摘要：现在，在国家快速的发展进程下，人们对金融经济的重视程度往往高于对环境的环，随着社会的不断进步，环境的保护永远都重于任何利益，鉴于对环境的保护，我们对不同区域及地域的水面进行了多次勘察，并研究了大量相关智能的文献进行对比，最终提出了一种能够清洁水面漂浮物的智能化机器。该设计能全方位的在各种不同的复杂水域进行清洁，新能源动力系统加上智能工作能将工作效率达到最大化。
关键词：漂浮物；复杂水域；智能化；清洁器
1 引言
在这个经济你追我赶的时代，往往有些人会有一些固性思维，认为先搞经济在回过头来处理环境，可当回过头来时，才发现环境污染已经不是一个点的区域了，而是一片一片了。等到那时候去清洁的时候，往往会花费很大的利益，久而久之就会一直拖着再去清理已经无法挽回了。水上清洁器的研究就由此应运而生，水上漂浮物的清理是一项长期而又艰巨的任务。根究研究显示，目前所研究出来的水上机器人多用于对水质的检测、对水文的研究测量及水下地形勘测。然而，对城镇、农村的河道、水湖的水面上的漂浮物清理的设备却少之又少，更别说广泛普及了。相信大家经过各种水域时，都会时不时的看到水面上有一些我们生活常见的垃圾，大家的随手一扔，积少成多，日子久了就会造成严重的污染。因此，开发一种能全天候都在清洁这些水域水面上的漂浮物是非常有必要的[1]。
2 整体方案设计
在本研究中，我们将设计方案分为三部分：第一部分就是控制系统的设计，通过80c51通用的单片机进行对硬件的控制；第二部分动力能源的综合相辅；第三部分就是切割的设计及收集装置的结构设计。在设计上，我们设计的智能漂浮物清洁器选材的基本材料在市场上几乎都可以买得到，所以她得结构简单，操作也非常方便。在查阅了相关材料的资料，综合零件使用性能的要求、材料的工业性能和选材的经济实惠，设计出其结构能使用寿命长及耐用的水上清洁器。
2.1控制系统
主要是基于AT80C51单片机的集成控制，以keil来进行程序编写及stc的烧写软件进行驱动的控制，选用AT80C51单片机主要是它的性能能够处理多种反馈得到呃信息，并且有着可反复擦写Flash和256 bytes。单片机所得到得反馈信号，主要利用红外传感器、图像采集器和光束遮断式传感器。这些传感器会将从外界所得到的数字信号通过反馈给单片机，然后单片机所得发哦的数字信号与自己所编好的程序进行比较才可以进行处理判断，如该清洁器的调向，该前该后，该左该右；图像采集器所判断的图像是否为漂浮物；光束遮断式传感器则判断出收集仓是否为满仓，满仓则返回起点进行垃圾分类，否则继续收集。
2.2供能方式
21世纪的快速发展，能源利用的最大化是最为需求的。
所以，我们在此设计方面深思熟虑，决定采用能源系统的综合利用，利用自太阳能将光能转化为电能的形式，恰恰响应了当今绿色环保节能的口号，外加储能电池，电池的设计介于现有的技术，主要还是采用锂电池为主进行储能，其电能太阳能转化为电能和电源充电的形式这几种形式能让此设计更有效的做到长时间续航的问题[2]。
2.3切割的设计及收集装置的结构设计
在勘测了不同区域的水域，且在对复杂的水域进行了多次调查后，设计在该机身两侧分别设有一栏网，在旁边设有旋转刀片，附近有传送履带用来收集草类浮物，对于河道，鱼塘旁的水草有着极大的用处。在清洁器的上方装有遥控接收器及天线，摄像头，也可进行人工遥控。收集装置，在该设计前端的两旁我们将采用双抓臂进行收集，这也考虑了在一些复杂水域难以收集时设计的双臂合作，全方位360度旋转。此外，我们还在该设计的前端加入拉推装置，该装置在收集浮萍上提高了极大的效率，同时低下设计距水面低下0.5公分的平铲，主要是用于收集水面上的油类状漂浮物。
3 工作过程
智能水上漂浮我清洁器，顾名思义就是将水面上的漂浮物给清洁干净，它通过传感模块的反馈到单片机的处理控制进行智能化操作，还可以通过显示屏的遥控进行认为的操作。其中，在自动控制中融合有多中模式的导航系统，在控制技术还有驱动自动调速装置，另外加上三维罗盘导航系统能更加精准的控制清洁器的定位。通过这些智能的控制主要解决一些城镇和农村的河道，一些人工鱼塘及人工水库，还有海面及各种湖泊湖面等的水面漂浮物。该清洁器的整体结构为类船体结构，分别有左右仓和中间仓，三仓的设计使其更能收集更多的漂浮物。其中，中间仓设计有过滤网结构，这是考虑浮萍、泡沫等小漂浮物难以收集的问题。在清理河道及湖面边缘等的杂草时，两仓的双抓臂进行切割收集，此设计在复杂的水域起到了很大的效果。清洁器的船体四角以及双爪臂都装有红外传感跟图像传感，借此来判断漂浮物及躲避障碍，在收集的同时，中间仓的光束传感也会同时判断舱内的垃圾是否已满[3]。
4 结论
水污染，这是一个人人都应去关注的问题，毕竟谁是生命之源，如果有一处污染了后就置之不理那麽到后来就会想浮萍一样严重的泛滥、蔓延。所以本文所研究的智能水上漂浮物清洁器不管是任何恶劣的天气都能够长期地去清洁任何水域的水面垃圾，提高效率，降低人工打捞的艰辛与危险性。高智能的控制系统，能够更容易的分析障碍物与漂浮物的区别，在单片机与步进电机的配合下对多种水域下都能进行清洁，无需担忧复杂水域和狭窄河道等不能清除的问题。针对湍急的流河、太阳或灯光反射、岸边的问题在实验是采用了协同优化和动态仿真，确保智能水上漂浮物清洁器在水上工作的敏捷性、可靠性。设计三舱收集装置来解决体型小不能收集更多漂浮物的问题。新能源结合，无污染，续航持续实践长，取代了人工进行高效的水面清洁作业。
本项目由2019年自治区级大学生创新创业项目支持（NO. 201910605076）
5 参考文献
[1]张元刚,刘坤,白猛,彭继国.井下多传感器组合导航系统[J/OL].工矿自动化.
[2]董梅.舰船指控设备机械结构设计的几个问题[J].兵工自动化,2014,33(10)
[3]高新红.试析机械结构的创新设计与优化[J].企业技术开发,2015,34(05)
[4]唐华林.机械结构动态设计及应用分析[J].当代教育实践与教学研究,2016(06)