉(zhuǎn)，機(jī)械臂一連在轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸上，機(jī)械臂二通過鉸鏈與機(jī)械臂一連接，機(jī)械臂三通過鉸鏈與機(jī)械臂二連接，液壓缸一的一端通過鉸鏈連接在機(jī)械臂三上，另一端通過鉸鏈連接在機(jī)械臂二，液壓缸二的一端通過鉸鏈連接在機(jī)械臂二上，另一端通過鉸鏈連接在機(jī)械臂一上，伸縮臂與液壓缸形成移動(dòng)副，可進(jìn)一步使機(jī)械臂的工作半徑加長，機(jī)械手放置在伸縮臂的前端，其中機(jī)械手的三個(gè)手指分別與伸縮臂形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，主要用于打撈和抓取垃圾。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型的動(dòng)力源、行走機(jī)構(gòu)、抓取機(jī)構(gòu)、平衡機(jī)構(gòu)、內(nèi)置垃圾箱等全部安裝在車身上，且一個(gè)人就可以操縱垃圾撿拾機(jī)器人完成垃圾的撿拾；在水中作業(yè)時(shí)，車輪和履帶可以在驅(qū)動(dòng)馬達(dá)二和連桿機(jī)構(gòu)的作用下進(jìn)行一定高度的提升，減小所受阻力；本垃圾撿拾機(jī)器人采用了平衡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過平衡傳感器可以監(jiān)控垃圾撿拾機(jī)器人的姿態(tài)，控制平衡機(jī)構(gòu)使垃圾撿拾機(jī)器人保持平衡，以解決由于水中波浪的作用會使垃圾撿拾機(jī)器人上下振動(dòng)，不能精確地對垃圾進(jìn)行抓取的狀況；本實(shí)用新型采用了可壓縮垃圾箱，當(dāng)垃圾達(dá)到一定數(shù)量后移動(dòng)面板會對垃圾進(jìn)行壓縮，提高垃圾箱的存儲率，以此來提高垃圾撿拾機(jī)器人持續(xù)工作時(shí)間；蓄電池通過螺栓安裝在隔板上側(cè)，給垃圾撿拾機(jī)器人提供相應(yīng)的動(dòng)力；此外抓取機(jī)構(gòu)的機(jī)械臂使用液壓控制，具有較大的抓取重量，并且其機(jī)械手由三個(gè)手指組成，手指分為轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和夾持關(guān)節(jié)，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)可以相對于伸縮臂轉(zhuǎn)動(dòng)，夾持關(guān)節(jié)可以完成對不同類型、不同形狀垃圾的撿拾。

附圖說明

圖1是一種水陸兩棲垃圾撿拾機(jī)器人的主剖視圖；

圖2是一種水陸兩棲垃圾撿拾機(jī)器人的俯剖視圖；

圖3是主動(dòng)輪的主剖視圖；

圖4是平衡機(jī)構(gòu)的俯視圖；

圖5是A-A視圖；

圖6是機(jī)械手指的結(jié)構(gòu)簡圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例和圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

裝置布置請參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5。工作過程：垃圾撿拾機(jī)器人在陸地上作業(yè)時(shí)，操縱者通過垃圾撿拾機(jī)器人車身8前端的高精度攝像頭10觀察到周圍環(huán)境中垃圾的位置，通過控制裝置使行走機(jī)構(gòu)1中四個(gè)主動(dòng)輪30的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一38轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)安裝在轉(zhuǎn)軸39上的飛輪40轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)主動(dòng)輪30轉(zhuǎn)動(dòng)，履帶4安裝在主動(dòng)輪30和從動(dòng)輪3上，主動(dòng)輪30的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)履帶4與地面接觸，使垃圾撿拾機(jī)器人向垃圾的位置移動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)垃圾的位置后，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一38停止轉(zhuǎn)動(dòng)，垃圾撿拾機(jī)器人主動(dòng)輪30停止運(yùn)動(dòng)。操縱者通過車身8前端的高精度攝像頭10和伸縮臂13前端的高精度攝像頭10確定垃圾的位置，通過控制液壓缸一15和液壓缸二17伸縮實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂二16和機(jī)械臂三14的頂出與回縮，到達(dá)垃圾的上方。根據(jù)垃圾的類型機(jī)械手指12的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)52和夾持關(guān)節(jié)53在人工輔助下變換不同的抓取方式，對于塊狀、桿狀的等可以使用兩個(gè)機(jī)械手指12的組合來撿拾垃圾，對于圓柱狀的等可以使用三個(gè)機(jī)械手指12來抓取。如果垃圾撿拾機(jī)器人四周也有垃圾，通過轉(zhuǎn)向臺20中的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)19的轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)機(jī)械臂一18轉(zhuǎn)動(dòng)，便可實(shí)現(xiàn)垃圾撿拾對機(jī)器人四周垃圾的抓取，不需要再次垃圾撿拾移動(dòng)機(jī)器人。此外當(dāng)垃圾距離垃圾撿拾機(jī)器人一定距離并處于撿拾范圍內(nèi)時(shí)，通過伸縮臂13的伸長，也可以使機(jī)械手11抓取到垃圾。當(dāng)機(jī)械手抓取到垃圾后，轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)19轉(zhuǎn)動(dòng)，控制機(jī)械臂二16和機(jī)械臂三14使機(jī)械手11移動(dòng)到車身8后部的垃圾箱上蓋27上方，被抓取的垃圾在機(jī)械手11作用下放入垃圾箱29中，當(dāng)垃圾箱29中的垃圾達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，移動(dòng)面板26隨著固定在隔板7上的液壓缸三24的移動(dòng)而移動(dòng)，對撿拾的垃圾進(jìn)行壓縮，提高垃圾箱29的利用率，延長垃圾撿拾機(jī)器人的持續(xù)工作時(shí)間。

在水中作業(yè)時(shí),當(dāng)垃圾撿拾機(jī)器人進(jìn)入水中后，控制裝置通過控制安裝在隔板7上的固定座9中的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)二6轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)主動(dòng)桿21、連桿22和從動(dòng)桿23運(yùn)動(dòng)，其中主動(dòng)桿21的一端與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)二6的轉(zhuǎn)軸連接在一起，連桿22與主動(dòng)桿21和從動(dòng)桿23形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，從動(dòng)桿23的一端與支腿31固連，連接桿2的一端與三個(gè)支腿31形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，當(dāng)從動(dòng)桿23運(yùn)動(dòng)到極限位置時(shí)，使動(dòng)支腿31上升達(dá)到最大高度，轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)6停止轉(zhuǎn)動(dòng)。主動(dòng)桿23、連桿22、從動(dòng)桿23以及車身8組成的四桿機(jī)構(gòu)，處于死點(diǎn)位置使支腿31不下落。彈簧45一端固定在滑塊44上，另一端固定在剛性輪41上，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一38反向運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸39轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊44 與轉(zhuǎn)軸39形成螺旋副，滑塊44和葉片42通過螺釘連接在一起，滑塊44和葉片42緩緩的向外移動(dòng)，當(dāng)滑塊44運(yùn)動(dòng)到轉(zhuǎn)軸39的光桿部分時(shí)，其伸出端與安裝在轉(zhuǎn)軸39上的定軸輪系中的內(nèi)齒輪35嚙合，帶動(dòng)葉片42撥水使機(jī)器人前行，考慮到水中波浪的作用以及收集垃圾的重量會使垃圾撿拾機(jī)器人處于不平衡的狀態(tài)，通過平衡傳感器32監(jiān)控垃圾撿拾機(jī)器人的姿態(tài)，當(dāng)垃圾撿拾機(jī)器人向某一方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，平衡機(jī)構(gòu)5中水平導(dǎo)槽51和豎直導(dǎo)槽52內(nèi)的平衡馬達(dá)46帶動(dòng)導(dǎo)桿一47和導(dǎo)桿二50轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)使平衡配重48向偏轉(zhuǎn)的反方向移動(dòng)，使垃圾撿拾機(jī)器人處于平衡狀態(tài)，并開始對周圍垃圾進(jìn)行撿拾，其撿拾過程與在陸地上撿拾垃圾保持一致。當(dāng)垃圾撿拾機(jī)器人完成撿拾返回岸上時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)一38反向運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸39轉(zhuǎn)動(dòng)，在彈簧45的作用下，滑塊44與轉(zhuǎn)軸39上的螺紋接觸，使滑塊44向內(nèi)移動(dòng)，滑塊44的伸出端與安裝在轉(zhuǎn)軸39上的定軸輪系中的內(nèi)齒輪35脫離，不再保持嚙合狀態(tài)，使葉片42不再轉(zhuǎn)動(dòng)，而隨向滑塊44一起向內(nèi)移動(dòng)，當(dāng)滑塊44運(yùn)動(dòng)到轉(zhuǎn)軸39上的光桿處，此時(shí)葉片42不在移動(dòng)并完全移動(dòng)到剛性輪41的內(nèi)部，履帶接觸到地面使垃圾撿拾機(jī)器人回到岸上。當(dāng)垃圾撿拾機(jī)器人回到垃圾回收處時(shí)，工作人員只需使垃圾箱側(cè)蓋28向上移動(dòng)，便可取出垃圾箱29中的垃圾，完成垃圾的回收。