基本信息
- 项目名称：
- 水上垃圾清理机器人——“两岸号”
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该设计针对性地解决了景区封闭水域，以及不适合现有大型垃圾船工作的水面（如小型水库、港口等）垃圾清理问题。主体选用兴波阻力小、水上面积大的双体船结构，“两岸号”也由此得名。全机采用电力驱动，太阳能电池辅助供电，环保节能。无线电遥控操纵可实现简便高效的清理工作，配套起吊、运输皮卡车，可以流动作业。整体造型简洁美观，将改变人们对环保机械比较肮脏简陋的传统观念。本机产品化后，可以取代目前的人工打捞，填补市场空白。
- 详细介绍：
- 该作品的设计目的在于针对性地解决景区小面积水域，以及不适合现有大型垃圾收集船工作的水面（如小型水库、港区等）垃圾清理问题。取代以往在这些水域使用的人工打捞方式。通过小型化设计和遥控操纵实现简便高效的清理工作。以抗风浪能力强的小水线面双体船作为载体，电机驱动传送网带，网带上的勾臂可以确实有效地打捞漂浮垃圾，再经过喷水系统的冲刷，垃圾落入收集箱。为使船上有限的空间能够得到最充分的利用，创新性地设计了周期性倾斜运动的垃圾收集箱，使浸泡过水后有很强粘附性的轻薄垃圾可以堆放到垃圾箱的后部，使垃圾箱逐渐堆满而不会局部堆积。行船速度与打捞速度均可以由遥控设备线性控制。双螺旋浆推进可以实现小半径转向，提高机动性能。 现有的水面垃圾清理方式分为燃料动力的大型船舶和依靠人力的小型打捞船。燃料动力的大型船舶多为只适用于大面积开放性水域，由于其体积大、排水量大及机动性差，都不适合景区小面积水域内的垃圾清理工作，并且由于这些船舶以内燃机为动力，在清除了水面垃圾的同时，其废气排放和噪声又对环境造成了危害。“两岸号”使用太阳能电池板辅助蓄电池的能源搭配，电动机驱动，适合于小型机器人的动力和环保节能要求。而依靠人力的小型打捞船存在工作环境恶劣，工作效率低以及安全性较差等诸多问题。“两岸号”使用无线电遥控设备控制清理全过程，只需一位工作人员，覆盖范围大，控制精确，操控简单，无需专门培训。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：取代目前费时费力的人工打捞方式，解决旅游、休闲景区封闭水域，以及不适合现有大型垃圾船工作的水面（如小型水库、港口等）垃圾清理问题。 基本思路： 1.无线电遥控，工作范围广； 2.电力驱动，辅以太阳能电池板，节能环保低噪音； 3.阻力小、上层面积大的船体结构，较大的空间和较高的航行效率。 创新点： 1.遥控操纵的电力水面垃圾清理机器人的总体构思； 2.喷水机构可以将传送网带上粘附的垃圾冲入垃圾收集箱内，防止二次污染； 3.周期性倾斜运动的垃圾收集箱，使浸泡过水后有很强粘附性的轻薄垃圾可以依靠自身的重力和水的浮力堆放到垃圾箱的后部，使垃圾箱逐渐堆满而不会局部堆积，提高空间利用率。 技术指标： 1.单次打捞能力 该项指标受能源装置和垃圾收集装置容积的共同影响。电池容量大，续航时间长；垃圾收集容积大，单次打捞垃圾多。需要综合考虑机械与电子系统的效率，以及整体的空间利用率； 2.最小转向半径 该项指标直接反应机器人的机动性。机动性高，可进入较为狭窄的空间进行打捞作业。需要对两个独立控制的推进器进行优化布置，可实现接近零的转向半径； 3.操作适用程度 过于复杂的操作方式将造成控制人员的疲劳。手动与自动相结合，操纵轻松简便。
科学性、先进性
- 科学性： 船体选择现今在船舶设计领域较为先进的小水线面双体船型，可以在提供相同浮力的情况下获得更大上层空间，且宽度比单体船大得多，其稳定性明显优于单体船，同时具有承受较大风浪的能力，还具有良好的操纵性，还具有阻力峰不明显、装载量大等特点。 打捞装置使用网状传送网带与网状勾臂，可以打捞绝大部分种类的水面垃圾，打捞过程中就可以过滤水份，减少船载质量，从而减少航行阻力。 设计了能过周期性倾斜运动的垃圾收集箱，使浸泡过水后有很强粘附性的轻薄垃圾可以依靠自身的重力和水的浮力堆放到垃圾箱的后部，使垃圾箱逐渐堆满而不会局部堆积，挺高空间利用率。 先进性： 该作品使用太阳能电池板辅助蓄电池的能源搭配，电动机驱动，适合于小型机器人的动力和环保节能要求。 传统的人力小型打捞船存在工作环境恶劣，工作效率低及安全性差等诸多问题。使用无线电遥控设备控制清理全过程，只需一位工作人员，覆盖范围大，控制精确，操作简单，无需特殊培训。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年6月，获“挑战杯”省级大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
作品可展示的形式
- 图片 现场演示 模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品适用于景区小面积水域以及不适合现有大型垃圾收集船工作的水面（如小型水库、港区等）垃圾清理问题。可打捞大部分水面漂浮垃圾，如树叶、包装物等。基于无线电遥控技术，操控简单，机动性好，十分适用于公园或景区小面积水域内水面垃圾的清理工作。 我们会针对不同的工作面积和垃圾量，根据客户的要求定制不同尺寸的清理机器人。 使用时只需利用一辆经简易改装的皮卡车将其运送到工作地点，吊放入水，由工作人员在岸上进行遥控，完成垃圾清理后再利用吊放装置回收即可，流动使用，方便快捷。也可以停放在某一水域进行定期清理，可以免除运输设备。 从环保设备的市场来看，使用遥控控制，针对小水域漂浮垃圾清理的相关设备还是空缺。因此，该作品拥有很大的市场潜力。我们的主要客户将会是环保部门和景区管理部门，也可以直接为港口和水库提供特性化的设备和技术支持。
同类课题研究水平概述
- 当前国内外并没有针对封闭以及小水域水面垃圾清理问题做出产品设计。 多数国家所开发出的垃圾清理船，定位于江，河、湖、海等大面积水域的垃圾清理，大多是在传统船舶基础上加设一套垃圾收集装置，船体体积大，排水量大，内燃机驱动，有人驾驶，机动性不佳。以下例举两例典型的垃圾清理船。 苏州造船厂建造的400kN内河打捞工程船，为单底、单甲板、尾机型工程船舶；该船调遣航行时最大吃水约0.87m，采用内河驳船型线，主机采用二台6135CaB3柴油机，上层建筑最高点离水面约4.35m。起吊扒杆由无缝钢管构成八字形桁架。在扒杆头部设有6并11索滑轮组，配Φ24mm钢素。打捞作业时，滑轮轴中心距船首的水平距离大于3.1m。 韩国海洋水产部委托韩国海洋研究院开发一种能在浅滩和港口进行垃圾清除作业的垃圾打捞船，这艘名为“海洋清扫号”的垃圾打捞船为平底船，长30m、宽10m、高2.3m，可在水深只有两米的浅滩和港口清除漂浮垃圾。船上装有臂长达20m的“多关节”抓铲，可打捞水深为15m的滩底沉积垃圾。船上的钩状收集机可用于收集水中的渔网及渔具。船舱还可容纳40吨垃圾，这些垃圾可被船载的宽体切割机切割分解。
