[发明专利]一种河湖漂浮物清理机器人系统及其清理方法

权利要求书

1.一种河湖漂浮物清理机器人系统，其特征在于，包括：河湖漂浮机器人、河湖漂浮物监测装置和漂浮物倾倒箱；

所述河湖漂浮机器人为漂浮在水面上的机器人，包括：机器人控制单元、充能单元、吸水单元、排水单元、漂浮单元、漂浮物收集单元、水面动力单元和陆地动力单元；

所述河湖漂浮物监测装置为监测河湖漂浮物产生及其位置的系统，包括：监测系统控制单元、支撑单元和监测单元；

所述漂浮物倾倒箱是供河湖漂浮机器人倾倒所收集到的漂浮物的箱体；

所述河湖漂浮机器人内：

所述的吸水单元，用于通过水流压差将水吸入至漂浮物收集单元，吸水单元的水流压差通过泵机或跌水下落而产生；

所述漂浮物收集单元，用于收集来自吸水单元吸入水体的漂浮物，内部设置滤网，过滤水体，截留漂浮物，所排出的水体通过重力排放或依靠排水单元的压差吸力而吸入至排水单元；

所述漂浮物收集单元下部设倾倒门，倾倒门在机器人倾倒漂浮物至漂浮物倾倒箱时开启，漂浮物通过倾倒门排放指漂浮物倾倒箱；

所述排水单元，内设泵机，将来自漂浮物收集单元的水体排放出机器人内部；

所述漂浮单元，为封闭空间，设进气孔，进气孔开启时连通大气；还设进水孔，进水孔开启水体将流进漂浮单元内部，通过控制漂浮单元的进水量和空气量，控制机器人在水面上下移动，即控制机器人的漂浮程度；机器人控制单元，控制漂浮单元进水孔的开启，从而控制机器人的下沉程度；

所述水面动力单元，用于帮助机器人在水面上进行移动，其动力行为包括涡轮机、划桨、水流喷射和空气喷射；

所述陆地动力单元，用于器人在陆地上进行移动，包括轮滑和履带；

所述机器人控制单元，用于接收来自河湖漂浮物监测装置内监测系统控制单元的信号，通过接收到的信号和内部已有程序协调各单元进行工作；

所述河湖漂浮物监测装置内：

所述监测单元，用于监测水体漂浮物的产生，并确定其位置，漂浮物的图像信息采集通过光学摄像头、红外传感器或微波反射传感器获取，通过相应的程序算法反算出漂浮物的相对位置；

所述监测系统控制单元，用于收集监测单元采集的位置信息，将位置信息发送给河湖漂浮机器人的机器人控制单元；

所述的漂浮物倾倒箱，为上部开口的箱体，埋入地下或放置于地面上。

2.根据权利要求1所述的一种河湖漂浮物清理机器人系统，其特征在于：所述的河湖漂浮机器人内部装载蓄电池，充能单元为内部蓄电池供电。

3.根据权利要求1所述的一种河湖漂浮物清理机器人系统，其特征在于：所述的漂浮单元内设空气泵，机器人控制单元控制进气孔和空气泵的开启，开启空气泵和进气口，向漂浮单元压入空气，从而控制机器人的上浮程度。

4.根据权利要求1所述的一种河湖漂浮物清理机器人系统，其特征在于：所述的监控单元下部设转向装置，由监测系统控制单元控制转向装置旋转，从而带动监控单元旋转，扩大监控单元的数据采集范围。

5.根据权利要求1所述的一种河湖漂浮物清理机器人系统，其特征在于：所述的所述河湖漂浮物监测装置依靠支撑单元放置于河湖水面上或陆地上，支撑单元上部装载监测单元；支撑单元的实现形式包括竖杆支撑或绳索支撑；竖杆支撑指将竖杆埋入地面，依靠地面提供支撑力；绳索支撑指用绳索捆绑或拉起监测装置，绳索的一头绑在高处支撑物上，依靠高处支撑物提供支撑力。

6.根据权利要求1所述的一种河湖漂浮物清理机器人系统，其特征在于：所述的河湖漂浮机器人和河湖漂浮物监测装置的控制单元的信息交流方式为无线电信号；

河湖漂浮机器人和河湖漂浮物监测装置的控制单元的程序实现装置包括单片机、PLC、Linux系统板和微控制器。

7.一种河湖漂浮物清理方法，其特征在于：采用权利要求1到6任一项所述的一种河湖漂浮物清理机器人系统，包括以下步骤：

(1)河湖漂浮机器人、河湖漂浮物监测装置和漂浮物倾倒箱将河湖漂浮机器人放入水中，河湖漂浮机器人通过漂浮单元调节漂浮程度，使机器人漂浮到合适位置，待机，等待命令；

(2)河湖漂浮物监测装置的监测单元发现水体漂浮物，计算出相对位置，将位置信息发送给河湖漂浮物监测装置的控制单元，再由监测装置控制单元将信息发送给机器人控制单元；

(3)机器人控制单元接收到漂浮物位置信息，机器人控制单元调度河湖漂浮机器人其他单元运行。水面动力单元带动机器人抵达漂浮物所在位置。

(4)河湖漂浮机器人打开吸水单元吸水，水体经由漂浮物收集单元过滤，漂浮物截留在漂浮物收集单元内，余下水体排至排水单元，水体在排水单元中经由泵机排出机器人内部。

(5)重复步骤(2)～(4)，直至需要倾倒河湖漂浮机器人收集到的漂浮物时，如所收集漂浮物达到河湖漂浮机器人的收集上限或运行一定时间后；

(6)水面动力单元带动河湖漂浮机器人抵达距离漂浮物倾倒箱较近的岸边后，由陆地动力单元带动河湖漂浮机器人抵达漂浮物倾倒箱的所在位置。河湖漂浮机器人爬行至漂浮物倾倒箱上部开口，开启漂浮物收集单元下部的倾倒门，收集到漂浮物通过重力经上部开口掉入漂浮物倾倒箱中；

(7)陆地动力单元带动河湖漂浮机器人抵达岸边，沉入水体并继续漂浮于水面，从步骤(2)开始重复。