张一博

摘 要：水面垃圾不仅影响市容还污染水质，对水生物造成危害。而水面垃圾清理难度大，人工打捞成本高。如何高效低成本的清理水面垃圾，虽然当前已经有一些方案试图解决该问题，但均存在一些不足。尤其是城市公园人工湖面，经常会出现风吹落或被丢弃的塑料袋或塑料瓶，这类垃圾量小打捞经济性差。我们在过往成果的基础上提出了新的解决方案。新方案采用自主设计的遥控玩具船作为平台，加装垃圾打捞浆和收集网。儿童能够操纵本作品对水面垃圾进行收集，提高娱乐性的同时能够培养儿童对于环境的保护意识，使孩子们在游戏中获得快乐并对水面环境起到保护与维护。

关键词：水面垃圾;儿童;遥控船;垃圾清理

中图分类号：U674.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）21-0083-03

0 引言

随着人们生活水平的提高，日常生活中垃圾的生产量也不断加大，而人们对于环境的保护意识较为松懈。很多包装塑料袋和饮料瓶没有得到很好的回收，随风飞落或滚入城市湖泊中，影响市容并污染水质。维护城市湖泊水面环境是美化城市提高人们生活环境的必要工作。

水面垃圾清理的原始方式采用半舱式或甲板机动驳船，由环卫工手持网兜站在甲板上直接把垃圾捞上来，这种传统的打捞方法劳动强度大、工作环境恶劣，人身安全没有保证，清理垃圾效率低[1]。而使用现有清理设备和机械对少量的水面垃圾进行打捞在成本上也不划算，一些设备采用汽油或柴油机进行驱动，在工作的同时还会产生新的污染。本作品以遥控船作为平台，加装垃圾打捞浆和收集网，可以将前方的垃圾收集到收集网中。本作品具有灵活的动力装置，具备两个动力船桨，可原地进行转向，并具备照明装置，可在光线较弱的环境下工作。

1 工作原理

（1）启动：将电池接入电路中，小船控制系统启动。启动后，蓝牙模块会立即搜索控制端，并自动与控制端建立蓝牙连接。控制端为带有蓝牙功能的手机，通过手机APP应用BlueSSP与装置进行通信。（2）控制：手机应用上通过不同虚拟按键来像蓝牙模块发送不同信号，微控制器根据接收信号的不同，控制电机的不同工作状态。从而操控小船前进、后退、转弯与捞浆工作。（3）打捞：垃圾打捞由小船上打捞浆来完成，打捞浆通过旋转将前方物品卷起并送入到后方收集网中。打捞浆的启停通过控制端进行控制。在小船两侧与中间，设置有LED灯板，能够对小船前方进行照明，打捞作业能够在光线较暗的情况下进行。（4）关闭：控制小船到安全的地方关闭手机控制应用，避免在捞起小船的时候误操作船桨划伤手臂。打捞起小船后切断电源，取出垃圾收集网，倾倒掉网内垃圾后将小船收起。

2 配件材料

微控制器（NANO V3.0 ATMEGA328P CH340G）、HC-05蓝牙模块、L289N电机控制板、5V直流电机、杜邦线、电阻、LED灯珠等。其中关键器件为HC-05蓝牙模块，蓝牙模块用于与手机控制端建立通信连接;L289N电机控制板使得电机在额定工作电压下进行工作，所有控制程序烧录至开发板中。

3 线路连接

4 程序参数

5 实际效果

完成组装并调试系统后，各部件工作正常，能够达到预期设计效果。

（1）启动：将电池接入电路中，各模块工作指示灯亮起，系统启动。启动后，蓝牙模块搜索控制端，此时模块指示灯快速闪烁。（2）控制：打开手机BlueSSP应用，开启蓝牙。在应用上选择对应蓝牙模块进行连接，通过虚拟按键完成了对小船电机的控制，小船能够移动和完成打捞作业。同时，在手机应用上能够远程控制照明灯的开启与关闭。（3）打捞：进行打捞工作时，控制小船移动使得小船前方物品被打捞浆送入后方的收集网中。（4）关闭：操控小船到安全的地方后关闭小船电源后再关闭手机应用，将小船打捞上岸，取下垃圾收集网。

6 结语

为了能够培养孩子们对于环境保护的意识，我们设计了一款操控简单的垃圾清理玩具船，相较于相似产品与设计[2-5]，本文更侧重于对于孩子们动手能力及环保意识的培养，孩子们可以参照设计，自己动手组装或改装玩具船，能够在游戏娱乐中完成垃圾的收集。本文给出了该水面垃圾玩具清理船的设计和制作细节。实际检验效果优秀，具有实用的前景，能够让孩子们在现实生活中切切实实的维护和保护环境，在游戏中培养孩子们的环境保护意识。

参考文献

[1] 丁丽佳，刘鑫，赵岳，顾磊.遥控水面垃圾自动清理船[J].科技信息，2009（11）：108-109.

[2] 邱成果.大峽水电厂库区水面垃圾清理船的设计[J].船海工程，2003（4）：12-13.

[3] 袁斌华，高晓红，张彬，等.小型水面垃圾清理船的设计与实现[J].陇东学院学报，2017，28（01）：24-29.

[4] 孙亚军.小型水域垃圾清理机器人的研制[D].昆明理工大学，2018.

[5] 陈华勇，方鼎，洪锟，等.水上垃圾清理机器人[J].兵工自动化，2018，37（11）：89-92+96.