CN111781009A - 一种自动土壤取样机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动土壤取样机器人，主要涉及土壤取样领域。包括取样车体，取样车体上固定有支架，支架上设有取样装置，其特征在于：取样装置包括滑杆、支座、取样外筒、取样内筒，滑杆竖直的滑动连接在支架上，支座固定在滑杆的底部，取样外筒转动连接在支座的底部，取样内筒固定在支座的底部，取样外筒套接在取样内筒的外部，取样内筒上设有多个取样腔、放置腔，取样腔位于放置腔的上方并与其连通，放置腔内可拆卸连接有取样杯，取样外筒与取样腔相同高度的位置设有取样孔，取样外筒的底部设有取样钻头。本发明的有益效果在于：它能够保证土壤取样的准确性，避免不同土壤样品的混合，使取样更加准确、便利。

Description

一种自动土壤取样机器人

技术领域

本发明涉及土壤取样领域，具体是一种自动土壤取样机器人。

背景技术

当前常见的土壤取样方式一般是将取样杆插入土壤中，旋转取样杆后土壤自动进入取样杆的取样孔中，这样的取样方式，结构简单，操作便利，但是对于土壤较深层次的取样这样的结构就存在很大的不便，现有技术中也有针对此提出的改进，取样装置的自动化程度更高，能够对不同深度的土壤进行取样，但是这些改进的装置对于要求比较严格的土壤检测而言，其取样杆的取样孔重复使用，不同土壤容易积存在取样孔内进而造成土壤样品混杂，影响了土壤取样的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动土壤取样机器人，它能够保证土壤取样的准确性，避免不同土壤样品的混合，使取样更加准确、便利。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种自动土壤取样机器人，包括取样车体，所述取样车体上固定有支架，所述支架上设有取样装置，所述取样装置包括滑杆、支座、取样外筒、取样内筒，所述滑杆竖直的滑动连接在支架上，所述支架上设有驱动滑杆滑动的第一动力装置，所述支座固定在滑杆的底部，所述取样外筒转动连接在支座的底部，所述支座上设有驱动取样外筒转动的第二动力装置，所述取样内筒固定在支座的底部，所述取样外筒套接在取样内筒的外部，所述取样内筒上设有多个取样腔、放置腔，所述取样腔位于放置腔的上方并与其连通，所述放置腔内可拆卸连接有取样杯，所述取样外筒与取样腔相同高度的位置设有取样孔，所述取样外筒的底部设有取样钻头。

进一步的，所述取样腔内设有伸缩杆，所述伸缩杆底部的活动端上设有压实板，所述压实板的直径不大于取样杯横截面的直径，所述压实板上开有漏土孔。

进一步的，所述压实板与取样腔的内侧壁滑动连接，所述取样腔的直径小于放置腔的直径。

进一步的，所述支架上设有滑套，所述滑杆滑动连接在滑套的内部，所述第一动力装置包括第一电机、第一齿轮、齿条，所述第一电机固定在支架上，所述第一齿轮固定在第一电机的输出轴上，所述齿条设置在滑杆上，所述滑套的侧壁上开有条形通孔，所述第一齿轮穿过条形通孔后与齿条啮合。

进一步的，所述支座上水平的设有固定板，所述第二动力装置包括第二电机、第二齿轮、环形齿轮，所述第二电机固定在固定板上，所述第二齿轮固定在第二电机的输出轴上，所述环形齿轮固定在取样外筒的顶部，所述第二齿轮与环形齿轮啮合。

进一步的，所述取样车体上设有机械手，所述机械手的一端设有抓手，所述取样杯上对称的设有抓取槽，所述抓手的大小与抓取槽相适应，所述取样车体上设有取样杯放置架。

进一步的，所述放置槽内的底部设有插槽，所述插槽内设有压缩弹簧，所述取样杯的底部设有插块，所述插块与插槽插接配合，所述插块的底部与压缩弹簧的顶部相接触。

进一步的，所述支架上设有升降杆，所述升降杆上设有清理刷、冲洗器、紫外光发生器，所述取样孔位于升降杆的运动范围内。

进一步的，所述取样车体包括固定台、车架、缓冲架、行走轮，第三驱动装置，所述行走轮转动连接在车架上，所述第三驱动装置驱动行走轮转动，所述缓冲架设置在车架的顶部，所述固定台设置在缓冲架的顶部。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的取样装置设置了取样内筒、取样外筒，所述取样外筒的底部设置钻头，利用取样外筒的转动将取样内筒、取样外筒插入土壤深处进行取样，取样更加便利，且取样外筒套接在取样内筒的外部，在取样内筒上设置取样腔和放置腔，取样杯放置在放置腔内，随着取样外筒的转动，土壤从取样孔处进入取样腔并掉落在底部的取样杯内，每次取样完毕后更换取样杯，避免了土壤的堆积，在不同土壤取样时不会产生土壤样品混合的情况，保证了取样的准确性。

附图说明

附图1是本发明的立体结构示意图。

附图2是本发明的前视图。

附图3是本发明的左视图。

附图4是本发明的附图3中A方向的剖视图。

附图5是本发明的附图3中B方向的剖视图。

附图6是本发明的附图3中C方向的剖视图。

附图7是本发明的附图4中D方向的剖视图。

附图中所示标号：

1、取样车体；2、支架；3、滑杆；4、支座；5、取样外筒；6、取样内筒；7、取样腔；8、放置腔；9、取样杯；10、取样孔；11、取样钻头；12、伸缩杆；13、压实板；14、漏土孔；15、滑套；16、第一电机；17、第一齿轮；18、齿条；19、条形通孔；20、固定板；21、第二电机；22、第二齿轮；23、环形齿轮；24、机械手；25、抓手；26、抓取槽；27、取样杯放置架；28、插槽；29、压缩弹簧；30、插块；31、升降杆；32、清理刷；33、冲洗器；34、紫外光发生器；35、固定台；36、车架；37、缓冲架；38、行走轮。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

本发明所述是一种自动土壤取样机器人，主体结构包括取样车体1，所述取样车体1用于起到支撑和固定作用，所述取样车体1上通过焊接或者螺栓固定有支架2，所述支架2上设有取样装置，所述取样装置包括滑杆3、支座4、取样外筒5、取样内筒6，所述滑杆3竖直的滑动连接在支架2上，所述滑杆3能够沿着竖直方向在支架2上滑动，所述支架2上设有驱动滑杆3滑动的第一动力装置，所述第一动力装置可以使用任意能够驱动滑杆3滑动的装置均可，所述支座4焊接或者螺栓固定在滑杆3的底部，所述取样外筒5通过轴承转动连接在支座4的底部，所述支座4上设有驱动取样外筒5转动的第二动力装置，所述第二动力装置使用任意能够驱动取样外筒5转动的装置均可，所述取样内筒6固定在支座4的底部，所述取样外筒5套接在取样内筒6的外部，所述取样外筒5能够相对于取样内筒6套接转动，所述取样内筒6上设有多个取样腔7、放置腔8，所述取样腔7、放置腔8均为多个，所述取样腔7位于放置腔8的上方并与其连通，所述放置腔8内可拆卸连接有取样杯9，具体的可以使用活动插接的方式，所述取样外筒5与取样腔7相同高度的位置设有取样孔10，随着取样外筒5的转动，土壤从所述取样外筒5的取样孔10进入取样腔7内，然后在自身重力的作用下掉落到放置腔8内的取样杯9中，每次取样都更换新的取样杯9，这样能够避免不同取样时土壤的混合，保证了土壤取样的准确，且能够通过滑杆3的上下滑动实现对不同深度土壤的取样，对土壤深处取样的效果很好，在取样外筒5与放置腔8相同高度的位置上开设取放孔，在取放孔处转动连接盖板，便于取样杯9从取放孔内进入放置腔8，所述取样外筒5的底部设有取样钻头11，随着取样外筒5的转动，能够带动取样钻头11转动，从而能够更容易的深入土壤的深处，提高取样的效率。

优选的，所述取样腔7内设有伸缩杆12，具体的伸缩杆12可以采用电推杆，具体型号不限，不作为发明点在此不做赘述，所述伸缩杆12底部的活动端上设有压实板13，所述压实板13能够在伸缩杆12的带动下在取样腔7和放置腔8内上下运动，所述压实板13的直径不大于取样杯9横截面的直径，在取样杯9放入后压实板13可以运动到取样杯9的内部，所述压实板13上开有漏土孔14，取样时压实板13可以运动或保持在取样腔7的顶部，保持在取样腔7的顶部不动时即可在取样完毕后进行一次性的压实操作，或者当取样时压实板13上下运动多次压实，从取样腔7掉入的土壤可以经过漏土孔14掉入取样杯9的内部，然后利用压实板13的上下运动将土壤压实，保证取样后土壤在取样杯9内的稳定，取样完毕可以继续控制伸缩杆12上下运动，将其上沾染的土壤抖掉，避免对下次取样产生影响。

优选的，所述压实板13与取样腔7的内侧壁滑动连接，通过压实板13的上下运动，能够将取样腔7的侧壁上积存的土壤也都刮取下来，避免土壤在取样腔7的侧壁上积存，进一步的降低不同土壤取样时土壤样品之间的相互影响，所述取样腔7的直径小于放置腔8的直径，这样的设置能够保证取样腔7的整体都位于放置腔8的范围内，能够避免土壤样品在取样腔7内聚集，降低土壤样品残留，提高取样的准确性。

优选的，所述支架2上设有滑套15，所述滑套15位中空的套管装结构，通过焊接或者螺栓竖直的固定在支架2的一侧，所述滑杆3滑动连接在滑套15的内部，所述第一动力装置包括第一电机16、第一齿轮17、齿条18，所述第一电机16通过螺栓固定在支架2上，所述第一齿轮17焊接固定在第一电机16的输出轴上，所述齿条18焊接固定在滑杆3上，所述滑套15的侧壁上开有条形通孔19，所述第一齿轮17穿过条形通孔19后与齿条18啮合，通过第一电机16的转动，带动第一齿轮17转动，从而使齿条18级滑杆3上下滑动，结构简单，对滑杆3滑动的距离更容易控制。

优选的，所述支座4上水平的焊接固定有固定板20，所述第二动力装置包括第二电机21、第二齿轮22、环形齿轮23，所述第二电机21竖直的通过螺栓固定在固定板20上，所述第二齿轮22焊接固定在第二电机21的输出轴上，所述取样外筒5位中空的壳体结构，环形齿轮23为中空的齿轮结构，所述环形齿轮23通过焊接固定在取样外筒5的顶部，所述第二齿轮22与环形齿轮23啮合，利用第二电机21的转动带动第二齿轮22转动，从带动环形齿轮23及取样外筒5转动，结构简单，取样外筒5的转动更加稳定。

优选的，所述取样车体1上设有机械手24，所述机械手24使用现有技术中任意的机械手均可，所述机械手24的一端设有抓手25，所述抓手25包括两个能够转动的抓取杆，通过两个抓取杆的靠近或者远离实现抓取功能，所述取样杯9上对称的设有抓取槽26，所述抓取槽26优选的延伸至取样杯9的外侧壁的一周，这样可以在取样杯9的任意位置对其进行抓取，所述抓手25的大小与抓取槽26相适应，所述取样车体1上设有取样杯放置架27，可以将多个取样杯9放置在取样杯放置架27，便于样品的存放和取样杯9的使用，使用时利用机械手24上的抓手25抓取取样杯放置架27上的取样杯9将其放置到放置腔8内，取样完毕再将其从放置腔8内取出放置到取样杯放置架27上，全程利用机械手24自动实现取样，，取样效率更高，同时避免了人员与取样杯9的过多的直接接触，降低了取样过程人为因素对样品的影响。

优选的，所述放置腔8内的底部设有插槽28，优选的所述插槽28由放置腔8的底部向下凹陷形成，所述放置腔8的底部还设有水平的安装槽，其与插槽28连通，安装槽延伸至取样内筒6的外侧壁上，所述插槽28内设有压缩弹簧29，所述压缩弹簧29的底部通过螺钉固定在插槽28的底部，所述取样杯9的底部一体成型的设有插块30，插块30的底部设有斜角，所述插块30与插槽28插接配合，所述插块30的底部与压缩弹簧29的顶部相接触，使用时先将取样杯9放入放置腔8内，此过程中插块由安装槽进入插槽28内，使其底部的斜角与压缩弹簧29的接触过程中对压缩弹簧29进行压缩，利用压缩弹簧29的弹力使取样杯9固定牢固，提高了取样过程中取样杯9的牢固性。

优选的，所述支架2上设有升降杆31，所述升降杆31可以使用气缸、电推杆等任意具备升降功能的装置，所述升降杆31上设有清理刷32、冲洗器33、紫外光发生器34，所述清理刷32优选的与升降杆31转动连接，利用电机进行驱动，US噢书冲洗器33内盛有水，通过喷水对装置进行清洗，所述紫外灯发生器34位任意具备能够产生紫外光的装置均可，所述取样孔10位于升降杆31的运动范围内，这样的设置能够使取样完成后清理刷32、冲洗器33、紫外光发生器34均能够对取样孔10及取样腔7进行清理，进一步的降低取样腔7内土壤和微生物的残留，进一步提高取样数据的准确。

优选的，所述取样车体1包括固定台35、车架36、缓冲架37、行走轮38，第三驱动装置，所述行走轮38转动连接在车架36上，所述第三驱动装置驱动行走轮38转动，具体的可以使用电机驱动，行走轮38的中心与电机的输出轴固定连接带动其转动，所述缓冲架37设置在车架36的顶部，优选的缓冲架37使用剪式结构，所述固定台35设置在缓冲架37的顶部，能够降低移动过程中固定台35受到的震动，取样杯9可以防止在固定台35上，便于取样杯9放置时的稳定。

工作原理：本发明的装置通过设置了取样内筒6、取样外筒5，所述取样外筒5的底部设置取样钻头11，利用取样外筒5的转动带动取样钻头11转动，将取样内筒6、取样外筒5均插入土壤深处进行取样，取样更加便利，且取样外筒5套接在取样内筒6的外部，在取样内筒6上设置取样腔7和放置腔8，取样杯9放置在放置腔8内，随着取样外筒5的转动，土壤从取样孔10处进入取样腔7并掉落在底部的取样杯9内，每次取样完毕后更换取样杯9，避免了土壤的堆积，在不同土壤取样时不会产生土壤样品混合的情况，保证了取样的准确性，利用滑杆3的上下移动，可以带动取样外筒5和取样内筒6深入到土壤的不同深度进行取样，使取样变得更加便捷。

Claims (9)

1.一种自动土壤取样机器人，包括取样车体(1)，所述取样车体(1)上固定有支架(2)，所述支架(2)上设有取样装置，其特征在于：所述取样装置包括滑杆(3)、支座(4)、取样外筒(5)、取样内筒(6)，所述滑杆(3)竖直的滑动连接在支架(2)上，所述支架(2)上设有驱动滑杆(3)滑动的第一动力装置，所述支座(4)固定在滑杆(3)的底部，所述取样外筒(5)转动连接在支座(4)的底部，所述支座(4)上设有驱动取样外筒(5)转动的第二动力装置，所述取样内筒(6)固定在支座(4)的底部，所述取样外筒(5)套接在取样内筒(6)的外部，所述取样内筒(6)上设有多个取样腔(7)、放置腔(8)，所述取样腔(7)位于放置腔(8)的上方并与其连通，所述放置腔(8)内可拆卸连接有取样杯(9)，所述取样外筒(5)与取样腔(7)相同高度的位置设有取样孔(10)，所述取样外筒(5)的底部设有取样钻头(11)。

2.根据权利要求1所述一种自动土壤取样机器人，其特征在于：所述取样腔(7)内设有伸缩杆(12)，所述伸缩杆(12)底部的活动端上设有压实板(13)，所述压实板(13)的直径不大于取样杯(9)横截面的直径，所述压实板(13)上开有漏土孔(14)。

3.根据权利要求2所述一种自动土壤取样机器人，其特征在于：所述压实板(13)与取样腔(7)的内侧壁滑动连接，所述取样腔(7)的直径小于放置腔(8)的直径。

4.根据权利要求1所述一种自动土壤取样机器人，其特征在于：所述支架(2)上设有滑套(15)，所述滑杆(3)滑动连接在滑套(15)的内部，所述第一动力装置包括第一电机(16)、第一齿轮(17)、齿条(18)，所述第一电机(16)固定在支架(2)上，所述第一齿轮(17)固定在第一电机(16)的输出轴上，所述齿条(18)设置在滑杆(3)上，所述滑套(15)的侧壁上开有条形通孔(19)，所述第一齿轮(17)穿过条形通孔(19)后与齿条(18)啮合。

5.根据权利要求1所述一种自动土壤取样机器人，其特征在于：所述支座(4)上水平的设有固定板(20)，所述第二动力装置包括第二电机(21)、第二齿轮(22)、环形齿轮(23)，所述第二电机(21)固定在固定板(20)上，所述第二齿轮(22)固定在第二电机(21)的输出轴上，所述环形齿轮(23)固定在取样外筒(5)的顶部，所述第二齿轮(22)与环形齿轮(23)啮合。

6.根据权利要求1所述一种自动土壤取样机器人，其特征在于：所述取样车体(1)上设有机械手(24)，所述机械手(24)的一端设有抓手(25)，所述取样杯(9)上对称的设有抓取槽(26)，所述抓手(25)的大小与抓取槽(26)相适应，所述取样车体(1)上设有取样杯放置架(27)。

7.根据权利要求1所述一种自动土壤取样机器人，其特征在于：所述放置腔(8)内的底部设有插槽(28)，所述插槽(28)内设有压缩弹簧(29)，所述取样杯(9)的底部设有插块(30)，所述插块(30)与插槽(28)插接配合，所述插块(30)的底部与压缩弹簧(29)的顶部相接触。

8.根据权利要求1所述一种自动土壤取样机器人，其特征在于：所述支架(2)上设有升降杆(31)，所述升降杆(31)上设有清理刷(32)、冲洗器(33)、紫外光发生器(34)，所述取样孔(10)位于升降杆(31)的运动范围内。

9.根据权利要求1所述一种自动土壤取样机器人，其特征在于：所述取样车体(1)包括固定台(35)、车架(36)、缓冲架(37)、行走轮(38)，第三驱动装置，所述行走轮(38)转动连接在车架(36)上，所述第三驱动装置驱动行走轮(38)转动，所述缓冲架(37)设置在车架(36)的顶部，所述固定台(35)设置在缓冲架(37)的顶部。

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