一種新型水面清潔船的設(shè)計(jì)

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1、一種新型水面清潔船的設(shè)計(jì) 　　摘要：本作品優(yōu)勢(shì)突出表現(xiàn)在體積輕便且功能多樣，本產(chǎn)品能更簡(jiǎn)單快捷地完成水面清潔，投餌等之前復(fù)雜的人工水面作業(yè)，操作簡(jiǎn)單，達(dá)到中小水域清潔和水質(zhì)檢測(cè)的低成本自動(dòng)化運(yùn)行。且設(shè)計(jì)輕便靈巧，低功耗，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)非常平穩(wěn)。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作、維護(hù)方便，且多功能集于一體，是具有很強(qiáng)生活意義的創(chuàng)新性作品。本作品還添加智能與遙控雙系統(tǒng)、通信和圖像傳輸系統(tǒng)、自主避障等功能aa、增加了復(fù)雜情況下船只的適應(yīng)能力，使得這款作品能更好的適應(yīng)更多的惡劣的環(huán)境條件，最大程度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 　　關(guān)鍵詞：水面清潔，雙體船，K60，自主避障 　　中圖

2、分類號(hào)：32 文章標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-2310（2015）12-003-11 　　隨著人們生活水平的提高，旅游業(yè)發(fā)展越來(lái)越快，水上樂(lè)園等娛樂(lè)場(chǎng)所也正吸引著越來(lái)越多的游客，魚(yú)塘也不僅僅在于平常的魚(yú)類養(yǎng)殖， 還發(fā)展了釣魚(yú)、觀光等業(yè)務(wù)。這樣對(duì)越來(lái)越高的水域清潔需求與日益惡化的水面環(huán)境的沖突日益嚴(yán)重給管理者和開(kāi)發(fā)者帶來(lái)麻煩和困擾。于是我們提出了一種面對(duì)中小型水域的多功能水面清潔船的設(shè)計(jì)。 　　2 系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì) 　　考慮低功耗和環(huán)保的因素，我們選用MSP430F5529單片機(jī)和相應(yīng)低功耗器、清潔器件作為傳感器。 　　3技術(shù)方案 　　3.1可控量拋灑裝置 　　作為多功能船的另一

3、個(gè)重要的附加功能，可控量的拋灑也是一個(gè)重要研究方向。此裝置會(huì)使得在一次船只出行能完成多種任務(wù)，如魚(yú)餌拋投，藥品拋灑等任務(wù)，增加了多功能船的可操作性和創(chuàng)新性。對(duì)于拋灑裝置的設(shè)計(jì)也有很多考慮因素，舵機(jī)每次參數(shù)調(diào)整導(dǎo)致拋灑量的變化多少，變化過(guò)快會(huì)使得每次拋灑量難以精確，參數(shù)的調(diào)整對(duì)于影響的拋灑量的變化程度也是重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。 　　本作品設(shè)計(jì)了獨(dú)特的可控量的拋灑裝置，機(jī)械結(jié)構(gòu)類似于空氣清新劑。通過(guò)一個(gè)可控舵機(jī)的控制結(jié)構(gòu)使得能夠通過(guò)改變數(shù)據(jù)從而定量改變拋灑量。 　　這種裝置能很方便的控制每次拋灑量的變化，同時(shí)我們給舵機(jī)設(shè)計(jì)的定時(shí)器周期也采用了較大值，這樣能夠更精確參數(shù)改變對(duì)舵機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)角度的變化的影響。

4、同時(shí)可視化的拋灑量也適應(yīng)了大多數(shù)人群的操作需要，方便簡(jiǎn)潔。 　　垃圾儲(chǔ)存裝置： 　　為了保證收集裝置始終交叉收集，我們對(duì)其進(jìn)行了同步控制，是收集效果更好。此外，為了提高垃圾的存儲(chǔ)量，我們?cè)黾恿艘簧染W(wǎng)狀擋板，如上圖所示，此裝置可以將垃圾聚集在船體后方，以舵機(jī)控制此門的開(kāi)關(guān)，每隔10分鐘，此門打開(kāi)一次，將船口的垃圾收入船體后方，然后擋板閉合，再次將垃圾擋在船體后方，如此反復(fù)，可以大大提高船體的垃圾裝載量。而且同傳統(tǒng)的垃圾收集船相比，本作品放棄了靠傳送帶來(lái)收集垃圾的裝置，使得船體大大縮小，而且減輕了重量。 　　3.2 自主避障系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 　　本作品避障功能的實(shí)現(xiàn)是依靠紅外傳感器來(lái)完成的。安全

5、避障是我們?cè)谧詣?dòng)控制模式下研究的一個(gè)基本問(wèn)題，而障礙物與船模之間距離的獲取是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。超聲波在空氣中傳播時(shí)，如果遇到其它媒介，則因兩種媒介的聲阻抗不同而產(chǎn)生反射。 　　起初我們用紅外模塊作為避障功能的傳感器，但是后發(fā)現(xiàn)，紅外受光照強(qiáng)度影響過(guò)大，有效距離在強(qiáng)光下會(huì)大幅縮短，造成船模轉(zhuǎn)向不及時(shí)以致碰壁，而且價(jià)格較高，因此改造之后的船模使用的是HC-SR04 超聲波模塊， 和紅外模塊相比下，超聲波傳感器以其信息處理簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、硬件實(shí)現(xiàn)容易、近距范圍類內(nèi)不受光線影響等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作測(cè)距工具。 　　3.3 圖像采集傳輸系統(tǒng) 　　我們采用小型模擬攝像頭和433M圖像傳輸模塊作

6、為船體的圖像采集和傳輸系統(tǒng)，模擬攝像頭無(wú)需CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，節(jié)省了大量的CPU資源，同時(shí)433M圖傳模塊雖然在傳輸速度上較2.4G等模塊慢，但由于船體行進(jìn)速度慢，無(wú)太大影響，而433M圖像傳輸模塊在通信距離和穿透能力上均是2.4GHZ的圖像傳輸模塊所無(wú)法達(dá)到的。 　　4主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)級(jí)關(guān)鍵技術(shù) 　　本作品優(yōu)勢(shì)突出表現(xiàn)在體積輕便且功能多樣，本產(chǎn)品能更簡(jiǎn)單快捷地完成水面清潔，投餌等之前復(fù)雜的人工水面作業(yè)，操作簡(jiǎn)單，達(dá)到中小水域清潔和水質(zhì)檢測(cè)的低成本自動(dòng)化運(yùn)行。 　　作品設(shè)計(jì)輕便靈巧，低功耗，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)非常平穩(wěn)。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作、維護(hù)方便，且多功能集于一體，是具有很強(qiáng)生活意義的創(chuàng)新

7、性作品。 　　本作品還添加智能與遙控雙系統(tǒng)、通信和圖像傳輸系統(tǒng)、自主返航等功能、增加了復(fù)雜情況下船只的適應(yīng)能力，使得這款作品能更好的適應(yīng)更多的惡劣的環(huán)境條件，最大程度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 　　關(guān)鍵技術(shù)： 　?。?） 自主避障技術(shù) 　?。?） 圖像采傳輸和通信 　　（3） 定位及導(dǎo)航技術(shù) 　?。?） 電源系統(tǒng)控制技術(shù) 　　（5） 驅(qū)動(dòng)技術(shù)控制 　　5與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品比較及結(jié)論 　　與大型水域清潔相比，當(dāng)今的水面清潔船大多是由大公司設(shè)計(jì)制造的大型機(jī)械船只，有水草收割、水面保潔、水域監(jiān)察、垃圾收集、水面保潔等多種功能船只。特點(diǎn)在于體積大、收集廢棄物多、針對(duì)于大面積水域的集中治理。這些水面治

8、理船都是適用于大范圍大面積的水域治理，而出于運(yùn)輸成本和施工面積考慮都難以在中小水域進(jìn)行水面清理保潔工作。而且大多只能執(zhí)行單一大量的任務(wù)作業(yè)，對(duì)于中小水域無(wú)異于大才小用。 　　就當(dāng)今自動(dòng)化的發(fā)展方向來(lái)看，自動(dòng)化都是從大型機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展到小型生活自動(dòng)化。例如大型的工業(yè)制造機(jī)器人到小型家用機(jī)器人，自動(dòng)化的普及與推廣對(duì)改善人類生活提高人類生活質(zhì)量有重要意義，故將大型的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行縮改成為小型民用機(jī)器人也是一個(gè)重要的發(fā)展方向。增加功能縮小體積則是小型民用機(jī)器人的一個(gè)發(fā)展目標(biāo)，故也對(duì)此開(kāi)發(fā)了面向中小水域的多功能清潔船。 　　本作品彌補(bǔ)了當(dāng)前中小水域清潔的空白，使得像魚(yú)塘等典型中小型水域低成本自動(dòng)化成為可能。所以本作品更加適用于中小池塘多任務(wù)作業(yè)，更加方便實(shí)現(xiàn)魚(yú)塘自動(dòng)化運(yùn)行，且更加降低成本，有很好的推廣空間。 　　參考文獻(xiàn) 　　[1] 郭曉玉，鮑慧，遲文廣. MSP430低功耗運(yùn)行模式原理及應(yīng)用[J]. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2005（12）. 　　[2] 李現(xiàn)明. 超聲波傳感器的結(jié)構(gòu)應(yīng)用[J]. 工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2012（1）.