水面垃圾清理机器人设计开题报告

1. 研究目的与意义

水域是生命之源，生命摇篮。然而，水受到的污染正愈发严重。目前水面垃圾主要是塑料、泡沫和生活废弃物，而这些难以降解的垃圾更容易被生物所寄居，助长物种入侵隐患。如果水面垃圾没有及时清理，经过水浸泡和风吹，会危及水质，尤其是在夏天，漂浮物在高温下霉烂，臭味传到方圆几公里，严重影响当地居民的生活质量，污染了当地的环境，也严重影响了居民的健康。针对此形成的人工打捞方式却存在一定的限制，效率比较低，工作强度比较大，对于水面比较狭窄的地方，或是水较少，水深小于50cm左右的地方，就无法进行正常的打捞工作；同时，对于一些污染比较严重的水体，人工打捞也就不太合适了。水面垃圾清理机器人主要用于水面垃圾（如漂浮垃圾，矿泉水瓶等）的打捞和收集工作。其自动化程度较高，能完成对各种水面垃圾的扫描、和收集工作，并能有效回避障碍物，收集满后还能自动返回，同时也可以将其改为由人工遥控完成，能适应各种情况下的工作，从而使得使用的范围更加广泛，效果更加显著。对相关水域的治理与维护，水质的改善，营造绿色的生态环境有着重要的意义。

2. 研究内容和预期目标

（1）主要研究内容：

1.水面垃圾清理机器人的基本动作及工作原理；

2.水面垃圾清理机器人整体结构框架的设计；

3. 研究的方法与步骤

（1）水面垃圾清理机器人整体结构设计，采用船体造型，两侧安装带有电机的扇叶作为机器人的动力，使用类似簸箕的垃圾收集铲，将发现的垃圾铲入收集，然后再放入垃圾箱存储装置中。

（2）水面垃圾清理机器人驱动设计，采用两个电机带动扇叶作为机器体的动力输出，通过控制其转速和转动的先后及转向，来实现机器体的前进，后退，左右旋转。

（3）水面垃圾清理机器人收集设计，使用类似簸箕的垃圾收集铲，在收集铲末端两侧与转轴相连，通过电机带动其转动，带动收集铲上下转动，将发现的垃圾铲入收集，然后再放入垃圾箱存储装置中。

4. 参考文献

[1]张玉新,王帅.水面垃圾清理船执行机构的仿真设计与研究[j].机械设计与制造,2011(4):62-64.[2]曾义聪,刘建发,谢秋敏,等.水面漂浮垃圾清理机的设计研究[j].徐州工程学院学报(自然科学版),2013,28(1):69-73.[3]袁斌华,高晓红,张彬,等.小型水面垃圾清理船的设计与实现[j].陇东学院学报,2017,28(1):24-29.[4]张丽珍,杨佺,吕超,等.小型水域水面漂浮物交替筐式收集装置的设计[j].机械设计与研究,2016(6):118-121.[5]刘广涛,王继荣,师忠秀,等.基于单片机无线遥控水陆两栖清洁车的设计[j].青岛大学学报(工程技术版),2014,29(3):64-69.[6]邓南景,陈爱青.pw20/4耙斗式清污机的技术改进[j].华电技术,2007(12):155-156.[7]王新海,李首富,张宴,等.水下探测机器人的研发与测试[j].兵工自动化,2016,35(5):88-91.[8]龚仲华,龚晓雯.大中型工业机器人手腕的设计[j].机电工程,2016,33(12):1457-1462.[9]杨洋,李淑琴.2d仿真水中机器人花样游泳动作研究与实现[j].兵工自动化,2016,35(12):82-86.

[10]chandaideb,chattopadhyayb.enhancingeffectivedepth-of-fieldbyimagefusionusingmathematicalmorphology[j].imagevisioncomputing,2006,24(12):1278-1287.[11]amolinsk,zhangy,dareap.waveletbasedimagefusiontechniques-anintroductionreviewandcomparison[j].isprsjournalofphotogrammetryremotesensing,2007,62(4):249-263.[12]kumarbs.imagefusionbasedonpixelsignificanceusingcrossbilateralfilter[j].signal,imageandvideoprocessing,2013,9(5):1193-1204.[13]zhouz,lis,wangb.multi-scaleweightedgradient-basedfusionformulti-focusimages[j].informationfusion,2014,20(1):60-72.[14]huangw,jingz.multi-focusimagefusionusingpulsecoupledneuralnetwork[j].elsevierscienceinc.,2007,28(9):1123-1132.

[15]rahmanma,lius,lins,etal.imagecontrastenhancementforbrightnesspreservationbasedondynamicstretching[j].int.j.imageproces.(ijip),2015(9):241.

5. 计划与进度安排

1、3月1日-3月20日 收集资料，确定水面垃圾清理机器人总体设计方案；

2、3月21日-4月20日水面垃圾清理机器人设计及整体结构设计；

3、4月21日-5月19日水面垃圾清理机器人实验平台设计；