CN109163934A - 采泥器 - Google Patents

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赵晔
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Abstract

本发明提供了一种采泥器,属于水下采样设备领域,该采泥器包括支撑框架、配重装置、驱动装置、联动机构和抓取机构;支撑框架设置为四棱锥形结构,其底部至少四角位置设置有连接杆,配重装置与连接杆连接;支撑框架上设置连接架,抓取机构通过转轴与连接架铰接,驱动装置通过联动机构能够控制抓取机构张开或者闭合,支撑框架采用四棱锥形结构,能够减少受到水下暗流的影响,支撑框架底部设置有配重装置,分散了采泥器整体的重量分布,能够大幅提升整体的稳定性,保证装置能够垂直降至水底,驱动装置通过联动机构能够控制抓取机构张开或者闭合,减轻操作人员的工作难度和强度,实现一定深度的水域进行半自动化式的采泥操作。

Description

采泥器
技术领域
本发明涉及水下采样设备领域,具体涉及一种采泥器。
背景技术
底栖生物(benthos)是指栖息于海洋或内陆水域底内或底表的生物,是水生生物中的一个重要生态类型,因此利用底栖生物对水体生态研究得到了极大的发展。
目前,市面上流行的采泥器大都依赖人力操纵机械设备采样。操作流程为,首先,依靠绞车绳或自身重力降落在水底,再由专业人员依靠熟练地操作技巧取样。
需要解决的问题是:
1、人力操作要求高:现存采泥器取样基本依靠人力操作放斗—取泥—上升过程,步骤复杂且对操作人员要求高。
2、装置稳定性低:一般的抓斗式采泥器设计结构简单,容易受到水下暗流的冲击使装置偏离预定的下降点。
值得一提的是,国内外有兴起多种水下机器人,可用于探索海底、采取水底有机物、还可以方便的代替人再高危险的深海区域进行勘探、测绘。但这种水下机器人对精密性、技术性要求高,导致其造价过高,不适用于一般仅在池塘、湖水底部的实用型研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采泥器,改善了传统采泥器的采集技术、减少了受到的水流影响,保证装置能够垂直降至水底、减轻操作人员的工作难度强度,实现半自动化式的采泥操作。
基于上述目的,本发明提供的采泥器,包括:支撑框架、配重装置、驱动装置、联动机构和抓取机构;
所述支撑框架设置为四棱锥形结构,所述支撑框架底部至少四角位置设置有连接杆,所述配重装置与所述连接杆连接;
所述支撑框架上还设置有连接架,所述抓取机构位于所述支撑框架内侧,所述抓取机构通过转轴与所述连接架铰接,所述驱动装置设置在所述支撑框架上,所述驱动装置通过联动机构能够控制所述抓取机构张开或者闭合。
上述技术方案中,支撑框架采用四棱锥形结构,能够减少受到水下暗流的影响,同时,支撑框架底部至少四角位置通过连接杆连接有配重装置,分散了采泥器整体的重量分布,较传统采泥器将配重加装于一点的方式,本申请采用的采泥器结构能够大幅提升整体的稳定性,保证装置能够垂直降至水底。驱动装置通过联动机构能够控制抓取机构张开或者闭合,减轻操作人员的工作难度和强度,实现一定深度的水域进行半自动化式的采泥操作。
进一步的,所述支撑框架包括组成四凌锥形的至少四根立柱以及设置在立柱之间的横梁。
上述技术方案中,至少四根立柱能够形成四凌锥形,起到主要支撑作用,并且能够减小水的阻力,从而减少受到水下暗流的影响,横梁起到加强立柱之间连接强度的作用,提高整体稳定性。
进一步的,所述配重装置包括配重座和配重体,所述配重座与所述连接杆可拆卸连接,所述配重体与所述连接杆和所述配重座可拆卸连接。
上述技术方案中,由于配重座与连接杆可以拆卸,同时,配重体与连接杆和配重座可以拆卸,可以方便在实际应用过程中对配重座和配重体进行更换。
进一步的,所述配重体上设置安装孔,所述配重体通过所述安装孔套接所述连接杆上,且所述配重体位于所述支撑框架底面和所述配重座之间。
上述技术方案中,配重体通过其上的安装孔套接在连接杆上,然后通过支撑框架和配重座对配重体进行限位,具有安装和拆卸方便的特点。
进一步的,所述驱动装置包括驱动电机和传动螺杆,所述联动机构包括第一连杆和第二连杆,所述第一连杆与所述传动螺杆螺纹连接,所述第一连杆的两端部分别通过轴铰接一个所述第二连杆,所述第二连杆与所述抓取机构通过轴铰接。
上述技术方案中,利用驱动电机通过传动螺杆能够使第一连杆直线往复移动,利用第二连杆能够带动抓取机构张开或者闭合,从而完成半自动控制抓取的目的,避免人力操作带来的工作难度和强度。
进一步的,所述抓取机构包括第一抓斗和第二抓斗,所述第一抓斗和所述第二抓斗分别通过转轴铰接在所述连接架上,所述第一抓斗和所述第二抓斗上端部分别设置挂耳,所述挂耳通过转轴与所述第二连杆铰接。
上述技术方案中,利用第一抓斗和第二抓斗的张开和闭合,能够对水下待测物进行搬运。
进一步的,还包括密封壳体,所述密封壳体设置在所述支撑框架的靠近上部位置,所述密封壳体内用以容纳所述驱动装置以及相应的线缆。
上述技术方案中,密封壳体起到承载和保护驱动装置和相应的线缆的作用。
进一步的,还包括至少一个摄像装置,所述摄像装置通过可弯曲定型软管与所述密封壳体连接,所述摄像装置上设置有照明灯。
上述技术方案中,摄像装置用以采集水下环境信息,照明灯起到照明作用,使操作人员在水上方便观察到采泥器在水下的姿态与采泥效果,以实现在水上实时调整。
进一步的,还包括控制主机,所述控制主机包括外壳、单片机、显示器,所述单片机分别通过线缆与所述驱动装置和所述摄像装置电连接,所述显示器与所述单片机电连接。
上述技术方案中,单片机用以控制摄像装置、驱动装置的运转,同时,用以接收摄像装置采集的图像信号并输送至显示器进行显示。
进一步的,所述控制主机上还设置有驱动装置控制按键、摄像装置及照明灯控制按键、急停控制按键。
采用上述技术方案,本发明提供的采泥器的技术效果有:
本发明提供采泥器中,支撑框架采用四棱锥形结构,能够减少受到水下暗流的影响,同时,支撑框架底部至少四角位置通过连接杆连接有配重装置,分散了采泥器整体的重量分布,较传统采泥器将配重加装于一点的方式,本申请采用的采泥器结构能够大幅提升整体的稳定性,保证装置能够垂直降至水底。驱动装置通过联动机构能够控制抓取机构张开或者闭合,减轻操作人员的工作难度和强度,实现一定深度的水域进行半自动化式的采泥操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的采泥器的立体结构示意图(抓取机构张开状态);
图2为本发明实施例提供的采泥器的主视图(抓取机构闭合状态);
图3为图2的右视图;
图4为本发明实施例提供采泥器的中的驱动装置和抓取机构的连接结构示意图。
附图标记:100-支撑框架;110-连接杆;120-连接架;200-配重装置;210-配重座;220-配重体;300-驱动装置;310-驱动电机;320-传动螺杆;400-联动机构;410-第一连杆;420-第二连杆;500-抓取机构;510-第一抓斗;520-第二抓斗;600-密封壳体;700-摄像装置;800-控制主机;810-外壳;820-显示器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供的采泥器,主要用于采集河流、湖泊、池塘、水库的水下沉积物以及低栖生物等样本,便于进行实验或者研究。
该采泥器改善了传统采泥器的采集技术、减少了装置受到的水流影响,保证能够垂直降至水底、减轻操作人员的工作难度强度,实现对10m深的水域进行半自动化式的采泥操作。
具体的:
如图1至图3所示,本发明实施例提供的采泥器,包括:支撑框架100、配重装置200、驱动装置300、联动机构400和抓取机构500;
支撑框架100起到对各个部件的支撑作用,该支撑框架100优选设置为四棱锥形结构,支撑框架100底部至少四角位置设置有连接杆110,配重装置200与连接杆110连接;
支撑框架100上还设置有连接架120,抓取机构500位于支撑框架100内侧,抓取机构500通过转轴与连接架120铰接,驱动装置300设置在支撑框架100上,驱动装置300通过联动机构400能够控制抓取机构500张开或者闭合。
上述技术方案中,支撑框架100采用四棱锥形结构,能够减少受到水下暗流的影响,同时,支撑框架100底部至少四角位置通过连接杆110连接有配重装置200,分散了采泥器整体的重量分布,较传统采泥器将配重加装于一点的方式,本申请采用的采泥器结构能够大幅提升整体的稳定性,保证装置能够垂直降至水底。驱动装置300通过联动机构400能够控制抓取机构500张开或者闭合,减轻操作人员的工作难度和强度,实现一定深度的水域进行半自动化式的采泥操作。
一个优选实施方案中,上述的支撑框架100包括组成四凌锥形的至少四根立柱以及设置在立柱之间的横梁。
至少四根立柱能够形成四凌锥形,起到主要支撑作用,并且能够减小水的阻力,从而减少受到水下暗流的影响,横梁起到加强立柱之间连接强度的作用,提高整体稳定性。
其中,连接杆110与横梁的底面相连接,优选与横梁底面垂直连接。
一个优选实施方案中,上述的配重装置200包括配重座210和配重体220,配重座210与连接杆110可拆卸连接,配重体220与连接杆110和配重座210可拆卸连接。在具体设置时,可以在连接杆110的内部设置螺纹孔,在配重座210的上设置用以连接螺纹孔的配重螺纹杆,配重螺纹杆与连接杆110内的螺纹孔螺纹连接。
由于配重座210与连接杆110可以拆卸,同时,配重体220与连接杆110和配重座210可以拆卸,可以方便在实际应用过程中对配重座210和配重体220进行更换。
具体设置时,配重体220的外形不受限制,可以是长方体、正方体、圆柱体或者其他不规则形状,在配重体220上设置安装孔,配重体220通过安装孔套接连接杆110上,且配重体220位于支撑框架100底面和配重座210之间。
配重体220通过其上的安装孔套接在连接杆110上,然后通过支撑框架100和配重座210对配重体220进行限位,具有安装和拆卸方便的特点。
一个优选实施方案中,如图4所示,驱动装置300包括驱动电机310和传动螺杆320,驱动电机310通过联轴器与传动螺杆320连接,能够驱动传动螺杆320转动;
联动机构400包括第一连杆410和第二连杆420,第一连杆410中部设置螺纹孔,与传动螺杆320螺纹连接;传动螺杆320正向或者反向旋转时,能够使第一连杆410沿传动螺杆320轴向直线往复移动;
第一连杆410的两端部分别通过轴铰接一个第二连杆420,第二连杆420与抓取机构500通过轴铰接。
上述技术方案中,利用驱动电机310通过传动螺杆320能够使第一连杆410直线往复移动,利用第二连杆420能够带动抓取机构500张开或者闭合,从而完成半自动控制抓取的目的,避免人力操作带来的工作难度和强度。
一个优选实施方案中,如图1至图4所示,抓取机构500包括第一抓斗510和第二抓斗520,第一抓斗510和第二抓斗520分别通过转轴铰接在连接架120上,第一抓斗510和第二抓斗520上端部分别设置挂耳,挂耳通过转轴与第二连杆420铰接。
驱动电机310驱动传动螺杆320转动;传动螺杆320正向或者反向旋转时,能够使第一连杆410带动第二连杆420沿传动螺杆320轴向直线往复移动;进而控制第一抓斗510和第二抓斗520的张开或者闭合动作,能够对水下待测物进行搬运。
一个优选实施方案中,本实施例提供的采泥器还包括密封壳体600,密封壳体600设置在支撑框架100的靠近上部位置,密封壳体600内用以容纳驱动装置300以及相应的线缆。密封壳体600起到承载和保护驱动装置300和相应的线缆的作用。
一个优选实施方案中,本实施例提供的采泥器还包括至少一个摄像装置700,摄像装置700通过可弯曲定型软管与密封壳体600连接,摄像装置700上设置有照明灯。
上述技术方案中,摄像装置700用以采集水下环境信息,照明灯起到照明作用,使操作人员在水上方便观察到采泥器在水下的姿态与采泥效果,以实现在水上实时调整。
一个优选实施方案中,本实施例提供的采泥器还包括控制主机800,控制主机800包括外壳810、单片机、显示器820,单片机分别通过线缆与驱动装置300和摄像装置700电连接,显示器820与单片机电连接。
单片机用以控制摄像装置700、驱动装置300的运转,同时,用以接收摄像装置700采集的图像信号并输送至显示器820进行显示。通过摄像装置700以及显示器820的结合使用,可实时看到采泥器在水下的姿态以及采泥状况。如果采泥器没有下降至理想位置或采泥效果未达预期时,操作人员可随时通过牵引及时调整。如果水下光照环境不足时利用照明装置进行照明。
一个优选实施方案中,控制主机800上还设置有驱动装置控制按键、摄像装置及照明灯控制按键、急停控制按键。其中,驱动装置控制按键用以控制驱动装置300进行正转或者反转,从而控制抓取机构500的打开或者闭合,摄像装置控制按键用以控制摄像装置700的开启或者关闭,照明灯控制按键用以控制照明灯的开启或者关闭,急停控制按键用以在危急时刻立即关闭驱动装置300。
采用本发明提供的采泥器的工作流程为:
通过摄像装置700以及显示器820实时观察在水下的姿态,操作人员可随时通过牵引及时调整。如果水下光照环境不足时可通过照明灯照明;
当操作人员通过液晶显示屏观察到装置降至水底后,可通过驱动装置控制按键控制单片机,是单片机输出信号控制驱动电机310动作,使第一连杆410向下运动,从而通过第二连杆420带动第一抓斗510和第二抓斗520闭合,完成采泥动作;
完成采泥动作后,将采泥器拉出水面,通过控制电机反向动作,带动第一连杆410向上运动,从而通过第二连杆420带动第一抓斗510和第二抓斗520张开;
如果在采泥工程中,操作人员通过摄像装置700或其他情况下发现采泥异常时,可通过急停控制按键使驱动电机310立即停止动作,从而保证采泥器以及操作人员的安全。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各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:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;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各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种采泥器,其特征在于,包括支撑框架、配重装置、驱动装置、联动机构和抓取机构;
所述支撑框架设置为四棱锥形结构,所述支撑框架底部至少四角位置设置有连接杆,所述配重装置与所述连接杆连接;
所述支撑框架上还设置有连接架,所述抓取机构位于所述支撑框架内侧,所述抓取机构通过转轴与所述连接架铰接,所述驱动装置设置在所述支撑框架上,所述驱动装置通过联动机构能够控制所述抓取机构张开或者闭合。
2.根据权利要求1所述的采泥器,其特征在于,所述支撑框架包括组成四凌锥形的至少四根立柱以及设置在立柱之间的横梁。
3.根据权利要求1所述的采泥器,其特征在于,所述配重装置包括配重座和配重体,所述配重座与所述连接杆可拆卸连接,所述配重体与所述连接杆和所述配重座可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的采泥器,其特征在于,所述配重体上设置安装孔,所述配重体通过所述安装孔套接所述连接杆上,且所述配重体位于所述支撑框架底面和所述配重座之间。
5.根据权利要求1所述的采泥器,其特征在于,所述驱动装置包括驱动电机和传动螺杆,所述联动机构包括第一连杆和第二连杆,所述第一连杆与所述传动螺杆螺纹连接,所述第一连杆的两端部分别通过轴铰接一个所述第二连杆,所述第二连杆与所述抓取机构通过轴铰接。
6.根据权利要求5所述的采泥器,其特征在于,所述抓取机构包括第一抓斗和第二抓斗,所述第一抓斗和所述第二抓斗分别通过转轴铰接在所述连接架上,所述第一抓斗和所述第二抓斗上端部分别设置挂耳,所述挂耳通过转轴与所述第二连杆铰接。
7.根据权利要求1所述的采泥器,其特征在于,还包括密封壳体,所述密封壳体设置在所述支撑框架的靠近上部位置,所述密封壳体内用以容纳所述驱动装置以及相应的线缆。
8.根据权利要求7所述的采泥器,其特征在于,还包括至少一个摄像装置,所述摄像装置通过可弯曲定型软管与所述密封壳体连接,所述摄像装置上设置有照明灯。
9.根据权利要求8所述的采泥器,其特征在于,还包括控制主机,所述控制主机包括外壳、单片机、显示器,所述单片机分别通过线缆与所述驱动装置和所述摄像装置电连接,所述显示器与所述单片机电连接。
10.根据权利要求9所述的采泥器,其特征在于,所述控制主机上还设置有驱动装置控制按键、摄像装置及照明灯控制按键、急停控制按键。
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