水面垃圾清理機(jī)器說明書(編輯修改稿)
2025-08-31 02:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 收集裝置實(shí)物圖及三維模型圖垃圾收集輔助裝置，采用旋轉(zhuǎn)式滾筒刷結(jié)構(gòu)，既可以快速有效的將垃圾帶入網(wǎng)狀式垃圾箱，又可以防止垃圾從箱內(nèi)退回流出，其中采用的軟毛刷材料，既可以減小空氣阻力，又可以在有效帶動(dòng)垃圾進(jìn)入收集裝置的同時(shí)避免垃圾卡在滾筒與水面之間。因此，該輔助裝置是非常實(shí)用的。五．船重和排水量的計(jì)算船在滿載時(shí)的總質(zhì)量m總=m船+m蓄電池+m其他+m螺旋槳+m垃圾其中船體的重量約為20kg，蓄電池的重量為2kg，螺旋槳的重量為5kg，所能存儲(chǔ)的垃圾的最大重量約為8kg故總質(zhì)量由公式（其中）可得 V排=/ = =該船的重排水量為 六．最大吃水深度的計(jì)算 ㎡由公式可得船的最大吃水深度為 / 該船的最大吃水深度為70mm，而船體的高度為150mm，故船體的高度滿足需求。 七．動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)船舶推進(jìn)器是船舶上提供推力的工具，它的作用是將船舶動(dòng)力裝置提供的動(dòng)力轉(zhuǎn)換成推力，推進(jìn)船舶。船舶推進(jìn)器即推動(dòng)船舶前進(jìn)的機(jī)構(gòu)。它是把自然力、人力或機(jī)械能轉(zhuǎn)換成船舶推力的能量轉(zhuǎn)換器。推進(jìn)器按作用方式可分為主動(dòng)式和反應(yīng)式兩類?？咳肆蝻L(fēng)力驅(qū)船前進(jìn)的纖、帆（見帆船）等為主動(dòng)式，槳、櫓、明輪、噴水推進(jìn)器、螺旋槳等為反應(yīng)式?，F(xiàn)代運(yùn)輸船舶大多采用反應(yīng)式推進(jìn)器，應(yīng)用最廣的是螺旋槳。根據(jù)蓄電池的直流供電特點(diǎn)以及船體的簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，選用懸扣式電動(dòng)船舶推進(jìn)器，該類推進(jìn)器功能性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便安全，應(yīng)用范圍廣。電動(dòng)船舶推進(jìn)器是種新穎的水中動(dòng)力器具，有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、效能轉(zhuǎn)換率高、工作時(shí)無噪音等特點(diǎn)，且還具有綠色環(huán)保，按裝便捷、維護(hù)簡(jiǎn)易的特點(diǎn)，是一些小型的船艇作為動(dòng)力的首選產(chǎn)品，比較符合本設(shè)計(jì)的功能需要。該類船舶推進(jìn)器的選用不銹鋼、鋁合金或高強(qiáng)度合成纖維，保證推進(jìn)器具有足夠的剛性并經(jīng)久耐用；采用電子調(diào)速，以滿足不同速度的需要；使操控更加方便；螺栓安裝快速方便，并帶有防撞脫扣機(jī)構(gòu)，保護(hù)馬達(dá)安全；防纏型螺旋漿，防止推進(jìn)器因被水草纏繞而堵轉(zhuǎn)。 鑒于船在行駛的過程中會(huì)因?yàn)樗饕约白陨斫Y(jié)構(gòu)所造成的阻力而受到影響，故在選擇船用推進(jìn)器的時(shí)候就要考慮該船舶推進(jìn)器的最大推力是否大于船在行駛過程中所受到的最大阻力，并以此為依據(jù)來選擇合適的船舶推進(jìn)器。水流對(duì)船體的阻力可由下式來確定 式中：—流體阻力系數(shù)，一般取—侵濕面積（）—流體的密度（）侵濕面積取船在最大吃水深度時(shí)的值，而最大吃水深度在前面計(jì)算得為70mm，根據(jù)數(shù)學(xué)方法計(jì)算可以可得，設(shè)船在水中行駛時(shí)的最大速度為1m/s,則船在行駛過程中，水流對(duì)船體的阻力為：= 則由于雙體船寬度比一般船舶要寬，吃水也較一般船舶淺，所以根據(jù)它的特點(diǎn)，采用了雙螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)。螺旋槳構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，使用方便，效率較高，是目前應(yīng)用最廣的推進(jìn)器。根據(jù)螺旋槳葉數(shù)不同效率不同的原則，如圖5所示，本設(shè)計(jì)選用了葉數(shù)適中的六葉螺旋槳，根據(jù)預(yù)估的70mm吃水深度，雙槳螺旋槳直徑 D=得出螺旋槳直徑約97mm。將螺旋槳布置于船體兩側(cè)尾部下方，既可以保證螺旋槳吃水量，使螺旋槳產(chǎn)生的推力足夠且不會(huì)浪費(fèi)，又可以使船體轉(zhuǎn)向靈活、具有很強(qiáng)可操控性。故根據(jù)算出來的值可選擇如圖5所示的推進(jìn)器，查得該推進(jìn)器的基本參數(shù)如下所示：名稱：螺旋槳推進(jìn)器最大推力：20kg控制方式：遙控動(dòng)力方式：電機(jī)推動(dòng)（蓄電池供電）變速： 電子調(diào)速電機(jī)電壓：24V電機(jī)最大電流：60MA推薦使用蓄電池：24v60MAh直徑：96mm長(zhǎng)度：190mm重量：4kg圖5動(dòng)力裝置裝置圖 八．硬件設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的人機(jī)交互，且能夠靈活控制以及實(shí)時(shí)反饋圖像等，本設(shè)計(jì)主要采用了電源供電模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、無線傳輸模塊、開關(guān)模塊、繼電器模塊、圖傳模塊等。 本設(shè)計(jì)選用 32 位微處理控制器 STM32F103C8T6作為主控芯片，其工作主頻為 72 MHz，STM32系列是基于 AＲM Cortex － M3 內(nèi)核的處理器，低功耗，處理速度快，能夠滿足雙電機(jī)快速差速運(yùn)動(dòng)的需要，并自帶高速的I 2C、SPI接口控制器，方便與各路傳感器模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，自帶的多路輸出PWM模塊便于電機(jī)的控制，自帶的AD采集通道便于實(shí)現(xiàn)電壓值的采集，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的遙控調(diào)速。整個(gè)系統(tǒng)由電源管理模塊提供電力。圖6 控制系統(tǒng)總體八．2電源模塊根據(jù)電源模塊主要是電壓為24V，用時(shí)10h，電流60MA,計(jì)算電源容量的大?。篧===12v60Mh10=14400MAh容量為15000MAh的鋰電池，~35V可調(diào)電壓，輸出3路不同電壓值進(jìn)行單片機(jī)、繼電器、圖傳模塊的驅(qū)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用 24V 60MA大功率直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊器，H橋全隔離，可滿PWM的模塊。其功能特點(diǎn)有：（1）小尺寸，50mm50mm（2）多重保護(hù)，內(nèi)置過電壓、欠電壓、過熱保護(hù)電路（3）控制信號(hào)全隔離，充分兼容35V電壓輸入 （4）大功率，無需再加散熱處理，即可驅(qū)動(dòng)60MA電機(jī)負(fù)載（5）高速PWM隔離輸入，最小脈沖寬度3us,隔離帶寬10MHz（6）支持滿占空比輸入，可脫離MCU，實(shí)現(xiàn)外部開關(guān)直接控制，可串聯(lián)限位開關(guān)（7），支持724V電壓等級(jí)直流有刷電動(dòng)機(jī)(8)具有雙色轉(zhuǎn)向指示燈指示電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向。 采用完全隔離的方式控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該方式使用獨(dú)立的電源對(duì)MCU供電，通過光電隔離的形式輸入控制信號(hào)。圖7 電機(jī)驅(qū)動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：MCU與電機(jī)驅(qū)動(dòng)完全電氣隔離，使MCU電磁兼容性能大大提高，其次還可保證控制電路的電氣安全，即使出現(xiàn)嚴(yán)重的短路過壓等情況，也不用擔(dān)心
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