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一种仿生海扁虫鱼缸清理器及其控制方法

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2025-02-05 11:53

一种仿生海扁虫鱼缸清理器及其控制方法

1.本发明涉及鱼缸清洁技术领域，具体涉及一种仿生海扁虫鱼缸清理器及其控制方法。

背景技术：

2.观赏鱼作为新型宠物的一种，现阶段拥有巨大的市场潜力，因此观赏鱼养殖所需的鱼缸和鱼缸清理的需求同步上升。
3.而目前人们通常使用净化剂以及其他化学产品对鱼缸进行清理，或采取人工进行换水、手工制作虹吸现象，或采取生物清理，例如养殖清道夫清理鱼缸，然而这些方法会对鱼类的健康十分不利，严重影响鱼缸的水质和生态环境，清理效果不佳；此外，目前市场上也存在一些仿生清理机器，部分仿生清理机器类似鲤鱼，呈纺锤形，表面比较光滑，但由于没有口器，因此难以吸附鱼缸中的垃圾，使得清理效果差；部分仿生清理机器类似清道夫，设置口器，当它在水中游动时，利用吸盘口器吸附在鱼缸壁上，并同时用嘴来啃食鱼缸壁上的藻类植物以及鱼缸底部的粪便，虽然清理效果良好，但是其结构十分复杂，难以设计和加工。

技术实现要素：

4.针对现存在的问题，本发明提出一种仿生海扁虫鱼缸清理器及其控制方法，更加环保，保护鱼类和水草植物，对鱼缸水质和生态环境起促进作用；兼具观赏价值与实用价值；结构简单，易加工，运行平稳，实现对鱼缸进行智能高效深度清理。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种仿生海扁虫鱼缸清理器，包括头部、躯壳和尾部，所述头部和尾部分别连接在所述躯壳的前后两端；所述头部和尾部中均设有激光导航传感器和超声波距离传感器；
7.所述头部中对称设有电机组件，所述躯壳中对称设有曲轴组件，两侧所述电机组件通过联轴器与两侧所述曲轴组件连接；两侧所述曲轴组件上相对连接有若干旋转拨叉臂，且两侧的若干所述旋转拨叉臂均呈波浪状设置；
8.所述躯壳的底部对称设有垃圾收集盒，所述垃圾收集盒上开设有收集口，所述垃圾收集盒在所述收集口处贯穿设有用于将垃圾卷进的收卷装置；所述垃圾收集盒的底部设有过滤网格。
9.优选地，所述收卷装置包括滚刷和扫刷组件，所述滚刷可拆卸式贯穿在所述收集口处，所述滚刷的两端分别与所述扫刷组件连接，所述扫刷组件包括扫刷马达和扫刷，所述扫刷马达与所述扫刷驱动连接，所述扫刷通过伞齿与所述滚刷啮合连接；所述扫刷的刷子端位于所述收集口下方。
10.优选地，所述曲轴组件包括若干曲拐，每一所述旋转拨叉臂插接在每一所述曲拐上，每侧若干所述旋转拨叉臂上均贯穿设有支撑转轴杆，所述曲轴组件带动所述旋转拨叉臂绕所述支撑转轴杆转动。
11.优选地，所述旋转拨叉臂包括连接杆和与所述连接杆连接的拨动臂，所述连接杆位于所述躯壳中，所述拨动臂位于所述躯壳外。
12.优选地，所述躯壳的头部设有电机固定块，所述躯壳的中部和尾部设有曲轴组件固定块，所述电机组件固定在所述电机固定块上，所述曲轴组件通过轴承贯穿在中部和尾部的所述曲轴组件固定块上。
13.优选地，所述头部、躯壳和尾部的材料均为环保pvc材质。
14.优选地，所述拨动臂的材料为环保硅胶材质。
15.优选地，所述曲轴组件的材料为高韧性树脂。
16.一种根据以上所述的仿生海扁虫鱼缸清理器的控制方法，方法包括：
17.采用激光导航传感器采集反射物的轮廓和清理器的位置；
18.采用超声波距离传感器采集所述反射物的位置；
19.同时，超声波距离传感器和激光导航传感器将所采集的信号传输至控制器中，构建清理器的清理地图；
20.所述控制器控制电机组件驱动曲轴组件转动，以带动旋转拨叉臂转动，从而指导清理器根据所述清理地图进行移动；
21.同时，所述控制器控制收卷装置转动，从而控制清理器根据所述清理地图对鱼缸中的垃圾进行清理。
22.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
23.1、本发明清理器更加环保，减少了化学产品的使用，保护鱼类和水草植物，对鱼缸水质和生态环境起促进作用；
24.2、本发明清理器在躯壳中设置曲轴组件和旋转拨叉臂，模仿海扁虫的外形，加强了观赏性，可作为玩具供儿童玩耍；
25.3、本发明清理器可通过控制电机组件以驱动曲轴组件转动，从而带动旋转拨叉臂波浪状拍动，实现仿生海扁虫的自由活动，原理与工艺简单易懂，运行平稳，实用性高；
26.4、通过收卷装置将鱼缸中的垃圾卷进垃圾收集盒内，实现鱼缸的清扫，清理力度大，结构简单，加工成本低；
27.5、本发明清理器的头部和尾部中均设有激光导航传感器和超声波距离传感器，可对鱼缸进行全方位、智能传感清扫，功能强大，可进一步减少劳动时间，实现高效率的深度清洁。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明仿生海扁虫鱼缸清理器的整体示意图；
30.图2为本发明仿生海扁虫鱼缸清理器的爆炸图；
31.图3为本发明躯壳内部的详细示意图；
32.图4为图3中“a”处的放大示意图；
33.图5为曲轴组件的示意图；
34.图6为本发明仿生海扁虫鱼缸清理器的仰视轴侧图；
35.图7为本发明滚刷和扫刷组件相结合的详细示意图。
36.附图标识：
37.1、头部；11、电机组件；2、躯壳；21、曲轴组件；22、旋转拨叉臂；221、连接杆；222、拨动臂；23、支撑转轴杆；24、电机固定块；25、曲轴组件固定块；26、联轴器；27、轴承；3、尾部；4、垃圾收集盒；41、收集口；5、收卷装置；51、滚刷；52、扫刷组件；521、扫刷马达；522、扫刷；523、伞齿；6、过滤网格。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.如图1至图7所示为本发明所提供的一种仿生海扁虫鱼缸清理器，包括头部1、躯壳2和尾部3，头部1和尾部3分别连接在躯壳2的前后两端；头部1和尾部3中均设有激光导航传感器和超声波距离传感器；
42.如图2和图3所示，头部1中对称设有电机组件11，躯壳2中对称设有曲轴组件21，两侧电机组件11通过联轴器26与两侧曲轴组件21连接；两侧曲轴组件21上相对连接有若干旋转拨叉臂22，且两侧的若干旋转拨叉臂22均呈波浪状设置；
43.具体地，激光导航传感器主要是扫描环境，构建周边反射物的轮廓，利用激光的不发散性对清理器所处的位置精确定位，传感器每隔数十毫秒旋转一周，发出经过调制的激光，收到经调制的反射板的反射光时，经过解调，就可以得到有效的信号，并将获取的信号传输至控制器，通过控制器驱动电机组件11，来指导清理器行走；在避障方面，使用的是超声波距离传感器，超声波距离传感器可实时检测周边反射物的位置，并将位置信号传输至控制器，通过控制器驱动电机组件11，以使清理器在移动过程中可进行智能避障；因此激光导航传感器和超声波距离传感器的结合使得清理器能够自行绕开障碍物，也可指导清理器全方位行走清扫，方便且高效。
44.由于两侧电机组件11通过联轴器26与两侧曲轴组件21连接，即控制器接收到信号时可控制电机组件11驱动曲轴组件21转动；
45.在本实施例中，躯壳2中对称设有曲轴组件21，两侧曲轴组件21上相对连接有18个旋转拨叉臂22，即每侧曲轴组件21上连接有9个旋转拨叉臂22；而如图5所示，每一曲轴组件21包括9组曲拐，9组曲拐按一定角度偏角设置，如图4所示，每一旋转拨叉臂22插接在每一曲拐上，因此当旋转拨叉臂22均连接在曲轴组件21上时，两侧的旋转拨叉臂22均呈波浪状设计，如图1所示；且如图3所示，每侧9个旋转拨叉臂22上均贯穿设有支撑转轴杆23，旋转拨叉臂22可在曲轴组件21的转动带动下绕支撑转轴杆23波浪状转动；
46.从设计上看，清理器采用红外线传感技术采集信息，并通过控制器控制电机组件11驱动曲轴组件21转动，以带动两侧旋转拨叉臂22进行波浪状拍动，模仿海扁虫在鱼缸中自由活动，从而实现控制器指导清理器移动；在活动过程中，曲轴组件21承受电机传来的动力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作，其传动形式简单，原理与工艺简单易懂，是发动机中最重要的部件；且曲轴组件21受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴组件21能够承受弯曲扭转载荷的作用，因此曲轴组件21通常有足够的强度和刚度，且其轴颈表面耐磨、工作均匀、平衡性好，使得清理器在运行过程中运行平稳，且实用性高；
47.从外观上看，清理器模仿海扁虫的外形，使得清理器在鱼缸中不显得突兀，增强了产品与鱼缸的一体性；且在清理器的头部1、躯壳2和尾部3，可以对其色彩进行专门定制，在不影响其运行的同时可以添加氛围灯等，加强清理器的观赏性；此外，本发明清理器也可作为玩具供儿童玩耍，增加了其附加价值。
48.再者，如图6所示，躯壳2的底部对称设有垃圾收集盒4，垃圾收集盒4上开设有收集口41，垃圾收集盒4在收集口41处贯穿设有用于将垃圾卷进的收卷装置5；垃圾收集盒4的底部设有过滤网格6；
49.具体地，如图6所示，收卷装置5包括滚刷51和扫刷组件52，滚刷51可拆卸式贯穿在收集口41处，置换方便简单；滚刷51贯穿在收集口41处，滚刷51的两端分别与扫刷组件52连接，如图7所示，扫刷组件52包括扫刷马达521和扫刷522，扫刷522包括转轴，且扫刷522通过转轴与扫刷马达521连接，扫刷马达521驱动扫刷522转动；而转轴的另一端设有伞齿523，滚刷51的两端端部均设有另一伞齿523，通过两伞齿523相啮合，以使扫刷522与滚刷51啮合连接，即当控制器控制扫刷马达521驱动扫刷522转动时，扫刷522会带动滚刷51同步转动；
50.在清理器移动过程中，通过滚刷51模拟海扁虫的进食口，而扫刷522的刷子端位于收集口41下方，使得扫刷522起到辅助作用，在收集口41下方旋转产生所需的吸力，将鱼缸中的垃圾卷进垃圾收集盒4内；在仿生海扁虫鱼缸清理器底部设置扫刷组件52与滚刷51相结合，加大清洁力度，使得清理更加充分，且结构简单，易加工。
51.此外，如图6所示，垃圾收集盒4的底部设有过滤网格6；有利于将鱼类粪便进行回收利用以培植其他植物。
52.综上，本发明仿生海扁虫鱼缸清理器利用电机组件11带动曲轴组件21以带动旋转拨叉臂22进行波浪状拍动实现清理器的移动，利用扫刷组件52与滚刷51相结合实现鱼缸的清扫，结构简单，原理与工艺简单易懂，加工成本低，而且红外线传感器的搭载，使得清洁器可对鱼缸进行全方位、智能传感清扫，大大地减少劳动时间，实现高效率的深度清洁；此外，本发明清理器的清理方式没有净水剂以及其他相关化学产品的加入，更加环保，对鱼类和鱼缸水质、生态环境起保护作用和促进作用。
53.进一步地，扫刷马达521采用无刷直流电机，无刷直流电机体积小，转速高，可做到20000-120000转/分钟，在高速转动中可以产生1500pa以上的吸力，无刷直流电机的高转速成本比有刷的要低很多，因此使用无刷直流电机是非常合适的选择。
54.进一步地，在本实施例中，滚刷51采用目前市场上所运用的清扫机器人、家用扫地机、商用扫地机等清洁产品中的一体式滚刷组件，其包括滚体和刷体，刷体固定连接在滚体上，不可拆卸，刷体采用植毛或者pvc橡胶条。
55.进一步地，如图3和图4所示，旋转拨叉臂22包括连接杆221和与连接杆221连接的拨动臂222，连接杆221位于躯壳2中，连接杆221的一端插接在曲拐上，另一端与拨动臂222连接，而拨动臂222位于躯壳2外；其中，连接杆221与曲拐连接的一端设有插接口，使得旋转拨叉臂22可以即插即用，十分方便；而连接杆221和拨动臂222相结合的设计类似桨叶，此设计使得清理器可在鱼缸中平稳地移动，也可减少清理器在水下运动时的阻力。
56.进一步地，如图3所示，躯壳2的头部设有电机固定块24，躯壳2的中部和尾部设有曲轴组件固定块25，电机组件11固定在电机固定块24上，且通过联轴器26与曲轴组件21连接，曲轴组件21通过轴承27贯穿在中部和尾部的曲轴组件固定块25上，使由18个曲拐组成的曲轴组件21可以自由运转，并可带动旋转拔插臂自由转动；
57.电机固定块24、曲轴组件固定块25和轴承27的设置也增强了清理器整体结构的稳定性，使得清理器运行更加平稳。
58.进一步地，头部1、躯壳2和尾部3的材料均为环保pvc材质；采用环保pvc材质，卫生环保，坚固耐用，而且产品体量较小，费用较低。
59.进一步地，拨动臂222的材料为环保硅胶材质；环保硅胶材质的材料，其耐油性、耐热性和耐寒性较好，延长了清理器的使用寿命，且使用环保硅胶材质的拨动臂222代替乌贼肉鳍，使得清理器可更加稳定地移动。
60.进一步地，曲轴组件21的材料为高韧性树脂，保证曲轴组件21在运动时，其刚性足够，转速适当，使得清理器能够更加稳定地运行，且延长其使用寿命。
61.另一方面，本发明实施例还提供了上述仿生海扁虫鱼缸清理器的控制方法，方法包括：
62.采用激光导航传感器扫描环境，采集反射物的轮廓，利用激光的不发散性精准定位清理器的位置，并将所采集的信号传输至控制器中；
63.采用超声波距离传感器同步采集所述反射物的位置，并将所采集的信号传输至控制器中；
64.在控制器中完成构建清理器的清理地图；并根据所得到的清理地图发送控制指令，使电机组件11和收卷装置5中的扫刷马达521启动运行；
65.所述控制器根据控制指令控制电机组件11驱动曲轴组件21转动，以带动旋转拨叉臂22转动，从而指导清理器根据所述清理地图进行移动；
66.同时，所述控制器根据控制指令控制扫刷马达521转动，以带动扫刷522和滚刷51转动，从而控制清理器根据所述清理地图对鱼缸中的垃圾进行清理。
67.综上所述，在环保方面，本发明减少了化学药剂的使用，对鱼类和鱼缸的水质、生态都具有保护和促进作用，更加环保；在外观方面，本发明模仿海扁虫的外形，具有观赏价值，可作为儿童的玩具玩耍；在功能方面，通过简单的机械原理和机械工艺实现模仿海扁虫
在鱼缸中自由活动，通过扫刷组件52和滚刷51相结合实现对鱼缸充分清洗，其造价低廉，功能强大，实用性高，可以帮助养鱼爱好者，快速有效地清理鱼缸；在创新方面：采用红外线传感技术，使得清洁器可对鱼缸进行全方位、智能传感清扫，实现高效率的深度清洁。
68.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。