CN108507829B - 一种带保护的无人机采样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带保护的无人机采样装置，包括无人机和采样器，无人机包括定位模块、电池和飞行控制系统，无人机自带电池，通过飞行控制系统远程控制无人机飞行，可以使无人机到达人工无法到达的地点取样，无人机的定位模块可以对取样地点进行精确定位，保证取样地点的准确性，采样器通过悬浮绳连接在无人机下方，悬浮绳与采样器通过机械式超载自动脱钩装置连接，当无人机超载时，超载自动脱钩装置带动采样器与无人机分离，采样器被放弃以保护无人机，采用机械式的超载自动脱钩装置结构简单，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及采样的技术领域，具体涉及一种带保护的无人机采样装置。
背景技术
目前，我国水环境监测主要包括在线监测和人工采样监测。在线监测是依靠建立固定的在线监测站，进行实时的水质数据监测，成本较高，且无法在大范围广泛应用；因而人工采样监测是目前主要的监测方式。人工采样监测主要是通过现场采样，然后试验人员通过采集的水样进行水质检测，人工采样监测灵活性高、可操作范围广。
传统的人工水样采样方法主要是通过调研船等驶入采样水域内，通过现有的采水器进行人工采样；但传统的人工水样采样方法的效率低，船体行进过程中沾染的底泥或油污等容易对水体本底值造成影响，而且由于采样环境多样，往往会给人工采样带来极大的不便；尤其是在一些特殊的环境或有特殊需求的情况下，甚至无法到达取样点进行人工采样。
目前，为解决传统人工水样采样方法存在的不足，无人采样设备应运而生。无人机采样是无人采样的一种，目前的无人机水样采集是通过在无人机携带采样器来实现水样采集。目前的无人机水样采集虽然水样采集方便，但采样中若采样器被水底物质缠绕，采样器与无人机分离结构复杂，分离结构成本高，且不利于无人机安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、减少外界因素对水体本底值影响且取样灵活、提高人员及无人机安全性的带保护的无人机采样装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带保护的无人机采样装置，包括无人机和采样器，无人机包括定位模块、电池和飞行控制系统，无人机自带电池，通过飞行控制系统远程控制无人机飞行，可以使无人机到达人工无法到达的地点取样，无人机的定位模块可以对取样地点进行精确定位，保证取样地点的准确性，采样器通过悬浮绳连接在无人机下方，悬浮绳与采样器通过机械式超载自动脱钩装置连接，当无人机超载时，超载自动脱钩装置带动采样器与无人机分离，采样器被放弃以保护无人机，采用机械式的超载自动脱钩装置结构简单，成本低。
作为优选的，超载自动脱钩装置为自粘性胶贴，两段自粘性胶贴分别连接悬浮绳下端和采样器上端，两段自粘性胶贴的端部分别对贴在一起使悬浮绳和采样器互相连接，由于自粘性胶贴的黏连性，当自粘性胶贴的承重达到标准载重后持续一段时间，自粘性胶贴互相脱离实现自动脱钩，因此可以根据实际载重需要选择合适的自粘性胶贴。
作为优选的，超载自动脱钩装置包括弹力别针、活动锁扣、标准弹簧和活动环，弹力别针包括固定边和开合边，固定边和开合边的连接处为固定端，固定端套住悬浮绳端部，活动锁扣套锁住固定边和开合边，使开合边向固定边合拢，保证弹力别针安装的稳定，固定边还与标准弹簧的第一端连接，标准弹簧的第二端与采样器连接，使各部分互相连接，活动环与活动锁扣相套扣，活动环与标准弹簧的第二端固定，活动环能够随标准弹簧的收缩与拉伸上下移动，在无人机受到的瞬时载重达到极限载重时标准弹簧长度拉伸，活动环下移距离超过设定值，活动环将活动锁扣拉出开合边的范围，开合边弹出，弹力别针打开，超载自动脱钩装置和采样器与无人机分离坠落，保护无人机。
作为进一步的技术方案，活动环的长度能够根据采样的需求量进行调整，保证到达极限载重时能够自动脱钩，因此活动环的长度大于采样器空载时标准弹簧第二端与活动锁扣之间的距离，活动环的长度小于采样器满载时标准弹簧第二端与活动锁扣之间的距离。
作为进一步的技术方案，弹力别针的开合边设有限制活动锁扣掉落的限位角，防止活动锁扣掉落。
作为优选的，无人机的支撑脚下方固定有漂浮板，漂浮板随无人机一起起飞和降落，漂浮板可以提供足够的浮力支撑无人机在水面上漂浮，在无人机不慎跌落水面时方便打捞，极大限度的保护了无人机。
作为优选的，无人机连接有伞状披风，无人机的机翼穿出披风，披风下端的伞绳与悬浮绳连接，保证无人机的正常工作，同时能平衡重量，避免物体的一侧偏重影响飞行的状态，造成安全风险。
作为优选的，为避免悬浮绳被无人机飞行石带动的气流卷起且保证无人机的安全，悬浮绳需要一定的自重和长度，悬浮绳的长度不小于3m。
作为进一步的技术方案，考虑无人机的载重和飞行规范，悬浮绳的长度也不宜过长，悬浮绳的长度选择为8m，同时由于定位模块在水面上的高程容易出现误差，为方便记录飞行高度，悬浮绳等间距涂有不同颜色，方便记录和读取飞行器和采样器相对于水平面高度。
作为进一步的技术方案，采样器上安装有防水定位组件，采样器在与无人机脱离后能够方便的被回收，防止采样器的存在对水源地等水环境要求比较高的区域的污染，进一步加强对水体的保护。
本发明的一种带保护的无人机采样装置与现有技术相比的有益效果是：
1、减少了外界因素对水体本底值的影响；
2、能够到达人工无法达到的地点取样；
3、定位模块，保证取样地点的准确性；
4、能够根据现场情况灵活选取取样地点；
5、一方面保证人员的安全，另一方便保证了无人机的安全。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构示意图；
图2是本发明超载自动脱钩装置的实施例一结构示意图；
图3是本发明超载自动脱钩装置的实施例二结构示意图；
图4是本发明无人机漂浮保护装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示为本发明一种无人机1采样保护装置的整体结构示意图，包括无人机1和采样器2，无人机1包括定位模块、电池和飞行控制系统，无人机1自带电池，通过飞行控制系统远程控制无人机1飞行，可以使无人机1到达人工无法到达的地点取样，保证人员安全，且无人机1水面作业，在取样前无外物进入待取样水体，减少外界因素对水体本底值的影响，同时无人机1尺寸小，可以根据现场情况对区域内采样点位的选取进行灵活调整，无人机1的定位模块可以对取样地点进行精确定位，保证取样地点的准确性；采样器2通过悬浮绳3连接在无人机1下方，悬浮绳3与采样器2通过机械式超载自动脱钩装置4连接，为避免悬浮绳3被无人机1飞行石带动的气流卷起且保证无人机1的安全，悬浮绳3需要一定的自重和长度，悬浮绳3的长度为不小于3m，同时考虑无人机1的载重和飞行规范，悬浮绳3的长度也不宜过长，本发明实施例中优选悬浮绳3长度为8米，由于定位模块在水面上的高程容易出现误差，为方便记录飞行高度，悬浮绳3等间距涂有不同颜色，进一步的，悬浮绳3米与米之间采用不同的颜色区分，每米再划分每20cm一个段，在分节点也用不同颜色区分，方便记录和读取飞行器和采样器2相对于水平面高度；为保证无人机1的正常工作，同时能平衡重量，避免物体的一侧偏重影响飞行的状态，造成安全风险，在无人机1上连接有伞状披风5，无人机1的机翼穿出披风5，不影响机翼的工作，披风5下端的伞绳与悬浮绳3连接，悬浮绳3端部设有挂钩方便与超载自动脱钩装置4和采样器2连接，当出现意外情况，如采样器2被水底物质缠绕，为保证无人机1的安全超载自动脱钩装置4在承受超过设定的载重时自动脱落，超载自动脱钩装置4带动采样器2与无人机1分离，采样器2被放弃以保护无人机1，因此采用机械式超载自动脱钩装置4结构简单，成本低，在采样器2上还设置有防水定位组件21，采样器2在与无人机1脱离后能够被定位，方便回收，防止采样器2的存在对水源地等水环境要求比较高的区域造成污染，进一步加强对水体的保护。
无人机1的型号和采样器2的容量可以根据设置，作为优选的，本发明的实施例中无人机1选择大疆M100无人机1，采样器2为容量1000ml的水质采样器2，使得一次性取样数量能够达到采样要求，为保证装置的安全，悬浮绳3端部的挂钩载重大于5kg，超载自动脱钩装置4载重LOAD的计算公式为：0<无人机最大载重G-无人机自重G1-无人机装备重量G2-采样器采水后重量g<LOAD<无人机最大载重G-无人机自重G1-无人机装备重量G2。本实施例中无人机1的标准载重为2.5kg，极限载重为3kg。
如图2所示，为本发明实施例一的超载自动脱钩装置4的示意图，为保证无人机1的安全，本实施例中设置超载自动脱钩装置4在达到标准载重后持续一段时间自动脱钩，本实施例中的超载自动脱钩装置4为自粘性胶贴41，两段自粘性胶贴41分别连接悬浮绳3下端和采样器2上端，两段自粘性胶贴41的端部分别对贴在一起形成环形，使悬浮绳3和采样器2互相连接，根据本实施例中选用的无人机1和采样器2，当自粘性胶贴41临界标准载重2.5kg一段时间，自粘性胶贴41应当逐渐分离，因此根据受力情况本实施例中选用的自粘性胶贴41的载重为1kg-1.25kg，使超载时采样器2与无人机1分离，采样器2脱离掉落，无人机1被保护。
如图3所示，为本发明实施例二的超载自动脱钩装置4示意图，为确保无人机1的安全，在无人机1受到的瞬时载重达到极限载重时超载自动脱钩装置4脱钩，本实施例中的超载自动脱钩装置4包括弹力别针42、活动锁扣43、标准弹簧44和活动环45，弹力别针42包括固定边421和开合边422，固定边421和开合边422的连接处为固定端423，固定端423套在悬浮绳3端部的挂钩上，活动锁扣43套锁住固定边421和开合边422，使开合边422与固定边421处于合拢状态，为防止活动锁扣43掉落，开合边422的端部设有限制活动锁扣43掉落的限位角424，固定边421还与标准弹簧44的第一端441连接，标准弹簧44的第二端442与采样器2连接，活动环45与活动锁扣43相套扣，活动环45与标准弹簧44的第二端442固定，活动环45能够随标准弹簧44的收缩与拉伸上下移动，标准弹簧44能够随重物的拉力不同，具有等距的拉伸长度的特性，根据采样器2整体的重量，得出标准弹簧44的拉伸长度，活动环45的长度大于采样器2空载时标准弹簧44第二端442与活动锁扣43之间的距离，活动环45的长度还小于采样器2满载时标准弹簧44第二端442与活动锁扣43之间的距离，可以根据水量的需求调整活动环45的长度，正常工作时，随着标准弹簧44被拉伸，与标准弹簧44第二端442固定的活动环45被向下拉动，由于活动环45的长度较大，因此活动锁扣43始终位于活动环45内，活动锁扣43与活动环45的顶端不接触，活动环45为活动锁扣43的位置无影响，当采样器2整体的重量超过设定的重量时，活动环45随标准弹簧44继续下移，活动锁扣43与活动环45的顶端接触，且活动锁扣43被活动环45向下拉动，开合边422脱离活动锁扣43，弹力别针42打开，弹力别针42从悬浮绳3端部滑脱，采样器2随超载自动脱钩装置4一同与无人机1分离，超载自动脱钩装置4与采样器2被放弃，以保护无人机1。
如图4所示，为进一步保护无人机1的安全，在无人机1的支撑脚下方固定有随无人机1一起起飞和降落的漂浮板6，漂浮板6可以提供足够的浮力支撑无人机1在水面上漂浮，在无人机1不慎跌落水面时方便打捞，极大限度的保护了无人机1。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (12)
1.一种带保护的无人机采样装置，其特征在于，包括无人机和采样器，所述无人机包括定位模块、电池和飞行控制系统，所述采样器通过悬浮绳连接在所述无人机下方，所述悬浮绳的长度不小于3m，所述悬浮绳与所述采样器通过机械式超载自动脱钩装置连接，所述采样器随所述超载自动脱钩装置一同与所述无人机分离；
所述超载自动脱钩装置为自粘性胶贴，两段所述自粘性胶贴分别连接所述悬浮绳下端和采样器上端，两段所述自粘性胶贴的端部分别对贴在一起使所述悬浮绳和采样器互相连接。
2.如权利要求1所述的一种带保护的无人机采样装置，其特征在于，所述无人机的支撑脚下方固定有漂浮板。
3.如权利要求1所述的一种带保护的无人机采样装置，其特征在于，所述无人机连接有伞状披风，所述无人机的机翼穿出所述披风，所述披风下端的伞绳与所述悬浮绳连接。
4.如权利要求1所述的一种带保护的无人机采样装置，其特征在于，所述悬浮绳的长度为8m且等间距涂有不同颜色。
5.如权利要求1所述的一种带保护的无人机采样装置，其特征在于，所述采样器上设置有防水定位组件。
6.一种带保护的无人机采样装置，其特征在于，包括无人机和采样器，所述无人机包括定位模块、电池和飞行控制系统，所述采样器通过悬浮绳连接在所述无人机下方，所述悬浮绳的长度不小于3m，所述悬浮绳与所述采样器通过机械式超载自动脱钩装置连接，所述采样器随所述超载自动脱钩装置一同与所述无人机分离；
所述超载自动脱钩装置包括弹力别针、活动锁扣、标准弹簧和活动环，所述弹力别针包括固定边和开合边，所述固定边和开合边的连接处为固定端，所述固定端套住所述悬浮绳端部，所述活动锁扣套锁住所述固定边和开合边，所述固定边还与所述标准弹簧的第一端连接，所述标准弹簧的第二端与所述采样器连接，所述活动环与所述活动锁扣相套扣，所述活动环与所述标准弹簧的第二端固定。
7.如权利要求6所述的一种带保护的无人机采样装置，其特征在于，所述活动环的长度大于所述采样器空载时所述标准弹簧第二端与所述活动锁扣之间的距离，所述活动环的长度小于所述采样器满载时所述标准弹簧第二端与所述活动锁扣之间的距离。
8.如权利要求6所述的一种带保护的无人机采样装置，其特征在于，所述弹力别针的开合边设有限制所述活动锁扣掉落的限位角。
9.如权利要求6所述的一种带保护的无人机采样装置，其特征在于，所述无人机的支撑脚下方固定有漂浮板。
10.如权利要求6所述的一种带保护的无人机采样装置，其特征在于，所述无人机连接有伞状披风，所述无人机的机翼穿出所述披风，所述披风下端的伞绳与所述悬浮绳连接。
11.如权利要求6所述的一种带保护的无人机采样装置，其特征在于，所述悬浮绳的长度为8m且等间距涂有不同颜色。
12.如权利要求6所述的一种带保护的无人机采样装置，其特征在于，所述采样器上设置有防水定位组件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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