《吸入式水面垃圾清理机器人设计》开题报告

一种水面视觉垃圾清理机器人的结构设计摘要：本文介绍一种基于视觉的水面垃圾清理机器人以及该装置的基本结构，工作原理和工作特色。

具体阐述了该装置的设计方向，未来前景，以及对人类未来水污染处理方式的重大影响。

该装置基于摄像头的人工智能视觉算法使得垃圾清理机器人能自动发现并识别垃圾，之后通过目标追踪使小船行驶到垃圾所在位置并通过传送带，压缩装置和粉碎装置对垃圾进行收集和加工以达到清理垃圾的作用。

结果表明，该机器人适合多种复杂水域环境，具有稳定性强、作业效率高、原材料清洁环保等优点，可广泛应用于水环境治理领域。

关键词:人工智能；机器视觉；自动控制；垃圾清理船1.引言海洋因其空间广阔成为人们生活和生产的活动场所，但水面漂浮垃圾的问题也接踵而至。

偌大的江河湖海水面之上，漂浮着各种垃圾，严重影响水域环境。

为更绿色地利用水资源，各国对水面的垃圾清理也较为重视，但效果不是太理想。

【1】根据调查，目前小型水域的漂浮垃圾清理仍以人工驾驶船只打捞为主，存在效率低、成本高和劳动强度大等问题，而且小型水域经常存在水面狭窄或者深浅不一的区域，打捞具有一定的危险性。

为了克服现有技术的缺点．针对小型水域特点和现有清理装置的不足，我们团队设计一种小型水面垃圾清理装置。

【2】2.主体设计本文所设计的视觉跟踪水上垃圾清理船是由动力模块、功能模块、视觉模块、电源模块组成。

小船的工作流程为小船首先进行目标识别，即通过卡尔曼滤波将目标框处理为预测框，再通过距离代价矩阵进行匈牙利匹配，将特征值、检测框与匈牙利匹配共同作用，追踪 ids 系统，寻找目标 ids。

随后进行目标跟踪，移动小船行驶到目标地，将垃圾送入小船内部，使垃圾最后被送到储存箱。

主要结构包括两个1.5KG 推力的直流转向推进器，传送带，垃圾储存箱，摄像头探照灯组成的视觉模组，压实装置，24v 磷酸铁锂电池，电源转换器等部件。

3.结构设计本文所设计的水面视觉垃圾清理机器人装置如图1所示。

水上垃圾清理机器人设计发布时间：2021-05-17T07:31:44.148Z 来源：《学习与科普》2021年2期作者：季远1 张晶晶2 任明3 [导读] 为解决目前缺少简单方便、高效率、高安全系数的水上垃圾清理设备，提出设计一款水面垃圾清理机器人的思路尤为重要。

该模型能实现清理机器人自动巡航、远程控制的收集模式，节约大量的人力和物力资源，切实解决水域垃圾打捞难题。

模型包括机械结构设计、控制系统设计，通过提出设计产品的设计要求，为进一步机器人的设计提供依据。

季远1 张晶晶2 任明3杭州职业技术学院浙江省杭州市 310018摘要：为解决目前缺少简单方便、高效率、高安全系数的水上垃圾清理设备，提出设计一款水面垃圾清理机器人的思路尤为重要。

该模型能实现清理机器人自动巡航、远程控制的收集模式，节约大量的人力和物力资源，切实解决水域垃圾打捞难题。

模型包括机械结构设计、控制系统设计，通过提出设计产品的设计要求，为进一步机器人的设计提供依据。

1 引言随着工业和社会的快速发展，我国水体污染问题日渐突出，其中越来越多的水面垃圾则是污染问题的重要体现。

尤其是与人们生活息息相关的城市河道、景观河和水上游乐场等小水域，水面垃圾不仅对水体生态造成严重威胁，破环生态景观，影响居民用水，由于其往往大量聚集，难以清除，给居民的正常工作与生活带来困扰。

针对现有的水面垃圾清理装置在小型水域中由于体积大，难以灵活工作；多使用柴油机，噪音大同时易产生空气污染；笨重不易运输，操作人员的安全得不到保障；操作复杂，耗时耗力等缺点，同时针对小型水域深度浅、面积不大、且分布不集中、外观形状不规则等特点，本论文提出设计一种外形小巧、工作灵活、自动化程度高、能较长时间稳定工作的水面垃圾清理装置的设计思路。

2 机械结构设计要求（1）设计机器人不仅在小型水域中也可以稳定来回的工作，而且可以在陆地上稳定快速行走。

避免同类水面垃圾清理机器人需要人工运输到指定区域，然后再将清理设备从车上卸下来，抬入需要清理的水域，最后由人工驾驶驶入清理水域对水面进行清理的缺点。

毕业设计（论文）开题报告1 选题的背景和意义工厂金工车间的切屑垃圾多，目前用铲子清理垃圾，操作困难，费力，有时还会划伤操作者，有一定的安全隐患；在乡村河道中，污物多为水草、青苔、树枝、树叶、木材以及泥沙等；在沿海，污物多为海草、贝壳及海生物等；另外，有医疗垃圾、建筑垃圾、生活垃圾等；这些垃圾污染环境，清理困难，为改变这一现状，设计了清理垃圾机械手，用以抓垃圾，运垃圾，卸垃圾，实现清理垃圾机械化。

该机械手既减轻操作者的劳动负荷，又提高了生产效率，有较大的应用推广价值[1]。

1.1 选题的背景机械手是指能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

随着我国经济的腾飞，国家在工业方面也得到了迅猛发展，机械手作为工业生产中非常重要的一种工具，对其技术的不断突破也变得日趋重要，目前，机械手的种类大至可按驱动方式分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等[3]。

用机械手作为垃圾清理的对象既可以节约人力，而且对工人的安全也起到了一定的保障作用，而且对于生产效率也有一定程度的提高。

1.2 国内外研究现状及发展趋势1954年，被称为“机器人之父”的美国科学家George Devol取得了附有重放必然结果。

1970年，机器入学界早期的改革家之一，Victor Schenman在斯坦福大学演示了一种计算机控制的机械手，这就是非常著名的斯坦福机械手。

70年代以后，机械手和以机械手为核心的自动化设备在工业发达国家，尤其在日本，有了广泛的应用。

由机械手与其它设备组成的生产线极大的提高了企业的劳动生产率，提高和稳定了产品质量，大大缩短了产品更新换代的周期。

真空吸附式壁面清洗机器人结构设计与研究的开题报告一、选题背景近年来，随着城市智能化水平的不断提高，机器人技术在日常生活中的应用也越来越广泛。

机器人清洁、机器人保洁等领域的发展，极大地方便了人们的生活。

然而，在日常家庭清洁方面，传统的清洁工具往往效率低、费时费力，无法满足人们的需求。

因此，设计一种具有清洁效率高、易操作、能适应不同墙面的机器人成为现代生活中的一项必要需求。

二、研究内容本次课题旨在设计一种真空吸附式壁面清洗机器人，实现对不同墙面、地面的清洁作业。

主要包括以下内容：1.机器人运动轨迹设计。

考虑机器人在墙面上运动时的稳定性、机动性等因素，合理安排机器人的行进路线。

2.机器人结构设计。

机器人应具有良好的吸附性能、便于操作、易于维护等特点。

采用先进的真空吸附技术，让机器人能够在墙面上牢固的吸附，不易掉落。

3.机器人操作系统设计。

采用机器人操作系统，实现对机器人的远程控制，方便用户进行操作。

4.机器人安全保护设计。

考虑到机器人在作业过程中可能存在掉落、碰撞等因素，应设计有效的安全保护措施，保证机器人操作过程的安全性。

三、研究意义本次课题的成果将会在以下方面产生积极的影响：1.提高家庭和公共场所的清洁效率，减轻人力成本。

使清洁工作更加自动化，同时也节省了清洁人员的时间和精力。

2.加速机器人技术在清洁维护领域的推广。

实现机器人清洁模式，能够鼓励更多人研究机器人清洁技术，推进机器人技术发展。

3.提升城市的智能化水平，为人们打造更加美好的居住环境。

四、研究方法本次研究采用文献综述、实验研究和控制系统设计方法。

具体包括：1.文献综述：对相关的机器人技术、真空吸附技术、控制系统技术进行文献综述，深入了解相关技术的研究现状和发展趋势，为后续研究提供理论基础。

2.实验研究：实验验证机器人在墙面上的吸附性能，机器人的稳定性、机动性等因素，并根据实验结果优化机器人结构。

3.控制系统设计：采用控制系统设计方法，实现机器人的远程控制、安全保护等功能，保证机器人能够在安全、稳定的状态下完成清洁作业。

水下垃圾清理机器人的设计摘要：为了有效地进行水域的治理，本文提出了一种基于水流动性的双体船型水面垃圾清理机器人。

本文对此机器人的功能、机械构造、工作原理等进行了详尽的说明。

主要功能是利用水泵产生的局部水流推动垃圾进入清洁舱内，从而实现对垃圾的清理。

关键词：水下垃圾；清理；机器人；设计由于海洋拥有广阔的空间，它已成为人类在陆地上生活、生产的必经之路。

大量的垃圾，在这片海域之中飘荡，对周围的环境造成了极大的影响。

为了达到更好的环保目的，世界各地对水域中的垃圾进行了大量的处理，但是效果并不是很好。

为了清除水上的浮物，各类水上垃圾清洁机器人相继问世。

大多数的机器人，都是将垃圾收集起来，这样的话，效率就会降低，打扫起来也会很麻烦。

为了有效地清除和提高工作效率，开发了一种能使垃圾自动进入的流动式表面垃圾清理机器人。

一、结构设计从图1可以看出，流动表面的垃圾清除机械装置包括一个垃圾清除装置、动力、操纵等部件构成，利用水流的流动特性，采用了双体船的结构，通过对机身和附体的形状进行了最优的优化，使船舶的稳定性得到了很大的改善，同时也减小了航行的阻力。

在工作台前面设置了一个摄像机和一个天线，24V安装在工作台中央、16Ah大容量的锂离子电池，控制电路，导航设备置于电子箱内；推进装置由推进马达、导管螺旋桨及螺旋桨防护装置构成；垃圾处理装置是一种垃圾收集斗、高度调节板及抽水装置，安装在机械手的两个浮动缸之间，而抽油泵则设在垃圾收集斗的后面。

垃圾收集器的底端设在水平面以下，其底面为倾斜状，便于产生水流量，而水位调整盘则将货柜与集料箱相连，并能调整料仓的落点及流速，以满足在各种水域条件下进行日常回收工作的可能性。

双壳式船用泡沫填充泡沫材料，不仅能达到对应的浮动压力，而且能对浮动容器进行密闭，确保不渗漏，提高船舶的稳定性能。

（a）3维示意图二、推进系统本系统采用STM32单片机为主要控制单元，NEO-M8NPixhawkAPM为主要控制器，采用内置GPS和罗盘的N-M8NPixhawkAPM微控制器，采用FPV700单板高清摄像机。

郑州工程技术学院实验报告（一）班级：电子二班实验题目：《水面树叶清洁机器人》学生姓名及学号：目录目录 (II)前言 (5)第一章系统方案 (6)1.1 系统组成 (6)第二章方案选取 (7)2.1.1 8051 (7)2.1.2 AT89C51 (8)2.1.3 Arduino (9)第三章硬件结构设计 (11)3.1 主控系统 (11)3.1.1 Arduino的微控制板Mega 2560 (11)3.1.1 Arduino的引脚功能 (13)3.2 船体结构设计系统 (14)3.3 电源系统 (17)3.4 动力驱动和传动系统 (17)3.4.1打捞系统 (17)3.4.2控制系统 (18)3.4.3L298N (20)3.4.4 直流减速电机 (22)3.5 垃圾处理系统 (24)3.5.1 垃圾收集装置设计 (24)3.5.2垃圾处理 (25)3.6 报警系统 (26)3.7 遥控系统 (27)3.8总体设计图 (28)第四章程序设计 (29)4.1主程序设计 (29)参考文献 (33)摘要本文为解决现如今小型封闭水面垃圾清理耗费人力物力等问题，设计制作了一款由人工辅助远程遥控进行水面垃圾清理的机器人。

主要对水面垃圾自动打捞船进行了船体结构、动力装置、打捞及传输装置、垃圾存储装置以及其他零部件的设计等。

分析了水面垃圾自动打捞船需要实现的功能要求，在实际环境背景下，研究了水面垃圾自动打捞船的系统构成及功能、各零部件的的设计方法以及系统的实现方式。

该机器人采用稳定性较高的双船体结构，通过预估的船体大小及载重，选用了合理尺寸船体，利用网状式垃圾收集箱存放垃圾，采用传送带辅助收集垃圾，用基于ARDUINO的控制系统以及人工遥控进行方向、速度的控制。

整个机器人结构合理稳定，外观简洁美观，制作材料合理，成本低廉，采用电力驱动节约能源、无污染，且收集垃圾快速有效。

关键词：节约能源；效率高；ARDUINO；传送带；人工遥控AbstractIn order to solve the problem of the waste disposal of small enclosed water surface, this paper designs a robot which can be used to clean the surface of water.the design, calculation and check of the hull structure, power plant, salvage and transmission device, garbage storage device and other parts are carried out. Analyzed the water garbage salvage ship automatically the function of the need to implement, under the background of the actual environment, studied the water garbage salvage ship automatic system structure and function, the design method and the realization of the system of parts of the way. The robot adopts the high stability of double hull structure, through the forecast of the load and the size of hull, choosing reasonable size of the square tube as hull, PVC using mesh type junk boxes store garbage, Uses the conveyor assisted garbage collection, a control system based on ARDUINO chip and manual remote control for direction and speed control. The whole robot structure is reasonable and stable, the appearance is simple and beautiful, the making material is reasonable, the cost is low, the electric power drive saves energy, pollution-free, and the collection of garbage is fast and effective.Key words:Energy conservation;High efficiency;ARDUINO；conveyor;manual remote control前言机器人是20世纪人类的伟大发明，传感器、计算机的出现及普及，嵌入式芯片的量产及低廉的价格，使得机器人技术得到了快速的发展，而环境的污染使得河流湖泊的垃圾漂浮物越来越多，这时候机器人的特种应用便提上了日程，从航天机器人到工业机器人，再到民用机器人，清洁湖面机器人的出现便成了形式所趋。

水面智能清扫机器人视觉的实现的开题报告一、选题背景随着城市建设和生活水平的不断提高，水域的保洁工作越来越重要。

目前市场上已经有许多水面清扫设备，但大多数都需要人工操作，效率较低，而且对环境造成污染。

因此，需要一种能够自动化清扫水面的机器人，可以大大提高清扫效率，减少人力成本和环境污染。

二、选题意义水面智能清扫机器人使用视觉技术实现自主清扫水面，可以有效地解决上述问题。

这种机器人可以对水面进行全方向扫描，快速判断清扫区域，并且可以自行避开障碍物。

这是一项高效，经济，绿色的水面清扫解决方案。

三、选题内容本文的主要内容是探讨水面智能清扫机器人视觉的实现。

采用视觉技术可以实现机器人对水面的自主识别和清扫。

视觉系统可用于机器人的路径规划，视觉传感器的目标跟踪和障碍物避开等。

本文的主要内容包括以下几个方面：1.设计并实现水面智能清扫机器人的视觉系统。

其中，机器人主要由底座、扫描器和处理单元组成。

底座是机器人的主体部分，负责机器人的移动和稳定。

扫描器是机器人的感知器，可以对水面进行全方位扫描。

处理单元是机器人的“大脑”，可以处理扫描器传来的数据并判断清扫区域。

2.利用计算机视觉方法，对机器人进行自主路径规划。

通过目标检测和跟踪技术，视觉系统可以确定清扫区域和障碍物，并规划出合理的路径。

3.利用机器学习方法，对机器人进行目标分析和识别。

机器人具备自主分析和识别清扫的目标物，提高清扫效率。

四、预期成果通过本文的研究，成功实现水面智能清扫机器人视觉的实现，并且采用计算机视觉和机器学习技术实现机器人的自主路径规划和目标识别能力。

最终，达到提高水面清扫效率，减少人力成本和环境污染的目的。

五、研究方案（1）设计并实现水面智能清扫机器人的视觉系统。

其中，机器人主要由底座、扫描器和处理单元组成。

底座是机器人的主体部分，负责机器人的移动和稳定。

扫描器是机器人的感知器，可以对水面进行全方位扫描。

处理单元是机器人的“大脑”，可以处理扫描器传来的数据并判断清扫区域。

“水上漂浮物自动清理机器人”项目研究结题报告学生姓名：鲍陈磊于一帆陈姝妍刘冰学院名称：电气工程及自动化学院指导老师：雷呈喜助理工程师1课题研究目的本课题所要研制的水面漂浮物自动清理机器人是一种新型高科技环保产品，主要用于水面漂浮物（如漂浮垃圾）的打捞和收集工作。

其自动化程度较高，能完成对各种水面漂浮垃圾的扫描、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工人遥控完成，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。

2课题背景近年来，随着工业的发展，我国水体污染日益加剧，社会影响巨大，造成的经济损失更是无以估量。

在经济不断发展的今天，人们已经越来越意识到环境保护的重要性，特别是水体保护的重要性，这不仅仅是美化我们的生活环境，创造更加适宜的生存空间，而且更是对经济、对我们的日常生活有着十分深刻的现实对于水面漂浮物的治理，国外已研制成功大型综合清污船等自动化水平比较高的水面固体垃圾收集机械，定时在河道上巡航清污，用较小的经济成本换来了较大的环境效益。

而国内的治理现状仍然停留在人工打捞阶段，效率比较低，工作强度比较大，亟需实用的机械化设备参与清污。

于此同时，人工打捞方式还有一定的限制，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。

我们研制的水上漂浮物自动清理机器人模型，就是为了改进以上人工打捞的不足而设计的，可以在很大程度上提高固体垃圾收集的效率和垃圾收集的范围，降低成本，减少工作人员的工作强度。

它可以实现自动扫描、寻找、识别各种漂浮于水面之上的垃圾，自动地运动到垃圾处收集垃圾，把收集到的废物放在回收箱。

同时可以实现人工遥控控制，以满足各方位的需要。

3课题研究主要内容我们设计制作的水上漂浮物自动清理机器人模型如下图所示，由机械部分和电子部分构成。

4 成果介绍4.1机械部分设计4.1.1推进机构采用这种推进方式因转轴高于水面一定距离，不易被缠住，而且运行效率较高，运行时平稳。

水面漂浮垃圾收集机器人的系统设计黄庆典（广东慧航物联科技有限公司，广东东莞523000）摘要：如今各水域与河道上存在越来越多的漂浮垃圾，影响了城市的形象，破坏了水域生物的生态环境，假若漂浮垃圾长时间不清理，还会散发出恶臭的气味，危及居民健康。

针对该问题，设计出一种水面漂浮垃圾收集机器人，清洁人员能够根据机器人传输的视频图像远程控制该机器人收集处理水面上的漂浮垃圾。

机器人系统由驱动模块、垃圾收集模块、中央控制模块、传感模块组成，具有安装容易、故障率低、稳定性高的优点。

关键词：水面漂浮；机器人；垃圾收集0引言进入21世纪以来，快速增长的生活消费与工厂生产一定程度上导致了水域受垃圾污染的情况加重。

水域污染不仅影响了各大生态系统，同时影响着居住环境、居民的身体健康[1]。

目前，水面漂浮垃圾治理方法普遍是清洁人员利用船只配合打捞工具在污染水域巡航打捞。

该方法不仅工作效率不高，而且清洁工的劳动强度大，易受烈日寒冬影响，并且腐臭环境对清洁工的身体有不良影响。

因此，有必要设计出一种远程控制的水面漂浮垃圾收集机器人，代替清洁人员在恶劣的工作环境下作业。

为使机器人工作时具有良好的可持续性与可操控性，本文结合光伏技术与图像传输技术，设计了一种可远程控制的水面漂浮垃圾收集机器人，以改善清洁工人工作条件，提高工作效率，降低水域治理成本。

该系统采用模块化设计，机器人由驱动模块、垃圾收集模块、中央控制模块、传感模块组成，可稳定高效地完成工作任务。

1驱动模块由于水面漂浮垃圾收集机器人在水面上工作时能够充分接收太阳光照，同时考虑到机器人频繁的充电需求会严重影响其工作效率，因此使用光能作为驱动能源，驱动推进器工作，完成机器人在水面上的行驶功能。

机器人的驱动模块由推进器、太阳能电池板、蓄电池、太阳能控制器组成。

常见的推进器有螺旋桨推进器、喷水推进器、直翼推进器、吊舱推进器[2]。

（1）螺旋桨推进器是由减速电机加上桨叶组成的，固定设置在船身的下方或侧面，工作状态下的螺旋桨推进器位于水下，螺旋桨击打水体产生推力，从而实现船体的移动。

湖面清扫智能机器人的控制的开题报告一、课题背景和研究意义：随着城市的建设和人工化程度的提高，城市水系的污染也越来越严重。

湖泊、河流等水系的水质直接关系到城市中居民的健康和环境的整洁。

因此，湖面清扫智能机器人的研发和应用对于城市水系的治理和环境保护具有重要意义。

湖面清扫智能机器人可以实现自动化、高效率、低成本的清扫作业，为城市水系的维护和保护提供技术支持，减轻人工清扫的负担。

此外，还可以加速城市水系的水质恢复，让市民更好地享受美好的生态环境。

二、研究内容和目标：本课题研究内容是湖面清扫智能机器人的控制系统。

通过研究和探索适用于湖面清扫智能机器人的各种控制技术，结合机器人本身的特性，实现对机器人运动、定位、清扫等方面的精确控制，提高机器人的工作效率和清扫质量。

具体而言，研究目标如下：1. 对机器人的运动控制系统进行优化，提高机器人的运动精度和稳定性。

2. 设计机器人自主定位系统，提高机器人自主运动和导航的能力，确保机器人的清扫路线准确。

3. 研究机器人的清扫控制系统，实现对机器人清扫工作的自动控制和调节。

三、研究方法和技术路线：本课题主要采用以下研究方法和技术路线：1. 基于传感器技术设计机器人定位系统。

通过GPS、惯性导航等技术实现机器人的高精度定位和导航。

2. 设计基于模糊控制和PID控制的运动稳定控制算法。

通过对机器人运动的精确控制，保证机器人的工作精度和稳定性。

3. 设计基于机器视觉的湖面障碍物检测系统。

通过机器视觉技术实现对机器人清扫路线上障碍物的检测和识别，确保机器人的行进安全。

4. 研究基于自适应控制的机器人清扫控制系统。

通过机器学习算法优化机器人清扫工作的控制策略，提高机器人清扫效率和质量。

四、预期成果：本课题预期取得以下成果：1. 设计出湖面清扫智能机器人的控制系统，可实现高效的湖面清扫作业。

2. 提高机器人的运动精度和稳定性，实现对机器人的精准控制。

3. 设计出机器人自主定位系统，可实现机器人的自主导航和定位。

科技创新科技风2019年11月DO/10.19392/kC1671-7341.201932023一种水面清洁机器人及其系统设计赵阳赵飞李依帆王晨陈津翟河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000摘要：近年来，水面垃圾清理一直是一个热点。

现有人工清理方式不仅效率低，而且存在一定的危险性。

鉴于此情况，设计一款水上垃圾清理机器人，以实现对水面垃圾的高效收集是有必要的。

该机器人可在水中自由移动收集水面垃圾，其工作所消耗的电能由其太阳能与常规电池结合提供。

搭载的视觉系统可采集水面环境信息。

该机器人具有自主巡航和手动操作两种模式，可在大面积水域内作业，完成垃圾的多点精准收集，保证高效率与精确性。

关键词：水面清洁；机器人；自主巡航；太阳能一、设计目的该设计的目的是为了实现水面垃圾清理工作的机械化与自动化，研制出一种具有环保、高效、节能特点的水面垃圾清理机器人，该机器人可对水面漂浮物等垃圾的集拢收集、提升和储运等，对营造绿色的生态环境有着重要的意义。

通过使用机器人清理水面垃圾的方式，解决了人工清理效率低、成本高、效果差等诸多问题。

二、硬件系统介绍该机器人硬件系统由控制系统、供能装置、运动机构、图像采集装置、浮力装置、垃圾收集装置、排水装置构成，具体见图1$图1机器人结构示意图(1)控制装置为机器人的功能控制核心，采用stm32f427芯片控制器作为主控，控制侧身螺旋桨转动来使机器人在前后左右方向移动。

此外,机器人在水中工作时可切换为手动控制，也可自动控制。

手动控制用于水面工作面积较小的环境，操作者通过遥控器对机器人进行控制。

自动控制时,该控制器外拓了GPS模块，可以实时检测该机器人在水中的速度、位置、航向等状态。

同时有开发的手机FP可以对机器人进行控制。

(2+供能装置则采用太阳能与常规电池相结合的方式由一组蓄电池和多组太阳能电池板构成，太阳能电池将光能转化为电能储存在蓄电池中，工作时蓄电池直接供能，供能稳定，节约能源。

水上垃圾清理开题报告水上垃圾清理开题报告一、研究背景随着人类社会的发展和经济的快速增长，水域面临着越来越严重的垃圾问题。

水上垃圾的存在不仅对水生生物造成了巨大的威胁，也对水域生态环境产生了严重的破坏。

因此，水上垃圾清理成为了一个迫切需要解决的问题。

二、研究目的本研究旨在探究水上垃圾清理的方法和技术，以期为解决水域垃圾问题提供有效的解决方案。

通过对不同清理方法的比较和实践操作，寻找出适用于不同水域环境的清理方式，提高水域垃圾清理的效率和效果。

三、研究方法1. 文献综述：通过查阅相关文献，了解当前水上垃圾清理的研究现状和存在的问题，为研究提供理论基础。

2. 实地调研：选择不同类型的水域进行实地考察，了解水上垃圾的种类和分布情况，为后续的清理工作做好准备。

3. 实验研究：选择一定数量的样本水域，尝试不同的清理方法，比较其效果和可行性，为实际应用提供参考。

四、研究内容1. 水上垃圾的分类和来源：通过对水上垃圾的分类和来源进行研究，了解不同类型垃圾对水域环境的影响程度，为清理工作制定针对性方案。

2. 清理方法的比较和评估：通过对不同清理方法的比较和评估，探讨其适用性和效果。

比如利用机械清理、生物清理、人工清理等方式，分析其优缺点和适用范围。

3. 清理工具和设备的研发：针对水上垃圾的特点和难以清理的问题，研发出适用于不同水域环境的清理工具和设备，提高清理效率和效果。

4. 清理后的垃圾处理：清理工作完成后，需要对清理出的垃圾进行处理。

研究合适的垃圾处理方式，包括分类、回收、焚烧等，减少对环境的二次污染。

五、研究意义1. 保护水生生物和水域生态环境：水上垃圾清理可以减少垃圾对水生生物的伤害，保护水域生态环境的稳定性和健康发展。

2. 提高水域环境质量：水上垃圾清理可以改善水域的水质和景观，提高水域环境的质量，为人们提供更好的生活和娱乐环境。

3. 推动可持续发展：水上垃圾清理是可持续发展的重要一环，通过研究和实践，可以推动水域资源的合理利用和保护，促进社会经济的可持续发展。

开放性创新实践报告----水上清洁机器人的方案设计在我们生活的周围有许多水源，有些是河流，有些是人工湖、浅水面。

目前我国水源污染较为严重，影响了人们的健康生活，在很多水面上都漂浮着塑料袋、泡沫、过量的水藻、树叶和很多的固体垃圾，在小型区域里由于人工打捞工作繁琐，条件恶劣，工作难度大。

为了解决这一问题，我们应用所学知识设计制造了水上清洁机器人，并做了大量的试验和探索，阐述了该产品的设计过程和创新的控制思想。

1.设计制作的背景经过我们检索，目前国内还没有类似的智能水上清洁设备。

现在已有的大型打捞船体积大、成本高，不能进入小区域实施打捞工作，而且需要多人同时协同工作。

在小型区域的打捞工作依然是人工打捞，人工打捞的工作难度和强度都很大，而且任务繁重。

2.设计制作的目的针对水面污染问题我们设计了水上清洁机器人，它比大型打捞船成本低很多而且体积小，操作起来非常灵活。

非常适合在大小型区域进行打捞清洁作业，而且实现了半自动化的控制，你只需利用遥控器设定两实际工作参数，水上清洁机器人就可以自动完成水上的清洁任务。

3.设计方案及论证过程通常来说，垃圾在水面上的分布是极不均匀的，如图1。

若是采用直线式反复运动的轨迹打捞，由于水面的垃圾相对于水面具有比较小的漂移运动，所以效果不是特别的明显。

直线式反复运动不易实现，需要操纵人员根据垃圾分布不均匀的情况不挺的来回操纵，费时费力，对机器损害大。

传统的打捞工作都是由打捞船人工进行的，工作条件恶劣，同样费时费力。

针对上述情况，我们发现螺旋前进运动的轨迹是比较理想的，这样保证同一块区域的水面可以被清洁多次。

而且螺旋前进运动的轨迹还具有渐进性，只要设定旋转半径和螺旋渐进方向即可，简化了操纵过程，如图2。

对于螺旋前进式运动轨迹的实现，紧靠人工控制比较困难，为了减轻工作人员的负担，我们要求该产品是自动完成这一功能的，还要保证它的螺旋半径可以调节。

改变转向舵的角度只能完成船体绕某一转向中心的旋转，不能实现船体沿某一方向偏移前进，经过反复思考论证，我们将指南针引入船体的自动控制系统中，运用了指南针指向不变的原理，在船体转到某一确定位置时加速行驶，实现螺旋渐进运动，如图3。