深水区作业轻型水下垃圾收集机器人

这款水下作业设备的核心应用场景聚焦于城市内河深水区、水库近坝区、人工景观湖深水段等人工打捞难以覆盖的水域，这类区域水深普遍超过3米，常规人工下潜作业存在安全风险高、可视条件差、作业时长受限的问题，传统水面打捞船又无法触及沉底或悬浮在中层水体的垃圾，该设备正是针对这一作业空白开发的专用收集装置。

从功能配置来看，设备前端搭载的多自由度关节臂是核心作业执行部件，臂体采用密封式关节结构，每个关节都设置了双道O型圈密封配合压力补偿结构，可适配最大20米水深的静水压环境，臂端的抓取夹口做了锯齿状防滑处理，既可以拾取塑料袋、塑料瓶这类轻质漂浮垃圾，也能夹取废弃金属件、破碎混凝土块这类密度较大的沉底杂物，夹口开合角度可在0-120度范围内调节，适配不同尺寸的被拾取物。设备中部内置的收纳式垃圾桶采用快拆结构设计，桶身与设备主体通过卡扣式密封接口连接，当垃圾收集至额定容量后，可通过设备自带的上浮机构返回水面，作业人员无需下潜即可完成垃圾倾倒与桶体复位，桶体的有效容积经过测算，可满足单次连续2小时作业的垃圾存储需求，无需中途往返水面倾倒。

为了保障深水低可视环境下的作业精度，设备两侧对称布置了两组高亮度聚光灯，单灯照度可达1200lux，灯光照射角度可随关节臂的俯仰动作同步调整，确保摄像头采集的画面始终覆盖作业区域，避免出现照明盲区，配套的摄像头采用广角防水镜头，视场角达到120度，可清晰呈现前方1.5米范围内的垃圾形态与位置，为地面操作人员提供精准的视觉反馈。设备的推进系统采用固定螺旋桨布局，分别在设备尾部设置主推进螺旋桨提供前进后退的动力，两侧设置辅助螺旋桨控制设备的转向与悬停姿态，螺旋桨外围加装了防护网罩，避免作业过程中被水草、废弃渔网等杂物缠绕，整套推进系统可让设备在水下实现0-0.8m/s的无级调速，悬停定位精度可控制在±10cm范围内，满足定点收集作业的姿态要求。

设备搭载的电磁注射器是针对特殊垃圾设计的辅助收集部件，对于部分破损后存在尖锐边角、直接抓取容易损坏夹口密封结构的垃圾，可通过电磁注射器将可降解的固定凝胶注入垃圾内部，待凝胶快速固化后形成可抓取的连接点，再通过关节臂完成拾取，既避免了尖锐部件对设备的损伤，也能防止垃圾在拾取过程中碎裂散落造成二次污染。

从设计思路上，整套设备采用轻量化框架结构，主体框架选用6061铝合金做硬质阳极氧化处理，兼顾结构强度与耐腐蚀性能，整机在空气中的重量控制在18kg以内，下水后依靠自身浮力舱提供的浮力可实现近零重力悬停，大幅降低推进系统的动力损耗。设备的外形尺寸经过优化，整体长度控制在75cm，宽度40cm，高度35cm，可顺利穿过常规水域的拦污栅间隙，进入拦污栅后方的淤积区域开展作业，安装边界方面，设备顶部设置了通用的吊装接口，可适配小型起重设备完成水面投放与回收，也可搭载在大型无人作业船的尾部收纳舱中，作为船载作业子设备配合完成大面积水域的清理工作。设备的重心经过配平设计，将较重的电池舱布置在设备底部，确保设备在水下运动过程中始终保持水平姿态，不会出现侧翻或俯仰角度过大的问题，所有外接线路都采用水密接插件连接，接插件的防护等级达到IP68，可在长期浸水状态下保持稳定的电气连接性能。