CN112319158A - 一种水陆两栖采样机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种水陆两栖采样机器人，用于一次性大体量水体采样，包括用于作为机器人主体结构并用于盛装/放出水样的水样盒，所述水样盒由隔板依次分割成独立的前水样仓、电器仓和后水样仓，所述前水样仓和后水样仓通过贯穿所述电器仓的均压管连通；所述电器仓内安装有用于接收遥控信号并发出驱动指令的主控板，为主控板供电的锂电池，以及与主控板电连接的驱动机构、供水机构和采样机构；本发明提供的采样机器人可实现两栖运行，能够根据预设要求，精准采集指定区域和深度的水样，客观，准确的反应水质情况，一次性采集足量水样用于全水样分析且成本投入低，可推广性和实用性强。

Description

一种水陆两栖采样机器人

技术领域

本发明涉及环保设备领域，尤其涉及水体采样设备，具体涉及一种水陆两栖采样机器人。

背景技术

自2015年10月《十八届五中全会公报》发布以来，生态文明建设成为了新时代“五位一体”战略之一，河流与湖库水污染治理与水质持续改善成为了生态文明建设的主要内容。地表水(河流与湖库、下同)水质监测已在全国普遍开展起来，监测断面(点位)覆盖大、中、小各类型河流，遍布到县级行政区所属街道办、乡镇及村，全国地表水需采集水样进行水质监测的点位达5万个以上。其中已建成的水质自动监测站的点位仅2050个，到2025年预计共建成水质自动站约5000个，仅占总数的10％。况且已建成的水质自动站也无法监测化学需氧量、总氮、石油类、重金属等指标，仅能监测水温、电导率、高锰酸盐指数、氨氮、总磷少数几个指标，其中氨氮因为采用电极法还不时出现较大误差，远不如经典的纳氏试剂分光光度法测试结果准确。因此通过人工采样对水质的监测依然是非常重要的手段之一。

现有的人工采样方式及使用的工具情况大致如下：

第一种：桥边放下圆柱形人工采样器采样，此方式所采水样，在水面位置上符合技术规范要求，对小河而言最大差异通常在10米或5米甚至3米之内，但在水深方面不符合“表层水采集位置为水面下50厘米”规范要求，只能采集到水面下1～25厘米之间的水。

第二种：就近租用民船用圆柱形人工采样器采样，此方式主要的弊端是采样的深度往往过浅，不能采集到指定深度的水样。一般水样采集深度为水下50公分。同时，野外水体周围并不能快捷的租借到合适的船只，存在明显局限性。

第三种：在岸边将圆柱形人工采样器抛甩到水面采样，抛甩的结果，采样器往往还在水岸附近，采样器入水位置的水流明显比小河的流水中心线的水流缓慢，技术规范要求小河采样点位是流水中心线，这是真正代表河水水质的水，所谓流水不腐，抛甩的采样器入水位置与小河的流水中心线相距甚远(6～20米)且流速明显低于中心线流速，显然这样的水样代表性很差，通常会劣于中心线水质。

第四种：移动式橡皮船用圆柱形人工采样器采样，此方式采样点位代表性与租船方式相同，由于需要借助船只，因此便捷程度低，费时费力。

第五种：利用采样无人机进行水质采样，这种方式的局限性在于：1、需要较高的成本投入，无人机的价格非常昂贵，同时需要专业的人员进行操作，否则将很可能将无人机坠毁，导致巨大的财产损失；2、无人机的载重非常有限，一般在2-4千克，对于全分析水样需要多次进行采样，流程繁琐，推广价值低。

第六种：采样船和无人艇采样，这是一种直接通过自动航行或远程遥控以实现正常航行、操控及作业的无人艇，包括平台、任务载荷、通信系统、操控系统和显示控制基站。分为采样艇、监测艇和采样/监测艇。这种采样方式充分利用现有网络和控制技术，对于水样的采集而言十分便捷，但是实际设备体型大，入水和出水非常不便，且投入成本和使用成本高，难以推广。

综上，现有技术存在的采样成本和便捷性均存在明显弊端，具体如下表所示：

鉴于现有技术情况，综合现有问题，需要一种成本均衡，使用便捷和利于广泛推广的采样设备用于大小湖泊、河流的水样采集。

发明内容

为了解决背景技术中提及的现有技术中存在的取样不准，成本投入高，使用不便捷等问题，本申请提供一种水陆两栖采样机器人，能够实现陆地行走和水中航行，根据遥控采样机器人到达指定地区和深度进行水质采样。本发明提供的机器人专门为泥泞、颠簸的野外路况设计，大大提高了通勤能力，避免现有技术中，无法利用小汽车搬运时只能采用人工方式搬运的麻烦和不便；同时，通过行走单元的增设，能够大大提升设备下水和回收时的便捷性，无需人工搬运，快捷方便。通过采样机构能够将采样的水咀至于指定深度进行精准采样，避免现有技术中采样水质深度不符合要求导致监测结论失真的问题。最重要的是，本发明能够满足全向分析要求，能够一次性将所需水样全部采足，避免了多次采样的繁琐。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

一种水陆两栖采样机器人，用于一次性大体量水体采样，包括用于作为机器人主体结构并用于盛装/放出水样的水样盒，所述水样盒由隔板依次分割成独立的前水样仓、电器仓和后水样仓，所述前水样仓和后水样仓通过贯穿所述电器仓的均压管连通；所述电器仓内安装有用于接收遥控信号并发出驱动指令的主控板，为主控板供电的锂电池，以及与主控板电连接的驱动机构、供水机构和采样机构；

所述驱动机构包括用于陆地移动的行走单元和用于水上移动的驱动单元；所述供水机构与采样机构依次连通，通过供水机构驱动将目标水样依次通过采样机构、供水机构进入到前水样仓或后水样仓；

以及贯穿所述水样盒设置用于将前水样仓和/或后水样仓内的空气或水样排除的带单向阀的均压机构。

为了更好的在陆地上行走和水上航行，提升双栖移动能力，降低人工搬运的繁琐和不便，优选地，所述行走单元由对称设置在水样盒两侧靠近前端的两个集成有驱动电机的驱动轮，以及设置于水样盒后端端面上的从动组件组成；所述驱动单元由对称设置在水样盒两侧靠近后端的两个螺旋驱动器组成，所述螺旋驱动器通过固定设置在水样盒上的螺旋桨支架固定连接，所述螺旋驱动器的中轴线与所述水样盒的水平中线位于同一水平面。

为了提升机器人在陆地上行走的稳定性，优选地，所述从动组件包括上下对称安装的第一从动轮和第二从动轮，所述第一从动轮和第二从动轮通过支架固定安装于水样盒的后端面；所述驱动轮的上下位置极点分别与所述第二从动轮的上位置极点和第一从动轮的下位置极点位于同一水平面。

为了便捷的将水样抽入水样盒中，优选地，所述供水机构包括与所述采样机构连通的带有单向阀的进水管，所述进水管与安装于电器仓内的采样泵进口端连通，采样泵出口端通过出水管与前水样仓或后水样仓连通。

进一步优选，所述采样机构包括设置支架上位于第一从动轮和第二从动轮之间的减速电机，与减速电机驱动连接的卷线盘，缠绕在卷线盘上，通过减速电机驱动卷线盘正反转实现收放的吸水软管；所述吸水软管一端连接有水咀，另一端与所述进水管连通。

为了便于水咀在进行采样时能够快速达到指定的采样深度，优选地，所述水咀采用空心带多个微孔的304不锈钢球，水咀的厚度为1毫米。采用304不锈钢材质的目的和效果有两个，其一是能够快速的利用自身重力下沉到指定的深度，按照采样标准进行精准的采样。其二是通过设置的微孔能够有效的过滤水质中的杂物，避免吸入机器人中导致管路堵塞。

为了使得本发明提供的机器人在实际使用过程中，无论出于正面还是因风浪导致倾覆，使得反面朝上，都不影响正常的采样，优选地，所述均压机构包括竖直贯穿安装于前水样仓或后水样仓内的主排气管，所述主排气管的上侧自由端上设置有单向阀形成上排气管；所述主排气管的下册自由端上设置有单向阀形成下排气管，所述主排气管上设置有第一排气支管和第二排气支管；所述第一排气支管具有靠近水样盒的内顶部的第一进气口，所述第二排气支管具有靠近水样盒内底的第二进气口；

所述单向阀采用鸭式膜片单向阀芯，所述鸭式膜片单向阀芯由固定连接在单向阀内壁上相互倾斜贴合的单向膜片组成。

为了使得水样盒无论出于何种状态，正面朝上或者反面朝上，均能使水样充满水样盒，有效的将前水样仓和后水样仓填满，整体重心均衡，优选地，所述均压管有两根，分别设置于水样盒的内底部和内顶部。

为了提升机器人的陆地行走能力，尤其是在颠簸路况上行走能力，避免因颠簸或坡度过大导致机器人侧翻，优选地，所述水样盒的后端面两侧对称设置有双向折弯的防滚杆，所述防滚杆的自由端的上极点所在水平面与驱动轮的上极点所在水平面之间的距离为驱动轮最大外径的四分之一；两侧的防滚杆自由端之间的水平距离为所述水样盒水平宽度的130％-140％。

为了方便机器人的后续维护和水中航行的高效性，避免驱动力浪费，优选地，特别做如下设置：所述水样盒由可拆卸密闭固定连接的下壳体和盖板组成，所述盖板上表面还设置有提手；所述机器人空载状态水位线不低于所述螺旋驱动器的水平顶点，机器人满载状态水位线不高于水样盒的水平顶点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的立体结构轴测图；

图2是图1的反向视觉立体结构轴测图；

图3是图1的前视图；

图4是图1的后视图；

图5是省略盖板的俯视图；

图6是图5中沿剖切符号A-A的剖视图；

图7是图5中沿剖切符号B-B的剖视图；

图8是图6中C区结构放大图；

图9是图6中D区结构放大图；

图10是防滚杆支撑机器人回归正常状态的示意图；

图11是卷线盘的剖视图(带吸水软管)。

图中：1-水样盒；2-驱动轮；3-驱动电机；4-盖板；5-提手；6-螺旋驱动器；7-螺旋桨支架；8-采样机构；9-第一从动轮；10-防滚杆；11-上排气管；12-进水管；13-下排气管；14-第二从动轮；15-采样泵；16-出水管；17-主控板；18-锂电池；19-前水样仓；20-电器仓；21-后水样仓；22-均压管；

111-主排气管；112-单向阀；113-单向膜片；114-第一进气口；115-第二进气口；81-水咀；82-支架；83-卷线盘；84-减速电机；85-吸水软管；86-旋转套管。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

结合说明书附图1、图5-9所示的一种水陆两栖采样机器人，用于一次性大体量水体采样，包括用于作为机器人主体结构并用于盛装/放出水样的水样盒1，所述水样盒1由隔板依次分割成独立的前水样仓19、电器仓20和后水样仓21，所述前水样仓19和后水样仓21通过贯穿所述电器仓20的均压管22连通；所述电器仓20内安装有用于接收遥控信号并发出驱动指令的主控板17，为主控板17供电的锂电池18，以及与主控板17电连接的驱动机构、供水机构和采样机构8；

所述驱动机构包括用于陆地移动的行走单元和用于水上移动的驱动单元；所述供水机构与采样机构依次连通，通过供水机构驱动将目标水样依次通过采样机构、供水机构进入到前水样仓19或后水样仓21；

以及贯穿所述水样盒1设置用于将前水样仓19和/或后水样仓21内的空气或水样排除的带单向阀112的均压机构。

工作原理：

在实际使用时，当临近采样河流或者湖泊周围时，将采样机器人从驾驶的汽车中取出，放置地面，通过遥控驱动机构的行走单元，利用滚动的方式在地面移动，免去了人工将采样机器人放置到采样水域内，一来提高了安全性，二来提升了便捷程度。尤其是修建有大坝的水库，坝体内侧往往都是倾斜角度大于30°的斜坡，由石头堆砌或者混凝土浇筑而成，在这种环境搬运采样器械是非常危险的，稍有不慎则容易发生安全事故。本实施例提供的采样机器人就可以免去了人工介入，直接利用行走单元的轮子替代人工，可实现自行下水，解决了野外因汽车无法到达而需要人工搬运尴尬和不便。

当入水后，通过遥控控制驱动单元，通过推动水而产生前进的动力，直到采样机器人到达指定的采样地域，然后停止前进。此时关闭驱动单元，采样机器人在水面保持静止，此时在打开采样机构，使得采样机构的采样进水端：例如水咀或者进水头到达指定的采样深度，以精准的对目标区域水质进行采样。当采样机构到达预设位置后，开启供水机构，供水机构将水依次通过采样机构到达供水机构，最终将水存储于水样盒1内的前水样仓19和后水样仓21内。当随着供水机构将采集的水样注入水样盒1内后，原存储于水样盒1内的空气则通过均压机构排除，直到水样采集满后停止。值得说明的是，由于均压机构内设置有单向阀112。因此，无论水样盒1内是否装满水样，当供水机构停止工作后，位于水样盒1外部的水始终都不会异常进入到水样盒1内导致水样被破坏，从而使得最终的检测结果失真的问题。同时，若水样盒1内的水样已经装满，但是操作者并没有将供水机构停止，那么此时将位于水样盒1内的多余的水将通过均压机构排除，直到供水机构停止工作为止，水样盒1内的水样始终都处于满载状态，水样均来自于采样机构输送的指定深度的水，因此，无论供水机构的关机时间是否及时，均不会影响到水样盒1内的水质，不会造成混合污染的问题，始终能够保证指定区域的水样精准采集。所述主控板17是采样机器人的电气控制的主板电路，其功能是接收遥控器的遥控信号，同时转换成执行指令发送给驱动机构、供水机构和采样机构执行动作，这部分设计的电器原理属于现有技术，可以通过现有的集成系统和模块实现，亦并非本申请发明、改进之所在，本案的改进主要在结构的独特设计，故而对于控制部分不做一一列举详述。

实施例2：

为了更好的在陆地上行走和水上航行，提升双栖移动能力，降低人工搬运的繁琐和不便，本实施例在实施例1的基础上进一步结合附图1和2所示，所述行走单元由对称设置在水样盒1两侧靠近前端的两个集成有驱动电机3的驱动轮2，以及设置于水样盒1后端端面上的从动组件组成；所述驱动单元由对称设置在水样盒1两侧靠近后端的两个螺旋驱动器6组成，所述螺旋驱动器6通过固定设置在水样盒1上的螺旋桨支架7固定连接，所述螺旋驱动器6的中轴线与所述水样盒1的水平中线位于同一水平面。

工作原理：

如图1和2所示驱动轮2的外径相较于水样盒1的厚度明显较大，且使得整个采样机器人为上下对称和左右对称结构，这样使得采样机器人能够正反两面均可使用，不受姿态限制，提升采样机器人对环境的适应能力。同时，较大的直径能够大大提升水样盒1距离地面的离地间隙，面对颠簸路面具有更好的适应性和行走能力。由于两侧均设置有集成驱动电机3的驱动轮2，当在陆地上需要转弯时，是通过给两侧的驱动电机3输出不同的电信号，形成差速运动，从而实现转弯；采用这种方式的目的是尽可能的简化结构设置，提高实际的使用稳定性，避免现有的常规转向结构存在的诸多故障，尤其是在非铺装路面行驶。同理，在两侧的螺旋驱动器6亦是根据差速驱动的方式实现转向，当同步驱动时，则是直行状态。特别需要强调的是，将螺旋驱动器6的中轴线设置在水样盒1的水平中线位置的目的在于，无论采样机器人处于正面航行还是反面航行，均处于同等状态，均可直接进行航行和采样。亦即是说，本实施例的采样机器人当因外部环境发生倾覆后，无需做任何调整，基于对称的结构设置依然可以正常的执行采样工作，这一点相较于现有的自主采样设备而言是非常独到的，具有实质性的改变，为达到此对称结构，需要对均压机构进行独特的设计，使得采样的水相较于水样盒1无论存储于底部，还是顶部均能够正常的进行排气，不影响采样机器人的正常采样工作，此均压机构均能够对水样盒1内的压力进行调节，达到水样盒1内外压强平衡的目的。均压机构的具体设置方案在下述实施例中单独列明阐述。

实施例3：

为了提升机器人在陆地上行走的稳定性，以及正反行驶的兼容性，本实施例在实施例2的基础上，进一步结合说明书附图4-7所示，本实施例中所述从动组件包括上下对称安装的第一从动轮9和第二从动轮14，所述第一从动轮9和第二从动轮14通过支架82固定安装于水样盒1的后端面；所述驱动轮2的上下位置极点分别与所述第二从动轮14的上位置极点和第一从动轮9的下位置极点位于同一水平面。由于第一从动轮9和第二从动轮14相较于水样盒1的水平中线所在平面对称设置，无论采样机器人处于正向放置，还是因路面颠簸或者其他原因导致倾覆而反向放置，第一从动轮9或第二从动轮14均能与两个驱动轮2形成稳定的三角支撑，能够正常在陆地上行驶。现有的采样装置基本不能实现陆地自行运行，均需要人为搬运或者利用汽车进行运输，一般而言，针对野外采样环境的实际情况，或多或少会需要人为搬运，然而，针对全水样采集设备，往往都比较大，至少需要两人以上的工作人员才能实现搬运，加之野外路况不佳，临近水域搬运还存在安全隐患，因此，本实施例能够很好的解决此技术问题。当因为速度过快或者路面颠簸过大或者坡度过大导致倾覆，采样机器人无需人为介入扶正即可自动扶正，正反放置节课运行，非常省时省力。

实施例4：

为了便捷的将水样抽入水样盒1中，本实施例，所述供水机构包括与所述采样机构8连通的带有单向阀112的进水管12，所述进水管12与安装于电器仓20内的采样泵15进口端连通，采样泵15出口端通过出水管16与前水样仓19或后水样仓21连通。所述采样机构8包括设置支架82上位于第一从动轮9和第二从动轮14之间的减速电机84，与减速电机84驱动连接的卷线盘83，缠绕在卷线盘83上，通过减速电机84驱动卷线盘83正反转实现收放的吸水软管85；所述吸水软管85一端连接有水咀81，另一端与所述进水管12连通。所述卷线盘83的轴线处设置有转动连接的旋转套管86，所述旋转套管86通过吸水软管85与进水管12连通，当减速电机84驱动卷线盘83转动时，旋转套管86并不会随着卷线盘83转动而转动，因此，无论卷线盘83处于何种状态都不会对吸水采样过程产生任何影响。

工作原理：

当采样机器人到达采样区域时，首先通过遥控器向主控板17发送信号，主控板17收到遥控器的信号后，将信号转换成控制电信号开启减速电机84，从而带动卷线盘83转动，实现放线动作，缠绕在卷线盘83上的吸水软管85不断松脱，在自由端连接的水咀81的重力作用下不断向下沉，直到达到指定采样深度；采样深度的控制可以通过向减速电机84发送的控制信号控制，亦可通过吸水软管85的长度控制，这属于现有技术，根据实际应用场景而设定，在本实施例中不做详述。当水咀81到达指定深度后向采样泵15发出控制指令，采样泵15开始工作，将水从水咀81从指定深度吸入水样盒1内。这就避免了现有的采样工具不能精准的采集指定位置深度的水作为标准样本，实际采集的水所处深度均浅于预设深度，导致实际水样不能客观反应待测区域最真实的水质情况的问题。

为了便于水咀81在进行采样时能够快速达到指定的采样深度，优选地，所述水咀81采用空心带多个微孔的304不锈钢球，水咀81的厚度为1毫米。采用304不锈钢材质的目的和效果有两个，其一是能够快速的利用自身重力下沉到指定的深度，按照采样标准进行精准的采样。其二是通过设置的微孔能够有效的过滤水质中的杂物，避免吸入机器人中导致管路堵塞。

实施例5：

为了使得本实施例提供的采样机器人在实际使用过程中，无论出于正面还是因风浪导致倾覆，使得反面朝上，都不影响正常的采样，结合图6-9所示，所述均压机构包括竖直贯穿安装于前水样仓19或后水样仓21内的主排气管111，所述主排气管111的上侧自由端上设置有单向阀112形成上排气管11；所述主排气管111的下册自由端上设置有单向阀112形成下排气管13，所述主排气管111上设置有第一排气支管和第二排气支管；所述第一排气支管具有靠近水样盒1的内顶部的第一进气口114，所述第二排气支管具有靠近水样盒1内底的第二进气口115；所述单向阀112采用鸭式膜片单向阀芯，所述鸭式膜片单向阀芯由固定连接在单向阀112内壁上相互倾斜贴合的单向膜片113组成。

为了使得水样盒1无论出于何种状态，正面朝上或者反面朝上，均能使水样充满水样盒1，有效的将前水样仓19和后水样仓21填满，整体重心均衡，优选地，所述均压管22有两根，分别设置于水样盒1的内底部和内顶部。

由于采样水进入到前水样仓19或后水样仓21后，都能够通过均压管22将水样均分到另一水样仓内，因此无论采样机器人处于何种状态，水样存储量的水位高低，都不影响采样机器人的重心。同时，由于均压机构位于水样盒1顶面具有上排气管11，底面设置有下排气管13，由于单向阀112的阀芯存在物理厚度，因此单向阀112的两侧始终存在压差，且位于下方的下排气管13中单向阀112位于外侧的深度大于靠近水样盒1内部的深度，因此，位于下方的单向阀112，此时则是下排气管13内的单向阀112始终处于逆向截止状态；当需要排气时，则空气会始终从上排气管11内排出。同理，由于均压机构是对称设置，因此无论水样盒1处于正向还是倾覆状态，均不影响正常的排气均压，这一设计是本申请最为独特，相对于现有技术而言，作出最突出的改进。

为了提升机器人的陆地行走能力，尤其是在颠簸路况上行走能力，避免因颠簸或坡度过大导致机器人侧翻，本实施例中，所述水样盒1的后端面两侧对称设置有双向折弯的防滚杆10，所述防滚杆10的自由端的上极点所在水平面与驱动轮2的上极点所在水平面之间的距离为驱动轮2最大外径的四分之一；两侧的防滚杆10自由端之间的水平距离为所述水样盒1水平宽度的130％-140％。按照上述结构设置，当采样机器人处于竖直侧翻状态时，则只有两个端点触地：其一为下方的驱动轮2边缘，其二为触地驱动轮2同侧的防滚杆10的自由端，然而，此状是极不平衡的，因此，采样机器人会自然的在重力作用下恢复初始状态，具体如图10所示。但防滚杆10的自由端所处位置过高，过低，过左或过右效果均不佳，原因在于按照附图所示结构，主要配种除驱动轮2外，则是水样盒1中的电器仓20，在此种状态下，按照上述结构设置能够在采样机器人自身重力作用下形成最佳的恢复偏转力矩，使得采样机器人在非铺装路面如何颠簸都始终会处于正常状态，而不会出现异常侧翻而无法行驶。

为了方便机器人的后续维护和水中航行的高效性，避免驱动力浪费，优选地，特别做如下设置：所述水样盒1由可拆卸密闭固定连接的下壳体和盖板4组成，所述盖板4上表面还设置有提手5；所述机器人空载状态水位线不低于所述螺旋驱动器6的水平顶点，机器人满载状态水位线不高于水样盒1的水平顶点。更进一步地，可以将第二从动轮14和第一从动轮9涂覆成不同的醒目颜色，用于区分在水面上采样机器人的实际状态。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水陆两栖采样机器人，用于一次性大体量水体采样，其特征在于：包括用于作为机器人主体结构并用于盛装/放出水样的水样盒(1)，所述水样盒(1)由隔板依次分割成独立的前水样仓(19)、电器仓(20)和后水样仓(21)，所述前水样仓(19)和后水样仓(21)通过贯穿所述电器仓(20)的均压管(22)连通；所述电器仓(20)内安装有用于接收遥控信号并发出驱动指令的主控板(17)，为主控板(17)供电的锂电池(18)，以及与主控板(17)电连接的驱动机构、供水机构和采样机构(8)；

所述驱动机构包括用于陆地移动的行走单元和用于水上移动的驱动单元；所述供水机构与采样机构依次连通，通过供水机构驱动将目标水样依次通过采样机构、供水机构进入到前水样仓(19)或后水样仓(21)；

以及贯穿所述水样盒(1)设置用于将前水样仓(19)和/或后水样仓(21)内的空气或水样排除的带单向阀(112)的均压机构。

2.根据权利要求1所述的一种水陆两栖采样机器人，其特征在于：所述行走单元由对称设置在水样盒(1)两侧靠近前端的两个集成有驱动电机(3)的驱动轮(2)，以及设置于水样盒(1)后端端面上的从动组件组成；所述驱动单元由对称设置在水样盒(1)两侧靠近后端的两个螺旋驱动器(6)组成，所述螺旋驱动器(6)通过固定设置在水样盒(1)上的螺旋桨支架(7)固定连接，所述螺旋驱动器(6)的中轴线与所述水样盒(1)的水平中线位于同一水平面。

3.根据权利要求2所述的一种水陆两栖采样机器人，其特征在于：所述从动组件包括上下对称安装的第一从动轮(9)和第二从动轮(14)，所述第一从动轮(9)和第二从动轮(14)通过支架(82)固定安装于水样盒(1)的后端面；所述驱动轮(2)的上下位置极点分别与所述第二从动轮(14)的上位置极点和第一从动轮(9)的下位置极点位于同一水平面。

4.根据权利要求1-4中任一项所述的一种水陆两栖采样机器人，其特征在于：所述供水机构包括与所述采样机构(8)连通的带有单向阀(112)的进水管(12)，所述进水管(12)与安装于电器仓(20)内的采样泵(15)进口端连通，采样泵(15)出口端通过出水管(16)与前水样仓(19)或后水样仓(21)连通。

5.根据权利要求3所述的一种水陆两栖采样机器人，其特征在于：所述采样机构(8)包括设置支架(82)上位于第一从动轮(9)和第二从动轮(14)之间的减速电机(84)，与减速电机(84)驱动连接的卷线盘(83)，缠绕在卷线盘(83)上，通过减速电机(84)驱动卷线盘(83)正反转实现收放的吸水软管(85)；所述吸水软管(85)一端连接有水咀(81)，另一端与所述进水管(12)连通。

6.根据权利要求5所述的一种水陆两栖采样机器人，其特征在于：所述水咀(81)采用空心带多个微孔的304不锈钢球，水咀(81)的厚度为1毫米。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种水陆两栖采样机器人，其特征在于：所述均压机构包括竖直贯穿安装于前水样仓(19)或后水样仓(21)内的主排气管(111)，所述主排气管(111)的上侧自由端上设置有单向阀(112)形成上排气管(11)；所述主排气管(111)的下册自由端上设置有单向阀(112)形成下排气管(13)，所述主排气管(111)上设置有第一排气支管和第二排气支管；所述第一排气支管具有靠近水样盒(1)的内顶部的第一进气口(114)，所述第二排气支管具有靠近水样盒(1)内底的第二进气口(115)；

所述单向阀(112)采用鸭式膜片单向阀芯，所述鸭式膜片单向阀芯由固定连接在单向阀(112)内壁上相互倾斜贴合的单向膜片(113)组成。

8.根据权利要求1-4任一项所述的一种水陆两栖采样机器人，其特征在于：所述均压管(22)有两根，分别设置于水样盒(1)的内底部和内顶部。

9.根据权利要求1-4任一项所述的一种水陆两栖采样机器人，其特征在于：所述水样盒(1)的后端面两侧对称设置有双向折弯的防滚杆(10)，所述防滚杆(10)的自由端的上极点所在水平面与驱动轮(2)的上极点所在水平面之间的距离为驱动轮(2)最大外径的四分之一；两侧的防滚杆(10)自由端之间的水平距离为所述水样盒(1)水平宽度的130％-140％。

10.根据权利要求2所述的一种水陆两栖采样机器人，其特征在于：所述水样盒(1)由可拆卸密闭固定连接的下壳体和盖板(4)组成，所述盖板(4)上表面还设置有提手(5)；所述机器人空载状态水位线不低于所述螺旋驱动器(6)的水平顶点，机器人满载状态水位线不高于水样盒(1)的水平顶点。

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