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1、一種新型水面清潔船的設計 　　摘要：本作品優(yōu)勢突出表現(xiàn)在體積輕便且功能多樣，本產品能更簡單快捷地完成水面清潔，投餌等之前復雜的人工水面作業(yè)，操作簡單，達到中小水域清潔和水質檢測的低成本自動化運行。且設計輕便靈巧，低功耗，適應性強，運動非常平穩(wěn)。而且結構簡單，操作、維護方便，且多功能集于一體，是具有很強生活意義的創(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、增加了復雜情況下船只的適應能力，使得這款作品能更好的適應更多的惡劣的環(huán)境條件，最大程度實現(xiàn)自動化。 　　關鍵詞：水面清潔，雙體船，K60，自主避障 　　中圖

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

3、個重要的附加功能，可控量的拋灑也是一個重要研究方向。此裝置會使得在一次船只出行能完成多種任務，如魚餌拋投，藥品拋灑等任務，增加了多功能船的可操作性和創(chuàng)新性。對于拋灑裝置的設計也有很多考慮因素，舵機每次參數(shù)調整導致拋灑量的變化多少，變化過快會使得每次拋灑量難以精確，參數(shù)的調整對于影響的拋灑量的變化程度也是重要的設計指標。 　　本作品設計了獨特的可控量的拋灑裝置，機械結構類似于空氣清新劑。通過一個可控舵機的控制結構使得能夠通過改變數(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，同時我們給舵機設計的定時器周期也采用了較大值，這樣能夠更精確參數(shù)改變對舵機轉過角度的變化的影響。

4、同時可視化的拋灑量也適應了大多數(shù)人群的操作需要，方便簡潔。 　　垃圾儲存裝置： 　　為了保證收集裝置始終交叉收集，我們對其進行了同步控制，是收集效果更好。此外，為了提高垃圾的存儲量，我們增加了一扇網(wǎng)狀擋板，如上圖所示，此裝置可以將垃圾聚集在船體后方，以舵機控制此門的開關，每隔10分鐘，此門打開一次，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，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)的設計 　　本作品避障功能的實現(xiàn)是依靠紅外傳感器來完成的。安全

5、避障是我們在自動控制模式下研究的一個基本問題，而障礙物與船模之間距離的獲取是一個關鍵環(huán)節(jié)。超聲波在空氣中傳播時，如果遇到其它媒介，則因兩種媒介的聲阻抗不同而產生反射。 　　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)，紅外受光照強度影響過大，有效距離在強光下會大幅縮短，造成船模轉向不及時以致碰壁，而且價格較高，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單、價格低廉、環(huán)境適應性強、硬件實現(xiàn)容易、近距范圍類內不受光線影響等優(yōu)點，被廣泛用作測距工具。 　　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)，模擬攝像頭無需CPU進行數(shù)據(jù)的采集和存儲，節(jié)省了大量的CPU資源，同時433M圖傳模塊雖然在傳輸速度上較2.4G等模塊慢，但由于船體行進速度慢，無太大影響，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法達到的。 　　4主要創(chuàng)新點級關鍵技術 　　本作品優(yōu)勢突出表現(xiàn)在體積輕便且功能多樣，本產品能更簡單快捷地完成水面清潔，投餌等之前復雜的人工水面作業(yè)，操作簡單，達到中小水域清潔和水質檢測的低成本自動化運行。 　　作品設計輕便靈巧，低功耗，適應性強，運動非常平穩(wěn)。而且結構簡單，操作、維護方便，且多功能集于一體，是具有很強生活意義的創(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、增加了復雜情況下船只的適應能力，使得這款作品能更好的適應更多的惡劣的環(huán)境條件，最大程度實現(xiàn)自動化。 　　關鍵技術： 　　（1） 自主避障技術 　?。?） 圖像采傳輸和通信 　?。?） 定位及導航技術 　?。?） 電源系統(tǒng)控制技術 　　（5） 驅動技術控制 　　5與國內外同類產品比較及結論 　　與大型水域清潔相比，當今的水面清潔船大多是由大公司設計制造的大型機械船只，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。特點在于體積大、收集廢棄物多、針對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，而出于運輸成本和施工面積考慮都難以在中小水域進行水面清理保潔工作。而且大多只能執(zhí)行單一大量的任務作業(yè)，對于中小水域無異于大才小用。 　　就當今自動化的發(fā)展方向來看，自動化都是從大型機械自動化發(fā)展到小型生活自動化。例如大型的工業(yè)制造機器人到小型家用機器人，自動化的普及與推廣對改善人類生活提高人類生活質量有重要意義，故將大型的工業(yè)自動化設備進行縮改成為小型民用機器人也是一個重要的發(fā)展方向。增加功能縮小體積則是小型民用機器人的一個發(fā)展目標，故也對此開發(fā)了面向中小水域的多功能清潔船。 　　本作品彌補了當前中小水域清潔的空白，使得像魚塘等典型中小型水域低成本自動化成為可能。所以本作品更加適用于中小池塘多任務作業(yè)，更加方便實現(xiàn)魚塘自動化運行，且更加降低成本，有很好的推廣空間。 　　參考文獻 　　[1] 郭曉玉，鮑慧，遲文廣. MSP430低功耗運行模式原理及應用[J]. 單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2005（12）. 　　[2] 李現(xiàn)明. 超聲波傳感器的結構應用[J]. 工業(yè)儀表與自動化裝置，2012（1）.