CN108839780A - 一种水下取样机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋探测领域，尤其涉及一种水下取样机构，它包括水下的机械人探测装置，所述的机械人探测装置通过浮标线缆与漂浮在水面的浮标通讯装置连接，所述的浮标通讯装置通过北斗通讯卫星与监控终端呢连接，所述的浮标通讯装置内设置有与浮标线缆配合的收放线装置，所述的浮标线缆包括导线，所述的导向的外侧均匀的设置有钢丝，所述的钢丝的外侧设置有保护胶壳；采用浮标线缆将机械人探测装置和浮标通讯装置连接，并通过北斗通讯卫星将浮标通讯装置与远程终端连接，采用弱电场进行信息的传递，极大的提高了传输效率，减少了设备体积，极大的降低了通讯的功耗。

Description

一种水下取样机构

原案申请号：2017100026170

原案申请日：2017年1月3日

原案申请人：东莞理工学院

原案申请名称：一种基于北斗卫星导航的海洋机械人探测系统。

技术领域

本发明涉及海洋探测领域，尤其涉及一种水下取样机构。

背景技术

我国是一个海域广阔的国家，海域中富含有大量的矿产资源，并且已经有一些石油正在开采，因此，需要对海洋进行水质探测和取样探测。

现有的海洋探测系统大多包含远程终端、信号传输装置和机械人探测装置，而现有海洋探测系统的信号传输大多采用的水下声通信和光通信，这种通信存在的设备体积大，功耗大、通信带宽有限等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种水下取样机构，采用浮标线缆将机械人探测装置和浮标通讯装置连接，并通过北斗通讯卫星将浮标通讯装置与远程终端连接，采用弱电场进行信息的传递，极大的提高了传输效率，减少了设备体积，极大的降低了通讯的功耗。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种水下取样机构，它包括水下的机械人探测装置（50），所述的机械人探测装置（50）通过浮标线缆（49）与漂浮在水面的浮标通讯装置（48）连接，所述的浮标通讯装置（48）通过北斗通讯卫星（47）与监控终端（46）连接，所述的浮标通讯装置（48）内设置有与浮标线缆（49）配合的收放线装置，所述的浮标线缆（49）包括导线（51），所述的导线（51）的外侧均匀的设置有钢丝（52），所述的钢丝（52）的外侧设置有保护 胶壳（53）。

进一步的，它包括两组并排设计的探测机，所述的探测机包括主体（1），所述的主体（1）的下方前后两侧设置有升降气囊（15），两侧设置有滑翔翼（2），上部设置有连接座（4），且两个主体（1）上的连接座（4）通过连接杆（5）连接，所述的主体（1）的下方设置有水质探测器（16）和取样装置（18），所述的主体（1）的内部设置有相互连接的蓄电池（20）、控制器（19）和气压系统，所述的控制器（19）与浮标线缆（49）连通，所述的水质探测器（16）和取样装置（18）、升降气囊（15）连接到控制器（19）。

进一步的，所述的连接杆（5）包括与连接座（4）连接的外套管（6），所述的外套管（6）内套接有内套杆（12），且两根内套杆（12）的端部通过锁紧套（14）锁紧，所述的内套杆（12）与连接座（4）内设置的推杆气缸（8）连接，所述的推杆气缸（8）连接到控制器（19）。

进一步的，所述的外套管（6）通过连接套（7）过盈配合插入连接座（4）内，所述的内套杆（12）为阶梯杆，且与推杆气缸（8）连接的一侧为大端，所述的外套管（6）的内部设置有与大端配合的限位块（13），所述的推杆气缸（8）的气缸头连接有绝缘块（9），所述的绝缘块（9）固连有电磁铁块（10），所述的内套杆（12）通过端部嵌入的配合铁块与电磁铁块（10）磁性配合，所述的电磁铁块（10）连接到控制器（19）。

进一步的，所述的主体（1）的尾部设置有仿生运动装置（3），所述的仿生运动装置（3）包括连接在主体（1）尾部且形状与鱼尾相似的仿生摆动胶套（26），所述的仿生摆动胶套（26）内设置有与其配合的摆动块（27），所述的摆动块（27）与主体（1）内的摆动装置（28）配合，所述的摆动装置（28）连接到控制器（19）。

进一步的，所述的主体（1）内设置有斜度调节装置，所述的斜度调节装置包括设置在主体（1）内底部的斜度调节架（21），所述的斜度调节架（21）上设置有成前后走向的调节丝杆（22），所述的调节丝杆（22）的一端连接有调节电机（23），且调节丝杆（22）上套接有与其配合的调节重块（24），所述的调节电机（23）连接到控制器（19）。

进一步的，所述的调节丝杆（22）设置有两组，且关于主体（1）的中心对称设置，所述的调节重块（24）与主体（1）内底部设置的斜度调节滑轨（25）配合。

进一步的，所述的取样装置（18）包括设置在主体（1）底部的取样升降气缸（34），所述的取样升降气缸（34）的下方连接有取样升降座（35），所述的取样升降座（35）为向下开口的中心柱体，且开口处配合有取样针筒（36），所述的取样针筒（36）的下部连通有取样针头（37）、内部设置有取样活塞（38），所述的取样活塞（38）的上端与取样升降座（35）内部设置的活塞拉动气缸（39）连接，所述的取样升降气缸（34）和活塞拉动气缸（39）连接到控制器（19）。

进一步的，所述的主体（1）的底部设置有取样调节座（29），所述的取样调节座（29）上设置有取样转轴（31），所述的取样转轴（31）的一端连接有取样电机（32），且取样转轴（31）上套接有取样转动座（33），所述的取样升降气缸（34）设置在取样转动座（33）下方，所述的主体（1）上设置有取样针头（37）配合的接样盒（17），所述的取样电机（32）连接到控制器（19）。

进一步的，所述的主体（1）的下方设置有与取样调节座（29）配合的取样调节滑轨（30），且主体（1）的下方设置有与取样调节座（29）配合的多级调节气缸（40），所述的主体（1）的下方并排设置有不少于两个接样盒（17），所述的多级调节气缸（40）连接到控制器（19）。

进一步的，所述的接样盒（17）包括盒体（41），所述的盒体（41）上开设有与取样针头（37）配合的接样口（42），所述的接样口（42）的深度大于取样针头（37）的长度，且接样口（42）处的盒体（41）上设置有压力感应器（43），所述的盒体（41）的内部设置有与接样口（42）配合的开合块（45），两块开合块 （45）通过齿啮合，且分别与盒体（41）内设置的开合气缸（44）连接，所述的压力感应器（43）和开合气缸（44）连接到控制器（19），且压力感应器（43）的感应信号控制开合气缸（44）的活动。

本发明的有益效果为：

1、采用浮标线缆将机械人探测装置和浮标通讯装置连接，并通过北斗通讯卫星将浮标通讯装置与远程终端连接，采用弱电场进行信息的传递，极大的提高了传输效率，减少了设备体积，极大的降低了通讯的功耗。

2、通过连接杆将两个探测机连成一个机械人探测装置，进而提高了平稳性，防止了侧翻，同时在某一个探测机上的探测部件出现故障时，可以通过另一探机的相同部件进行探测，提高了持续探测能力，同时还可以对同一区域的样本进行两次取样，提高探测的准确度。

3、连接杆采用外套管和内套杆的模式，且内套杆与连接座内的推杆气缸连接，这样可以调节整个连接杆的长度，以便更好的满足探测的需要。

4、限位块的设计，且推杆气缸通过电磁铁块与配合铁块磁性连接，进而可以通过推杆气缸的推力，将连接套从连接座中拔出，然后使电磁铁块断电，进而可以使连接杆整体卸下，进而可以在一个探测机故障时可以使其迅速的浮出水面，同时另一个探测机可以继续探测。

5、仿生运动装置的设计，可以很好的配合滑翔翼的运动，提高运动效率，同时还能降低噪音。

6、斜度调节装置的设计，可以通过重块的运动调节主体在水中的倾斜角度，进而可以实现更好的探测效果。

7、两个调节重块的对称设计，可以防止在调节重块的时候出现侧翻，进而可以使主体在调节时更加平稳。

8、取样装置的设计巧妙，采用真空吸取的方式进行取样，取样效率高，且操作简单，同时还能防止样本逸出。

9、取样转轴和取样电机的设计，可以使取样针头进行转动，进而可以与主体下方设置的接样盒配合，将取好的样本送入到接样盒中，进而可以起到更好的样品保存效果，同时还能持续取样。

10、取样调节滑轨和多级调节气缸的设计，可以使取样针筒左右移动，进而可以将每次的取样送入到不同的接样盒中进行保存，以便后期得出更好的分析结果。

11、接样盒的结构设计，可以很好的与取样针头配合，同时又能防止样本从接样口逸出，样本的保存效果好。

附图说明

图1为一种水下取样机构的结构示意图。

图2为浮标线缆的截面图。

图3为机械人探测装置的结构示意图。

图4为图3中A的局部放大图的90度旋转图。

图5为探测机的结构示意图。

图6为图5中B-B的剖视图。

图7为图6中D的局部放大图。

图8为图5中C的局部放大图。

图9为图8中F-F的剖视图。

图10为接样盒的结构示意图。

图中所示文字标注表示为：1、主体；2、滑翔翼；3、仿生运动装置；4、连接座；5、连接杆；6、外套管；7、连接套；8、推杆气缸；9、绝缘块；10、电磁铁块；11、配合铁块；12、内套杆；13、限位块；14、锁紧套；15、升降气囊；16、水质探测器；17、接样盒；18、取样装置；19、控制器；20、蓄电池；21、斜度调节架；22、调节丝杆；23、调节电机；24、调节重块；25、斜度调节滑轨；26、仿生摆动胶套；27、摆动块；28、摆动装置；29、取样调节座；30、取料调节滑轨；31、取样转轴；32、取样电机；33、取样转动座；34、取样升降气缸；35、取样升降座；36、取样针筒；37、取样针头；38、取样活塞；39、活塞拉动气缸；40、多级调节气缸；41、盒体；42、接样口；43、压力感应器；44、开合气缸；45、开合块；46、监控终端；47、北斗通讯卫星；48、浮标通讯装置；49、浮标线缆；50、机械人探测装置；51、导线；52、钢丝；53、保护胶壳。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图10所示，本发明的具体结构为：一种水下取样机构，它包括水下的机械人探测装置50，所述的机械人探测装置50通过浮标线缆49与漂浮在水面的浮标通讯装置48连接，所述的浮标通讯装置48通过北斗通讯卫星47与监控终端46连接，所述的浮标通讯装置48内设置有与浮标线缆49配合的收放线装置，所述的浮标线缆49包括导线51，所述的导线51的外侧均匀的设置有钢丝52，所述的钢丝52的外侧设置有保护 胶壳53。

优选的，它包括两组并排设计的探测机，所述的探测机包括主体1，所述的主体1的下方前后两侧设置有升降气囊15，两侧设置有滑翔翼2，上部设置有连接座4，且两个主体1上的连接座4通过连接杆5连接，所述的主体1的下方设置有水质探测器16和取样装置18，所述的主体1的内部设置有相互连接的蓄电池20、控制器19和气压系统，所述的控制器19与浮标线缆49连通，所述的水质探测器16和取样装置18、升降气囊15连接到控制器19。

优选的，所述的连接杆5包括与连接座4连接的外套管6，所述的外套管6内套接有内套杆12，且两根内套杆12的端部通过锁紧套14锁紧，所述的内套杆12与连接座4内设置的推杆气缸8连接，所述的推杆气缸8连接到控制器19。

优选的，所述的外套管6通过连接套7过盈配合插入连接座4内，所述的内套杆12为阶梯杆，且与推杆气缸8连接的一侧为大端，所述的外套管6的内部设置有与大端配合的限位块13，所述的推杆气缸8的气缸头连接有绝缘块9，所述的绝缘块9固连有电磁铁块10，所述的内套杆12通过端部嵌入的配合铁块与电磁铁块10磁性配合，所述的电磁铁块10连接到控制器19。

优选的，所述的主体1的尾部设置有仿生运动装置3，所述的仿生运动装置3包括连接在主体1尾部且形状与鱼尾相似的仿生摆动胶套26，所述的仿生摆动胶套26内设置有与其配合的摆动块27，所述的摆动块27与主体1内的摆动装置28配合，所述的摆动装置28连接到控制器19。

优选的，所述的主体1内设置有斜度调节装置，所述的斜度调节装置包括设置在主体1内底部的斜度调节架21，所述的斜度调节架21上设置有成前后走向的调节丝杆22，所述的调节丝杆22的一端连接有调节电机23，且调节丝杆22上套接有与其配合的调节重块24，所述的调节电机23连接到控制器19。

优选的，所述的调节丝杆22设置有两组，且关于主体1的中心对称设置，所述的调节重块24与主体1内底部设置的斜度调节滑轨25配合。

优选的，所述的取样装置18包括设置在主体1底部的取样升降气缸34，所述的取样升降气缸34的下方连接有取样升降座35，所述的取样升降座35为向下开口的中心柱体，且开口处配合有取样针筒36，所述的取样针筒36的下部连通有取样针头37、内部设置有取样活塞38，所述的取样活塞38的上端与取样升降座35内部设置的活塞拉动气缸39连接，所述的取样升降气缸34和活塞拉动气缸39连接到控制器19。

优选的，所述的主体1的底部设置有取样调节座29，所述的取样调节座29上设置有取样转轴31，所述的取样转轴31的一端连接有取样电机32，且取样转轴31上套接有取样转动座33，所述的取样升降气缸34设置在取样转动座33下方，所述的主体1上设置有取样针头37配合的接样盒17，所述的取样电机32连接到控制器19。

优选的，所述的主体1的下方设置有与取样调节座29配合的取样调节滑轨30，且主体1的下方设置有与取样调节座29配合的多级调节气缸40，所述的主体1的下方并排设置有不少于两个接样盒17，所述的多级调节气缸40连接到控制器19。

优选的，所述的接样盒17包括盒体41，所述的盒体41上开设有与取样针头37配合的接样口42，所述的接样口42的深度大于取样针头37的长度，且接样口42处的盒体41上设置有压力感应器43，所述的盒体41的内部设置有与接样口42配合的开合块45，两块开合块45通过齿啮合，且分别与盒体41内设置的开合气缸44连接，所述的压力感应器43和开合气缸44连接到控制器19，且压力感应器43的感应信号控制开合气缸44的活动。

具体使用时，通过远程终端46通过北斗通讯卫星47将控制信号传递给浮标通讯装置48，进而通过浮标线49传递给控制器19，之后通过控制器19控制升降气囊15使探测机下降到合适的深度，之后再通过推杆气缸8调节连接杆5的整体长度，然后通过调节电机23带动调节丝杆22运动，进而使调节重块在主体1内活动，进而调节好主体1的倾斜角度，之后通过摆动装置28控制摆动块27的活动，进而控制仿生摆动胶套26摆动，带动主体1运动，同时水质探测器16时刻探测水质情况，当需要取样时，通过取样升降气缸34带动取样升降座35上下活动，进而使取样针头37接触到样本，之后通过活塞拉动气缸39带动取样活塞38上升，进而使样本被吸入到取样针筒36内，之后通过取样升降气缸34回升，之后使取样电机32转动90度，然后再通过取样升降气缸34将取样针筒36向前推，进而使取样针头37与接样口42配合，同时使取样针筒36对压力感应器43产生压力，进而将信号传递给控制器19，控制开合气缸44带动开合块45打开，然后通过活塞拉动气缸39推动取样活塞38，进而将样本推入到盒体41内，之后通过取样升降气缸34回升，使取样针头37离开，然后压力感应器43没有压力信号，进而开合气缸44使开合块45闭合，之后再使取样电机32回位，然后通过多级调节气缸40使取样活动座29左右活动一格，然后需要取样时重复上述步骤。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种水下取样机构，其特征在于，包括主体（1），所述的主体（1）的下方前后两侧设置有升降气囊（15），两侧设置有滑翔翼（2），所述的主体（1）的下方设置有取样装置（18），所述的取样装置（18）包括设置在主体（1）底部的取样升降气缸（34），所述的取样升降气缸（34）的下方连接有取样升降座（35），所述的取样升降座（35）为向下开口的中心柱体，且开口处配合有取样针筒（36），所述的取样针筒（36）的下部连通有取样针头（37）、内部设置有取样活塞（38），所述的取样活塞（38）的上端与取样升降座（35）内部设置的活塞拉动气缸（39）连接，所述的升降气囊（15）、取样升降气缸（34）和活塞拉动气缸（39）连接到控制器（19）。

2.根据权利要求1所述的一种水下取样机构，其特征在于，所述的主体（1）的底部设置有取样调节座（29），所述的取样调节座（29）上设置有取样转轴（31），所述的取样转轴（31）的一端连接有取样电机（32），且取样转轴（31）上套接有取样转动座（33），所述的取样升降气缸（34）设置在取样转动座（33）下方，所述的主体（1）上设置有取样针头（37）配合的接样盒（17），所述的取样电机（32）连接到控制器（19）。

3.根据权利要求2所述的一种水下取样机构，其特征在于，所述的主体（1）的下方设置有与取样调节座（29）配合的取样调节滑轨（30），且主体（1）的下方设置有与取样调节座（29）配合的多级调节气缸（40），所述的主体（1）的下方并排设置有不少于两个接样盒（17），所述的多级调节气缸（40）连接到控制器（19）。