CN111735652A - 一种土壤采样装置以及土壤采样车 - Google Patents

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兰玉彬
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Abstract

本发明公开一种土壤采样装置,包括安装座、多个设置在所述安装座下方用于抓取采样泥土的采样夹以及采样驱动机构;其中,所述多个采样夹呈沿圆周方向均匀分布形成采样筒,所述采样驱动机构用于驱动所述采样夹沿着径向方向做相互靠拢和相互远离运动;其中,所述采样驱动机构包括设置在所述安装座上方的驱动源,所述驱动源与所述安装座之间设有用于将所述驱动源动力传递给每个采样夹并促使多个采样夹做同步运动的同步传动组件。该装置不仅在采集土壤的过程中简单方便,可以实现自动取土,效率高;而且该装置可以适应不同情况的土壤,在采集较为疏松的土壤时,采集过程中样品土壤不会掉落。

Description

一种土壤采样装置以及土壤采样车
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装置以及土壤采样车。
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,申请公布号为CN109682634A的发明专利申请,公开了一种土壤调节驱动机构,该装置包括移动小车、取土器、升降驱动单元、旋转驱动单元和连接架;该取土器包括括管靴、取土管以及多个设置在取土管内的环刀。该发明在取土的过程中,升降驱动单元和旋转驱动单元驱动取土器快速向下旋入目标采集区域,管靴的底端会不断切入下方的土壤;当所有环刀内均填满土壤时,升降驱动单元就可驱动取土器快速向上移动、直至管靴的底端露出地面一定高度;取土完成后工作人员将管靴从取土管上拧下后,环刀则会带动填充在其内的土壤样品一同从取土管从掉落下来。但是上述土壤采样装置存在以下不足:
1、在采样完成后,需要手动将管靴取土管上拧下,然后再将土壤从环刀内取出,取样过程复杂,效率低。
2、上述土壤采样装置,当遇到采集较为疏松的土层时,当环刀填满土壤,升降单元驱动取土器上升时,环刀内的土壤会从取土器下端掉落,较难保证将土壤能顺利从土层中取出。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题,提供一种土壤采样装置,该装置不仅在采集土壤的过程中简单方便,可以实现自动取土,效率高;而且该装置可以适应不同情况的土壤,在采集较为疏松的土壤时,采集过程中样品土壤不会掉落。
本发明的另一个目的在于提供一种土壤采样车。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种土壤采样装置,包括安装座、多个设置在所述安装座下方用于抓取采样泥土的采样夹以及采样驱动机构;其特征在于,所述多个采样夹沿圆周方向均匀分布形成采样筒,所述采样驱动机构用于驱动所述采样夹沿着径向方向做相互靠拢和相互远离运动;其中,
所述采样驱动机构包括设置在所述安装座上方的驱动源,所述驱动源与所述安装座之间设有用于将所述驱动源动力传递给每个采样夹并促使多个采样夹做同步运动的同步传动组件。
上述一种土壤采样装置的工作原理是:
工作时,首先将采样夹深入土壤中,使得土壤填满在采样夹之间,然后驱动源驱动同步传动组件运动,带动每个采样夹朝着采样筒的径向方向同时向中心靠近,采样夹之间相互合拢,然后将采样夹之间的样品土壤抱紧,接着将采样夹从土壤中拔出,需要从采样夹取出样品土壤时,驱动源驱动同步传动组件反向运动,带动每个采样夹朝着采样筒的径向方向同时向中心远离,采样夹之间相互分离,样品土壤在失去采样夹的夹紧力,从采样夹中掉落,完成土壤采集。
本发明的一个优选方案,其中,所述同步传动组件包括设置在所述安装座上方的传动板、设置在每个所述采样夹上端的传动杆以及设置在所述采样夹与所述传动杆之间设有用于引导所述采样夹沿着径向方向运动的导向组件;其中,所述传动板的中心与采样筒中心在轴向投影重叠,所述驱动源的输出端与所述传动板的中心连接;所述传动板在与所述传动杆对应的位置处设有偏心槽,所述偏心槽相对于所述传动板的中心偏心设置,该偏心槽的一端到所述传动板的中心距离小于另一端到所述传动板的中心距离;所述传动杆穿过所述偏心槽且与所述偏心槽滑动配合。采用上述结构,通过驱动源驱动传动板在所述安装座上转动,偏心槽也绕着传动板的中心转动,由于偏心槽偏心设置,偏心槽的两端到传动板中心存在径向的距离差,在导向组件的作用下,偏心槽带动传动杆在偏心槽上滑动,使得传动杆在传动板的径向方向做相互靠近或者远离的同步运动,由于传动板的中心与采样夹阵列的圆周中心在轴向投影重叠,进而带动采样夹沿着采样筒的径向方向做相互靠拢和或者远离运动同步运动,最终实现采样夹夹持土壤与松开土壤的功能。
优选地,所述导向组件包括两条平行设置在所述安装座上的导轨以及与所述导轨滑动配合的滑块;其中,两条所述导轨的中心线朝向采样筒的中心,所述传动杆的下端与所述滑块上端固定连接,所述采样夹的上端与所述滑块的下端连接。通过设置导向组件,可以保证采样夹能够沿着径向方向运动,与此同时,还有利于采样夹在夹持土壤和松开土壤时,运动地更加稳定。
本发明的一个优选方案,其中,所述采样夹包括形状为弧形的采样片以及两条平行设置在所述采样片与所述滑块之间的连接臂,其中,所述两条连接臂的上端穿过所述安装座分别与所述滑块的两端固定连接,下端与所述采样片的外壁固定连接。通过设置弧形的采样片,在采集土壤时,可以更好地将土壤夹紧,通过设置连接臂,可以使得整个采样夹的结构显得更加紧凑。
进一步地,所述安装座上在于所述连接臂对应的位置处设有用于避让所述连接臂的避让槽。其好处在于,通过设置避让槽,连接臂可以穿过避让槽与滑块连接,在连接臂运动的过程中不会与安装座发生干涉,而且还使得整个结构更加的紧凑。
进一步地,所述采样片的底部设有利刃,其好处在于,可以更好的将采样片进入土壤。
进一步地,所述采样夹为三个。设置三个采样夹可以使得结构更加紧凑,而且采集土壤效果好。
优选地,所述驱动源为采样驱动电机,所述采样驱动电机的通过安装架固定连接在所述安装座上,所述采样驱动电机的主轴与所述传动板的中心连接。通过设置采样驱动电机,可以实现传动板沿着采样筒的中心转动。
一种土壤采样车,包括行走底盘、土壤采样装置、设置在所述土壤采样装置与所述行走底盘之间用于调节土壤采样装置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,所述土壤采样装置设置在所述动臂的末端。通过设置二级摆动臂,可以实现土壤采样装置的多级运动,提高土壤采样装置运动的灵活性。
优选地,所述土壤采样装置与所述动臂的末端之间设有固定架,所述固定架的一端与所述安装座固定连接,另一端与所述动臂末端连接。
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,从而实现土壤采样装置的多级运动。
优选地,所述动力机构包括设置在所述动臂与所述固定架之间的伸缩气缸,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固定架的上端连接。通过伸缩气缸驱动伸缩杆进行伸缩运动,可以实现土壤采样装置伸入或者拔出土壤。
优选地,所述固定架与所述伸缩气缸的伸缩杆之间设有用于驱动所述土壤采样装置转动的转动电机,所述转动电机的转轴与所述固定架的上端连接,该转动电机的机体与所述伸缩杆连接。通过设置转动电机,可以带动土壤采样装置转动,当土壤采样装置进入土壤时,通过快速旋转使得土壤采样装置更容易进入土壤中去。
优选地,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,实现土壤采样装置的三级摆动功能,进一步提高了土壤采样装置运动的灵活性。
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,多个采样夹沿着圆周方向均匀分布,通过驱动采样夹沿着径向方向做相互靠拢和相互远离运动,可以实现采样夹的自动抓取土壤以及自动松开土壤,通过松开采样夹即可获得采样土壤,采集土壤过程简单方便,实现自动取土工能,因此,采集土壤效率更高。
2、本发明中的采样夹,可以采集不同硬度的土壤,特别是采集疏松的土壤时,可以将土壤抱紧,在采集过程中土壤不会发生掉落。
附图说明
图1-图5为本发明中的一种土壤采样装置的第一种具体实施方式的结构示意图,其中,图1为主视图,图2为仰视图,图3为采样夹相互靠拢状态的立体图,图4为采样夹相互远离状态的立体图,图5为另一视角方向的立体图。
图6为本发明中的一种土壤采样装置的传动板的立体结构示意图。
图7为图4中省去采样驱动电机、安装架以及传动板的立体结构示意图。
图8-图11为本发明中的一种土壤采样车的第一种具体实施方式的结构示意图,其中,图8为立体图,图9为另一视角方向的立体图,图10为俯视图,图11为仰视图。
图12-图14为本发明中的一种土壤采样车的调节驱动机构的结构示意图,其中,图12为主视图,图13为立体图,图14为另一视角方向的立体图。
图15为本发明中的土壤采样装置与伸缩气缸之间连接的立体结构示意图。
图16为本发明中的一种土壤采样装置的第二种具体实施方式的同步传动组件的立体结构示意图。
图17为本发明中的一种土壤采样装置的第三种具体实施方式的导向组件的立体结构示意图。
图18为本发明中的一种土壤采样车的第四种具体实施方式的行走底盘的立体结构示意图。
图19为本发明中的一种土壤采样车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,本实施例中的一种土壤采样装置,包括安装座1、三个设置在所述安装座1下方用于抓取采样泥土的采样夹2以及采样驱动机构;其中,三个采样夹2沿圆周方向均匀分布形成采样筒,所述采样驱动机构用于驱动所述采样夹2沿着径向方向做相互靠拢和相互远离运动。
参见图1-图7,所述采样驱动机构包括设置在所述安装座1上方的驱动源,所述驱动源与所述安装座1之间设有用于将所述驱动源动力传递给每个采样夹2并促使三个采样夹做同步运动的同步传动组件3;所述同步传动组件3包括设置在所述安装座1上方的传动板3-1、设置在每个所述采样夹2上端的传动杆3-2以及设置在所述采样夹2与所述传动杆3-2之间设有用于引导所述采样夹2沿着径向方向运动的导向组件;其中,所述传动板3-1的中心与采样筒的中心在轴向投影重叠,所述驱动源的输出端与所述传动板3-1的中心连接;所述传动板3-1在与所述传动杆3-2对应的位置处设有偏心槽3-4,所述偏心槽3-4相对于所述传动板3-1的中心偏心设置,该偏心槽3-4的一端到所述传动板3-1的中心距离小于另一端到所述传动板3-1的中心距离;所述传动杆3-2穿过所述偏心槽3-4且与所述偏心槽3-4滑动配合。采用上述结构,通过驱动源驱动传动板3-1在所述安装座1上转动,偏心槽3-4也绕着传动板3-1的中心转动,由于偏心槽3-4偏心设置,偏心槽3-4的两端到传动板3-1中心存在径向的距离差,在导向组件的作用下,偏心槽3-4带动传动杆3-2在偏心槽3-4上滑动,使得传动杆3-2在传动板3-1的径向方向做相互靠近或者远离的同步运动,由于传动板3-1的中心与采样夹2阵列的圆周中心在轴向投影重叠,进而带动采样夹2沿着采样筒的径向方向做相互靠拢和或者远离运动同步运动,最终实现采样夹2夹持土壤与松开土壤的功能。
参见图4-图7,所述导向组件包括两条平行设置在所述安装座1上的导轨3-5以及与所述导轨3-5滑动配合的滑块3-6;其中,两条所述导轨3-5的中心线朝向采样筒的中心,所述传动杆3-2的下端与所述滑块3-6上端固定连接,所述采样夹2的上端与所述滑块3-6的下端连接。通过设置导向组件,可以保证采样夹2能够沿着径向方向运动,与此同时,还有利于采样夹2在夹持土壤和松开土壤时,运动地更加稳定。
参见图1-图7,所述驱动源为采样驱动电机4,所述采样驱动电机4的通过安装架5固定连接在所述安装座1上,其中,所述安装架5包括位于上端的安装板5-1和位于下端的三个安装杆5-2,三个安装杆5-2绕着所述传动板3-1的中心均匀分布,三个安装杆5-2上端与安装板5-1固定连接,下端穿过所述传动板3-1与所述安装座1固定连接,所述采样驱动电机4固定在安装板5-1上,该采样驱动电机4的主轴与所述传动板3-1的中心连接。通过设置采样驱动电机4,可以实现传动板3-1沿着采样筒的中心转动。
具体的,所述传动板3-1上设有用于避让所述安装杆5-2的躲避槽3-11。通过设置躲避槽3-11,传动板3-1在转动的过程中不会与安装杆5-2发生干涉,而且还使得整个结构更加的紧凑。
参见图1-图7,所述采样夹2包括形状为弧形的采样片2-1以及两条平行设置在所述采样片2-1与所述滑块3-6之间的连接臂2-2,其中,所述两条连接臂2-2的上端穿过所述安装座1分别与所述滑块3-6的两端固定连接,下端与所述采样片2-1的外壁固定连接。通过设置弧形的采样片2-1,在采集土壤时,可以更好地将土壤夹紧,通过设置连接臂2-2,可以使得整个采样夹2的结构显得更加紧凑。
进一步地,所述安装座1上在于所述连接臂2-2对应的位置处设有用于避让所述连接臂2-2的避让槽1-1。其好处在于,通过设置避让槽1-1,连接臂2-2可以穿过避让槽1-1与滑块3-6连接,在连接臂2-2运动的过程中不会与安装座1发生干涉,而且还使得整个结构更加的紧凑。
进一步地,所述采样片2-1的底部设有利刃2-11,其好处在于,可以更好的将采样片2-1进入土壤。
参见图8-图11,本实施例中公开一种土壤采样车,包括行走底盘6、土壤采样装置、设置在所述土壤采样装置与所述行走底盘6之间用于调节土壤采样装置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8-图11,所述行走底盘6为轮式行走底盘,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6-1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12-图15,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与所述土壤采样装置之间的摆动臂、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装置插入土壤的动力机构;其中,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,所述土壤采样装置通过固定架11与所述动臂7-3的末端连接;其中,所述固定架11包括位于上端的固定块11-1与位于下端的6个固定杆11-2,6个固定杆11-2沿着所述传动板3-1的中心采样筒,6个固定杆11-2上端与固定块11-1固定连接,下端与所述安装座1固定连接,所述动臂7-3末端与所述固定块11-1连接。通过设置二级摆动臂,可以实现土壤采样装置的多级运动,提高土壤采样装置运动的灵活性。
参见图12-图15,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,从而实现土壤采样装置的多级运动。
参见图12-图15,所述动力机构包括设置在所述动臂7-3与所述固定架11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的伸缩杆与所述固定架11的固定块11-1连接。通过伸缩气缸7-6驱动伸缩杆进行伸缩运动,可以实现土壤采样装置伸入或者拔出土壤。
参见图12-图15,所述固定架11与所述伸缩气缸7-6的伸缩杆之间设有用于驱动所述土壤采样装置转动的转动电机7-7,所述转动电机7-7的转轴与所述固定架11的固定块11-1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,可以带动土壤采样装置转动,当土壤采样装置进入土壤时,通过快速旋转使得土壤采样装置更容易进入土壤中去。
参见图12-图15,所述转动电机7-7的四周设有一连接架12,所述连接架12包括位于上端的连接板12-1与位于下端的6个连接杆12-2,6个连接杆12-2绕着所述传动板3-1的中心均匀分布,6个连接杆12-2的上端与连接板12-1固定连接,下端与所述固定块11-1固定连接,所述连接板12-1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,有利于土壤采样装置转动时更加稳定,保证了结构之间的刚性连接。
参见图12-图15,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,也有利于实现摆臂气缸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,实现土壤采样装置的三级摆动功能,进一步提高了土壤采样装置运动的灵活性。
参见图12-图15,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8-图11,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,当土壤采样装置采集到土壤时,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8-图11,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实现土壤采样装置的采样作业;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,直到土壤采样装置与地面垂直,随后,伸缩气缸7-6驱动土壤采样装置朝着土壤运动,与此同时,转动电机7-7驱动土壤采样装置转动,使得土壤采样装置渐渐地向土壤伸入,当土壤采样装置收集完成采样土壤后,动力机构驱动土壤采样装置从土壤中拔出,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,使得土壤采样装置运动到土壤采样盒8-1的上方,直到土壤采样装置对准土壤离心机8-2的入口上;土壤采样装置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,上述一种土壤采样装置的工作原理是:
工作时,首先将采样夹2深入土壤中,使得土壤填满在采样夹2之间,然后驱动源驱动同步传动组件3运动,带动每个采样夹2朝着采样筒的径向方向同时向中心靠近,采样夹2之间相互合拢,然后将采样夹2之间的样品土壤抱紧,接着将采样夹2从土壤中拔出,需要从采样夹2取出样品土壤时,驱动源驱动同步传动组件3反向运动,带动每个采样夹2朝着采样筒的径向方向同时向中心远离,采样夹2之间相互分离,样品土壤在失去采样夹2夹紧力,从采样夹2中掉落,完成土壤采集。
实施例2
参见图16,本实施例中的其它结构与实施例1相同,不同之处在于:所述同步传动组件3包括丝杆3-7、与所述丝杆3-7配合的丝杆螺母3-8以及3个设置在所述丝杆螺母3-8与滑块3-6之间的连杆3-9;其中,所述丝杆3-7的上端与采样驱动电机4的转轴连接,下端与所述安装座1转动连接;所述连杆3-9的一端与所述丝杆螺母3-8铰接,另一端与所述滑块3-6铰接。通过上述同步传动组件3,可以实现采样夹2沿着采样筒的径向方向做相互靠拢和或者远离运动同步运动,实现采样夹2夹持土壤与松开土壤的功能。
实施例3
参见图17,本实施例中的其它结构与实施例1相同,不同之处在于:所述导向组件包括设置在所述安装座1上的导向槽3-10以及与所述导向槽3-10滑动配合的滑动块3-11;其中,所述导向槽3-10的朝着采样筒的中心延伸,所述传动杆3-2的下端与所述滑动块3-11上端固定连接,所述采样夹2的上端与所述滑动块3-11的下端连接。通过设置导向组件,可以保证采样夹2能够沿着安装座1的径向方向运动,与此同时,还有利于采样夹2在夹持土壤和松开土壤时,运动地更加稳定。
实施例4
参见图18,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6-1上。采用履带式行走底盘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19,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、土壤采样装置、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与固定架11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固定架11的上端固定连接。通过电动推杆驱动伸缩杆的伸缩运动,进而实现土壤采样装置伸入或者拔出土壤。
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)

1.一种土壤采样装置,包括安装座、多个设置在所述安装座下方用于抓取采样泥土的采样夹以及采样驱动机构;其特征在于,所述多个采样夹沿圆周方向均匀分布形成采样筒,所述采样驱动机构用于驱动所述采样夹沿着径向方向做相互靠拢和相互远离运动;其中,
所述采样驱动机构包括设置在所述安装座上方的驱动源,所述驱动源与所述安装座之间设有用于将所述驱动源动力传递给每个采样夹并促使多个采样夹做同步运动的同步传动组件。
2.根据权利要求1所述的一种土壤采样装置,其特征在于,所述同步传动组件包括设置在所述安装座上方的传动板、设置在每个所述采样夹上端的传动杆以及设置在所述采样夹与所述传动杆之间设有用于引导所述采样夹沿着径向方向运动的导向组件;其中,所述传动板的中心与采样筒的中心在轴向投影重叠,所述驱动源的输出端与所述传动板的中心连接;所述传动板在与所述传动杆对应的位置处设有偏心槽,所述偏心槽相对于所述传动板的中心偏心设置,该偏心槽的一端到所述传动板的中心距离小于另一端到所述传动板的中心距离;所述传动杆穿过所述偏心槽且与所述偏心槽滑动配合。
3.根据权利要求2所述的一种土壤采样装置,其特征在于,所述导向组件包括两条平行设置在所述安装座上的导轨以及与所述导轨滑动配合的滑块;其中,两条导轨的中心线朝向采样筒的中心,所述传动杆的下端与所述滑块上端固定连接,所述采样夹的上端与所述滑块的下端连接。
4.根据权利要求3所述的一种土壤采样装置,其特征在于,所述采样夹包括形状为弧形的采样片以及两条平行设置在所述采样片与所述滑块之间的连接臂,其中,所述两条连接臂的上端穿过所述安装座分别与所述滑块的两端固定连接,下端与所述采样片的外壁固定连接;所述安装座上在与所述连接臂对应的位置处设有用于避让所述连接臂的避让槽。
5.根据权利要求4所述的一种土壤采样装置,其特征在于,所述驱动源为采样驱动电机,所述采样驱动电机的通过安装架固定连接在所述安装座上,所述采样驱动电机的主轴与所述传动板的中心连接。
6.一种土壤采样车,其特征在于,包括行走底盘、权利要求1-5任一项所述土壤采样装置、设置在所述土壤采样装置与所述行走底盘之间用于调节土壤采样装置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车,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,所述土壤采样装置设置在所述动臂的末端;所述土壤采样装置与所述动臂的末端之间设有固定架,所述固定架的一端与所述安装座固定连接,另一端与所述动臂末端连接。
8.根据权利要求7所述的一种土壤采样车,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固定架之间的伸缩气缸,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固定架的上端连接;
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车,其特征在于,所述固定架与所述伸缩气缸的伸缩杆之间设有用于驱动所述土壤采样装置转动的转动电机,所述转动电机的转轴与所述固定架的上端连接,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车,其特征在于,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。
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