水面垃圾收集与分类装置、控制方法和垃圾清理船

摘要

本发明公开了一种水面垃圾收集与分类装置，包括：垃圾分类装置，包括识别系统和多个分类箱；垃圾收集装置，包括拾取模块和运送模块，拾取模块包括第一转轴、第二转轴和拾取带，第一转轴和第二转轴分别设置在拾取模块两侧，拾取带设置在第一转轴和第二转轴上，拾取带上还设置有挡板；运送模块设置在垃圾分类装置和拾取模块之间；控制部件，分别与垃圾分类装置和垃圾收集装置连接，用于控制第一转轴或者第二转轴转动带动拾取带，控制部件控制运送模块运动，控制部件根据识别系统的获取的识别信息将垃圾放进分类箱中。通过利用第一转轴或者第二转轴带动拾取带收集垃圾，没有复杂的计算或者控制过程，提高收集垃圾的效率。

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种水面垃圾收集与分类装置、控制方法和垃圾清理船。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，环境问题日益突出，水环境保护也越来越受到人们的关注。海上漂浮的垃圾不仅影响海洋生态环境，而且也会影响船只的船舶的航行，因此，清理水面垃圾也越来越受到重视。同时，在自然环境下很多生活中的垃圾是不能自行分解的，需要人们收集起来对不同种类的垃圾进行处理重新利用，因此垃圾分类能够提高垃圾处理的效率。

相关技术中，垃圾打捞船只已经能够自动收集垃圾并对垃圾分类，一般是在船只前端设置有机械臂和垃圾定位装置，通过垃圾定位装置对水面垃圾进行位置识别，再根据识别出的垃圾坐标精细地控制机械臂的各个自由度，实现垃圾的收集，并通过精细地控制机械臂的角度将垃圾放到分类转盘上实现垃圾分类。但是，在每一次收集垃圾的过程中，都要先定位垃圾的位置，再通过复杂的运算去控制机械，降低了垃圾的收集效率。

发明内容

为了解决上述技术问题的至少之一，本发明提出一种水面垃圾收集与分类装置、控制方法和垃圾清理船，能够提高垃圾收集与分类的效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种水面垃圾收集与分类装置，包括：

垃圾分类装置，所述垃圾分类装置包括识别系统和多个分类箱；

垃圾收集装置，所述垃圾收集装置包括拾取模块和运送模块，所述拾取模块包括第一转轴、第二转轴和拾取带，所述第一转轴和所述第二转轴分别设置在所述拾取模块两侧，所述拾取带设置在所述第一转轴和所述第二转轴上，所述拾取带上还设置有挡板；所述运送模块设置在所述垃圾分类装置和所述拾取模块之间，用于将所述拾取模块拾取到的垃圾运送至所述分类装置；

控制部件，分别与所述垃圾分类装置和所述垃圾收集装置连接，用于控制所述第一转轴或者所述第二转轴转动带动所述拾取带，所述控制部件控制所述运送模块运动，所述控制部件根据所述识别系统的获取的识别信息使得垃圾被放进所述分类箱中。

在一些实施例中，所述运送模块包括转盘、两个第一运送盒和运输槽；

所述转盘设置在所述第二转轴下方；

所述运输槽为倒V形，所述运输槽两侧分别设置有通孔，所述运输槽设置在所述第二转轴和所述转盘之间；

两个所述第一运送盒设置在所述转盘上且两个所述第一运送盒分别设置在所述通孔下方。

在一些实施例中，所述垃圾分类装置还包括输送轨道和第二运送盒，所述第二运送盒设置在所述输送轨道上，所述输送轨道一侧设置有所述分类箱。

在一些实施例中，所述第二运送盒底部设置有车轮。

在一些实施例中，所述识别系统包括扫描仪和重力传感器，所述扫描仪设置在所述输送轨道上方，所述第二运送盒底部内侧设置有重力传感器。

在一些实施例中，所述水面垃圾收集与分类装置底部设置有安装槽，所述安装槽用于将所述水面垃圾收集与分类装置固定在船舶上。

在一些实施例中，所述分类箱中设置有粉碎机，所述分类箱底部设置有滤网。

在一些实施例中，所述第一运送盒底部一侧设置有第一翻转轴，所述第一运送盒通过所述第一翻转轴与所述转盘连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种水面垃圾收集与分类的控制方法，应用与第一方面所述的水面垃圾收集与分类装置，所述水面垃圾收集与分类的控制方法包括以下步骤：

发送第一控制信号以控制所述第一转轴或者所述第二转轴转动带动所述拾取带；

发送第二控制信号控制所述运送模块运动；

获取识别信息，其中，所述识别信息来自所述识别系统；

根据所述识别信息判定垃圾类型；

根据垃圾类型发送第三控制信号使得垃圾被投放进所述分类箱中。

第三方面，本发明实施例还提供了一种垃圾清理船，包括如第一方面所述的水面垃圾收集与分类装置。

本发明上述的技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：本发明的水面垃圾收集与分类装置包括垃圾分类装置、垃圾收集装置和控制部件。垃圾分类装置包括识别系统和多个分类箱，垃圾收集装置包括拾取模块和运送模块，拾取模块包括第一转轴、第二转轴和拾取带，第一转轴和第二转轴分别设置在拾取模块两侧，拾取带设置在第一转轴和第二转轴上，拾取带上还设置有挡板。运送模块设置在垃圾分类装置和拾取模块之间，用于将拾取模块拾取到的垃圾运送至垃圾分类装置。控制部件分别与垃圾分类装置和垃圾收集装置连接，用于控制第一转轴或者第二转轴转动带动拾取带，控制部件控制运送模块运动，控制部件根据识别系统的获取的识别信息将垃圾放进所述分类箱中。本发明的水面垃圾收集与分类装置不仅实现了对垃圾的收集与分类功能，使用时第一转轴与水面接触，控制第一转轴和第二转轴上的拾取带运动，在拾取带运动的过程中通过挡板能带动水面垃圾向第二转轴运动，实现对水面垃圾的拾取，而控制装置只需要简单地控制第一转轴或者第二转轴的运动即可实现垃圾收集，提高了垃圾收集效率。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的垃圾收集与分类装置轴视图；

图2是根据本发明实施例提供的垃圾收集装置轴视图；

图3是根据本发明实施例提供的垃圾分类装置轴视图；

图4是根据本发明实施例提供的垃圾收集与分类控制方法的流程图。

具体实施方式

本申请实施例所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

本发明实施例提供一种水面垃圾收集与分类装置，参照图1，图1为水面垃圾收集与分类装置的轴视图。水面垃圾收集与分类装置包括垃圾分类装置200、垃圾收集装置100以及控制部件300。垃圾分类装置200包括拾取模块110和运送模块120，运送模块120设置在拾取模块110和垃圾分类装置200之间，以形成垃圾从拾取到运送至垃圾分类装置200的收集与分类过程。控制部件300分别与垃圾收集装置100和垃圾分类装置200连接，使得拾取模块110和运送模块120根据控制信号拾取并运送垃圾至垃圾分类装置200，同时控制部件300接收来自垃圾分类装置200的识别信息，根据识别信息判断出垃圾类型并将垃圾送至对应的分类箱220中。

需要说明的是，水面垃圾收集与分类装置还包括有支撑架500，支撑架500的外形为四脚桌子形状，设置在垃圾分类装置200上面。垃圾分类装置200位于支撑架500面板的下面，能够减少水花溅入至分类箱220中。此外，支撑架500面板上设置有太阳能电池板用于将太阳能转化为电能，能够补充该装置的电量，控制部件300可以设置在支撑架500面板上，方便获取电源。

具体地，参照图2，图2为本发明实施例提供的垃圾收集装置100的轴视图。垃圾收集装置100包括拾取模块110和运送模块120，拾取模块110包括第一转轴111、第二转轴112和拾取带113，第一转轴111和第二转轴112设置在拾取模块110两侧，拾取带113贴合在第一转轴111和第二转轴112上将并其包围起来，拾取带113上还设置有挡板114，第一转轴111或者第二转轴112上带有电机，控制部件300能够通过控制电机从而控制第一转轴111或者第二转轴112转动，第一转轴111或者第二转轴112转动能够带动拾取转动。在水面上，第一转轴111可以调节至水平面下方，第二转轴112在第一转轴111的斜上方，在拾取模块110工作之后，垃圾从第一转轴111通过挡板114被带动至第二转轴112，在第二转轴112上方滑落至运送模块120。

需要说明的是，挡板114的形状可以为L形状，当挡板114运动到第一转轴111的下方时，L形的挡板114能方便将垃圾打捞起，而且在将垃圾运送至第二转轴112的过程中，L形的挡板114能防止垃圾掉落。此外，拾取带113和挡板114可以为网状结构，能够减少水流对水面垃圾收集与分类装置的阻力。

在一些实施例中，运送模块120包括转盘121、第一运送盒122和运输槽123，运输槽123为倒V形状，转盘121设置在第二转轴112下方，运输槽123设置在第二转轴112和转盘121之间。运输槽123两侧分别设置有通孔124，转盘121上设置有两个第一运送盒122，第一运送盒122的位置设置在运输槽123的两个通孔124下方。垃圾运输至第二转轴112后会经过运输槽123滑落至运输槽123上的其中一个通孔124，再掉落至通孔124下方的第一运送盒122中，再控制转盘121转动一定角度带动装有垃圾的第一运送盒122运动至垃圾分类装置200，而第一运送盒122靠近转盘121边缘的一侧的底部设置有第一翻转轴125，第一运送盒122只通过第一翻转轴125与转盘121连接，当第一运送盒122靠近垃圾分类装置200时控制部件300通过第一翻转轴125控制第一运送盒122翻转以将垃圾倒入至垃圾分类装置200中。控制部件300只需要向拾取模块110发送一个第一控制信号以控制第一转轴111或者第二转轴112转动，再向运输模块发送第二控制信号以控制转盘121转动和第一翻转轴125转动就能实现垃圾的收集与运送，没有复杂的机械臂角度的计算过程和控制过程，提高了垃圾的收集效率。

需要说明的是，第一运送盒122底部以及转盘121可以为网状结构，能够将垃圾中的水分滤除。

需要说明的是，第一运送盒122中可以设置有传感器(图中未示出)，以感应第一运送盒122中是否有垃圾，当感应到其中一个第一运送盒122有垃圾之后，控制部件300控制转盘121旋转九十度将装有垃圾的第一运送盒122运送至垃圾分类装置200处。

需要说明的是，为了提高运送模块120的垃圾运送效率，转盘121共设置四个第一运送盒122，如图2所示，四个第一运送盒122对称设置在转盘121上，其中两个第一运送盒122分别设置在运输槽123的两个通孔124下方，另外两个第一运送盒122分别设置在与运输槽123方向垂直的转盘121两侧上，当通孔124下方的第一运送盒122收集到垃圾转盘121九十度旋转，与运输槽123垂直设置的第一运送盒122在转盘121九十度旋转的同时被带动到通孔124下方以等待接收从第一转轴111滑落的垃圾。

需要说明的是，垃圾收集装置100底部还设置有安装槽400，能够方便地将垃圾收集装置100固定在船只的船头位置，收集水面的垃圾。

在一些实施例中，参照图3，图3为本发明实施例提供的垃圾分类装置200轴视图。垃圾分类装置200包括输送轨道230、第二运送盒240、识别系统以及分类箱220。在输送轨道230的外侧设置有多个分类箱220用来收集不同的垃圾。第二运送盒240设置在输送轨道230上用于接收第一运送盒122运送的垃圾，第二运送盒240底部设置有车轮241能将垃圾输送至对应的分类箱220的位置，第二运送盒240靠近轨道外侧的一侧设置有第二翻转轴242，用于将第二运送盒240进行翻转将垃圾投放进分类箱220中。识别系统包括扫描仪210和重力传感器(图中未示出)，扫描仪210通过一个矩形框250固定在输送轨道230上方，矩形框250的高度比第二运送盒240的高度高，以使第二运送盒240能够顺利通过矩形框250，当装有垃圾的第二运送盒240通过矩形框250时，在第二运送盒240上方的识别系统能够识别垃圾的外形等识别信息，并将识别信息发送至控制部件300处理。重力传感器设置在第二运送盒240底部内侧，重力传感器能够测量垃圾的重量，并将重量的识别信息发送至控制部件300，控制部件300结合来自扫描仪210的外形的识别信息和来自重力传感器的重量的识别信息能够判断出垃圾的类型。

需要说明的是，输送轨道230上的第二运送盒240可以有多个，能够依次接收运送模块120输送的垃圾，提高垃圾分类的效率。

需要说明的是，扫描仪210可以为CCD扫描成像机。

需要说明的是，重力传感器也可以不设置在第二运送盒240上，在第一运送盒122底部内侧设置重力传感器，这样第一运送盒122中的重力传感器不仅能检测第一运送盒122中是否有垃圾，还能测量垃圾的重量发送给控制部件300，节省了该装置的生产成本。

需要说明的是，第二运送盒240底部也可以不设置车轮241，第二运送盒240与输送轨道230的相对位置固定，控制部件300控制输送轨道230运动进而带动第二运送盒240至对应的分类箱220的位置。

在一些实施例中，分类箱220内壁上还设置有粉碎机，能够初步粉碎垃圾箱中的垃圾，方便后续对垃圾的回收处理。此外，分类箱220底部还设置有过滤网，能过滤垃圾中的水分。

在一些实施例中，控制部件300发送第一控制信号控制第二转轴112转动带动拾取带113和第一转轴111运动，第一转轴111下方的垃圾通过挡板114被打捞至拾取带113上并运输至第二转轴112处。垃圾从运输槽123滑落通过通孔124掉落至第一运送盒122中。第一运送盒122中的传感器产生检测信号发送至控制部件300，控制部件300根据该检测信号向转盘121发送第二控制信号控制转盘121转动九十度。第二运送盒240的初始位置在输送轨道230靠近运送模块120一侧的弧形的中间位置上，装有垃圾的第一运送盒122转动九十度之后对应有第二运送盒240，控制装置控制第一运送盒122上的第一翻转轴125转动，将垃圾倒入至第二运送盒240中。第二运送盒240底部的重力传感器检测出垃圾的重量信息并控制第二运送盒240运动至扫描仪210下方获取垃圾的外形信息，控制部件300根据重量信息和外形信息的识别信息判断出垃圾的类型发送第三控制信号控制第二运送盒240运送至对应的分类箱220处并控制第二翻转轴242转动将垃圾倒入分类箱220中。

参照图4，本发明实施例还提供一种水面垃圾收集与分类的控制方法，该方法应用于上述的水面垃圾与分类装置，包括但不限于步骤S410、步骤S420、步骤S430、步骤S440和步骤S450。

步骤S410，发送第一控制信号以控制第一转轴或者第二转轴转动带动拾取带。

步骤S420，发送第二控制信号控制运送模块运动。

步骤S430，获取识别信息，其中，识别信息来自识别系统。

步骤S440，根据识别信息判定垃圾类型。

步骤S450，根据垃圾类型发送第三控制信号使得垃圾被投入分类箱中。

在一些实施例中，识别信息包括外形信息和重量信息，根据识别信息判定垃圾类型包括但不限于步骤S510、步骤S520和步骤S530。

步骤S510，根据外形信息和重量信息确定垃圾的重量归一数。

在一些实施例中，外形信息包括垃圾长度、垃圾宽度，重量信息指重量传感器测量到的垃圾重量，重量归一数的计算公式如下：

其中，Weightness为重量归一数，m为垃圾重量，l为垃圾长度，h为垃圾宽度，ρ

步骤S520，根据外形信息确定垃圾的成像系数。

在一些实施例中，根据垃圾的长度和高度，能够得出垃圾的重点坐标(x,y)，利用以下公式求出垃圾的成像系数：

其中，I

步骤S530，根据重量归一数和成像系数判定垃圾类型。

在一些实施例中，根据重量归一数和成像系数确定分类系数，分类系数采用以下公式计算：

Classification＝Weightness*Imagation

当分类系数在第一阈值内判定为塑料垃圾；

当分类系数在第二阈值内判定为木质垃圾；

当分类系数在第三阈值内判定为玻璃垃圾；

当分类系数不在第一阈值内或者不在第二阈值内或者不在第三阈值内判定为其他垃圾。

具体地，第一阈值可以设定为0.1～0.25，第二阈值可以设定为0.26～0.55，第三阈值可以设定为0.56～0.9，而当分类系数小于0.1或者大于0.9时则判定为其他垃圾。

本发明的一个实施例还提供了一种垃圾清理船，包括船体和上述实施例的水面垃圾收集与分类装置，水面垃圾收集与分类装置设置在船体的头部，在船体向前行驶的过程中启动水面垃圾收集与分类装置，拾取模块能够沿航线快速打捞起垃圾并将垃圾进行分类。垃圾清理船具备一体化式的垃圾收集与分类，控制垃圾收集过程简单，垃圾收集与分类效率高。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。