CN109987204B - 一种底栖生物吸取样器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水下机器人工程中作业工具，具体地说是一种底栖生物吸取样器系统，云台及盖板分别安装在支撑框架的上部，支撑框架的下部转动安装有由云台驱动旋转的旋转组件，旋转组件上均匀放置有多个随旋转组件转动的储物筒；旋转组件的底部沿圆周方向均匀安装有数量与储物筒数量相同的磁块，支撑框架的下端设有磁力开关，各磁块随旋转组件转动到磁力开关处时通过磁力开关控制旋转组件旋转定位；吸水顶帽安装在盖板上，吸水顶帽内分别设有与吸水泵相连通的通道A及与吸管相连通的通道B，每个储物筒的顶部设有分别与通道A和通道B相连通的通道A'和通道B'，通道A'设有过滤网。本发明具有性能可靠，结构紧凑，便于维护等优点。

Description

一种底栖生物吸取样器系统
技术领域
本发明涉及水下机器人工程中作业工具，具体地说是一种底栖生物吸取样器系统。
背景技术
水下机器人是探索开发海洋的重要装备，随着人类对海洋科考的深入，越来越需要用到深海作业工具采集深海样品，以供海洋科学家进行研究。
发明内容
为了满足水下机器人深海底栖生物样品采集的需要，本发明的目的在于提供一种底栖生物吸取样器系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括支撑框架、盖板、旋转组件、云台、磁力开关、磁块、储物筒及吸水顶帽，其中云台及盖板分别安装在支撑框架的上部，所述支撑框架的下部转动安装有由云台驱动旋转的旋转组件，该旋转组件上均匀放置有多个随旋转组件转动的储物筒；所述旋转组件的底部沿圆周方向均匀安装有数量与储物筒数量相同的磁块，并与储物筒一一对应，所述支撑框架的下端设有磁力开关，各所述磁块随旋转组件转动到磁力开关处时通过该磁力开关控制旋转组件旋转定位；所述吸水顶帽安装在盖板上，该吸水顶帽内分别设有与吸水泵相连通的通道A及与吸管相连通的通道B，该通道A与通道B相互独立；每个所述储物筒的顶部设有与通道A相连通的通道A'和与通道B相连通的通道B'，该通道A'设有过滤网；
其中：各所述储物筒通过磁力开关控制旋转定位，其中一个储物筒的定位位置位于所述吸水顶帽的下方，且该储物筒的轴向中心线与吸水顶帽的轴向中心线同轴；
所述通道B位于吸水顶帽的中间，所述通道A位于该通道B的外围、呈弧形；所述通道B'位于储物筒顶部的中间，在该通道B'的外围沿圆周方向均布有多个呈弧形的通道A'，每个所述通道A'均设置有过滤网；
所述吸水顶帽上分别设有与通道A连通的接头A和与通道B连通的接头B，该接头A的轴向中心线与接头B的轴向中心线垂直；
所述支撑框架的上部中间设有用于安装云台的云台固定件，该云台固定件的两侧对称连接有上横梁，每侧的上横梁均连接有上纵梁，每侧的上纵梁分别通过竖梁连接有下纵梁，两侧的所述下纵梁之间通过下横梁相连，在所述下横梁的中间设有底板，该底板位于所述云台固定件的下方、与所述旋转组件的底部转动连接；两侧所述上纵梁之间通过弧形角铝相连，该弧形角铝与所述上横梁之间连接有角铝；
所述盖板安装在弧形角铝、角铝及上横梁上，所述磁力开关安装在任一侧的所述竖梁的下端，所述底板的中心设有与所述旋转组件转动连接的球轴承；
所述盖板上安装有活动盖板，该活动盖板的一端通过合页与盖板铰接，另一端设有与盖板连接的搭扣；
所述旋转组件包括主轴、储物筒挡板、肋板及储物筒支撑板，该主轴的上端与所述云台的输出端相连，由该云台驱动主轴做旋转运动，所述主轴的下端连接有支持轴，该支持轴与所述支撑框架转动连接；在所述主轴的外表面沿圆周方向均匀连接有多个肋板，每个所述肋板的上下两端分别与储物筒挡板和储物筒支撑板相连；
所述储物筒挡板及储物筒支撑板上均开设有数量相同的孔位，每个所述储物筒的底部放置在储物筒支撑板上的孔位中，并与相对应的所述储物筒挡板上的孔位同轴布置；
所述储物筒支撑板的外边缘向上延伸、形成外弧，该外弧的外表面沿圆周方向均匀安装有与储物筒数量相等、且一一对应的磁块。
本发明的优点与积极效果为：
1.性能稳定可靠：本发明的旋转组件正转、反转顺畅，配合磁力开关定位，可实现储物筒的顺利切换；而通过泵吸原理可对海底底栖生物进行高效采样。
2.结构紧凑：本发明的所有部件都集成到一个支撑框架里面，使结构紧凑。
3.调试、维护方便：本发明为单独模块，可进行整体拆装、调试和维护。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的内部结构剖视图；
图3为本发明中支撑框架的立体结构示意图；
图4为本发明中旋转组件的立体结构示意图；
图5为本发明中旋转组件的内部结构剖视图；
图6为本发明中吸水顶帽的立体结构示意图；
图7为本发明中吸水顶帽的结构剖视图；
图8为本发明中储物筒的立体结构示意图；
图9为本发明中储物筒的结构剖视图；
其中：1为支撑框架，2为盖板，3为活动盖板，4为旋转组件，5为球轴承，6为云台，7为磁力开关，8为磁块，9为储物筒，10为吸水顶帽，11为弧形角铝，12为角铝，13为云台固定件，14为上纵梁，15为上横梁，16为竖梁，17为下纵梁，18为下横梁，19为底板，20为接头A，21为接头B，22为通道A，23为通道B，24为通道A'，25为通道B'，26为过滤网，41为主轴，42为储物筒挡板，43为肋板，44为储物筒支撑板，45为支持轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1、图2所示，本发明包括支撑框架1、盖板2、活动盖板3、旋转组件4、球轴承5、云台6、磁力开关7、磁块8、储物筒9及吸水顶帽10，其中云台6及盖板2分别安装在支撑框架1的上部，支撑框架1的下部转动安装有由云台6驱动旋转的旋转组件4，在云台6的驱动下可实现360°正转和反转。旋转组件4上均匀放置有多个随旋转组件4转动的储物筒9，可根据采样需求来切换储物筒9。旋转组件4的底部沿圆周方向均匀安装有数量与储物筒9数量相同的磁块8，并与储物筒9一一对应，支撑框架1的下端设有磁力开关7，磁块8旋转到与磁力开关7最近时，磁力开关7可返回停止信号，从而实现旋转组件4的旋转定位。吸水顶帽10安装在盖板2上，当其中一个储物筒9转到与吸水顶帽10轴向中心线同轴对应时，可通过吸水泵吸出储物筒9中的水，系统形成负压，从而将底栖生物吸入储物筒9，其中一个储物筒9吸完生物后，可通过旋转定位切换下一个储物筒9。
如图1～3所示，支撑框架1为焊接件，包括两根弧形角铝11、两根角铝12、云台固定件13、两根上纵梁14、两根上横梁15、四根竖梁16、四根下纵梁17、两根下横梁18及一个底板19；支撑框架1的上部中间设有用于安装云台6的云台固定件13，该云台固定件13的两侧对称连接有上横梁15，每侧的上横梁15均连接有上纵梁14，每侧的上纵梁14两端分别通过竖梁16连接一根下纵梁17的两端，两侧的下纵梁17两端之间通过下横梁18相连，在下横梁18的中间设有底板19，该底板19位于云台固定件13的下方；两侧上纵梁14之间通过弧形角铝11相连，每根弧形角铝11与一根上横梁15之间均连接有角铝12。盖板2与弧形角铝11、角铝12及上横梁15通过螺钉紧固连接，云台固定件13上固定有云台6，磁力开关7安装在任一侧的一根竖梁16的下端，底板19的中心设有与旋转组件4转动连接的球轴承5。盖板2上安装有活动盖板3，该活动盖板3的一端通过合页22与盖板2铰接，另一端设有与盖板2连接的搭扣23，这样活动盖板3和盖板2可按需求进行开合，从而方便取放储物筒9。
如图6～9所示，吸水顶帽10内分别设有相互独立的通道A22及通道B23，通道B23位于吸水顶帽10的中间，通道A22位于该通道B23的外围、呈弧形。吸水顶帽10上分别设有与通道A22连通的接头A20和与通道B23连通的接头B21，该接头A20的轴向中心线与接头B21的轴向中心线垂直；接头A20与吸水泵相连，接头B21与吸管相连。每个储物筒9的顶部设有与通道A22相连通的通道A'24和与通道B23相连通的通道B'25，通道B'25位于储物筒9顶部的中间，在该通道B'的外围沿圆周方向均布有多个呈弧形的通道A'24，每个通道A'24均设置有过滤网26。吸管一端的头部对准底栖生物时，吸水泵从通道A22中将水抽出，系统形成负压，从而将底栖生物通过通道B23吸到储物筒9里面。
如图4、图5所示，旋转组件4包括主轴41、储物筒挡板42、肋板43及储物筒支撑板44，该主轴41的上端与云台6的输出端通过螺钉固定连接，由云台6驱动主轴41做旋转运动，主轴41的下端连接有支持轴45，该支持轴45通过球轴承5与支撑框架1中的底板19转动连接；球轴承5与旋转组件4的支持轴47旋转配合，球轴承5可补偿旋转组件4的轴线的径向偏移。在主轴41的外表面沿圆周方向均匀连接有多个肋板43，每个肋板43的下端分别与储物筒支撑板44焊接固定，每个肋板43的上端分别通过螺钉与储物筒挡板42固定。储物筒挡板42及储物筒支撑板44上均开设有数量相同的孔位，每个储物筒9的底部放置在储物筒支撑板44上的孔位中，并与相对应的储物筒挡板42上的孔位同轴布置，可防止储物筒9相对储物筒支撑板44滑动。储物筒支撑板44的外边缘向上延伸、形成外弧，该外弧的外表面沿圆周方向均匀安装有与储物筒9数量相等、且一一对应的磁块8。
本发明的工作原理为：
本实施的旋转组件4上放置了四个储物筒9，相应地，储物筒支撑板44的外弧上安装了四个磁块8，每个磁块8对应一个储物筒9。旋转组件4可通过云台6驱动做360°正转和反转的运动，旋转组件4底部周向均匀布置有磁块8，支撑框架1上装有磁力开关7，磁块8接近磁力开关7时，磁力开关7返回一个停止信号，可实现旋转组件4旋转一个固定角度后定位，这时其中一个储物筒9的定位位置位于吸水顶帽10的下方，且该储物筒9的轴向中心线与吸水顶帽10的轴向中心线同轴；通过云台6驱动旋转组件4的转动，从而能够切换布置在旋转组件4上的储物筒9。采集海底底栖生物时，吸水顶帽10的通道B23对准底栖生物时，吸水泵从吸水顶帽10上的通道A22吸水，从而系统形成负压，将底栖生物从通道B23吸进储物筒9；吸水过程中，可通过通道A'24中设置的过滤网26防止储物筒9中的底栖生物被吸出。可根据采样需求来切换不同的储物筒。
本发明可在6000米内的深海中工作，实现对深海底栖生物的采集。

Claims (10)

1.一种底栖生物吸取样器系统，其特征在于：包括支撑框架(1)、盖板(2)、旋转组件(4)、云台(6)、磁力开关(7)、磁块(8)、储物筒(9)及吸水顶帽(10)，其中云台(6)及盖板(2)分别安装在支撑框架(1)的上部，所述支撑框架(1)的下部转动安装有由云台(6)驱动旋转的旋转组件(4)，该旋转组件(4)上均匀放置有多个随旋转组件(4)转动的储物筒(9)；所述旋转组件(4)的底部沿圆周方向均匀安装有数量与储物筒(9)数量相同的磁块(8)，并与储物筒(9)一一对应，所述支撑框架(1)的下端设有磁力开关(7)，各所述磁块(8)随旋转组件(4)转动到磁力开关(7)处时通过该磁力开关(7)控制旋转组件(4)旋转定位；所述吸水顶帽(10)安装在盖板(2)上，该吸水顶帽(10)内分别设有与吸水泵相连通的通道A(22)及与吸管相连通的通道B(23)，该通道A(22)与通道B(23)相互独立；每个所述储物筒(9)的顶部设有与通道A(22)相连通的通道A'(24)和与通道B(23)相连通的通道B'(25)，该通道A'(24)设有过滤网(26)。
2.根据权利要求1所述的底栖生物吸取样器系统，其特征在于：各所述储物筒(9)通过磁力开关(7)控制旋转定位，其中一个储物筒(9)的定位位置位于所述吸水顶帽(10)的下方，且该储物筒(9)的轴向中心线与吸水顶帽(10)的轴向中心线同轴。
3.根据权利要求1所述的底栖生物吸取样器系统，其特征在于：所述通道B(23)位于吸水顶帽(10)的中间，所述通道A(22)位于该通道B(23)的外围、呈弧形；所述通道B'(25)位于储物筒(9)顶部的中间，在该通道B'的外围沿圆周方向均布有多个呈弧形的通道A'(24)，每个所述通道A'(24)均设置有过滤网(26)。
4.根据权利要求1所述的底栖生物吸取样器系统，其特征在于：所述吸水顶帽(10)上分别设有与通道A(22)连通的接头A(20)和与通道B(23)连通的接头B(21)，该接头A(20)的轴向中心线与接头B(21)的轴向中心线垂直。
5.根据权利要求1所述的底栖生物吸取样器系统，其特征在于：所述支撑框架(1)的上部中间设有用于安装云台(6)的云台固定件(13)，该云台固定件(13)的两侧对称连接有上横梁(15)，每侧的上横梁(15)均连接有上纵梁(14)，每侧的上纵梁(14)分别通过竖梁(16)连接有下纵梁(17)，两侧的所述下纵梁(17)之间通过下横梁(18)相连，在所述下横梁(18)的中间设有底板(19)，该底板(19)位于所述云台固定件(13)的下方、与所述旋转组件(4)的底部转动连接；两侧所述上纵梁(14)之间通过弧形角铝(11)相连，该弧形角铝(11)与所述上横梁(15)之间连接有角铝(12)。
6.根据权利要求5所述的底栖生物吸取样器系统，其特征在于：所述盖板(2)安装在弧形角铝(11)、角铝(12)及上横梁(15)上，所述磁力开关(7)安装在任一侧的所述竖梁(16)的下端，所述底板(19)的中心设有与所述旋转组件(4)转动连接的球轴承(5)。
7.根据权利要求1所述的底栖生物吸取样器系统，其特征在于：所述盖板(2)上安装有活动盖板(3)，该活动盖板(3)的一端通过合页与盖板(2)铰接，另一端设有与盖板(2)连接的搭扣。
8.根据权利要求1所述的底栖生物吸取样器系统，其特征在于：所述旋转组件(4)包括主轴(41)、储物筒挡板(42)、肋板(43)及储物筒支撑板(44)，该主轴(41)的上端与所述云台(6)的输出端相连，由该云台(6)驱动主轴(41)做旋转运动，所述主轴(41)的下端连接有支持轴(45)，该支持轴(45)与所述支撑框架(1)转动连接；在所述主轴(41)的外表面沿圆周方向均匀连接有多个肋板(43)，每个所述肋板(43)的上下两端分别与储物筒挡板(42)和储物筒支撑板(44)相连。
9.根据权利要求8所述的底栖生物吸取样器系统，其特征在于：所述储物筒挡板(42)及储物筒支撑板(44)上均开设有数量相同的孔位，每个所述储物筒(9)的底部放置在储物筒支撑板(44)上的孔位中，并与相对应的所述储物筒挡板(42)上的孔位同轴布置。
10.根据权利要求8所述的底栖生物吸取样器系统，其特征在于：所述储物筒支撑板(44)的外边缘向上延伸、形成外弧，该外弧的外表面沿圆周方向均匀安装有与储物筒(9)数量相等、且一一对应的磁块(8)。
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