CN107064528A - 污水取样无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污水取样无人机，包括无人机、设置在无人机下方的取样支架、用于污水取样的取样塑料杯、设置在取样支架下端一侧且用于夹持取样塑料杯的机械手、设置在取样支架一侧且用于存放空口的取样塑料杯的存杯装置、设置在取样支架一侧且位于机械手上方且用于对已经取样的取样塑料杯进行热切封膜的封膜装置、以及位于存杯装置下方且用于存放已经喷码取样塑料杯的存杯筐。本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及污水取样无人机。
背景技术
目前，我国环境情况日益严峻，国家与公众对环境保护越来越重视，处罚越来越严厉，有很多企业为了降低成本，也夜里或节假日等时候，偷偷向水域中排放污水；为了搜集污染排放证据或环境部门对水质进行取样的时候，需要工作人员实地取样，工作效率低下，取样不方便。
发明内容
针对上述内容，本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便的污水取样无人机；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种污水取样无人机，包括无人机、设置在无人机下方的取样支架、用于污水取样的取样塑料杯、设置在取样支架下端一侧且用于夹持取样塑料杯的机械手、设置在取样支架一侧且用于存放空口的取样塑料杯的存杯装置、设置在取样支架一侧且位于机械手上方且用于对已经取样的取样塑料杯进行热切封膜的封膜装置、以及位于存杯装置下方且用于存放已经喷码取样塑料杯的存杯筐。
无人机还分别设置有照相机与GPS定位模块，在取样支架一侧还是设置有用于对取样塑料杯进行喷涂取样时间、地点、水域等设定字样的喷码机。
具体使用时候，遥控无人机飞行到指定污水处上方，通过相机拍照取证，通过GPS实现定位。在存杯装置放置有预先放置的空杯子，通过机械手从存杯装置上拿取并夹持样塑料杯，然后，从污水中取样；机械手将取样后的杯子送给封膜装置，封膜装置对该杯子进行贴膜，然后热塑；机械手将该杯子送到喷码机实现自动喷码时间等字样，然后将其在放置到存杯筐中；从而实现自动取样，封存，实现连续工作，工作方便，效率高。
机械手包括倒置在取样支架下端的水平转位电机、固定座倒置设置在水平转位电机输出轴上的升降伸缩电动螺杆、机身设置在升降伸缩电动螺杆移动座上的翻转电机、设置在翻转电机输出轴上的翻转座、固定座设置在翻转座上且丝杠轴与翻转电机输出轴垂直的水平伸缩电动螺杆、设置在水平伸缩电动螺杆移动座上的主动手指、设置在主动手指水平一侧的辅助手指、分别垂直于水平伸缩电动螺杆的丝杠轴且分别设置在主动手指上的夹紧导轨与夹紧电动螺杆、以及与水平伸缩电动螺杆的丝杠轴平行的水平导轨；主动手指沿着水平导轨移动，辅助手指沿着夹紧导轨移动，辅助手指设置在夹紧电动螺杆的移动座上。
具体工作时，夹紧电动螺杆带动辅助手指靠近或远离主动手指从而实现杯子的夹持或松开。通过水平伸缩电动螺杆实现辅助手指与主动手指一起在水平面伸缩活动。通过翻转电机实现手指（辅助手指与主动手指）夹持杯子绕水平轴翻转，从而方便将倒置的空杯子夹持并正放。通过升降伸缩电动螺杆实现手指夹持杯子升降活动，通过水平转位电机实现手指绕着竖直轴摆动，从而实现五自由度灵活工作。
封膜装置包括水平设置在取样支架一侧的工位翻转电机、套装在工位翻转电机上的六棱体旋转座、在六棱体旋转座的每个侧面上通透设置的中心孔、贴合在六棱体旋转座的每个中心孔外侧的压膜、设置在相邻侧面的压膜之间的侧边膜、设置在六棱体旋转座每个侧面外侧且压在对应侧边膜上的压紧条、设置在六棱体旋转座棱边上的切断齿、水平设置在取样支架一侧的加热支架、倒置在加热支架上且位于在六棱体旋转座内腔中的加热升降头、设置在加热升降头下端且用于给压膜加热的加热圈；中心孔的内径大于取样塑料杯的大端外径；切断齿与侧边膜接触。
首先，将带有六个压膜的膜带缠绕在六棱体旋转座上，（N棱体对应N个压膜，对应N个杯子），升降伸缩电动螺杆带动盛有污水的杯子上升，使得杯子口顶柱方向朝下的压膜，当升降伸缩电动螺杆带动盛有污水的杯子继续上升，从而使得切断齿将侧边膜切断，压紧条防止切断后的侧边膜松动。当升降伸缩电动螺杆带动盛有污水的杯子继续上升，使得杯子口上的压膜与加热圈接触（从而省去了加热升降头），或加热升降头带动加热圈下降与杯子口上的压膜接触。热封后，升降伸缩电动螺杆带动盛有污水的杯子下降，离开该工位。通过水平转位电机将其送到喷码机下方，实现自动喷码时间等字样。最后水平转位电机带动该杯子翻转，手指松开，该杯子落入存杯筐中，同时，水平转位电机带动手指来到存杯装置工位。
存杯装置包括设置在取样支架一侧的传动支架、设置在传动支架上的主动轮、位于主动轮下方的涨紧轮、套装在主动轮与涨紧轮上的循环传送带、以及垂直设置在循环传送带上的托架；在托架上设置有用于放置取样塑料杯的锥孔。
通过将空杯子预先放到锥孔中，循环传送带带动空杯子上升循环，当其由循环传送带的背侧来到循环传送带的正面的时候，在自动的作用下，杯子下落，倒置在位于其下方的托架上，当循环传送带其带动倒立空杯子下降后，翻转后的手指在水平伸缩电动螺杆的带动下伸长，从而通过夹紧力夹持该杯子，然后缩回，翻转，使得杯子口朝上，继续取样。
上述各个动作的衔接，通过传感器（光电传感器）、时间继电器等电器件或行程开关可以实现顺次控制动作，或通过遥控器-收发模块-单片机-控制器-各个电机，实现上述工作，是显而易见的。
本发明实现自动取样，实现全天候取样，取样方便，实现自动化连续取样。
本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更佳详细的描述。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明取样装置的结构示意图。
图3是本发明机械手的结构示意图。
其中：1、无人机；2、照相机；3、GPS定位模块；4、取样支架；5、取样塑料杯；6、机械手；7、存杯装置；8、封膜装置；9、喷码机；10、存杯筐；11、升降伸缩电动螺杆；12、翻转电机；13、翻转座；14、水平伸缩电动螺杆；15、主动手指；16、辅助手指；17、夹紧导轨；18、夹紧电动螺杆；19、水平导轨；20、工位翻转电机；21、六棱体旋转座；22、中心孔；23、压膜；24、侧边膜；25、压紧条；26、切断齿；27、加热支架；28、加热升降头；29、加热圈；30、循环传送带；31、托架；32、水平转位电机。
具体实施方式
如图1-3所示，本实施例的污水取样无人机，包括无人机1、设置在无人机1下方的取样支架4、用于污水取样的取样塑料杯5、设置在取样支架4下端一侧且用于夹持取样塑料杯5的机械手6、设置在取样支架4一侧且用于存放空口的取样塑料杯5的存杯装置7、设置在取样支架4一侧且位于机械手6上方且用于对已经取样的取样塑料杯5进行热切封膜的封膜装置8、以及位于存杯装置7下方且用于存放已经喷码取样塑料杯5的存杯筐10。
无人机1还分别设置有照相机2与GPS定位模块3，在取样支架4一侧还是设置有用于对取样塑料杯5进行喷涂取样时间、地点、水域等设定字样的喷码机9。
具体使用时候，遥控无人机飞行到指定污水处上方，通过相机拍照取证，通过GPS实现定位。在存杯装置7放置有预先放置的空杯子，通过机械手6从存杯装置7上拿取并夹持样塑料杯5，然后，从污水中取样；机械手6将取样后的杯子送给封膜装置8，封膜装置8对该杯子进行贴膜，然后热塑；机械手6将该杯子送到喷码机9实现自动喷码时间等字样，然后将其在放置到存杯筐10中；从而实现自动取样，封存，实现连续工作，工作方便，效率高。
机械手6包括倒置在取样支架4下端的水平转位电机32、固定座倒置设置在水平转位电机32输出轴上的升降伸缩电动螺杆11、机身设置在升降伸缩电动螺杆11移动座上的翻转电机12、设置在翻转电机12输出轴上的翻转座13、固定座设置在翻转座13上且丝杠轴与翻转电机12输出轴垂直的水平伸缩电动螺杆14、设置在水平伸缩电动螺杆14移动座上的主动手指15、设置在主动手指15水平一侧的辅助手指16、分别垂直于水平伸缩电动螺杆14的丝杠轴且分别设置在主动手指15上的夹紧导轨17与夹紧电动螺杆18、以及与水平伸缩电动螺杆14的丝杠轴平行的水平导轨19；主动手指15沿着水平导轨19移动，辅助手指16沿着夹紧导轨17移动，辅助手指16设置在夹紧电动螺杆18的移动座上。
具体工作时，夹紧电动螺杆18带动辅助手指16靠近或远离主动手指15从而实现杯子的夹持或松开。通过水平伸缩电动螺杆14实现辅助手指16与主动手指15一起在水平面伸缩活动。通过翻转电机12实现手指（辅助手指16与主动手指15）夹持杯子绕水平轴翻转，从而方便将倒置的空杯子夹持并正放。通过升降伸缩电动螺杆11实现手指夹持杯子升降活动，通过水平转位电机32实现手指绕着竖直轴摆动，从而实现五自由度灵活工作。
封膜装置8包括水平设置在取样支架4一侧的工位翻转电机20、套装在工位翻转电机20上的六棱体旋转座21、在六棱体旋转座21的每个侧面上通透设置的中心孔22、贴合在六棱体旋转座21的每个中心孔22外侧的压膜23、设置在相邻侧面的压膜23之间的侧边膜24、设置在六棱体旋转座21每个侧面外侧且压在对应侧边膜24上的压紧条25、设置在六棱体旋转座21棱边上的切断齿26、水平设置在取样支架4一侧的加热支架27、倒置在加热支架27上且位于在六棱体旋转座21内腔中的加热升降头28、设置在加热升降头28下端且用于给压膜23加热的加热圈29；中心孔22的内径大于取样塑料杯5的大端外径；切断齿26与侧边膜24接触。
首先，将带有六个压膜23的膜带缠绕在六棱体旋转座21上，（N棱体对应N个压膜，对应N个杯子），升降伸缩电动螺杆11带动盛有污水的杯子上升，使得杯子口顶柱方向朝下的压膜23，当升降伸缩电动螺杆11带动盛有污水的杯子继续上升，从而使得切断齿26将侧边膜24切断，压紧条25防止切断后的侧边膜24松动。当升降伸缩电动螺杆11带动盛有污水的杯子继续上升，使得杯子口上的压膜与加热圈29接触（从而省去了加热升降头28），或加热升降头28带动加热圈29下降与杯子口上的压膜接触。热封后，升降伸缩电动螺杆11带动盛有污水的杯子下降，离开该工位。通过水平转位电机32将其送到喷码机9下方，实现自动喷码时间等字样。最后水平转位电机32带动该杯子翻转，手指松开，该杯子落入存杯筐10中，同时，水平转位电机32带动手指来到存杯装置7工位。
存杯装置7包括设置在取样支架4一侧的传动支架、设置在传动支架上的主动轮、位于主动轮下方的涨紧轮、套装在主动轮与涨紧轮上的循环传送带30、以及垂直设置在循环传送带30上的托架31；在托架31上设置有用于放置取样塑料杯5的锥孔。
通过将空杯子预先放到锥孔中，循环传送带30带动空杯子上升循环，当其由循环传送带30的背侧来到循环传送带30的正面的时候，在自动的作用下，杯子下落，倒置在位于其下方的托架31上，当循环传送带30其带动倒立空杯子下降后，翻转后的手指在水平伸缩电动螺杆14的带动下伸长，从而通过夹紧力夹持该杯子，然后缩回，翻转，使得杯子口朝上，继续取样。
上述各个动作的衔接，通过传感器（光电传感器）、时间继电器等电器件或行程开关可以实现顺次控制动作，或通过遥控器-收发模块-单片机-控制器-各个电机，实现上述工作，是显而易见的。
本发明实现自动取样，实现全天候取样，取样方便，实现自动化连续取样。
本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不在一一举例。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种污水取样无人机，其特征在于：包括无人机(1)、设置在无人机(1)下方的取样支架(4)、用于污水取样的取样塑料杯(5)、设置在取样支架(4)下端一侧且用于夹持取样塑料杯(5)的机械手(6)、设置在取样支架(4)一侧且用于存放空口的取样塑料杯(5)的存杯装置(7)、设置在取样支架(4)一侧且位于机械手(6)上方且用于对已经取样的取样塑料杯(5)进行热切封膜的封膜装置(8)、以及位于存杯装置(7)下方且用于存放已经喷码取样塑料杯(5)的存杯筐(10)。
2. 根据权利要求1所述的污水取样无人机，其特征在于: 机械手(6)包括倒置在取样支架(4)下端的水平转位电机(32)、固定座倒置设置在水平转位电机(32)输出轴上的升降伸缩电动螺杆(11)、机身设置在升降伸缩电动螺杆(11)移动座上的翻转电机(12)、设置在翻转电机(12)输出轴上的翻转座(13)、固定座设置在翻转座(13)上且丝杠轴与翻转电机(12)输出轴垂直的水平伸缩电动螺杆(14)、设置在水平伸缩电动螺杆(14)移动座上的主动手指(15)、设置在主动手指(15)水平一侧的辅助手指(16)、分别垂直于水平伸缩电动螺杆(14)的丝杠轴且分别设置在主动手指(15)上的夹紧导轨(17)与夹紧电动螺杆(18)、以及与水平伸缩电动螺杆(14)的丝杠轴平行的水平导轨(19)；
主动手指(15)沿着水平导轨(19)移动，辅助手指(16)沿着夹紧导轨(17)移动，辅助手指(16)设置在夹紧电动螺杆(18)的移动座上。
3. 根据权利要求2所述的污水取样无人机，其特征在于: 封膜装置(8)包括水平设置在取样支架(4)一侧的工位翻转电机(20)、套装在工位翻转电机(20)上的六棱体旋转座(21)、在六棱体旋转座(21)的每个侧面上通透设置的中心孔(22)、贴合在六棱体旋转座(21)的每个中心孔(22)外侧的压膜(23)、设置在相邻侧面的压膜(23)之间的侧边膜(24)、设置在六棱体旋转座(21)每个侧面外侧且压在对应侧边膜(24)上的压紧条(25)、设置在六棱体旋转座(21)棱边上的切断齿(26)、水平设置在取样支架(4)一侧的加热支架(27)、倒置在加热支架(27)上且位于在六棱体旋转座(21)内腔中的加热升降头(28)、设置在加热升降头(28)下端且用于给压膜(23)加热的加热圈(29)；中心孔(22)的内径大于取样塑料杯(5)的大端外径；
切断齿(26)与侧边膜(24)接触。
4. 根据权利要求3所述的污水取样无人机，其特征在于: 存杯装置(7)包括设置在取样支架(4)一侧的传动支架、设置在传动支架上的主动轮、位于主动轮下方的涨紧轮、套装在主动轮与涨紧轮上的循环传送带(30)、以及垂直设置在循环传送带(30)上的托架(31)；
在托架(31)上设置有用于放置取样塑料杯(5)的锥孔。
5. 根据权利要求4所述的污水取样无人机，其特征在于: 无人机(1)还分别设置有照相机(2)与GPS定位模块(3)，在取样支架(4)一侧还是设置有用于对取样塑料杯(5)进行喷涂取样时间的喷码机(9)。
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