基于图像识别的水面垃圾分类清理装置及其工作方法

技术领域

本发明属于水面垃圾分类收集技术领域，具体涉及一种基于图像识别的水面垃圾分类清理装置及其工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在河(湖)流域或景观水等水体水面，人为丢弃废物、植物飘落物、浮游藻类等污染物漂浮在水面上，随着水流聚集形成水面垃圾，影响人们的感官，同时，垃圾聚集面积增大会造成河道堵塞、水质污染等问题，严重破坏当地水生生物的原有生存环境，使人类可利用淡水资源量减少，最终威胁人类的健康。因此，需要对水面垃圾及时清理，现有主流清理方式为人工打捞和机械清理。

人工打捞存在清理不彻底、效率低、劳动强度大、清理区域受限制等问题，并且需要耗费大量的劳动力，周期相对较长，但是实际效果不佳。机械清理按照动力来源可分为燃油驱动和人工驾驶两种方式。使用燃油驱动机械可以明显降低劳动强度，提高清理效率，扩大清理范围，但设备体积大、运行成本高、存在环境污染，不适用于面积较小、地形较复杂的水域。人工驾驶一般由相关人员站在机动船上用网兜打捞垃圾，同样存在劳动强度大、清理效率低、实际效果差等问题。且上述清理方式均无法完成垃圾分类工作，需要后续投入大量资源对垃圾进行分类，或采用集中处理方法，但集中处理时垃圾资源价值、经济价值较低，垃圾处理量和设备使用量大，土地资源消耗较大。因此在清理水面垃圾时对垃圾进行分类，可促进垃圾分流处理，提高垃圾回收的环境效益和经济效益。

现有可对垃圾分类的水面垃圾清理装置一般采用先收集、后分类的方式，利用收集装置将水面垃圾打捞至装置上，通过分类装置进行垃圾分拣，分类装置一般常用挡板、机械手结构，存在无法处理无固定形状垃圾、机械手运动控制困难、单件处理效率较低等问题。例如现有技术中的采用传送带和挡板配合使用的水面垃圾收集分类装置，该装置通过第一级传送带将水面垃圾传送至水平放置的第二级传送带上，垃圾通过分类机构时，分类挡板改变垃圾的运动方向实现垃圾分类功能，但该装置只能针对有固定形状的垃圾使用，如塑料瓶、易拉罐，对于无固定形状的垃圾如浮游藻类无法有效分类，因此该装置无法应用于浮游藻类富集的水域。发明人发现，水中废弃物和浮游藻类需要分流处理才能将垃圾回收的经济效益和环境效益最大化，且浮游藻类可制成有机肥料和水产养殖饲料加以利用，但是现有水面垃圾清理装置无法满足对废弃物和浮游藻类分类需求，需要后续投入大量资源进行垃圾分类。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于图像识别的水面垃圾分类清理装置及其工作方法，本发明针对废弃物和浮游藻类两类水面垃圾进行分类收集，并实现水生态系统修复。

根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种基于图像识别的水面垃圾分类清理装置，采用如下技术方案：

基于图像识别的水面垃圾分类清理装置，包括船体，所述船体上固定有传送带收集机构，位于传送带收集机构的下方设置有固定在船体上的垃圾分类存储装置；所述垃圾分类存储装置包括废弃物收集箱和浮游藻类收集箱，且所述浮游藻类收集箱通过密封夹板置于除油净水装置上，所述除油净水装置固定在船体上，所述浮游藻类收集箱顶部开口采用压板密封，所述废弃物收集箱置于压板上且顶部开口设置；

所述浮游藻类收集箱的内侧表面靠近顶部开口处平行于顶部边缘设置密封条安装槽，所述密封条安装槽内置于密封条与压板配合对浮游藻类收集箱密封；所述浮游藻类收集箱的底部和所述密封夹板均设置为带孔板，且浮游藻类收集箱的侧板上开设有入水口，所述入水口通过水管与收集口密封连接。

进一步地，所述船体包括底板，所述底板靠近收集口的一端两侧分别固定有第一预紧支座，所述第一预紧支座内固定有第一预紧杆；所述底板远离收集口的另一端两侧分别固定有第二预紧支座，所述第二预紧支座内固定有第二预紧杆；

两个第一预紧杆和两个第二预紧杆穿过压板将浮游藻类收集箱固定在压板和密封夹板之间；所述压板的两侧对称固定有漂浮板，两个所述漂浮板上固定传送带收集机构；

每个所述第二预紧杆上固定有一个限位挡圈，控制箱底板穿过第二预紧杆置于限位挡圈上，通过调节两个限位挡圈的位置使控制箱底板与底板平行。

进一步地，所述传送带收集机构包括传送带升降组件，所述传送带升降组件包括第一轴承座和第二轴承座，每个所述漂浮板上均设置有一个第一轴承座和一个第二轴承座，且第一轴承座和第二轴承座轴线相互平行；

所述第一轴承座通过第一支撑轴与第一支撑杆的一端连接，所述第一支撑杆的另一端与传送带支撑架的非端部位置处铰接；所述第一轴承座还通过第一支撑轴与第一同步带轮连接，所述第一同步带轮固定在第一支撑轴上与其同步转动；所述第一同步带轮通过第一支撑轴与第一驱动电机的输出轴固定连接，所述第一驱动电机通过电机固定架固定在漂浮板上；

所述第二轴承座通过第二支撑轴与第二支撑杆的一端连接，所述第二支撑杆的另一端与直线轴承座铰接；所述第二轴承座还通过第二支撑轴与第二同步带轮连接，所述第二同步带轮固定在第二支撑轴上与其同步转动。

进一步地，所述直线轴承座套接在导向轴上且能够沿着导向轴移动，所述导向轴的两个端部位置处分别通过第一连接支架和第二连接支架固定在传送带支撑架上；所述第一支撑杆和所述第二支撑杆共同对传送带支撑架进行支撑。

进一步地，所述第一同步带轮和第二同步带轮之间通过同步带连接传递动力；

每个所述第二支撑杆的表面设置第二滚动直线导轨副，所述第二滚动直线导轨副上的滑块与直角连接支架的一端铰接；

每个所述漂浮板的表面设置第一滚动直线导轨副，所述第一滚动直线导轨副上的滑块固定连接直角连接支架的另一端，所述直角连接支架在第二滚动直线导轨副的滑块的牵引下沿着第一滚动直线导轨副前后运动；

推杆的两端分别固定在两侧的直角连接支架上且靠近第一滚动直线导轨副一侧。

进一步地，所述传送带收集机构还包括传送带收集组件，所述传送带收集组件包括传送带支撑架，所述传送带支撑架对称设置有两个，每个所述传送带支撑架的两端分别固定有第三轴承座和第四轴承座；第一滚轮穿过两个第三轴承座与传送带支撑架转动连接，第二滚轮穿过两个第四轴承座与传送带支撑架转动连接，所述第一滚轮和第二滚轮平行设置，输送带套接在第一滚轮和第二滚轮上，通过两个滚轮进行张紧和支撑，所述输送带上设置凸起挡板；

第二滚轮与第二驱动电机的输出轴固定连接，所述第二驱动电机通过电机固定支架固定在传送带支撑架上，通过第二驱动电机驱动第二滚轮转动进而带动输送带运行。

进一步地，所述控制箱底板上固定有控制箱上盖，所述控制箱上盖为下端开口设置的箱体，箱体的两侧设置穿线孔；控制箱上盖顶部上固定有摄像头支架，摄像头固定在摄像头支架上，且所述摄像头与上位机通信；

所述漂浮板远离收集口的一端固定有第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出轴朝向远离收集口的方向，且输出轴上固定螺旋桨；

所述控制箱内固定有控制器，所述控制器与第一驱动电机、第二驱动电机以及第三驱动电机连接。

进一步地，所述除油净水装置通过直角角码与底板连接，所述除油净水装置内部设置网状板将箱体分割成靠近收集口的前部箱体和远离收集口的后部箱体，所述前部箱体内设置多层吸油毛毡且顶部开口设置，所述后部箱体顶部设置挡板密封，使得水流从前部箱体顶部进入除油净水装置；

所述除油净水装置远离收集口的一侧表面开设有出水口，所述出水口与水泵的入水口连接，水泵的出水口通过水管与压板连接，所述压板中空设置。

进一步地，所述压板靠近收集口的前端固定有齿轮箱，齿轮箱壳体上固定有齿轮箱上盖；

第一传动轴和第二传动轴穿过齿轮箱上盖垂直固定在齿轮箱壳体内底部表面上，并可绕各自的轴线旋转，所述第一传动轴和第二传动轴平行；所述第一传动轴的轴身位置处设置叶轮；

所述第一传动轴的顶端固定有主动齿轮，所述第二传动轴的顶端固定有从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮相互啮合，且两者的端面与两个传动轴的轴线垂直；所述主动齿轮和从动齿轮的端面外侧均固定有一个摆动轴，每个所述摆动轴转动连接摆动连杆的一端，所述摆动连杆的另一端与聚集板的一端铰接，所述聚集板的另一端通过支架与漂浮板转动连接，且所述聚集板垂直于底板设置；

所述摆动轴伸出摆动连杆的一端还固定有齿轮限位套，跟随齿轮转动，且所述齿轮限位套与推杆位于同一水平面上。

根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种基于图像识别的水面垃圾分类清理装置的工作方法，采用如下技术方案：

基于图像识别的水面垃圾分类清理装置的工作方法，包括：

摄像头检测到视野范围内存在废弃物和浮游藻类，采集图像信息并传输至上位机，上位机接收图像并进行处理，完成垃圾的识别定位以及运行轨迹的规划，并向控制器发送指令；

控制器接收指令控制两个第三驱动电机动作，使装置行驶至目标水域；识别到有废弃物时装置优先对废弃物进行收集，第一驱动电机带动传送带收集机构的支撑杆旋转，使输送带首端进入水面下方，第二驱动电机带动第二滚轮旋转，输送带将垃圾输送至废弃物收集箱中，同时，推杆前伸使聚集板保持张开状态，废弃物收集完成后，第一驱动电机驱动传送带收集机构升起，推杆后退，聚集板恢复动作；

识别到有浮游藻类时，水泵吸水通过收集口将水连带浮游藻类吸入浮游藻类收集箱中，浮游藻类被阻隔在浮游藻类收集箱中，水通过浮游藻类收集箱底板设置的带孔板进入除油净水装置中，通过净化处理后排出；在未检测到垃圾时，水泵可持续工作，对水体进行净化处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明将水体垃圾的分类对象设置为废弃物和浮游藻类，通过摄像头可提取垃圾特征，并将采集的信息传入控制器，控制器可根据具体的对象选择不同的收集方式清理垃圾，利用传送带收集机构收集废弃物，利用浮游藻类收集箱箱体前部设置入水口，收集口与入水口密封连接，混有浮游藻类的水可从收集口进入，水通过浮游藻类收集箱底部的带孔板和密封夹板进入除油净水装置中，藻类由于无法通过带孔板被限制在浮游藻类收集箱内，实现收集浮游藻类，采用不同垃圾收集方式可有效分离废弃物与浮游藻类，通过分类储存、对应处理，可降低水面垃圾的收集成本，提高垃圾处理的环境效益和经济效益。

本发明通过设置油污处理装置，除油净水装置内部设置网状板将箱体分隔为前部箱体和后部箱体，前部箱体在垂直于水流方向设置多层吸油毛毡，后部箱体的顶部设置挡板密封，使水流只能从前部箱体顶部进入除油净水装置，使滤除浮游藻类的水穿过多层吸油毛毡，可去除水中的油污，水进入除油净水装置的后部箱体，与治理水环境的药剂充分混合后排出到受污染水域，装置具有水生态系统修复功能。

本发明利用水泵压出的水冲击叶轮使传动轴转动，通过主动齿轮、从动齿轮、摆动连杆传动，使聚集板能够进行往复摆动，可以增大浮游藻类的有效收集面积，提高收集效率，减小推动装置运行的驱动电机的使用频率，同时实现能源的二次利用，降低装置的整体功耗，具有一定的环保效益，且聚集板具有急回特性，可以实现快速聚拢和慢速张开。

本发明利用物联网技术可以使水面垃圾收集装置的控制器连接远端的上位机，摄像头模块传回的视频可传输到上位机上显示，工作人员可以通过操作上位机控制该装置动作；该装置也可采用自主导航模式，通过机器学习自主进行轨迹规划和动作控制。该装置可实现自动化、智能化操作，充分降低工作人员的劳动强度，提升水面垃圾的收集效率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例中一种基于图像识别的水面垃圾分类清理装置的示意图一；

图2是本发明实施例中一种基于图像识别的水面垃圾分类清理装置的示意图二；

图3是本发明实施例中聚拢机构示意图；

图4是本发明实施例中负压收集机构和垃圾分类存储装置的示意图；

图5是本发明实施例中压板的示意图；

图6是本发明实施例中浮游藻类收集箱的示意图；

图7是本发明实施例中除油净水装置的示意图；

图8是本发明实施例中齿轮箱壳体的示意图；

图中：为显示各部位位置而缩小了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意；

其中：1.底板、2.第一预紧杆支座、3.第一预紧杆、4.漂浮板、5.第一驱动电机、6.第一轴承座、7.第一同步带轮、8.第一预紧螺母、9.第一支撑杆、10.同步带、11.第二同步带轮、12.第二轴承座、13.直角连接支架、14.压板、15.第二滚动直线导轨副、16.第二支撑杆、17.直线轴承座、18.导向轴、19.第二连接支架、20.摄像头、21.摄像头固定支架、22.第二驱动电机、23.电机固定支架、24.传送带支撑架、25.第一连接支架、26.摆动连杆、27.聚集板、28.收集口、29.第三驱动电机、30.第二预紧杆支座、31.第二预紧螺母、32.水泵、33.第二预紧杆、34.限位挡圈、35.控制箱底板、36.控制箱上盖、37.第二滚轮、38.第四轴承座、39.输送带、40.第三轴承座、41.第一滚轮、42.齿轮箱上盖、43.齿轮箱壳体、44.推杆、45.第一滚动直线导轨副、46.废弃物收集箱、47.主动齿轮、48.第一传动轴、49.齿轮限位套、50.从动齿轮、51.第二传动轴、52.除油净水装置、53.密封夹板、54.药瓶放置架、55.浮游藻类收集箱、56齿轮箱出水口、57齿轮箱入水口。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

如图1所示，本实施例提供了一种基于图像识别的水面垃圾分类清理装置，包括船体，所述船体上固定有传送带收集机构，位于传送带收集机构的下方设置有固定在船体上的垃圾分类存储装置；所述垃圾分类存储装置包括废弃物收集箱和浮游藻类收集箱，且所述浮游藻类收集箱通过密封夹板置于除油净水装置上，所述除油净水装置固定在船体上，所述浮游藻类收集箱顶部开口采用压板密封，所述废弃物收集箱置于压板上且顶部开口设置；

所述浮游藻类收集箱的内侧表面靠近顶部开口处平行于顶部边缘设置密封条安装槽，所述密封条安装槽内置于密封条与压板配合对浮游藻类收集箱密封；所述浮游藻类收集箱的底部和所述密封夹板均设置为带孔板，且浮游藻类收集箱的侧板上开设有入水口，所述入水口通过水管与收集口密封连接。

正如背景技术所介绍的，现有技术中现有水面垃圾收集装置不能满足针对废弃物和浮游藻类收集、分类的需求，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种基于图像识别的可分类物联网水面垃圾清理装置。

本发明的一种典型的实施方式中，一种基于图像识别的水面垃圾分类清理装置，包括船体、传送带收集机构、负压收集机构、聚拢机构、除油净水装置、垃圾分类存储装置，传送带收集机构由电机驱动，负压收集机构和聚拢机构由水泵驱动，装置整体的前进和转向由第三驱动电机驱动螺旋桨转动实现，各部分配合实现大范围分类收集水面废弃物和浮游藻类。

船体，包括底板、预紧杆、压板、控制箱和漂浮板，预紧杆垂直于底板固定，压板与控制箱分别穿过预紧杆设置，由预紧杆约束压板、控制箱平面位置，两个漂浮板关于基准平面镜像固定在压板两侧；底板1为平板，对装置整体进行支撑，底板1上方通过螺栓固定第一预紧杆支座2和第二预紧杆支座30，第一预紧杆支座2和第二预紧杆支座30均设置有两个，其中两个第一预紧杆支座2的连线的中点与两个第二预紧杆支座30连线的中点连接组成装置的基准线，装置的基准平面包含基准线且垂直于底板1设置。预紧杆通过预紧杆支座与底板垂直固定，预紧杆支座选用法兰座，预紧杆一端伸入法兰座中心孔中，法兰座通过外侧孔眼连接底板，前预紧杆与后预紧杆均包括两个，且分别相对于基准平面镜像设置，所述预紧杆在相同高度段均设置螺纹，可旋入螺母配合。

预紧杆包括两个关于基准平面对称的第一预紧杆3和两个关于基准平面对称的第二预紧杆33，第一预紧杆3和第二预紧杆33分别插入第一预紧杆支座2和第二预紧杆支座30中垂直于底板1固定。底板1上方固定有除油净水装置52，除油净水装置52上方设置凹槽通过密封夹板53与浮游藻类收集箱55密封连接，压板14穿过四根预紧杆与浮游藻类收集箱55配合，第一预紧螺母8和第二预紧螺母31分别与第一预紧杆3和第二预紧杆33的螺纹段配合，将压板14向下压紧，以提高装置整体的密封性。废弃物收集箱46放置在压板14上方并与压板14配合。漂浮板包括两个关于基准平面镜像设置的漂浮板4，两个漂浮板4均固定在压板14两侧，漂浮板4上设置传送带收集机构，传送带收集机构包括能够跟随传送带伸出和缩回前后运动的推杆44。压板14前方固定聚拢机构，聚拢机构包括齿轮限位套49，推杆44可以与齿轮限位套49配合限制聚拢机构运动。聚拢机构下方设置负压收集机构，负压收集机构包水泵32，水泵32为负压收集机构和聚拢机构运行提供动力。

如图5所示，所述压板14包括第一板部、第二板部和第三板部，第一板部、第三板部分别固定在第二板部两侧，压板放置在浮游藻类收集箱上方，第一板部与浮游藻类收集箱的顶部配合，并通过设置密封条密封接口，避免水面垃圾清理装置外部的水通过接口进入箱体内部，预紧杆穿过第二板部设置，通过在四根支撑杆上旋入螺母压紧压板，进一步提高浮游藻类收集箱和除油净水装置的密封性。

如图1和图2所示，传送带收集机构，包括推杆，在输送带下降、上升过程中，推杆可协同输送带实现前进、后退运动；所述传送带收集机构包括传送带收集组件和传送带升降组件。

所述传送带收集组件包括传送带支撑架，传送带支撑架选用铝型材，第三轴承座、第四轴承座固定在传送带支撑架上，每个传送带支撑架24上通过螺栓固定第三轴承座40和第四轴承座38，且相对于基准平面镜像设置，第一滚轮41、第二滚轮37的两个端部分别穿过两个第三轴承座40、第四轴承座38平行设置，与两个传送带支撑架24转动连接，输送带39套在第一滚轮41和第二滚轮37上，通过两个滚轮进行张紧和支撑。为方便对废弃物垃圾进行收集，输送带39上可设置凸起挡板，阻挡垃圾下滑。所述传送带支撑架、第三轴承座、第四轴承座均包括两个，且相对于基准平面镜像设置，两根传送带支撑架平行固定。传送带收集组件还包括第二驱动电机22，第二驱动电机22通过电机固定支架固定在传送带支撑架24上，第二驱动电机22通过电机固定支架23固定在传送带支撑架24上，电机的输出轴与第二滚轮37固定，通过电机驱动第二滚轮37转动进而带动输送带39运行。

所述传送带升降组件包括第一支撑杆、第一同步带轮、第二支撑杆、第二同步带轮、直线轴承座、导向轴，所述导向轴通过第一连接支架、第二连接支架固定在传送带支撑架上，且设置在两个传送带支撑架远离输送带的外侧，直线轴承座穿过导向轴设置，能够沿着导向轴运动；输送带39设置在两个传送带支撑架内侧，第一轴承座6和第二轴承座12固定在装置一侧的漂浮板4上，且两个轴承座轴线相互平行。

第一支撑杆9的一端固定有第一支撑轴，第一支撑轴穿过第一轴承座6设置，在外力作用下，第一支撑杆9相对于第一轴承座6相对转动，第一同步带轮7设置在第一轴承座6的另一侧，并固定在第一支撑轴上与第一支撑轴同步转动，第一驱动电机5通过电机固定架固定于漂浮板4上，所述第一支撑轴与第一驱动电机5的输出轴固定连接，通过第一驱动电机5带动轴旋转，进而驱动第一同步带轮7和第一支撑杆9转动。第一支撑杆9的另一端与传送带支撑架24的非端部位置处铰接，第一支撑杆9可绕传送带支撑架24转动。

同样，第二支撑杆16的一端固定有第二支撑轴，第二支撑轴穿过第二轴承座12设置，第二同步带轮11穿过第二支撑轴设置在第二轴承座12的另一侧，且与第二支撑轴固定，第二支撑杆16和第二同步带轮11相对于第二轴承座12相对转动。第二支撑杆16的另一端与直线轴承座17铰接，直线轴承座17穿过导向轴18设置，且能够沿着导向轴18移动，导向轴18两个端部位置处分别通过第一连接支架25和第二连接支架19固定在传送带支撑架24上，由第一支撑杆9和第二支撑杆16共同对传送带支撑架24进行支撑。所述漂浮板4、第一轴承座6、第一支撑杆9、第一同步带轮7、第二轴承座12、第二支撑杆16、第二同步带轮11、直线轴承座17、导向轴18以及传送带支撑架24均包括两个，且关于装置的基准平面镜像设置。两个传送带固定支架24平行设置。旋转第二支撑杆可以改变直线轴承座的位置，使输送带能够以合适的角度伸入水下，方便垃圾向上传输并避免装置之间的干涉，通过导向轴的设置，便于滑块沿着导向轴运动，而且通过导向轴便于对传送带收集组件的支撑。

为保证较好的升降效果，所述第一支撑杆、第二支撑杆在旋转过程中需要保持平行，可设置平行四边形连杆机构约束前支撑杆和后支撑杆实现平行转动，在本实施例中分别在第一支撑杆、第二支撑杆与轴承座转动连接的轴上固定型号相同的第一同步带轮、第二同步带轮，通过同步带对第一支撑杆和第二支撑杆进行平行转动约束。为约束第一支撑杆9和第二支撑杆16在转动时保持平行，第一同步带轮7和第二同步带轮11之间通过同步带10传递动力，保证第一支撑杆9和第二支撑杆16协同运动，且同步带10包括两个，关于基准平面镜像设置，避免传送带在升降过程中产生歪斜。

可选的，所述传送带升降组件还包括直角连接支架、推杆、第一滚动直线导轨副、第二滚动直线导轨副，第二支撑杆16的表面设置第二滚动直线导轨副15，导轨副上的滑块与直角连接支架13的一端铰接，第二滚动直线导轨副15固定于第二支撑杆16远离垃圾分类存储装置的外侧，且导轨与第二支撑杆16的中心线平行，第二支撑杆转动时滑块可带动直角连接支架运动；也就是说，第二滚动直线导轨副15贴着第二支撑杆16的外侧设置，而垃圾分类存储装置设置于两根第二支撑杆16内侧位置；对应的，漂浮板4表面设置第一滚动直线导轨副45，第一滚动直线导轨副45的导轨与中心线平行，导轨副上的滑块固定直角连接支架13的另一端，对直角连接支架的前后运动具有导向作用，直角连接支架13可在第二滚动直线导轨副15的滑块的牵引下沿着第一滚动直线导轨副45前后运动。所述第一滚动直线导轨副45、第二滚动直线导轨副15、直角连接支架13均包括两个，相对于基准平面镜像设置。推杆44的两端分别固定在两侧的直角连接支架13上。通过直角连接支架和滚动直线导轨副的设置，在第二支撑杆转动时，推杆可跟随第二支撑杆前后运动。

如图2和图3所示，聚拢机构包括齿轮箱壳体、齿轮箱上盖、第一传动轴、主动齿轮、第二传动轴、从动齿轮和齿轮限位套，齿轮限位套固定于齿轮端面靠近轮齿位置处，跟随齿轮转动，并与推杆进行配合，能够通过推杆限制齿轮限位套来约束齿轮转动；

齿轮箱壳体43通过螺钉固定在压板14上，具体固定在所述压板第二板部的前侧上表面。齿轮箱上盖42设置安装孔，可通过螺钉连接固定齿轮箱上盖42和齿轮箱壳体43，密封连接，可避免水从外部进入；第一传动轴48和第二传动轴51穿过齿轮箱壳体43和齿轮箱上盖42与齿轮箱壳体底部表面垂直，且两个传动轴平行设置，均可绕各自的轴线转动，其中第一传动轴48的轴身位置处设置有叶轮，安装齿轮箱上盖42后叶轮被密封在齿轮箱箱体中，只保留齿轮箱入水口57和齿轮箱出水口56形成水循环通路，

主动齿轮47、从动齿轮50分别固定在第一传动轴48、第二传动轴51上侧端部位置，位于齿轮箱上盖42上方，两个齿轮平行设置且相互啮合，端面与传动轴的轴线垂直，第一传动轴48转动可带动主动齿轮47旋转，进而使从动齿轮50转动。两个齿轮端面外侧靠近轮齿位置处固定有摆动轴，摆动连杆26的一端穿过摆动轴设置，可绕摆动轴相对转动，摆动连杆26的另一端与聚集板27的一端铰接，聚集板27的另一端通过支架与漂浮板4转动连接，聚集板27垂直于底板1设置。所述摆动连杆26、聚集板27均包括两个，且相对于基准平面镜像设置。齿轮转动可带动连杆运动，进而使聚集板27以支架为旋转轴线往复摆动，聚拢垃圾。所述齿轮的摆动轴上均固定齿轮限位套49，可跟随齿轮转动，在传送带收集机构降下使推杆44伸出时，推杆推动齿轮限位套，强制使齿轮旋转到一定角度后限制齿轮转动，齿轮限位套49与推杆44配合以限制齿轮转动，使前方两侧的聚集板27保持张开状态。

如图4、图5、图6以及图7所示，负压收集机构，包括水泵和收集口，水泵固定于装置尾部底板上，通过水泵吸水在收集口处形成负压，能够吸入垃圾；装置运行前部的收集口28通过水管与浮游藻类收集箱55密封连接，浮游藻类收集箱55底部设置带孔板，通过与带孔密封夹板53配合放置在除油净水装置52上，除油净水装置52前部箱体设置多层吸油毛毡，后部箱体可选择性设置药品滴加装置，箱体后侧表面设置出水口，与水泵32的入水口进行连接，水泵32的出水口通过水管穿过压板14与齿轮箱的入水口连接，齿轮箱出水口通过水管穿过压板14引至装置后部。水通过除油净水装置52净化处理后，通过水泵32压入齿轮箱中驱动聚拢机构运行，并从装置后部将水排出。

如图5、图6以及图7所示，除油净水装置，固定在底板上，装置尾部设置出水口，与水泵入口密封连接；所述除油净水装置52通过直角角码与底板1连接，为提高装置的密封性，穿过箱体的连接件选用带垫圈的防水螺栓，箱体后侧表面设置有出水口和药物投放口，药物滴加装置放置在药瓶放置架上，连接除油净水装置后部的药物投放口，向除油净水装置中滴加药物。药物投放口设置在出水口旁边；出水口与水泵32入水口密封连接，药物投放口连接药物滴加装置，除油净水装置52内部设置网状板将箱体分隔为前部箱体和后部箱体，前部箱体在垂直于水流方向设置多层吸油毛毡，可以滤除水中的油污，后部箱体的顶部设置挡板密封，使水流只能从前部箱体顶部进入除油净水装置，滤除油污后通过网状板进入后部箱体与药物混合，并通过出水口排出箱体。

垃圾分类存储装置，包括废弃物收集箱和浮游藻类收集箱，浮游藻类收集箱通过密封夹板放置在除油净水装置上，所述压板放置在浮游藻类收集箱上并密封处理，废弃物收集箱放置于压板上。

如图6所示，所述浮游藻类收集箱通过密封夹板放置在除油净水装置上，密封夹板边缘处设置密封条可提高接口密封性，避免水面垃圾清理装置外部的水通过接口进入箱体内部，密封夹板包括第一板部、第二板部和第三板部，每个板部设置网孔使水通过，第一板部、第三板部分别固定在第二板部两侧，且分别与除油净水装置顶部、浮游藻类收集箱底部配合。

所述浮游藻类收集箱顶部开口，侧表面靠近开口位置处平行于顶部边缘设置密封条安装槽，底部设置为带孔板，箱体前部设置入水口，收集口与入水口密封连接，混有浮游藻类的水可从收集口进入，水通过浮游藻类收集箱底部的带孔板和密封夹板进入除油净水装置中，藻类由于无法通过带孔板被限制在浮游藻类收集箱内。

所述废弃物收集箱顶部开口，垃圾可从上方落入收集箱中，箱体底面向装置后方倾斜以避免垃圾堆积，同时箱体后表面靠近底部设置排水口以防止水在收集箱中蓄积，箱体放置在压板上，底部与压板的第三板部配合。

如图2所示，所述控制箱包括控制箱上盖、控制箱底板和限位挡圈，控制箱上盖通过直角角码固定在控制箱底板上，控制箱上盖侧面设置穿线孔，方便设置于控制箱内部的控制器与外部的电源、驱动电机、传感器连接，控制箱底板、限位挡圈穿过两根后预紧杆设置，且控制箱底板放置在限位挡圈上，通过调节限位挡圈开口大小对预紧杆锁紧和放松，进而调节限位挡圈的高度来改变控制箱的高度。所述控制箱还包括摄像头支架，摄像头支架固定在控制箱顶部表面上，摄像头模块固定在摄像头支架上。

每个第二预紧杆33上设置一个限位挡圈34，控制箱底板35穿过预紧杆33设置在限位挡圈34上，通过调节两个限位挡圈34的位置使控制箱底板35与底板1平行，控制箱上盖36通过直角角码固定在控制箱底板上，箱体两侧设置穿线孔方便导线进行连接。第三驱动电机29固定于漂浮板4下方靠后位置处，电机输出轴朝向装置运行方向的后方且与中心线平行，在输出轴上固定螺旋桨，通过电机驱动螺旋桨旋转控制水面垃圾收集装置的运动。所述第三驱动电机29包括两个，相对于基准平面镜像设置，通过调节两个第三驱动电机29的转速与转向可控制装置的前进方向。废弃物收集箱46后方箱体壁上固定药瓶放置架54，需要对水体进行药物处理时，可将药瓶置于药瓶放置架54上，连接药品滴加装置，向除油净水装置52后部箱体滴加药液与水混合后排出，通过向所述除油净水装置后部箱体滴加药物实现生态修复功能。

实施例二

本实施例提供了一种基于图像识别的水面垃圾分类清理装置的工作方法，包括：

摄像头检测到视野范围内存在废弃物和浮游藻类，采集图像信息并传输至上位机，上位机接收图像并进行处理，完成垃圾的识别定位以及运行轨迹的规划，并向控制器发送指令；

控制器接收指令控制两个第三驱动电机动作，使装置行驶至目标水域；识别到有废弃物时装置优先对废弃物进行收集，第一驱动电机带动传送带收集机构的支撑杆旋转，使输送带首端进入水面下方，第二驱动电机带动第二滚轮旋转，输送带将垃圾输送至废弃物收集箱中，同时，推杆前伸使聚集板保持张开状态，废弃物收集完成后，第一驱动电机驱动传送带收集机构升起，推杆后退，聚集板恢复动作；

识别到有浮游藻类时，水泵吸水通过收集口将水连带浮游藻类吸入浮游藻类收集箱中，浮游藻类被阻隔在浮游藻类收集箱中，水通过浮游藻类收集箱底板设置的带孔板进入除油净水装置中，通过净化处理后排出；在未检测到垃圾时，水泵可持续工作，对水体进行净化处理。

摄像头模块20采集图像信息并传输至上位机，上位机接收图像并进行处理，完成垃圾的识别定位以及运行轨迹的规划，并向控制器发送指令，控制器控制两个第三驱动电机29动作，使装置行驶至目标水域；识别到有废弃物时装置优先对废弃物进行收集，第一驱动电机5带动传送带收集机构的支撑杆旋转，使输送带39首端进入水面下方，第二驱动电机22带动第二滚轮37旋转，输送带39将垃圾输送至废弃物收集箱46中，同时，推杆44前伸是聚集板27保持张开状态，废弃物收集完成后，第一驱动电机5驱动传送带收集机构升起，推杆44后退，聚拢机构恢复动作；识别到有浮游藻类时，水泵32吸水通过收集口28将水连带浮游藻类吸入浮藻收集箱55中，浮游藻类被阻隔在浮藻收集箱55中，水通过底板设置的孔进入除油净水装置52中，通过净化处理后排出；在未检测到垃圾时，水泵可持续工作，对水体进行净化处理。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。