CN111707494A - 一种土壤采样终端以及土壤采样设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种土壤采样终端，一种土壤采样终端，包括用于采集土壤的采样管以及设置在所述采样管上的土壤推出机构；所述土壤推出机构包括设置在所述采样管内部且与所述采样管内壁滑动配合的活塞、用于驱动所述活塞在所述采样管运动的推动驱动机构以及对所述活塞进行锁紧的锁紧机构；所述推动驱动机构包括至少两组推动驱动组件；所述推动驱动组件包括位于上方的第一推杆、位于下方的第三推杆、设置在所述第一推杆与所述第三推杆之间的第二推杆、用于驱动所述第二推杆与所述第三推杆运动的第一推动弹簧以及第二推动弹簧；该土壤采样终端不仅能够实现直接对土壤进行采样，采样效率高；而且在采集土壤后，能够实现自动取土，土壤采集简单方便。
Description
技术领域
本发明涉及土壤采样设备，具体涉及一种土壤采样终端以及土壤采样设备。
背景技术
随着我国社会的发展，人们对食品的安全也密切关注，保证食品安全尤为重要。由于我国土壤污染日益严重，在农田或者果园中，如果土壤被污染，土壤中的有害物质将被农作物以及果树吸收，最后影响人类的健康。因此，对于土壤采样分析极为重要。
目前，对土壤采样的方式已经逐渐从人工采样过渡到机械采样。例如，授权公告号为CN202837025U的实用新型专利，公开了一种无压缩土壤采集装置，该装置主要通过钻削液压马达驱动麻花钻转动，进给液压马达驱动麻花钻向着土壤移动，在钻削液压马达和进给液压马达的共同作用下，完成光孔钻削；钻孔结束后，将麻花钻更换为采样管。该采样管外切线方向有两片呈一定夹角的直立刀片。当采样管沿轴向进给时，便可以在光孔的孔壁上切割下一个三角形的土柱，完成土壤的采样。
但是存在以下不足：
1、该装置需要钻孔后，再通过采样管对土壤进行采集，采集土壤的操作过程复杂，采样效率低。
2、该装置完成土壤采集后，在获取土壤采集样品时，工作人员不容易将土壤从两片直立刀片内进行取出。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种土壤采样终端，该土壤采样终端不仅能够实现直接对土壤进行采样，采样效率高；而且该土壤采样终端在采集土壤后，能够实现自动取土，土壤采集简单方便。
本发明的另一个目的在于提供一种土壤采样设备。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种土壤采样终端，包括用于采集土壤的采样管以及设置在所述采样管上用于推出采样土壤的土壤推出机构；其中，所述土壤推出机构包括设置在所述采样管内部且与所述采样管内壁滑动配合的活塞、用于驱动所述活塞在所述采样管运动的推动驱动机构以及用于所述采样管在采集土壤后对所述活塞进行锁紧的锁紧机构；其中，
所述推动驱动机构包括至少两组设置在所述采样管外的推动驱动组件；所述推动驱动组件包括位于上方的第一推杆、位于下方的第三推杆、设置在所述第一推杆与所述第三推杆之间的第二推杆、用于驱动所述第二推杆与所述第三推杆运动的第一推动弹簧以及第二推动弹簧；其中，所述第一推杆与所述第二推杆之间通过第一伸缩结构连接，所述第二推杆与所述第三推杆通过第二伸缩结构连接，所述第一伸缩结构的伸缩方向朝着远离所述采样管轴线方向向下倾斜，所述第二伸缩结构的伸缩方向朝着远离所述采样管轴线方向向上倾斜；所述第一推动弹簧的一端作用于所述第一推杆的下端，另一端作用于所述第二推杆的上端；所述第二推动弹簧的一端作用于所述第二推杆的下端，另一端作用于所述第三推杆的上端；所述第一推杆的上端与所述采样管上端通过连接结构连接，该连接结构使得所述第一推杆与所述采样管保持相对静止的状态；所述第三推杆的下端穿过所述采样管且与所述活塞固定连接。
上述一种土壤采样终端的工作原理是：
工作时，首先采样管伸入土壤，伸入土壤的过程中，土壤从采样管的下端入口进入采样管内，随着采样管不断向下伸入土壤，土壤相对于采样管向上运动，并推动活塞向上运动，活塞向上运动的同时，带动第三推杆沿着第二伸缩结构的伸缩方向倾斜向上运动，并压缩第二推动弹簧，在第三推杆的作用下，第二推杆也沿着第一伸缩结构的伸缩方向倾斜向上运动，并压缩第一推动弹簧；当采样管伸入到指定深度，活塞到达了预定位置，此时，锁紧机构将活塞锁紧，使得活塞在采样管内固定不动，然后采样管逐渐离开土壤，样品土壤在采样管内随着采样管一起离开土壤，接着将采样管移动到指定地点，对采样管内的样品土壤进行取出；取出时，锁紧机构松开活塞，第一推动弹簧与第二推动弹簧复原，第一推动弹簧的弹力驱动第二推杆沿着第一伸缩结构的伸缩方向倾斜向下运动，第二推动弹簧的弹力驱动第三推杆沿着第二伸缩结构的伸缩方向倾斜向下运动，从而带动活塞向下运动，并推动采样管中的土壤从采样管中排出，完成土壤的自动取出。
优选地，所述第一伸缩结构包括设置在所述第一推杆下端且与所述第二推杆上端滑动配合的第一导向孔，所述第一导向孔沿着所述第一推杆的轴线倾斜向上延伸；所述第二伸缩结构包括设置在所述第二推杆下端且与所述第三推杆上端的滑动配合的第二导向孔，所述第二导向孔沿着所述第二伸缩杆倾斜向上延伸。采用上述结构，通过设置导向孔，可以保证第一推杆、第二推杆以及第三推杆之间运动的稳定性。
本发明的一个优选方案，其中，所述推动驱动组件还包括设置在所述第三推杆的下端且与所述采样管外壁滑动配合的滑块；所述滑块、所述活塞以及所述第三推杆进行同步运动。通过设置滑块，可以进一步保证活塞运动的稳定性，另外，在取土的过程中，滑块、活塞以及第三推杆一起向下运动，滑块能够将采样管外壁上粘黏的土壤进行刮除，起到清洁采样管的作用。
优选地，所述采样管在所述活塞与所述第三推杆的连接处设有用于避让所述第三推杆的避让槽，所述避让槽沿着所述活塞运动的方向延伸。通过设置避让槽，可以使得第三推杆穿过避让槽与活塞连接。
优选地，所述推动驱动组件为三组，三组推动驱动组件绕着所述采样管的轴线呈圆周阵列。三组推动驱动组件可以使得活塞受力更加均匀，提高活塞运动的稳定性。
优选地，所述锁紧机构为电磁装置，包括设置在活塞内部的电磁线圈。通过给电磁线圈接通电流，使得电磁线圈产生磁场，进而使得活塞与采样管产生磁力，使得活塞吸附在采样管内壁；因此，当采样管采集土壤后，活塞通过电磁装置锁紧在采样管内壁上，直到需要收集采样土壤时，断开电磁线圈的电流，使活塞失去磁性，活塞在推动驱动组件的驱动下，向下推动土壤，实现自动取土。
一种土壤采样设备，包括行走底盘、土壤采样终端、设置在所述土壤采样终端与所述行走底盘之间用于调节土壤采样终端进行多维度运动的调节驱动机构、用于检测土壤的土壤检测装置、控制装置以及供电装置；其中，
所述调节驱动机构包括设置在所述行走底盘上的底座、连接在所述底座与所述土壤采样终端之间的摆动臂、驱动所述摆动臂在在竖直方向上摆动的竖直驱动机构、驱动所述底座沿着水平方向转动的水平驱动机构以及用于驱动所述土壤采样终端插入土壤的动力机构；
所述土壤检测装置包括设置在所述行走底盘上的土壤采样盒、设置在所述土壤采样盒内的多个土壤离心机以及设置在所述土壤离心机上用于检测采样土壤PH值的PH值传感器。
本发明的一个优选方案，其中，所述摆动臂为二级摆动臂，由摆臂和动臂构成；其中，所述摆臂设置在所述底座与所述动臂之间，所述摆臂的一端与所述底座铰接，另一端与所述动臂铰接，所述采样管设置在所述动臂的末端。通过设置二级摆动臂，可以实现采样管的多级运动，提高采样管运动的灵活性。
优选地，所述竖直驱动机构包括用于驱动所述摆臂绕着所述底座摆动的摆臂气缸以及用于驱动所述动臂绕着所述摆臂摆动的动臂气缸；其中，所述摆臂气缸的一端与所述底座铰接，另一端与所述摆臂中部铰接；所述动臂气缸的一端与所述摆臂中部铰接，另一端与所述动臂中部铰接。通过设置摆臂气缸与动臂气缸，可以实现摆臂绕着底座上的铰接点摆动，以及实现动臂绕着摆臂的铰接点进行摆动，从而实现采样管的多级运动。
优选地，所述动力机构包括设置在所述动臂与所述采样管之间的伸缩气缸，所述伸缩气缸的缸体与所述动臂末端连接，该伸缩气缸的伸缩杆与所述采样管的上端连接。通过伸缩气缸驱动伸缩杆进行伸缩运动，可以实现采样管伸入或者拔出土壤。
优选地，所述采样管与所述伸缩气缸的伸缩杆之间设有转动电机，所述转动电机的转轴与所述采样管的下端连接，该转动电机的机体与所述伸缩杆连接。通过设置转动电机，可以带动采样管转动，当采样管进入土壤时，通过快速旋转使得采样管更容易进入土壤中去。
进一步地，所述转动电机的四周设有一连接架，所述连接架的下端与所述固定架的上端固定连接，上端与所述伸缩气缸的伸缩杆转动连接。通过设置上述结构，有利于土壤采样装置转动时更加稳定，保证了结构之间的刚性连接。
优选地，所述伸缩气缸的伸缩杆上设有轴承，该轴承的内圈与所述伸缩气缸的伸缩杆固定连接，外圈与所述第一推杆的上端连接；所述轴承、所述伸缩气缸的伸缩杆、所述转动电机以及所述第一推杆之间的连接关系构成了所述连接结构。通过设置轴承，一方面，在转动电机驱动采样管旋转时，也会带动推动驱动组件转动，通过轴承可以实现采样管与推动驱动组件进行同步转动；另一方面，可以让推动驱动组件充分利用空间，使得结构变得更加紧凑，这样可以缩短采样管的长度，降低制造成本。
优选地，所述采样管的下端设有刀头，所述刀头由三片向内偏的扇形刀片组成，所述刀头与所述采样管为可拆卸连接。通过设置刀头，在采样管旋转的过程中，带动刀头转动，可以对土壤进行搅松，从而有利于采样管更好的伸入土壤中。
优选地，所述底座的底部转动设置有第一铰接杆；所述摆臂包括两块平行相对设置的第一壁板、依次转动设置在两个第一壁板之间的第二铰接杆、第三铰接杆、第四铰接杆、第五铰接杆以及设置在所述第一壁板前后两端用于固定两个第一壁板的第一固定板；所述动臂包括两块平行相对设置的第二壁板、依次转动设置在两个第二壁板之间的第六铰接杆、第七铰接杆、第八铰接杆以及设置在所述第二壁板前后两端用于固定两个第二壁板的第二固定板；其中，所述摆臂与所述底座通过所述第二铰接杆铰接，所述摆臂与所述动臂通过第五铰接杆铰接；所述摆臂气缸的一端与所述第一铰接杆固定连接，另一端与所述第三铰接杆固定连接；所述动臂气缸的一端与所述第四铰接杆固定连接，另一端与所述第六铰接杆固定连接；所述伸缩气缸的缸体与所述第八铰接杆连接，所述伸缩气缸与所述第七铰接杆之间设有用于驱动所述伸缩气缸绕着所述第八铰接杆转动的驱动气缸，所述驱动气缸的一端与所述伸缩气缸的缸体固定连接，另一端与所述第七铰接杆固定连接。通过设置铰接杆，可以实现第一壁板与底座、第一壁板与第二壁板之间的铰接功能，也有利于摆臂气缸和动臂气缸的铰接功能，同时也使得结构更加的紧凑；通过设置驱动气缸，实现采样管的三级摆动功能，进一步提高了采样管运动的灵活性。
优选地，所述水平驱动机构包括水平设置的水平气缸，所述水平气缸的一端与所述底盘架铰接，另一端与所述底座的外端铰接。通过设置水平气缸，可以实现底座的转动，进而实现调节驱动机构的转动。
本发明的一个优选方案，其中，所述控制装置为无线控制装置，包括用于发出指令信号的移动工作站、设置在所述行走底盘上用于收发指令的控制板、用于执行指令的驱动器以及继电器、用于控制气缸的电磁阀组；所述供电装置包括发电机以及锂电池；所述发电机用于给所述锂电池充电，所述锂电池为所述控制板以及所述继电器提供电压，所述继电器的与所述电磁阀组连接。采用上述结构，通过移动工作站、控制板以及驱动器实现土壤采样装置的采样作业；电磁阀组通过接收继电器通断电命令来改变气流的方向，实现不同气缸的伸缩运动。
本发明的一个优选方案，其中，所述行走底盘为轮式行走底盘，包括底盘架、设置在所述底盘架两侧的行走轮、设置在所述底盘架前后两端的防撞梁以及用于控制行走轮进退和转向的驱动电机；所述调节驱动机构、所述土壤检测装置、所述控制装置以及所述供电装置均设置在所述底盘架上。采用轮式行走底盘，对于较硬、表面起伏较小的作业场所具有较好的适宜性。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明中土壤采样终端，通过设置多组推动驱动组件，在采样的过程中，采样管不断向下伸入土壤，采样管内的土壤推动活塞向上运动，活塞向上运动的同时，带动第三推杆沿着第二伸缩结构的伸缩方向倾斜向上运动，并压缩第二推动弹簧，带动第二推杆也沿着第一伸缩结构的伸缩方向倾斜向上运动，并压缩第一推动弹簧，采集完土壤后，锁紧机构将活塞锁紧，当需要取出采集土壤时，锁紧机构松开活塞，第一推动弹簧与第二推动弹簧复原，第一推动弹簧的弹力驱动第二推杆沿着第一伸缩结构的伸缩方向倾斜向下运动，第二推动弹簧的弹力驱动第三推杆沿着第二伸缩结构的伸缩方向倾斜向下运动，从而带动活塞向下运动，并推动采样管中的土壤从采样管中排出；该土壤采样终端在采集完土壤后，可以实现自动取土，采集土壤简单方便。
2、本发明中的土壤采样终端，可以实现自动采集土壤以及从采样管中自动取出土壤，采集土壤效率更高。
附图说明
图1-图3为本发明中的一种土壤采样终端的第一种具体实施方式的结构示意图，其中，图1为俯视图，图2为主视图，图3为立体图。
图4-图7为本发明中的一种土壤采样设备的第一种具体实施方式的结构示意图，其中，图4为立体图，图5为另一视角方向的立体图，图6为俯视图，图7为仰视图。
图8-图10为本发明中的一种土壤采样设备的调节驱动机构的结构示意图，其中，图8为主视图，图9为立体图，图10为另一视角方向的立体图。
图11为本发明中的土壤采样终端与伸缩气缸之间连接的立体结构示意图。
图12为本发明中的一种土壤采样终端的第二种具体实施方式的连接结构的立体结构示意图。
图13为的一种土壤采样终端的第三种具体实施方式的锁紧机构的立体结构示意图。
图14为本发明中的一种土壤采样设备的第四种具体实施方式的行走底盘的立体结构示意图。
图15为本发明中的一种土壤采样设备的第五种具体实施方式的控制装置的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，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。
实施例1
参见图1-图3，本实施例公开的一种土壤采样终端，包括用于采集土壤的采样管1以及设置在所述采样管1上用于推出采样土壤的土壤推出机构；其中，所述土壤推出机构包括设置在所述采样管1内部且与所述采样管1内壁滑动配合的活塞2、用于驱动所述活塞2在所述采样管1运动的推动驱动机构以及用于所述采样管1在采集土壤后对所述活塞2进行锁紧的锁紧机构。
参见图1-图3，所述推动驱动机构包括三组设置在所述采样管1外的推动驱动组件3，三组推动驱动组件3绕着所述采样管1的轴线呈圆周阵列；每组所述推动驱动组件3包括位于上方的第一推杆3-1、位于下方的第三推杆3-3、设置在所述第一推杆3-1与所述第三推杆3-3之间的第二推杆3-2、用于驱动所述第二推杆3-2与所述第三推杆3-3运动的第一推动弹簧3-4、第二推动弹簧3-5以及设置在所述第三推杆3-3下端的滑块3-6；其中，所述第一推杆3-1与所述第二推杆3-2之间通过第一伸缩结构连接，所述第二推杆3-2与所述第三推杆3-3通过第二伸缩结构连接，所述第一伸缩结构的伸缩方向朝着远离所述采样管1轴线方向向下倾斜，所述第二伸缩结构的伸缩方向朝着远离所述采样管1轴线方向向上倾斜；所述第一伸缩结构包括设置在所述第一推杆3-1下端且与所述第二推杆3-2上端滑动配合的第一导向孔3-7，所述第一导向孔3-7沿着所述第一推杆3-1的轴线向上倾斜延伸；所述第二伸缩结构包括设置在所述第二推杆3-2下端且与所述第三推杆3-3上端的滑动配合的第二导向孔3-8，所述第二导向孔3-8沿着所述第二伸缩杆的轴线倾斜向上延伸；所述第一推杆3-1的下端设有一固定块4，所述第一推动弹簧3-4的一端作用于所述固定块4，另一端作用于所述第二推杆3-2的上端；所述第二推动弹簧3-5套设在所述第三推杆3-3上，该第二推动弹簧3-5的一端作用于所述第二推杆3-2的下端，另一端作用于所述第三推杆3-3的上端；所述第一推杆3-1的上端与所述采样管1上端通过连接结构连接，该连接结构使得所述第一推杆3-1与所述采样管1保持相对静止的状态；所述第三推杆3-3的下端穿过所述采样管1且与所述活塞2固定连接；所述滑块3-6与所述采样管1外壁滑动配合，所述滑块3-6、所述活塞2以及所述第三推杆3-3进行同步运动。通过设置三组推动驱动组件3可以使得活塞2受力更加均匀，提高活塞2运动的稳定性；通过设置滑块3-6，可以进一步保证活塞2运动的稳定性，另外，在取土的过程中，滑块3-6、活塞2以及第三推杆3-3一起向下运动，滑块3-6能够将采样管1外壁上粘黏的土壤进行刮除，起到清洁采样管1的作用；通过设置导向孔，可以保证第一推杆3-1、第二推杆3-2以及第三推杆3-3之间运动的稳定性。
具体地，所述采样管1在活塞2与所述第三推杆3-3的连接处设有用于避让所述第三推杆3-3的避让槽5，所述避让槽5沿着所述活塞2运动的方向延伸。通过设置避让槽5，可以使得第三推杆3-3穿过避让槽5与活塞2连接。
具体地，所述锁紧机构为电磁装置，包括设置在活塞2内部的电磁线圈。通过给电磁线圈接通电流，使得电磁线圈产生磁场，进而使得活塞2与采样管1产生磁力，使得活塞2吸附在采样管1内壁；因此，当采样管1采集土壤后，活塞2通过电磁装置锁紧在采样管1内壁上，直到需要收集采样土壤时，断开电磁线圈的电流，使活塞2失去磁性，活塞2在推动驱动组件3的驱动下，向下推动土壤，实现自动取土；具体地，该电池装置是根据计算机算出的准确值，给该电磁装置提供电流实现活塞的锁紧。
参见图4-图7，本实施例公开的一种土壤采样设备，包括行走底盘6、土壤采样终端、设置在所述土壤采样终端与所述行走底盘6之间用于调节土壤采样终端进行多维度运动的调节驱动机构7、用于检测土壤的土壤检测装置8、控制装置9以及供电装置10。
参见图4-图7，所述行走底盘6为轮式行走底盘，包括底盘架6-1、设置所述底盘架6-1两侧的行走轮6-2、设置在所述底盘架6-1前后两端的防撞梁6-3以及用于控制行走轮6-2进退和转向的驱动电机6-4；所述调节驱动机构7、所述土壤检测装置8、所述控制装置9以及所述供电装置10均设置在所述底盘架6-1上。采用轮式行走底盘6，对于较硬、表面起伏较小的作业场所具有较好的适宜性。
参见图4-图10，所述调节驱动机构7包括设置在所述行走底盘6上的底座7-1、连接在所述底座7-1与所述土壤采样终端之间的摆动臂、驱动所述摆动臂在在竖直方向上摆动的竖直驱动机构、驱动所述底座7-1沿着水平方向转动的水平驱动机构以及用于驱动所述土壤采样终端插入土壤的动力机构；
参见图4-图10，所述摆动臂为二级摆动臂，由摆臂7-2和动臂7-3构成；其中，所述摆臂7-2设置在所述底座7-1与所述动臂7-3之间，所述摆臂7-2的一端与所述底座7-1铰接，另一端与所述动臂7-3铰接，所述采样管1设置在所述动臂7-3的末端。通过设置二级摆动臂，可以实现采样管1的多级运动，提高采样管1运动的灵活性。
参见图4-图10，所述竖直驱动机构包括用于驱动所述摆臂7-2绕着所述底座7-1摆动的摆臂气缸7-4以及用于驱动所述动臂7-3绕着所述摆臂7-2摆动的动臂气缸7-5；其中，所述摆臂气缸7-4的一端与所述底座7-1铰接，另一端与所述摆臂7-2中部铰接；所述动臂气缸7-5的一端与所述摆臂7-2中部铰接，另一端与所述动臂7-3中部铰接。通过设置摆臂气缸7-4与动臂气缸7-5，可以实现摆臂7-2绕着底座7-1上的铰接点摆动，以及实现动臂7-3绕着摆臂7-2的铰接点进行摆动，从而实现采样管1的多级运动。
参见图4-图10，所述动力机构包括设置在所述动臂7-3与所述采样管1之间的伸缩气缸7-6，所述伸缩气缸7-6的缸体与所述动臂7-3末端连接，该伸缩气缸7-6的伸缩杆与所述采样管1的上端连接。通过伸缩气缸7-6驱动伸缩杆进行伸缩运动，可以实现采样管1伸入或者拔出土壤。
参见图1-3和图11，所述采样管1与所述伸缩气缸7-6的伸缩杆之间设有转动电机7-7，所述转动电机7-7的转轴与所述采样管1的下端连接，该转动电机7-7的机体与所述伸缩杆连接。通过设置转动电机7-7，可以带动采样管1转动，当采样管1进入土壤时，通过快速旋转使得采样管1更容易进入土壤中去。
参见图1-3和图11，所述转动电机7-7的四周设有一连接架11，所述连接架11包括位于上端的连接板11-1与位于下端的4个连接杆11-2，4个连接杆11-2沿着所述采样管1的轴线圆周阵列，4个连接杆11-2的上端与连接板11-1固定连接，下端与所述固定块4固定连接，所述连接板11-1转动连接在所述伸缩气缸7-6的伸缩杆上。通过设置上述结构，有利于土壤采样终端转动时更加稳定，保证了结构之间的刚性连接。
参见图1-3和图11，所述伸缩气缸7-6的伸缩杆上设有轴承12，该轴承12的内圈与所述伸缩气缸7-6的伸缩杆固定连接，外圈与所述第一推杆3-1的上端连接；所述轴承12、所述伸缩气缸7-6的伸缩杆、所述转动电机7-7以及所述第一推杆3-1之间的连接关系构成了所述连接结构。通过设置轴承12，一方面，在转动电机7-7驱动采样管1旋转时，也会带动推动驱动组件3转动，通过轴承12可以实现采样管1与推动驱动组件3进行同步转动；另一方面，可以让推动驱动组件3充分利用空间，使得结构变得更加紧凑，这样可以缩短采样管1的长度，降低制造成本。
参见图11，所述采样管1的下端设有刀头13，所述刀头13由三片向内偏的扇形刀片组成，所述刀头13与所述采样管1为可拆卸连接。通过设置刀头13，在采样管1旋转的过程中，带动刀头13转动，可以对土壤进行搅松，从而有利于采样管1更好的伸入土壤中。
参见图8-图10，所述底座7-1的底部转动设置有第一铰接杆7-11；所述摆臂7-2包括两块平行相对设置的第一壁板7-21、依次转动设置在两个第一壁板7-21之间的第二铰接杆7-22、第三铰接杆7-23、第四铰接杆7-24、第五铰接杆7-25以及设置在所述第一壁板7-21前后两端用于固定两个第一壁板7-21的第一固定板7-26；所述动臂7-3包括两块平行相对设置的第二壁板7-31、依次转动设置在两个第二壁板7-31之间的第六铰接杆7-32、第七铰接杆7-33、第八铰接杆7-34以及设置在所述第二壁板7-31前后两端用于固定两个第二壁板7-31的第二固定板7-35；其中，所述摆臂7-2与所述底座7-1通过所述第二铰接杆7-22铰接，所述摆臂7-2与所述动臂7-3通过第五铰接杆7-25铰接；所述摆臂气缸7-4的一端与所述第一铰接杆7-11固定连接，另一端与所述第三铰接杆7-23固定连接；所述动臂气缸7-5的一端与所述第四铰接杆7-24固定连接，另一端与所述第六铰接杆7-32固定连接；所述伸缩气缸7-6的缸体与所述第八铰接杆7-34连接，所述伸缩气缸7-6与所述第七铰接杆7-33之间设有用于驱动所述伸缩气缸7-6绕着所述第八铰接杆7-34转动的驱动气缸7-8，所述驱动气缸7-8的一端与所述伸缩气缸7-6的缸体固定连接，另一端与所述第七铰接杆7-33固定连接。通过设置铰接杆，可以实现第一壁板7-21与底座7-1、第一壁板7-21与第二壁板7-31之间的铰接功能，也有利于摆臂气缸7-4和动臂气缸7-5的铰接功能，同时也使得结构更加的紧凑；通过设置驱动气缸7-8，实现采样管1的三级摆动功能，进一步提高了采样管1运动的灵活性。
参见图4-图7，所述水平驱动机构包括水平设置的水平气缸7-9，所述水平气缸7-9的一端与所述底盘架6-1铰接，另一端与所述底座7-1的外端铰接。通过设置水平气缸7-9，可以实现底座7-1的转动，进而实现调节驱动机构7的转动。
参见图4-图7，所述土壤检测装置8包括设置在所述行走底盘6上的土壤采样盒8-1、设置在所述土壤采样盒8-1内的多个土壤离心机8-2以及设置在所述土壤离心机8-2上用于检测采样土壤PH值的PH值传感器。通过设置上述结构，当土壤采样终端采集到土壤时，将土壤放入到土壤离心机8-2内，土壤离心机8-2由设定好的速度差速旋转，采样土壤在土壤离心机8-2的作用下进行筛选混合，最后，由PH值传感器进行测定土壤酸碱度，PH值传感器得到的数据回传到控制装置9上进行整合分析。
参见图4-图7，所述控制装置9为无线控制装置9，包括用于发出指令信号的移动工作站、设置在所述行走底盘6上用于收发指令的控制板9-1、用于执行指令的驱动器9-2以及继电器、用于控制气缸的电磁阀组9-3；所述供电装置10包括发电机10-1以及锂电池10-2；所述发电机10-1用于给所述锂电池10-2充电，所述锂电池10-2为所述控制板9-1以及所述继电器提供电压，所述继电器的与所述电磁阀组9-3连接。采用上述结构，通过移动工作站、控制板9-1以及驱动器9-2实现土壤采样终端的采样作业；电磁阀组9-3通过接收继电器通断电命令来改变气流的方向，实现不同气缸的伸缩运动。具体的，首先打开移动工作站的界面，启动发电机10-1，发电机10-1给锂电池10-2进行充电，锂电池10-2给控制板9-1、继电器提供电压，采样人员通过可移动工作站对采样车进退、转向进行控制，控制驱动电机6-4驱动采样车到达指定地点后，接着，水平气缸7-9驱动采集模块水平转动，使得摆动臂与调节驱动机构7朝着指定的方向移动；然后摆臂气缸7-4与动臂气缸7-5分别驱动摆臂7-2与动臂7-3向下摆动，直到土壤采样终端与地面垂直，随后，伸缩气缸7-6驱动土壤采样终端朝着土壤运动，与此同时，转动电机7-7驱动土壤采样终端转动，使得土壤采样终端渐渐地向土壤伸入，当土壤采样终端收集完成采样土壤后，动力机构驱动土壤采样终端从土壤中拔出，摆臂气缸7-4与动臂气缸7-5分别驱动摆臂7-2与动臂7-3向上摆动，在水平气缸7-9的带动下，使得土壤采样终端运动到土壤采样盒8-1的上方，直到土壤采样终端对准土壤离心机8-2的入口上；土壤采样终端中的样本土壤放入到土壤离心机8-2内，土壤离心机8-2由设定好的速度差速旋转，采样土壤在土壤离心机8-2的作用下进行筛选混合，最后，由PH值传感器进行测定土壤酸碱度，PH值传感器得到的数据回传到控制装置9上进行整合分析。按照规划好的路线采样车继续移动到下一个地点按照以上步骤再依次完成土壤采样作业。
参见图1-图3，上述一种土壤采样终端的工作原理是：
工作时，首先采样管1伸入土壤，伸入土壤的过程中，土壤从采样管1的下端入口进入采样管1内，随着采样管1不断向下伸入土壤，土壤相对于采样管1向上运动，并推动活塞2向上运动，活塞2向上运动的同时，带动第三推杆3-3沿着第二伸缩结构的伸缩方向倾斜向上运动，并压缩第二推动弹簧3-5，在第三推杆3-3的作用下，第二推杆3-2也沿着第一伸缩结构的伸缩方向倾斜向上运动，并压缩第一推动弹簧3-4；当采样管1伸入到指定深度，活塞2到达了预定位置，此时，锁紧机构将活塞2锁紧，使得活塞2在采样管1内固定不动，然后采样管1逐渐离开土壤，样品土壤在采样管1内随着采样管1一起离开土壤，接着将采样管1移动到指定地点，对采样管1内的样品土壤进行取出；取出时，锁紧机构松开活塞2，第一推动弹簧3-4与第二推动弹簧3-5复原，第一推动弹簧3-4的弹力驱动第二推杆3-2沿着第一伸缩结构的伸缩方向倾斜向下运动，第二推动弹簧3-5的弹力驱动第三推杆沿着第二伸缩结构的伸缩方向倾斜向下运动，从而带动活塞2向下运动，并推动采样管1中的土壤从采样管1中排出，完成土壤的自动取出。
实施例2
参见图12，本实施例中的其它结构与实施例1相同，不同之处在于：所述第一推杆3-1的上端与所述采样管1的上端外壁固定连接，该固定连接构成所述连接结构。采样上述结构可以实现采样管1与第一推杆3-1与所述采样管1保持相对静止的状态；当驱动采样管1转动时，使得推动驱动组件3在转动方向上与采样管1保持相对静止，使得采样管1旋转的同时，不影响推动驱动组件3的运动。
实施例3
参见图13，本实施例中的其它结构与实施例1相同，不同之处在于：所述锁紧机构包括设置在所述采样管1上端的三组锁紧组件，所述三组锁紧组件沿着所述采样管1的轴线呈圆周阵列，每组锁紧组件包括穿过所述采样管1且向圆周阵列中心延伸的锁紧件14以及驱动所述锁紧件14伸入采样管1内部或者伸出采样管2的锁紧驱动机构15。采用上述结构，当采样管1伸入土壤，活塞2在土壤的推动下向上运动，当活塞2运动到超过锁紧件14的高度，锁紧驱动机构15驱动锁紧件14同时向采样管1内部伸入，将活塞2抵当在采样管1内；当需要取出采样管1的土壤时，锁紧驱动机构15驱动锁紧件14向采样管外部伸出，活塞2在推动驱动组件3的驱动下向下运动，将采样管1内的土壤推出。
实施例4
参见图14，本实施例中的其它结构与实施例1相同，不同之处在于：所述行走底盘6为履带式行走底盘，包括底盘架6-1、设置在所述底盘架6-1两侧的履带6-5、设置在所述底盘架6-1前后两端的防撞梁6-3以及用于控制行走轮6-2进退和转向的控制驱动电机6-4；所述调节驱动机构7、所述土壤检测装置8、所述控制装置9以及所述供电装置10均设置在所述底盘架6-16-1上。采用履带6-5式行走底盘6，抓地能力好，爬坡能力强，与地面的接触面积大，对较松软、地形较为复杂的作业场所具有较好的适宜性。
实施例5
参见图15，本实施例中的其它结构与实施例相同，不同之处在于：所述控制装置9包括设置在所述底盘架6-1上的驾驶室9-4、设置在驾驶室9-4中的驾驶杆9-5、控制台9-6以及驱动器9-2；所述驾驶杆9-5用于发出指令信号，通过所述驱动器9-2控制所述控制驱动电机6-4，实现采样车的前进、后退以及转向；所述控制台9-6通过所述驱动器9-2控制调节驱动机构7、土壤采样终端、土壤检测装置8实现土壤采集与检测。
实施例6
本实施例中的其它结构与实施例1相同，不同之处在于：所述动力机构包括设置在所述动臂7-3与采样管1之间的电动推杆，所述电动推杆的壳体与所述动臂7-3末端连接，该电动推杆的伸缩杆与所述采样管的上端固定连接。通过电动推杆驱动伸缩杆的伸缩运动，进而实现土壤采样终端伸入或者拔出土壤。
实施例7
本实施例中的其它结构与实施例1相同，不同之处在于：所述水平驱动机构包括设置在所述底盘架6-1底部的水平电机以及设置在所述水平电机与所述底座7-1之间将所述水平电机动力传递给底座7-1的传动机构。通过设置水平电机，也可以实现底座7-1的转动，进而带动调节驱动机构7的水平转动。
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)
1.一种土壤采样终端，包括用于采集土壤的采样管以及设置在所述采样管上用于推出采样土壤的土壤推出机构；其中，所述土壤推出机构包括设置在所述采样管内部且与所述采样管内壁滑动配合的活塞、用于驱动所述活塞在所述采样管运动的推动驱动机构以及用于所述采样管在采集土壤后对所述活塞进行锁紧的锁紧机构；其特征在于，
所述推动驱动机构包括至少两组设置在所述采样管外的推动驱动组件；所述推动驱动组件包括位于上方的第一推杆、位于下方的第三推杆、设置在所述第一推杆与所述第三推杆之间的第二推杆、用于驱动所述第二推杆与所述第三推杆运动的第一推动弹簧以及第二推动弹簧；其中，所述第一推杆与所述第二推杆之间通过第一伸缩结构连接，所述第二推杆与所述第三推杆通过第二伸缩结构连接，所述第一伸缩结构的伸缩方向朝着远离所述采样管轴线方向向下倾斜，所述第二伸缩结构的伸缩方向朝着远离所述采样管轴线方向向上倾斜；所述第一推动弹簧的一端作用于所述第一推杆的下端，另一端作用于所述第二推杆的上端；所述第二推动弹簧的一端作用于所述第二推杆的下端，另一端作用于所述第三推杆的上端；所述第一推杆的上端与所述采样管上端通过连接结构连接，该连接结构使得所述第一推杆与所述采样管保持相对静止的状态；所述第三推杆的下端穿过所述采样管且与所述活塞固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种土壤采样终端，其特征在于，所述第一伸缩结构包括设置在所述第一推杆下端且与所述第二推杆上端滑动配合的第一导向孔，所述第一导向孔沿着所述第一推杆的轴线倾斜向上延伸；所述第二伸缩结构包括设置在所述第二推杆下端且与所述第三推杆上端的滑动配合的第二导向孔，所述第二导向孔沿着所述第二伸缩杆倾斜向上延伸。
3.根据权利要求1所述的一种土壤采样终端，其特征在于，所述推动驱动组件还包括设置在所述第三推杆的下端且与所述采样管外壁滑动配合的滑块；所述滑块、所述活塞以及所述第三推杆进行同步运动。
4.根据权利要求1所述的一种土壤采样终端，其特征在于，所述锁紧机构为电磁装置，包括设置在活塞内部的电磁线圈。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种土壤采样终端，其特征在于，所述采样管的下端设有刀头，所述刀头由三片向内偏的扇形刀片组成，所述刀头与所述采样管为可拆卸连接。
6.一种土壤采样设备，其特征在于，包括行走底盘、权利要求1-5任一项所述的土壤采样终端、设置在所述土壤采样终端与所述行走底盘之间用于调节土壤采样终端进行多维度运动的调节驱动机构、用于检测土壤的土壤检测装置、控制装置以及供电装置；其中，
所述行走底盘为轮式行走底盘，包括底盘架、设置在所述底盘架两侧的行走轮、设置在所述底盘架前后两端的防撞梁以及用于控制行走轮进退和转向的驱动电机；所述调节驱动机构、所述土壤检测装置、所述控制装置以及所述供电装置均设置在所述底盘架上；
所述调节驱动机构包括设置在所述行走底盘上的底座、连接在所述底座与所述土壤采样终端之间的摆动臂、驱动所述摆动臂在在竖直方向上摆动的竖直驱动机构、驱动所述底座沿着水平方向转动的水平驱动机构以及用于驱动所述土壤采样终端插入土壤的动力机构；
所述土壤检测装置包括设置在所述行走底盘上的土壤采样盒、设置在所述土壤采样盒内的多个土壤离心机以及设置在所述土壤离心机上用于检测采样土壤PH值的PH值传感器；
所述控制装置为无线控制装置，包括用于发出指令信号的移动工作站、设置在所述行走底盘上用于收发指令的控制板、用于执行指令的驱动器以及继电器、用于控制气缸的电磁阀组；
所述供电装置包括发电机以及锂电池；所述发电机用于给所述锂电池充电，所述锂电池为所述控制板以及所述继电器提供电压，所述继电器的与所述电磁阀组连接。
7.根据权利要求6所述的一种土壤采样设备，其特征在于，所述摆动臂为二级摆动臂，由摆臂和动臂构成；其中，所述摆臂设置在所述底座与所述动臂之间，所述摆臂的一端与所述底座铰接，另一端与所述动臂铰接，所述采样管设置在所述动臂的末端。
8.根据权利要求7所述的一种土壤采样设备，其特征在于，所述竖直驱动机构包括用于驱动所述摆臂绕着所述底座摆动的摆臂气缸以及用于驱动所述动臂绕着所述摆臂摆动的动臂气缸；其中，所述摆臂气缸的一端与所述底座铰接，另一端与所述摆臂中部铰接；所述动臂气缸的一端与所述摆臂中部铰接，另一端与所述动臂中部铰接；
所述动力机构包括设置在所述动臂与所述采样管之间的伸缩气缸，所述伸缩气缸的缸体与所述动臂末端连接，该伸缩气缸的伸缩杆与所述采样管的上端连接；
所述水平驱动机构包括水平设置的水平气缸，所述水平气缸的一端与所述底盘架铰接，另一端与所述底座的外端铰接。
9.根据权利要求8所述的一种土壤采样设备，其特征在于，所述采样管与所述伸缩气缸的伸缩杆之间设有转动电机，所述转动电机的转轴与所述采样管的下端连接，该转动电机的机体与所述伸缩杆连接；
所述转动电机的四周设有一连接架，所述连接架的下端与所述固定架的上端固定连接，上端与所述伸缩气缸的伸缩杆转动连接。
10.根据权利要求9所述的一种土壤采样设备，其特征在于，所述伸缩气缸的伸缩杆上设有轴承，该轴承的内圈与所述伸缩气缸的伸缩杆固定连接，外圈与所述第一推杆的上端连接；所述轴承、所述伸缩气缸的伸缩杆、所述转动电机以及所述第一推杆之间的连接关系构成了所述连接结构。
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| NL2027806B1 (en) | 2022-06-03 |
| NL2027806A (en) | 2021-06-04 |
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