CN107782874A - 一种用于水质检测的采样效率高的智能型无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，包括主体、两个支脚和四个飞行机构，主体的下方设有采样机构和投放机构，采样机构包括吊杆、第二电机、转盘和至少两个采样组件，采样组件包括固定板、紧固单元、第一夹板、第二夹板和试管，投放机构包括平移单元、控制管和投放管，投放管内设有若干木塞，控制管内设有控制组件，该用于水质检测的采样效率高的智能型无人机通过采样机构可对河流多处进行水样采集，同时采样组件利用试管进行采集，试管方便紧固和取下，从而大幅度提高了设备的采样效率，不仅如此，通过投放机构可依次对各试管投放木塞，便于保存采集的水样，防止试管中的水样掉落，进而提高了设备的实用性。

Description

一种用于水质检测的采样效率高的智能型无人机

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种用于水质检测的采样效率高的智能型无人机。

背景技术

无人机是无人驾驶飞机的简称，它的英文全名为Unmanned Aerial Vehicle，无人机是利用无线电遥控设备和自制的程序控制的不载人飞机，但有自动驾驶仪，被成为空中机器人。随着无人机技术的发展和成熟，无人机应用于各行各业，帮助人们解决实际生活问题，在这之中，有部分用于对水质进行采样检测，便于人们了解河流、水道的污染状况。

但是现有的无人机在采集水样后，为了保证后序的水质采样不受影响，无人机需要进行返航对水管清洗，导致无人机只能进行单次采样，若要确定河流各处的水质污染状况，需要进行多次采样，不仅操作繁琐，而且效率低下，不仅如此，由于采样管道设置在无人机上，不仅会提高管道的清洗难度，而且在清洗时，无人机处于闲置状态，无法执行采样任务，导致现有的无人机采样效率降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种用于水质检测的采样效率高的智能型无人机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，包括主体、两个支脚和四个飞行机构，两个支脚分别设置在主体的下方的两侧，所述飞行机构周向均匀分布在主体的外周，所述飞行机构包括侧杆、第一电机、第一驱动轴和至少两个叶片，所述第一电机通过侧杆与主体固定连接，所述叶片周向均匀分布在第一驱动轴的外周，所述第一电机通过第一驱动轴与叶片传动连接，所述主体的下方设有采样机构和投放机构，所述投放机构设置在采样机构的一侧；

所述采样机构包括吊杆、第二电机、转盘和至少两个采样组件，所述第二电机通过吊杆固定在主体的下方，所述第二电机与转盘传动连接，所述采样组件周向均匀分布在转盘的外周；

所述采样组件包括固定板、紧固单元、第一夹板、第二夹板和试管，所述固定板与转盘固定连接，所述第一夹板固定在固定板的远离转盘的一端，所述紧固单元设置在固定板上，所述紧固单元与第二夹板传动连接，所述试管设置在第一夹板和第二夹板之间；

所述投放机构包括平移单元、控制管和投放管，所述投放管竖向设置，所述控制管水平设置在投放管的远离采样机构的一侧，所述控制管与投放管连通，所述平移单元与控制管传动连接，所述投放管内设有若干木塞，所述控制管内设有控制组件；

所述控制组件包括第三电机、半齿轮和两个齿条，所述第三电机固定在控制管的内壁上，所述第三电机与半齿轮传动连接，两个齿条分别设置在半齿轮的上方和下方，所述齿条与半齿轮啮合。

作为优选，为了控制第二夹板的移动，从而方便固定试管或取下试管，所述紧固单元包括第四电机、第四驱动轴和套管，所述第四电机固定在固定板上，所述第四电机与第四驱动轴传动连接，所述套管套设在第四驱动轴上，所述套管与第二夹板固定连接，所述第四驱动轴的外周设有外螺纹，所述套管内设有内螺纹，所述套管内的内螺纹与第四驱动轴上的外螺纹相匹配。

作为优选，为了固定套管的移动方向，所述紧固单元还包括固定环，所述固定环固定在固定板上，所述固定环套设在套管上。

作为优选，为了便于确认第二夹板和第一夹板是否夹紧试管，所述第二夹板内设有压力传感器。

作为优选，为了便于带动控制管和投放管移动，所述平移单元包括第一竖杆、第五电机、第一连杆和第二连杆，所述第五电机通过第一竖杆固定在主体的下方，所述第五电机与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与控制管铰接。

作为优选，为了使控制管的移动更为平稳，所述控制管的上方设有横杆、第二竖杆、第三竖杆和滑环，所述第二竖杆的顶端固定在主体的下方，所述第二竖杆的底端通过横杆与第一竖杆固定连接，所述滑环通过第三竖杆固定在控制管的上方，所述滑环套设在横杆上。

作为优选，为了固定木塞的移动轨迹，所述控制管内设有限位板，所述限位板固定在控制管的内壁上。

作为优选，为了便于往投放管内加入木塞，所述主体上设有通孔。

作为优选，为了便于将木塞塞紧，所述主体的下方设有密封机构，所述密封机构设置在采样机构的远离投放机构的一侧，所述密封机构包括气泵、气缸、活塞和压板，所述气泵和气缸均固定在主体上，所述气泵与气缸连通，所述活塞的一端设置在气缸内，所述活塞的一端与压板固定连接。

作为优选，为了保证第一电机的驱动力，所述第一电机为直流伺服电机。

本发明的有益效果是，该用于水质检测的采样效率高的智能型无人机通过采样机构可对河流多处进行水样采集，同时采样组件利用试管进行采集，试管方便紧固和取下，从而大幅度提高了设备的采样效率，与传统的采样机构相比，该采样机构功能强大，不仅如此，通过投放机构可依次对各试管投放木塞，便于保存采集的水样，防止试管中的水样掉落，与传统的投放机构相比，该投放机构性能稳定，可实现木塞的逐个投放，进而提高了设备的实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机的结构示意图；

图2是本发明的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机的采样机构的结构示意图；

图3是本发明的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机的采样组件的结构示意图；

图4是本发明的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机的投放机构的结构示意图；

图5是本发明的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机的控制组件的结构示意图；

图中：1.主体，2.支脚，3.侧杆，4.第一电机，5.第一驱动轴，6.叶片，7.吊杆，8.第二电机，9.转盘，10.固定板，11.第一夹板，12.第二夹板，13.试管，14.控制管，15.投放管，16.木塞，17.第三电机，18.半齿轮，19.齿条，20.第四电机，21.第四驱动轴，22.套管，23.固定环，24.压力传感器，25.第一竖杆，26.第五电机，27.第一连杆，28.第二连杆，29.横杆，30.第二竖杆，31.第三竖杆，32.滑环，33.限位板，34.通孔，35.气泵，36.气缸，37.活塞，38.压板。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，包括主体1、两个支脚2和四个飞行机构，两个支脚2分别设置在主体1的下方的两侧，所述飞行机构周向均匀分布在主体1的外周，所述飞行机构包括侧杆3、第一电机4、第一驱动轴5和至少两个叶片6，所述第一电机4通过侧杆3与主体1固定连接，所述叶片6周向均匀分布在第一驱动轴5的外周，所述第一电机4通过第一驱动轴5与叶片6传动连接，所述主体1的下方设有采样机构和投放机构，所述投放机构设置在采样机构的一侧；

该无人机在飞行时，由飞行机构中的第一电机4通过第一驱动轴5带动叶片6旋转，产生向下的气流，使无人机飞行，在主体1的下方，由投放机构对河流各处依次进行水样采集，单次采样完成后，通过投放机构保存采集的水样。

如图2所示，所述采样机构包括吊杆7、第二电机8、转盘9和至少两个采样组件，所述第二电机8通过吊杆7固定在主体1的下方，所述第二电机8与转盘9传动连接，所述采样组件周向均匀分布在转盘9的外周；

转盘9的底端处的采样组件完成采样后，第二电机8带动转盘9转动，改变转盘9外周采样组件的位置，从而调节各采样组件的位置，便于对河流多处的水质进行采样。

如图3所示，所述采样组件包括固定板10、紧固单元、第一夹板11、第二夹板12和试管13，所述固定板10与转盘9固定连接，所述第一夹板11固定在固定板10的远离转盘9的一端，所述紧固单元设置在固定板10上，所述紧固单元与第二夹板12传动连接，所述试管13设置在第一夹板11和第二夹板12之间；

在采样组件中，由紧固单元带动第二夹板12移动，当第二夹板12向第一夹板11移动时，第一夹板11和第二夹板12夹紧试管13，便于对河流中的水质进行采样，当采样完成后，无人机返航，紧固单元带动第二夹板12远离第一夹板11，方便人们取下试管13，对试管13内的样板进行检测。

如图4所示，所述投放机构包括平移单元、控制管14和投放管15，所述投放管15竖向设置，所述控制管14水平设置在投放管15的远离采样机构的一侧，所述控制管14与投放管15连通，所述平移单元与控制管14传动连接，所述投放管15内设有若干木塞16，所述控制管14内设有控制组件；

转盘9底端的采样组件完成采样后，由转盘9带动其转动，使试管13由水平角度转为竖直角度，此时，平移单元带动控制管14和投放管15移动至试管13的上方，由控制管14内的控制组件运行，投放管15中的单个木塞16向下掉落至试管13的上方，实现对试管13的密封，保存采集的样本。木塞16掉落后，平移单元带动控制管14和投放管15远离采样机构，便于转盘9转动。

如图5所示，所述控制组件包括第三电机17、半齿轮18和两个齿条19，所述第三电机17固定在控制管14的内壁上，所述第三电机17与半齿轮18传动连接，两个齿条19分别设置在半齿轮18的上方和下方，所述齿条19与半齿轮18啮合。

第三电机17带动半齿轮18转动，半齿轮18依次与上下两侧的齿条19作用，从而使两个齿条19的移动方向相反，当上方的齿条19向投放管15移动时，下方的齿条19远离投放管15，从而方便木塞16掉落进试管13内，而后第三电机17反向转动，使下方的齿条19远离投放管15，上方的齿条19向投放管15移动，从而使投放管15内的木塞16向下移动，便于对下一个试管13投放木塞16。

如图3所示，所述紧固单元包括第四电机20、第四驱动轴21和套管22，所述第四电机20固定在固定板10上，所述第四电机20与第四驱动轴21传动连接，所述套管22套设在第四驱动轴21上，所述套管22与第二夹板12固定连接，所述第四驱动轴21的外周设有外螺纹，所述套管22内设有内螺纹，所述套管22内的内螺纹与第四驱动轴21上的外螺纹相匹配。

第四电机20运行，带动第四驱动轴21转动，使第四驱动轴21上的外螺纹作用于套管22内的内螺纹，使套管22沿着第四驱动轴21的轴线方向移动，从而实现第二夹板12的移动，便于紧固或取下试管13。

作为优选，为了固定套管22的移动方向，所述紧固单元还包括固定环23，所述固定环23固定在固定板10上，所述固定环23套设在套管22上。

作为优选，为了便于确认第二夹板12和第一夹板11是否夹紧试管13，所述第二夹板12内设有压力传感器24。当压力传感器24检测到压力数据时，表示第二夹板12已经抵靠在试管13的表面，从而确认第一夹板11和第二夹板12夹紧试管13。

如图4所示，所述平移单元包括第一竖杆25、第五电机26、第一连杆27和第二连杆28，所述第五电机26通过第一竖杆25固定在主体1的下方，所述第五电机26与第一连杆27传动连接，所述第一连杆27通过第二连杆28与控制管14铰接。

第五电机26运行，带动第一连杆27转动，通过第二连杆28带动控制管14移动，从而驱动控制管14和投放管15发生位移。

作为优选，为了使控制管14的移动更为平稳，所述控制管14的上方设有横杆29、第二竖杆30、第三竖杆31和滑环32，所述第二竖杆30的顶端固定在主体1的下方，所述第二竖杆30的底端通过横杆29与第一竖杆25固定连接，所述滑环32通过第三竖杆31固定在控制管14的上方，所述滑环32套设在横杆29上。由于横杆29的位置固定，从而使滑环32的移动方向固定，通过第三竖杆31，使控制管14的移动更为平稳。

作为优选，为了固定木塞16的移动轨迹，所述控制管14内设有限位板33，所述限位板33固定在控制管14的内壁上。利用限位板33防止投放管15的木塞16进入控制管14内，从而限制了木塞16的移动方向。

作为优选，为了便于往投放管15内加入木塞16，所述主体1上设有通孔34。

如图1所示，所述主体1的下方设有密封机构，所述密封机构设置在采样机构的远离投放机构的一侧，所述密封机构包括气泵35、气缸36、活塞37和压板38，所述气泵35和气缸36均固定在主体1上，所述气泵35与气缸36连通，所述活塞37的一端设置在气缸36内，所述活塞37的一端与压板38固定连接。

气泵35改变气缸36中的气压，根据气缸36内的压强，带动活塞37和压板38移动，当活塞37远离气缸36移动时，压板38抵靠在木塞16上，使木塞16塞入试管13内，防止木塞16从试管13上脱离，当活塞37向气缸36内部移动使，方便转盘9转动。

作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第一电机4的驱动力，所述第一电机4为直流伺服电机。

该无人机在进行水质采样时，通过第二电机8带动转盘9转动，使多个采样组件依次对河流多出进行采集，从而便于无人机单次飞行可实现对多处进行采样，在采样组件内，可通过紧固单元带动第二夹板12移动，便于试管13的紧固和取下，这样在无人机返航后，取下试管13进行水样采集的同时，还可放置新的试管13进行采集，不仅如此，通过控制组件对试管13依次投放木塞16，使试管13形成一个封闭的环境，防止采集的水样掉落。

与现有技术相比，该用于水质检测的采样效率高的智能型无人机通过采样机构可对河流多处进行水样采集，同时采样组件利用试管13进行采集，试管13方便紧固和取下，从而大幅度提高了设备的采样效率，与传统的采样机构相比，该采样机构功能强大，不仅如此，通过投放机构可依次对各试管13投放木塞16，便于保存采集的水样，防止试管13中的水样掉落，与传统的投放机构相比，该投放机构性能稳定，可实现木塞16的逐个投放，进而提高了设备的实用性。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，包括主体（1）、两个支脚（2）和四个飞行机构，两个支脚（2）分别设置在主体（1）的下方的两侧，所述飞行机构周向均匀分布在主体（1）的外周，所述飞行机构包括侧杆（3）、第一电机（4）、第一驱动轴（5）和至少两个叶片（6），所述第一电机（4）通过侧杆（3）与主体（1）固定连接，所述叶片（6）周向均匀分布在第一驱动轴（5）的外周，所述第一电机（4）通过第一驱动轴（5）与叶片（6）传动连接，其特征在于，所述主体（1）的下方设有采样机构和投放机构，所述投放机构设置在采样机构的一侧；

所述采样机构包括吊杆（7）、第二电机（8）、转盘（9）和至少两个采样组件，所述第二电机（8）通过吊杆（7）固定在主体（1）的下方，所述第二电机（8）与转盘（9）传动连接，所述采样组件周向均匀分布在转盘（9）的外周；

所述采样组件包括固定板（10）、紧固单元、第一夹板（11）、第二夹板（12）和试管（13），所述固定板（10）与转盘（9）固定连接，所述第一夹板（11）固定在固定板（10）的远离转盘（9）的一端，所述紧固单元设置在固定板（10）上，所述紧固单元与第二夹板（12）传动连接，所述试管（13）设置在第一夹板（11）和第二夹板（12）之间；

所述投放机构包括平移单元、控制管（14）和投放管（15），所述投放管（15）竖向设置，所述控制管（14）水平设置在投放管（15）的远离采样机构的一侧，所述控制管（14）与投放管（15）连通，所述平移单元与控制管（14）传动连接，所述投放管（15）内设有若干木塞（16），所述控制管（14）内设有控制组件；

所述控制组件包括第三电机（17）、半齿轮（18）和两个齿条（19），所述第三电机（17）固定在控制管（14）的内壁上，所述第三电机（17）与半齿轮（18）传动连接，两个齿条（19）分别设置在半齿轮（18）的上方和下方，所述齿条（19）与半齿轮（18）啮合。

2.如权利要求1所述的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，其特征在于，所述紧固单元包括第四电机（20）、第四驱动轴（21）和套管（22），所述第四电机（20）固定在固定板（10）上，所述第四电机（20）与第四驱动轴（21）传动连接，所述套管（22）套设在第四驱动轴（21）上，所述套管（22）与第二夹板（12）固定连接，所述第四驱动轴（21）的外周设有外螺纹，所述套管（22）内设有内螺纹，所述套管（22）内的内螺纹与第四驱动轴（21）上的外螺纹相匹配。

3.如权利要求2所述的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，其特征在于，所述紧固单元还包括固定环（23），所述固定环（23）固定在固定板（10）上，所述固定环（23）套设在套管（22）上。

4.如权利要求1所述的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，其特征在于，所述第二夹板（12）内设有压力传感器（24）。

5.如权利要求1所述的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，其特征在于，所述平移单元包括第一竖杆（25）、第五电机（26）、第一连杆（27）和第二连杆（28），所述第五电机（26）通过第一竖杆（25）固定在主体（1）的下方，所述第五电机（26）与第一连杆（27）传动连接，所述第一连杆（27）通过第二连杆（28）与控制管（14）铰接。

6.如权利要求5所述的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，其特征在于，所述控制管（14）的上方设有横杆（29）、第二竖杆（30）、第三竖杆（31）和滑环（32），所述第二竖杆（30）的顶端固定在主体（1）的下方，所述第二竖杆（30）的底端通过横杆（29）与第一竖杆（25）固定连接，所述滑环（32）通过第三竖杆（31）固定在控制管（14）的上方，所述滑环（32）套设在横杆（29）上。

7.如权利要求1所述的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，其特征在于，所述控制管（14）内设有限位板（33），所述限位板（33）固定在控制管（14）的内壁上。

8.如权利要求1所述的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，其特征在于，所述主体（1）上设有通孔（34）。

9.如权利要求1所述的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，其特征在于，所述主体（1）的下方设有密封机构，所述密封机构设置在采样机构的远离投放机构的一侧，所述密封机构包括气泵（35）、气缸（36）、活塞（37）和压板（38），所述气泵（35）和气缸（36）均固定在主体（1）上，所述气泵（35）与气缸（36）连通，所述活塞（37）的一端设置在气缸（36）内，所述活塞（37）的一端与压板（38）固定连接。

10.如权利要求1所述的用于水质检测的采样效率高的智能型无人机，其特征在于，所述第一电机（4）为直流伺服电机。