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基于物联网技术新型环卫机器人研制在一些以爬山为主要目的景区，我们可以经常看到一些吊着绳索的清洁工在悬崖峭壁上工作，这些人被赞为“悬崖上的舞者”，他们需要攀爬悬崖峭壁，捡拾游客丢在悬崖上的垃圾，以维护景区的清洁卫生，图1为一名正在悬崖上捡垃圾的清洁工，对于这些区域的垃圾清理往往很困难且具有一定的风险性，为了能够不让清洁工人冒着风险在悬崖峭壁上工作，本项目研制一款能够代替环卫工人在悬崖峭壁上捡拾垃圾的环卫无人机，它能够对悬崖峭壁上一些区域存在的垃圾进行清理，该款新型环卫无人机可大大降低了景区清洁工的劳动强度和风险，提高了清理垃圾效率。

2、创新研究与设计的内容和技术

a) 提出一种可以拾捡垃圾的新型仿生机械手臂结构。

b) 仿生机械手臂控制系统设计。

c) 智能化人机交互系统设计

3、应用与前景

该款新型环卫无人机清理设备可用于对悬崖峭壁上的垃圾进行清理，也可对树枝上、山沟里存在的垃圾进行清理，另外本项目研制的无人机还具有无人机航拍摄影以及搬运物体功能，而且该套设备操作简单、易于携带。通过调研和查阅相关资料发现，目前具有相同功能的环卫无人机在国内市场上还很少见，所以该产品的市场发展空间非常大，该产品能够降低清洁人员工作的风险，提供人性化的服务，同时能够美化自然环境，为人们提供舒适的生活环境。

二、技术方案与指标

（包括：问题分析、技术方案、创新设计、关键技术、技术指标、实施计划、应用场景等）

1、问题分析

长期以来，清洁人员对于悬崖峭壁上垃圾的清理方式是清洁工吊着绳索在悬崖峭壁上清理被丢下的垃圾，这样的工作方式不但作业强度大，而且风险性很大、效率不高，为了能改变这一现状，研制一套能够在悬崖峭壁上进行垃圾清理的环卫无人机，该无人机能够替代清洁工到悬崖峭壁上进行清理作业，而且安全可靠，工作效率较高。

2、技术方案

a) 人机交互式环卫无人机垃圾搜索视频传输系统设计

垃圾搜索视频传输系统基于无线视频传输系统，利用地面控制系统和无人机控制系统进行自动拍摄及获取影像，无人机控制中心将获取的影像进行图像处理，并将处理好的数据通过无线通信技术传到地面控制中心，地面工作人员根据传回的视频画面对无人机发出相应指令。

b) 仿生机械手臂结构创新设计

捡拾垃圾仿生机械手臂具有两自由度，可以实现机械臂的转动和机械手的开合运动。

c) 仿生机械手臂的运动控制系统设计

仿生机械手臂运动控制系统主要包括以单片机为核心的下位机控制系统和以PC机为核心的上位机控制系统以及上位机与下位机之间的无线通信模块、视频采集模块、视频传输模块；通过选取直流伺服电机和传感器等相应器件的选型，实现对机械手臂的运动控制。

d) 智能化人机交互界面设计

人机交互界面可实现工作人员与无人机之间的交流更加方便、高效，从而达到两者之间的自然协调。人机交互系统应包括传感系统、通信系统、和机械手臂运动控制系统，人机交互界面布局包括：拍摄视频显示画面；无人机所处位置、飞行路线、电池续航时间；操纵无人机姿态和机械手臂运动的指令按钮。

3、创新设计

a) 拾捡垃圾的仿生机械手臂结构设计

b) 智能化人机交互系统设计

4、关键技术

a) 仿生机械手臂结构设计

b) 仿生机械手臂运动控制电路设计

5、技术指标

a) 遥控器控制距离3km；

b) 无人机机械手臂的最大长度30cm；

c) 拾捡垃圾无人机重量不超过2kg；

d) 接近传感器发出提示信号时机械手臂距离被抓取目标的距离为1m；

6、实施计划

2021.04---2021.05 无人机结构设计、机械手臂和载荷云台结构设计。

2021.06---2021.07 根据设计好的结构模型，定制无人机、机械手臂等设备，购买摄像机、传感器等器件；根据功能需求设计环卫无人机控制系统。

2021.08---2021.10 对环卫无人机进行组装和性能试验，根据试验过程中出现的问题，对环卫无人机进行改善和优化。

7、应用场景

该新型环卫无人机主要应用于悬崖峭壁等一些垃圾难以清理的区域。