CN111175071A - 一种多地土壤采样机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多地土壤采样机器人，包括行走机构、土壤存放组件以及采样机构；所述土壤存放组件包括多个相互分隔的存放格；所述采样机构包括机械臂以及土壤挖取机构，所述机械臂设置在行走机构上；所述土壤挖取机构包括壳体、钻头、转动驱动机构以及多个采样盒；所述采样盒的一侧设有进料口，所述壳体的一侧设有导向槽，所述导向槽上的末端设有与壳体连通的出料口，所述多个采样盒的进料口均设置在所述导向槽内；所述出料口的下方设有分离凹槽；在所述分离凹槽的对应处设有用于支撑采样盒的竖向动力机构。本发明能完成多个区域的土壤采样后再返回基地进行人工收集和后续的实验检测，有效加快采样进度。

Description

一种多地土壤采样机器人

技术领域

本发明涉及一种土壤采样机器人，具体涉及一种多地土壤采样机器人。

背景技术

在农业种植前，为实现精准种植，一般需要对土壤进行采样检测，根据检测的结果来判断对应的土地区域是否符合种植条件；另外，针对某些特定植物，对土壤要求较高，同样需要进行种植前的土壤采样检测。

现有技术中的存在一种土壤采样机器人，其能够实现土壤的自动采样，无需人工参与，有利于快速完成采样以及收集。但是，现有技术中的土壤机器人只能针对某一区域的土壤进行采样，采样完毕后需要返回基地进行人工收集后，才能重新出发，进行另一种植区域的土壤采样，显然导致采样效率低，无法实现快速地进行多地土壤采样。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种多地土壤采样机器人，该机器人能完成多个区域的土壤采样后再返回基地进行人工收集和后续的实验检测，有效加快采样进度。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种多地土壤采样机器人，其特征在于，包括行走机构、土壤存放组件以及采样机构；其中，所述土壤存放组件设置在行走机构上，所述土壤存放组件包括多个相互分隔的存放格；所述采样机构包括多自由度的机械臂以及设置在机械臂执行端上的土壤挖取机构，所述机械臂设置在行走机构上；所述土壤挖取机构包括壳体、钻头、驱动钻头转动的转动驱动机构以及多个采样盒，所述钻头上设有用于将土壤导流到壳体内的螺旋导向板；所述采样盒的一侧设有进料口，该进料口通过连接通道与采样盒内腔连通，所述壳体的一侧设有竖向设置的用于限定采样盒位置的导向槽，所述导向槽上的末端设有与壳体连通的出料口，所述多个采样盒的进料口均设置在所述导向槽内；所述出料口的下方设有可让采样盒脱离导向槽的分离凹槽，且该分离凹槽与所述导向槽连通；在所述分离凹槽的对应处设有用于支撑采样盒的竖向动力机构。

上述多地土壤采样机器人的工作原理是：

工作前，先将多个采样盒的进料口均安装在土壤挖取机构的壳体的导向槽上，多个采样盒沿着导向槽的竖向排列设置，其中位于最下方的采样盒的底部在竖向动力机构的动力输出件的支撑下，位于最下方的采样盒的进料口与壳体上的出料口对应；接着，通过遥控控制行走机构运行到指定的采样区域，并在机械臂的带动下，将土壤挖取机构的壳体压进土壤中，同时所述转动驱动机构驱动钻头转动，将土壤挖取起来并在螺旋导向板的作用下将土壤往上提，进入到壳体内腔；当挖取的土壤到达所述出料口的对应高度时，通过出料口以及进料口，掉落到所述采样盒中，实现该区域的土壤采样和收集；随后，停止继续挖土，所述机械臂带动土壤挖取机构移动到行走机构上的其中一个存放格的上方，所述竖向驱动机构的动力输出件下降，使得位于最下方且已经装有土壤的采样盒往下移动到分离凹槽中，并顺势掉落到存放格上，完成该区域的土壤采样和收集；紧接着，所述竖向驱动机构的动力输出件马上向上移动，继续支撑下一个采样盒，该采样盒的进料口同样与所述出料口对应；此时，完成第一个区域的土壤采样后，行走机构运行到下一个区域中继续进行采样，如此不断地完成所有区域的土壤采样后，行走机构再返回到检测基地，等待人工将多个采样盒收集和进行后续的检测处理。

本发明的一个优选方案，其中，所述导向槽中设有阻挡件，所述阻挡件设置在出料口的上方，所述阻挡件与土壤挖取机构的壳体可伸缩设置。

优选地，所述阻挡件的底部呈圆弧形设置。这样能够以便竖向动力机构的动力输出件推动，从而有利于阻挡件的伸缩，完成对采样盒的支撑切换。

本发明的一个优选方案，还包括清洗组件，该清洗组件包括储水箱、水泵以及供水管，所述储水箱设置在行走机构上；所述土壤挖取机构的壳体顶部侧面设有清洗接口，所述供水管的一端与储水箱连接，供水管的另一端与所述清洗接口连接，所述清洗接口处设有高压喷嘴。

优选地，所述壳体上的清洗接口有多个，且沿着壳体的外壁圆周等间距设置；所述水管有多条，且与多个清洗接口一一对应连接。

优选地，所述土壤挖取机构的钻头中空设置，且所述钻头的外壁设有多组清洗喷洒孔，所述钻头的顶部侧壁设有进水孔；其中，每组清洗喷洒孔沿着钻头的外壁圆周等间距设置，每组清洗喷洒孔均包括多个竖向等间距排列的出水孔。

优选地，还包括干燥组件，该干燥组件包括供气模块以及供气管，所述土壤挖取机构的壳体外壁设有多个通气孔，所述干燥模块设置在行走机构上；所述多个通气孔沿着壳体的外壁圆周等间距设置，且位于所述多个清洗接口的上方。

本发明的一个优选方案，所述机械上设有安装架，所述转动驱动机构设置在所述安装架内；所述安装架的侧面上设有安装槽。

本发明的一个优选方案，所述行走机构上设有全景摄像头，该全景摄像头通过连接杆设置在行走机构上。

本发明的一个优选方案，所述出料口倾斜设置，较低的一侧朝向所述导向槽。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明能完成多个区域的土壤采样后再返回基地进行人工收集和后续的实验检测，有效加快采样进度。

2、本发明通过设置多个采样盒，将不同区域的土壤分别存放，以便辨别，并且能够对土壤起到保护作用，避免在运输过程中被其他杂质污染，有利于提高后期的检测结果。

附图说明

图1为本发明的多地土壤采样机器人的其中一种具体实施方式的立体结构示意图。

图2-图3为土壤挖取机构的结构示意图，其中，图2为主视图，图3为立体图。

图4为采样盒的立体图。

图5-图6为壳体的结构示意图，其中，图5为主视图，图6为立体图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

参见图1-图6，本实例的多地土壤采样机器人，包括行走机构1、土壤存放组件以及采样机构；其中，所述土壤存放组件设置在行走机构1上，所述土壤存放组件包括多个相互分隔的存放格2；所述采样机构包括多自由度的机械臂5以及设置在机械臂5执行端上的土壤挖取机构8，所述机械臂5设置在行走机构1上；所述土壤挖取机构8包括壳体12、钻头9、驱动钻头9转动的转动驱动机构以及多个采样盒16，所述钻头9上设有用于将土壤导流到壳体12内的螺旋导向板10；所述采样盒16的一侧设有进料口20，该进料口20通过连接通道17与采样盒16内腔连通，所述壳体12的一侧设有竖向设置的用于限定采样盒16位置的导向槽18，所述导向槽18上的末端设有与壳体12连通的出料口22，所述多个采样盒16的进料口20均设置在所述导向槽18内；所述出料口22的下方设有可让采样盒16脱离导向槽18的分离凹槽21，且该分离凹槽21与所述导向槽18连通；在所述分离凹槽21的对应处设有用于支撑采样盒16的竖向动力机构20。本实施例中的行走机构1，可参见现有技术中的行走小车。

参见图3、图5和图6，所述导向槽18中设有阻挡件19，所述阻挡件19设置在出料口22的上方，所述阻挡件19与土壤挖取机构8的壳体12可伸缩设置。通过阻挡件19的设置，使得在将已经装有采样土壤的采样盒16掉落时，在阻挡件19的作用下，将上一个采样盒16卡住，避免上一个采样盒16意外掉落；当装有采样土壤的采样盒16掉落到存放格2内后，所述竖向动力机构20的动力输出件21向上移动，推开阻挡件19，使得阻挡件19往壳体12的一侧缩进，从而对上一个采样盒16的支撑由阻挡件19转换成竖向动力机构20的动力输出件21，随后，竖向动力机构20的动力输出件21向下移动，让支承在动力输出件21上的采样盒16的进料口20与导向槽18上的出料口22对应，以便进行下一侧的土壤采样。

参见图3、图5和图6，所述阻挡件19的底部呈圆弧形设置。这样能够以便竖向动力机构20的动力输出件21推动，从而有利于阻挡件19的伸缩，完成对采样盒16的支撑切换。

参见图1、图2、图3、图5和图6，还包括清洗组件，该清洗组件包括储水箱4、水泵以及供水管，所述储水箱4设置在行走机构1上；所述土壤挖取机构8的壳体12顶部侧面设有清洗接口14，所述供水管的一端与储水箱4连接，供水管的另一端与所述清洗接口14连接，所述清洗接口14处设有高压喷嘴。在完成一次土壤的采样后，在水泵以及高压喷嘴的作用下，对壳体12内部进行冲洗，从而将壳体12内沾附的土壤清洗干净，避免与下一次采样的土壤混合，避免影响检测结果。

参见图2，所述壳体12上的清洗接口14有多个，且沿着壳体12的外壁圆周等间距设置；所述水管有多条，且与多个清洗接口14一一对应连接。通过设置多个清洗接口14和水管，有利于将壳体12内腔清洗干净，有利于提高土壤的采样精度。

参见图2和图3，所述土壤挖取机构8的钻头9中空设置，且所述钻头9的外壁设有多组清洗喷洒孔，所述钻头9的顶部侧壁设有进水孔15；其中，每组清洗喷洒孔沿着钻头9的外壁圆周等间距设置，每组清洗喷洒孔均包括多个竖向等间距排列的出水孔11。当完成所有区域的土壤采样且返回基地后，通过人工将水管连接到钻头9上的进水孔15并泵入清水，同时所述清洗组件运行工作，同时对壳体12内腔进行冲水清洗，确保在完成采样作业后，将土壤挖取机构8的壳体12内腔清洗干净。

参见图1、图2和图3，还包括干燥组件，该干燥组件包括供气模块3以及供气管，所述土壤挖取机构8的壳体12外壁设有多个通气孔13，所述干燥模块设置在行走机构1上；所述多个通气孔13沿着壳体12的外壁圆周等间距设置，且位于所述多个清洗接口14的上方。当完成冲水清洗后，通过供气模块3提供气体，向壳体12内腔供气，从而将壳体12内腔中残留的污水吹干，以便在下次采样时影响土壤质量和后期的检测结果。

参见图1，所述机械上设有安装架23，所述转动驱动机构设置在所述安装架23内；所述安装架23的侧面上设有安装槽24。通过安装架23的设置，以便转动驱动机构的固定和安装；另外，通过安装槽24的设置，便于后续的清洗过程中水管与钻头9的连接，结构简单。

参见图1，所述行走机构1上设有全景摄像头6，该全景摄像头6通过连接杆7设置在行走机构1上。通过全景摄像头6的设置，以便遥控人员对采样区域环境的观察，有利于遥控人员对行走机构1的精准控制。

本实施例中，所述出料口22倾斜设置，较低的一侧朝向所述导向槽18。这样能够便于壳体12内腔中的土壤滑落到采样盒16中。

参见图1-图6，本实施例的多地土壤采样机器人的工作原理是：

工作前，先将多个采样盒16的进料口20均安装在土壤挖取机构8的壳体12的导向槽18上，多个采样盒16沿着导向槽18的竖向排列设置，其中位于最下方的采样盒16的底部在竖向动力机构20的动力输出件21的支撑下，位于最下方的采样盒16的进料口20与壳体12上的出料口22对应；接着，通过遥控控制行走机构1运行到指定的采样区域，并在机械臂5的带动下，将土壤挖取机构8的壳体12压进土壤中，同时所述转动驱动机构驱动钻头9转动，将土壤挖取起来并在螺旋导向板10的作用下将土壤往上提，进入到壳体12内腔；当挖取的土壤到达所述出料口22的对应高度时，通过出料口22以及进料口20，掉落到所述采样盒16中，实现该区域的土壤采样和收集；随后，停止继续挖土，所述机械臂5带动土壤挖取机构8移动到行走机构1上的其中一个存放格2的上方，所述竖向驱动机构的动力输出件21下降，使得位于最下方且已经装有土壤的采样盒16往下移动到分离凹槽21中，并顺势掉落到存放格2上，完成该区域的土壤采样和收集；紧接着，所述竖向驱动机构的动力输出件21马上向上移动，继续支撑下一个采样盒16，该采样盒16的进料口20同样与所述出料口22对应；此时，完成第一个区域的土壤采样后，行走机构1运行到下一个区域中继续进行采样，如此不断地完成所有区域的土壤采样后，行走机构1再返回到检测基地，等待人工将多个采样盒16收集和进行后续的检测处理。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多地土壤采样机器人，其特征在于，包括行走机构、土壤存放组件以及采样机构；其中，所述土壤存放组件设置在行走机构上，所述土壤存放组件包括多个相互分隔的存放格；所述采样机构包括多自由度的机械臂以及设置在机械臂执行端上的土壤挖取机构，所述机械臂设置在行走机构上；所述土壤挖取机构包括壳体、钻头、驱动钻头转动的转动驱动机构以及多个采样盒，所述钻头上设有用于将土壤导流到壳体内的螺旋导向板；所述采样盒的一侧设有进料口，该进料口通过连接通道与采样盒内腔连通，所述壳体的一侧设有竖向设置的用于限定采样盒位置的导向槽，所述导向槽上的末端设有与壳体连通的出料口，所述多个采样盒的进料口均设置在所述导向槽内；所述出料口的下方设有可让采样盒脱离导向槽的分离凹槽，且该分离凹槽与所述导向槽连通；在所述分离凹槽的对应处设有用于支撑采样盒的竖向动力机构。

2.根据权利要求1所述的多地土壤采样机器人，其特征在于，所述导向槽中设有阻挡件，所述阻挡件设置在出料口的上方，所述阻挡件与土壤挖取机构的壳体可伸缩设置。

3.根据权利要求2所述的多地土壤采样机器人，其特征在于，所述阻挡件的底部呈圆弧形设置。

4.根据权利要求1所述的多地土壤采样机器人，其特征在于，还包括清洗组件，该清洗组件包括储水箱、水泵以及供水管，所述储水箱设置在行走机构上；所述土壤挖取机构的壳体顶部侧面设有清洗接口，所述供水管的一端与储水箱连接，供水管的另一端与所述清洗接口连接，所述清洗接口处设有高压喷嘴。

5.根据权利要求4所述的多地土壤采样机器人，其特征在于，所述壳体上的清洗接口有多个，且沿着壳体的外壁圆周等间距设置；所述水管有多条，且与多个清洗接口一一对应连接。

6.根据权利要求5所述的多地土壤采样机器人，其特征在于，所述土壤挖取机构的钻头中空设置，且所述钻头的外壁设有多组清洗喷洒孔，所述钻头的顶部侧壁设有进水孔；其中，每组清洗喷洒孔沿着钻头的外壁圆周等间距设置，每组清洗喷洒孔均包括多个竖向等间距排列的出水孔。

7.根据权利要求5或6所述的多地土壤采样机器人，其特征在于，还包括干燥组件，该干燥组件包括供气模块以及供气管，所述土壤挖取机构的壳体外壁设有多个通气孔，所述干燥模块设置在行走机构上；所述多个通气孔沿着壳体的外壁圆周等间距设置，且位于所述多个清洗接口的上方。

8.根据权利要求1所述的多地土壤采样机器人，其特征在于，所述机械上设有安装架，所述转动驱动机构设置在所述安装架内；所述安装架的侧面上设有安装槽。

9.根据权利要求1所述的多地土壤采样机器人，其特征在于，所述行走机构上设有全景摄像头，该全景摄像头通过连接杆设置在行走机构上。

10.根据权利要求1所述的多地土壤采样机器人，其特征在于，所述出料口倾斜设置，较低的一侧朝向所述导向槽。

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