本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種底泥取樣機(jī)器人。

背景技術(shù)：

河道尾砂及底泥取樣一直是流域調(diào)查工作的難題，通常都是人工劃船到河中心或湖中心進(jìn)行取樣，取樣存在很大的安全隱患，且取樣往往深度不準(zhǔn)確，作業(yè)難度大，浪費(fèi)人力同時(shí)，目前市場上的取樣設(shè)備，取樣往往深度不準(zhǔn)確，自動(dòng)化程度不高，過于依賴人力等缺點(diǎn)，目前實(shí)際工作中常用抓泥斗采樣工具(彼得遜采泥器)是能深入泥層采集河流、湖泊、水庫的水下沉積物、底泥的抓斗式采泥器，但在實(shí)際過程中，由于河流流速、沉積物性質(zhì)、水壓等問題導(dǎo)致采樣效果不佳，且當(dāng)下底泥取樣設(shè)備，在河底采集時(shí)，移動(dòng)不穩(wěn)，且在水流湍急處容易被水流沖走，取樣時(shí)，不能記錄采集樣品的位置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)化程度高，使用方便安全的底泥取樣機(jī)器人。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種底泥取樣機(jī)器人，包括外殼、照明燈、旋轉(zhuǎn)攝像頭、電池密封罩、鋰電池、控制模塊、桁架模塊、取樣探測模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、取樣口、樣品裝載箱，砝碼調(diào)節(jié)模塊、牽引座、牽引環(huán)和牽引繩，所述外殼上方安裝有照明燈，所述外殼前端面上方安裝有旋轉(zhuǎn)攝像頭，所述旋轉(zhuǎn)攝像頭后端面設(shè)置有電池密封罩，所述電池密封罩內(nèi)部安裝有鋰電池；

所述外殼內(nèi)部左側(cè)端面安裝有控制模塊，所述控制模塊包括密封箱、單片機(jī)、第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第二伺服驅(qū)動(dòng)器、第三伺服驅(qū)動(dòng)器、第四伺服驅(qū)動(dòng)器、第五伺服驅(qū)動(dòng)器、第六伺服驅(qū)動(dòng)器、第七伺服驅(qū)動(dòng)器、信號發(fā)射器、信號接收器和GPS定位器612，所述單片機(jī)分別與第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第二伺服驅(qū)動(dòng)器、第三伺服驅(qū)動(dòng)器、第四伺服驅(qū)動(dòng)器、第五伺服驅(qū)動(dòng)器、第六伺服驅(qū)動(dòng)器、第七伺服驅(qū)動(dòng)器、信號發(fā)射器、信號接收器和GPS定位器通過信號線連接；

所述外殼內(nèi)部前端面與后端面之間安裝有桁架模塊，所述桁架模塊包括水平板、第一齒輪、第一電機(jī)、滑動(dòng)塊、第二電機(jī)、第二齒輪和豎直板，所述水平板安裝在外殼內(nèi)部前端面與后端面之間，所述水平板上方與第一齒輪嚙合，所述第一齒輪安裝在第一電機(jī)上，所述第一電機(jī)安裝在滑動(dòng)塊左側(cè)，所述滑動(dòng)塊右側(cè)安裝有第二電機(jī)，所述第二電機(jī)上安裝有第二齒輪，所述第二齒輪與豎直板上的齒嚙合；

所述桁架模塊下方安裝有取樣探測模塊，所述取樣探測模塊包括壓力傳感器、固定柱、安裝板、探測固定桿、探測器、鉆頭、取樣器主體、取樣滑動(dòng)桿、滑動(dòng)板、滑動(dòng)桿、第一手爪桿、第二手爪桿、手爪滑動(dòng)座、螺紋絲杠和第三電機(jī)，所述豎直板下端面安裝有壓力傳感器，所述壓力傳感器下端面安裝有固定柱，所述固定柱下端面安裝有安裝板，所述安裝板右側(cè)下方安裝有探測固定桿，所述探測固定桿下方安裝有探測器，所述探測器下方安裝有鉆頭，所述安裝板左側(cè)安裝有取樣器主體，所述取樣器主體上方設(shè)置有取樣滑動(dòng)桿，所述取樣滑動(dòng)桿上端連接滑動(dòng)板，所述滑動(dòng)板開有圓孔與固定柱間隙配合，所述滑動(dòng)板下端設(shè)置有關(guān)于固定柱對稱安裝的滑動(dòng)桿，所述滑動(dòng)桿下方滑動(dòng)連接第一手爪桿，所述第一手爪桿的另一端滑動(dòng)連接第二手爪桿，所述第二手爪桿上端滑動(dòng)連接手爪滑動(dòng)座，所述手爪滑動(dòng)座安裝在安裝板上，所述滑動(dòng)板左側(cè)設(shè)置有螺紋孔，所述螺紋孔與螺紋絲杠連接，所述螺紋絲杠與第三電機(jī)通過聯(lián)軸器連接；

所述外殼左右兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括第四電機(jī)、第一鏈輪、履帶、第二鏈輪和第五電機(jī)，所述第四電機(jī)安裝在外殼左右兩側(cè)前端，所述第四電機(jī)與第一鏈輪連接，所述第一鏈輪與履帶一端嚙合，所述履帶另一端與第五電機(jī)嚙合，所述第五電機(jī)安裝在外殼左右兩側(cè)后端，所述外殼下端面開有取樣口，所述外殼內(nèi)部底板上安裝有樣品裝載箱，所述外殼下端面安裝有砝碼配重模塊，所述電池密封罩右上方安裝有牽引座，所述牽引座嵌套安裝有牽引環(huán)，所述牽引環(huán)連接有牽引繩。

作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述鋰電池通過逆變器為整個(gè)設(shè)備供電。

作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述單片機(jī)輸出端通過第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第二伺服驅(qū)動(dòng)器、第三伺服驅(qū)動(dòng)器、第四伺服驅(qū)動(dòng)器、第五伺服驅(qū)動(dòng)器、第六伺服驅(qū)動(dòng)器、第七伺服驅(qū)動(dòng)器分別控制第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)、兩個(gè)第四電機(jī)、兩個(gè)第五電機(jī)。

作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述單片機(jī)通過繼電器控制照明燈。

作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述旋轉(zhuǎn)攝像頭將數(shù)據(jù)傳輸至單片機(jī)，并由單片機(jī)存儲(chǔ)于儲(chǔ)存器中。

作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓力傳感器一路隨時(shí)間將信號傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)并據(jù)此轉(zhuǎn)化成第二伺服驅(qū)動(dòng)器的信號控制第二電機(jī)。

作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)、兩個(gè)第四電機(jī)、兩個(gè)第五電機(jī)表面進(jìn)行防水防銹處理。

作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述砝碼配重模塊包括砝碼配重箱和砝碼，所述砝碼配重箱內(nèi)可添加或減少砝碼數(shù)量。

作為上述技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述GPS定位器可通過衛(wèi)星掃所經(jīng)緯度和海拔高程并將信號傳輸至單片機(jī)并存儲(chǔ)于儲(chǔ)存器中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計(jì)科學(xué)，結(jié)構(gòu)合理，本裝置自動(dòng)化程度高，集自行移動(dòng)、探測、采集樣品、攝像功能，進(jìn)行防水防銹處理，使用壽命長，通過壓力傳感器，探測器，保障了取樣的準(zhǔn)確性，同時(shí)，取樣方便快捷，節(jié)約了人力成本，遙控式底泥取樣大大降低河道內(nèi)部取樣的難度，提高安全性及取樣深度的準(zhǔn)確性，所述砝碼配重箱內(nèi)可添加或減少砝碼數(shù)量，保證行走穩(wěn)固，質(zhì)量越大越穩(wěn)，所述GPS定位器可通過衛(wèi)星掃所經(jīng)緯度和海拔高程并將信號傳輸至單片機(jī)并存儲(chǔ)于儲(chǔ)存器中，準(zhǔn)確掌握設(shè)備取樣位置，添加了牽引繩，在水流湍急處防止機(jī)器人被水流沖走。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的右側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的正視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的桁架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的取樣探測模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-外殼、2-照明燈、3-旋轉(zhuǎn)攝像頭、4-電池密封罩、5-鋰電池、6-控制模塊、601-密封箱、602-單片機(jī)、603-第一伺服驅(qū)動(dòng)器、604-第二伺服驅(qū)動(dòng)器、605-第三伺服驅(qū)動(dòng)器、606-第四伺服驅(qū)動(dòng)器、607-第五伺服驅(qū)動(dòng)器、608-第六伺服驅(qū)動(dòng)器、609-第七伺服驅(qū)動(dòng)器、610-信號發(fā)射器、611-信號接收器、612-GPS定位器、7-桁架模塊、701-水平板、702-第一齒輪、703-第一電機(jī)、704-滑動(dòng)塊、705-第二電機(jī)、706-第二齒輪、707-豎直板、8-取樣探測模塊、801-壓力傳感器、802-固定柱、803-安裝板、804-探測固定桿、805-探測器、806-鉆頭、807-取樣器主體、808-取樣滑動(dòng)桿、809-滑動(dòng)板、810-滑動(dòng)桿、811-第一手爪桿、812-第二手爪桿、813-手爪滑動(dòng)座、814-螺紋絲杠、815-第三電機(jī)、9-驅(qū)動(dòng)模塊、901-第四電機(jī)、902-第一鏈輪、903-履帶、904-第二鏈輪、905-第五電機(jī)、10-取樣口、11-樣品裝載箱、12-砝碼配重模塊、13-牽引座、14-牽引環(huán)、15-牽引繩。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，一種底泥取樣機(jī)器人，包括外殼1、照明燈2、旋轉(zhuǎn)攝像頭3、電池密封罩4、鋰電池5、控制模塊6、桁架模塊7、取樣探測模塊8、驅(qū)動(dòng)模塊9、取樣口10、樣品裝載箱11、砝碼調(diào)節(jié)模塊12、牽引座13、牽引環(huán)14和牽引繩15，所述外殼1上方安裝有照明燈2，所述外殼1前端面上方安裝有旋轉(zhuǎn)攝像頭3，所述旋轉(zhuǎn)攝像頭3后端面設(shè)置有電池密封罩4，所述電池密封罩4內(nèi)部安裝有鋰電池5；

所述外殼1內(nèi)部左側(cè)端面安裝有控制模塊6，所述控制模塊6包括密封箱601、單片機(jī)602、第一伺服驅(qū)動(dòng)器603、第二伺服驅(qū)動(dòng)器604、第三伺服驅(qū)動(dòng)器605、第四伺服驅(qū)動(dòng)器606、第五伺服驅(qū)動(dòng)器607、第六伺服驅(qū)動(dòng)器608，第七伺服驅(qū)動(dòng)器609，信號發(fā)射器610、信號接收器611和GPS定位器612，所述單片機(jī)602分別與第一伺服驅(qū)動(dòng)器603、第二伺服驅(qū)動(dòng)器604、第三伺服驅(qū)動(dòng)器605、第四伺服驅(qū)動(dòng)器606、第五伺服驅(qū)動(dòng)器607、第六伺服驅(qū)動(dòng)器608、第七伺服驅(qū)動(dòng)器609、信號發(fā)射器610、信號接收器611和GPS定位器612通過信號線連接；

所述外殼1內(nèi)部前端面與后端面之間安裝有桁架模塊7，所述桁架模塊7包括水平板701、第一齒輪702、第一電機(jī)703、滑動(dòng)塊704、第二電機(jī)705、第二齒輪706和豎直板707，所述水平板701安裝在外殼1內(nèi)部前端面與后端面之間，所述水平板701上方與第一齒輪702嚙合，所述第一齒輪702安裝在第一電機(jī)703上，所述第一電機(jī)703安裝在滑動(dòng)塊704左側(cè)，所述滑動(dòng)塊704右側(cè)安裝有第二電機(jī)705，所述第二電機(jī)705上安裝有第二齒輪706，所述第二齒輪706與豎直板707上的齒嚙合；

所述桁架模塊7下方安裝有取樣探測模塊8，所述取樣探測模塊8包括壓力傳感器801、固定柱802、安裝板803、探測固定桿804、探測器805、鉆頭806、取樣器主體807、取樣滑動(dòng)桿808、滑動(dòng)板809、滑動(dòng)桿810、第一手爪桿811、第二手爪桿812、手爪滑動(dòng)座813、螺紋絲杠814和第三電機(jī)815，所述豎直板707下端面安裝有壓力傳感器801，所述壓力傳感器801下端面安裝有固定柱802，所述固定柱802下端面安裝有安裝板803，所述安裝板803右側(cè)下方安裝有探測固定桿804，所述探測固定桿804下方安裝有探測器805，所述探測器805下方安裝有鉆頭806，所述安裝板803左側(cè)安裝有取樣器主體807，所述取樣器主體807上方設(shè)置有取樣滑動(dòng)桿808，所述取樣滑動(dòng)桿808上端連接滑動(dòng)板809，所述滑動(dòng)板809開有圓孔與固定柱802間隙配合，所述滑動(dòng)板809下端設(shè)置有關(guān)于固定柱802對稱安裝的滑動(dòng)桿810，所述滑動(dòng)桿810下方滑動(dòng)連接第一手爪桿811，所述第一手爪桿811的另一端滑動(dòng)連接第二手爪桿812，所述第二手爪桿812上端滑動(dòng)連接手爪滑動(dòng)座813，所述手爪滑動(dòng)座813安裝在安裝板803上，所述滑動(dòng)板809左側(cè)設(shè)置有螺紋孔，所述螺紋孔與螺紋絲杠814連接，所述螺紋絲杠814與第三電機(jī)815通過聯(lián)軸器連接；

所述外殼1左右兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊9，所述驅(qū)動(dòng)模塊9包括第四電機(jī)901、第一鏈輪902、履帶903、第二鏈輪904和第五電機(jī)905，所述第四電機(jī)901安裝在外殼1左右兩側(cè)前端，所述第四電機(jī)901與第一鏈輪902連接，所述第一鏈輪902與履帶903一端嚙合，所述履帶903另一端與第五電機(jī)905嚙合，所述第五電機(jī)905安裝在外殼1左右兩側(cè)后端；所述外殼1下端面開有取樣口10，所述外殼1內(nèi)部底板上安裝有樣品裝載箱11，所述外殼1下端面安裝有砝碼配重模塊12，所述電池密封罩4右上方安裝有牽引座13，所述牽引座13嵌套安裝有牽引環(huán)14，所述牽引環(huán)14連接有牽引繩15。

所述鋰電池5通過逆變器為整個(gè)設(shè)備供電，所述單片機(jī)602輸出端通過第一伺服驅(qū)動(dòng)器603、第二伺服驅(qū)動(dòng)器604、第三伺服驅(qū)動(dòng)器605、第四伺服驅(qū)動(dòng)器606、第五伺服驅(qū)動(dòng)器607、第六伺服驅(qū)動(dòng)器608、第七伺服驅(qū)動(dòng)器609分別控制第一電機(jī)703、第二電機(jī)705、第三電機(jī)815、兩個(gè)第四電機(jī)901、兩個(gè)第五電機(jī)905，所述單片機(jī)602通過繼電器控制照明燈2，所述旋轉(zhuǎn)攝像頭3將數(shù)據(jù)傳輸至單片機(jī)602，并由單片機(jī)602存儲(chǔ)于儲(chǔ)存器中，所述壓力傳感器801一路隨時(shí)間將信號傳輸至單片機(jī)602，單片機(jī)602并據(jù)此轉(zhuǎn)化成第二伺服驅(qū)動(dòng)器604的信號控制第二電機(jī)705，所述第一電機(jī)703、第二電機(jī)705、第三電機(jī)815、兩個(gè)第四電機(jī)901、兩個(gè)第五電機(jī)905表面進(jìn)行防水防銹處理，所述砝碼配重模塊12包括砝碼配重箱和砝碼，所述砝碼配重箱內(nèi)可添加或減少砝碼數(shù)量，所述GPS定位器612可通過衛(wèi)星掃所經(jīng)緯度和海拔高程并將信號傳輸至單片機(jī)602并存儲(chǔ)于儲(chǔ)存器中。

本發(fā)明的工作原理是：首選，將底泥取樣機(jī)器人中的鋰電池5進(jìn)行充電，將該裝置放入河底，所述鋰電池5通過逆變器為整個(gè)設(shè)備供電，單片機(jī)602控制第四伺服驅(qū)動(dòng)器606、第五伺服驅(qū)動(dòng)器607、第六伺服驅(qū)動(dòng)器608、第七伺服驅(qū)動(dòng)器609控制兩個(gè)第四電機(jī)901、兩個(gè)第五電機(jī)905轉(zhuǎn)動(dòng)，通過第一鏈輪902、履帶903和第二鏈輪904在河底移動(dòng)，所述單片機(jī)602通過繼電器控制照明燈2，所述旋轉(zhuǎn)攝像頭3將數(shù)據(jù)傳輸至單片機(jī)602，并由單片機(jī)602存儲(chǔ)于儲(chǔ)存器中，通過信號發(fā)射器610和信號接收器611與水上終端進(jìn)行信息交互，進(jìn)行取樣探測作業(yè)時(shí)，通過所述桁架模塊7上第一電機(jī)703、第一齒輪702帶動(dòng)取樣探測模塊8進(jìn)行水平移動(dòng)，通過所述桁架模塊7上第二電機(jī)705、第二齒輪706帶動(dòng)取樣探測模塊8進(jìn)行垂直移動(dòng)，所述豎直板707下端面安裝有壓力傳感器801，所述壓力傳感器801實(shí)時(shí)將壓力傳輸至單片機(jī)602，所述單片機(jī)602據(jù)此判斷探測器805已經(jīng)伸入土壤內(nèi)，探測器805將采集到的信號發(fā)送至單片機(jī)602，單片機(jī)602綜合判斷是否進(jìn)行樣品采集，進(jìn)行采集作業(yè)時(shí)，第三電機(jī)815，帶動(dòng)螺紋絲杠814，從而帶動(dòng)滑動(dòng)板809在固定柱802上滑動(dòng)，帶動(dòng)兩根滑動(dòng)桿810和取樣滑動(dòng)桿808滑動(dòng)，所述兩根滑動(dòng)桿810帶動(dòng)第一手爪桿811、第二手爪桿812抓取一定的泥沙及碎石，取樣滑動(dòng)桿808通過抽取取樣器主體807中滑塞抽取質(zhì)地細(xì)膩的泥狀尾砂或底泥，然后，通過所述桁架模塊7上第二電機(jī)705、第二齒輪706帶動(dòng)取樣探測模塊8進(jìn)行垂直向上移動(dòng)，通過所述桁架模塊7上第一電機(jī)703、第一齒輪702帶動(dòng)取樣探測模塊8進(jìn)行水平向左移動(dòng)，將采集的樣品放入至樣品裝載箱11中，所述砝碼配重模塊12包括砝碼配重箱和砝碼，所述砝碼配重箱內(nèi)可添加或減少砝碼數(shù)量，保證行走穩(wěn)固，質(zhì)量越大越穩(wěn)，所述GPS定位器612可通過衛(wèi)星掃所經(jīng)緯度和海拔高程并將信號傳輸至單片機(jī)602并存儲(chǔ)于儲(chǔ)存器中。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計(jì)科學(xué)，結(jié)構(gòu)合理，本裝置自動(dòng)化程度高，集自行移動(dòng)、探測、采集樣品、攝像功能，進(jìn)行防水防銹處理，使用壽命長，通過壓力傳感器801，探測器805，保障了取樣的準(zhǔn)確性，同時(shí)，取樣方便快捷，節(jié)約了人力成本，遙控式底泥取樣大大降低河道內(nèi)部取樣的難度，提高安全性及取樣深度的準(zhǔn)確性，所述砝碼配重箱內(nèi)可添加或減少砝碼數(shù)量，保證行走穩(wěn)固，質(zhì)量越大越穩(wěn)，所述GPS定位器612可通過衛(wèi)星掃所經(jīng)緯度和海拔高程并將信號傳輸至單片機(jī)602并存儲(chǔ)于儲(chǔ)存器中，準(zhǔn)確掌握設(shè)備取樣位置，添加了牽引繩15，在水流湍急處防止機(jī)器人被水流沖走。

以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識到凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。