CN112937865B - 一种海洋采样检测无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋采样检测无人机，属于采样检测无人机领域，包括无人机，所述无人机底侧固定连接有平衡盘，所述平衡盘底侧固定连接有空心防水柱，所述空心防水柱底侧固定连接有防护板，所述空心防水柱上设置有平衡机构，所述防护板底侧固定连接有采集机构，平衡机构包括平衡气囊，所述平衡气囊分布均匀的固定在空心防水柱外壁，所述平衡气囊远离空心防水柱的一侧内壁与空心防水柱外壁之间固定连接有用于复位的弹簧，所述空心防水柱固定连接有分布均匀的通气管，它可以实现，在无人机进行水样采集的过程中，使得无人机更加稳定，且有效降低采样管因外力发生变形，影响水样采集的情况发生。

Description

一种海洋采样检测无人机

技术领域

本发明涉及采样检测无人机领域，更具体地说，涉及一种海洋采样检测无人机。

背景技术

现在海上船只越来越多，船越造越大，漏油污染的情况越来越严重，除此之外，核废水的排放对海洋污染也越来越严重，传统的海洋水质采样检测采用驾驶船只的方式，不仅污染环境，且造成经济和劳动力的浪费，用无人机进行快速采样检测已经是发展趋势，不仅小巧灵活，且转场更为方便。

现有技术中，无人机降落到海上后，只有浮筒，没有平衡气囊，导致无人机不稳定，容易倾倒，无人机浮筒或气囊裸露在外，在飞行过程中阻力较大，抗风性不强，不能折叠，运输不方便，且只依靠真空采集管吸取海水的话，无法采集到深层海水，存在弊端，浮筒或气囊上的海水不能及时除去，会对无人机造成腐蚀。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种海洋采样检测无人机，它可以实现，在无人机进行水样采集的过程中，使得无人机更加稳定，且有效降低采样管因外力发生变形，影响水样采集的情况发生。只依靠真空采集管吸取海水，无法采集到深层海水。无人机浮筒或气囊裸露在外，在飞行过程中阻力较大，抗风性不强，不能折叠，运输不方便。浮筒或气囊上的海水不能及时除去，会对无人机造成腐蚀。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种海洋采样检测无人机，包括无人机，所述无人机底侧固定连接有平衡盘，所述平衡盘底侧固定连接有空心防水柱，所述空心防水柱底侧固定连接有防护板，所述空心防水柱上设置有平衡机构，所述防护板底侧固定连接有采集机构。

所述平衡机构包括平衡气囊，所述平衡气囊分布均匀的固定在空心防水柱外壁，所述平衡气囊远离空心防水柱的一侧内壁与空心防水柱外壁之间固定连接有用于复位的弹簧，所述空心防水柱固定连接有分布均匀的通气管，所述通气管与平衡气囊相对应，且与平衡气囊内部连通。

进一步的，所述平衡机构还包括通气环，所述通气环固定在空心防水柱底侧内壁，所述通气环与通气管连通，所述空心防水柱底侧内壁固定连接有微型气泵和电源，所述电源对微型气泵供电，所述微型气泵和通气环之间设置有输气管，所述通气环内壁设置有电磁阀门。

进一步的，所述采集机构包括空心采集柱，所述空心采集柱固定在防护板底侧，所述空心采集柱上方呈柱形，下方呈圆锥形，空心采集柱一侧设置有可以密封的侧门。

进一步的，所述空心采集柱底侧内壁转动连接有工形柱，工形柱内部为空腔，所述工形柱外壁缠绕有集水管，所述集水管一端延伸至工形柱的空腔中，所述集水管的另一端贯穿空心采集柱底侧延伸至外部，所述工形柱顶部固定连接有齿环。

进一步的，所述空心采集柱内壁且位于工形柱上方的位置固定连接有隔板，所述隔板顶部固定连接有小型刹车电机，电源对小型刹车电机供电，所述小型刹车电机输出端延伸至隔板下方并固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮与齿环啮合。

进一步的，所述工形柱顶部转动连接有上水管，所述上水管与工形柱连接处密封处理，所述上水管的底端延伸至靠近空腔底侧内壁的位置，所述上水管的顶端延伸至隔板上方并固定连接有注水针，所述空心采集柱顶部内壁固定连接有小型气缸，所述小型气缸与注水针外壁固定连接，所述注水针朝向正下方。

进一步的，所述隔板顶部转动连接有转轴，所述转轴顶部固定连接有采集夹板，所述采集夹板上卡接有分布均匀的真空采集管，其中一个所述真空采集管位于注水针的正下方，所述转轴外壁固定连接有第二齿轮。

进一步的，所述隔板顶部固定连接有小型步进电机，电源对小型步进电机供电，所述小型步进电机输出端固定连接有第三齿轮，所述第三齿轮与第二齿轮啮合。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案使用时控制无人机飞到采集点的位置，然后，启动微型气泵，微型气泵通过输气管、通气环和通气管对平衡气囊充气，使得平衡气囊展开伸出平衡盘和防护板，然后控制无人机落到水面上，关闭无人机，这样无人机通过平衡气囊漂浮在水面上，使得无人机更加稳定，当采集完成后，打开电磁阀门，对平衡气囊放气，在弹簧的作用下，平衡气囊重新收到平衡盘和防护板之间。

（2）本方案中在平衡气囊收回的过程中，防护板上的触碰球不断地触碰平衡气囊，使得平衡气囊产生振动，有利于将平衡气囊上的水振掉，并通过漏水孔漏下，提高平衡气囊的干燥效率。

（3）本方案当无人机落到水面后，启动小型刹车电机，小型刹车电机通过第一齿轮与齿环带动工形柱转动，工形柱将集水管释放伸入水中，这样有效降低采集管因外力发生变形，影响水样采集的情况发生，工形柱空腔里的水泵先把水吸到空腔里，之后再启动小型气缸，使得小型气缸推动注水针插入到真空采集管中，这样在压强的作用下，水从工形柱的空腔中被上水管吸进到真空采集管中，一个真空采集管采集好后，可以控制小型步进电机转动，小型步进电机通过第三齿轮与第二齿轮带动转轴转动，进而使得另一个真空采集管对准注水针，即可再次采集。通过工形柱的空腔，将海水暂存，可采集更深层的海水，且方便将废水排出，利于采集下一个海域的海水。

（4）本方案中集水头上滤网可以防止集水管被堵塞，且避免采集到水中的杂质。

附图说明

图1为本发明的前视结构示意图；

图2为本发明图1的剖视结构示意图；

图3为本发明图2的剖视结构示意图；

图4为本发明空心采集柱的剖视结构示意图；

图5为本发明工形柱的剖视结构示意图；

图6为本发明图4的局部侧视结构示意图；

图7为本发明图4中A处的放大结构示意图；

图8为本发明图4中B处的放大结构示意图。

图中标号说明：

1、无人机；2、平衡盘；3、空心防水柱；4、防护板；5、平衡气囊；6、弹簧；7、通气管；8、通气环；9、微型气泵；10、输气管；11、电磁阀门；12、电源；13、漏水孔；14、触碰球；15、空心采集柱；16、工形柱；17、集水管；18、集水头；19、滤网；20、齿环；21、隔板；22、小型刹车电机；23、第一齿轮；24、上水管；25、注水针；26、小型气缸；27、转轴；28、采集夹板；29、真空采集管；30、第二齿轮；31、小型步进电机；32、第三齿轮；33、水泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2、图3，一种海洋采样检测无人机，包括无人机1，无人机1底侧固定连接有平衡盘2，平衡盘2底侧固定连接有空心防水柱3，空心防水柱3底侧固定连接有防护板4，空心防水柱3上设置有平衡机构，防护板4底侧固定连接有采集机构，防护板4上开设有分布均匀的漏水孔13，防护板4顶部固定连接有分布均匀的触碰球14。

请参阅图2、图3，平衡机构包括平衡气囊5，平衡气囊5分布均匀的固定在空心防水柱3外壁，平衡气囊5远离空心防水柱3的一侧内壁与空心防水柱3外壁之间固定连接有用于复位的弹簧6，弹簧6可以在采集完成后，控制平衡气囊5复位，空心防水柱3固定连接有分布均匀的通气管7，通气管7与平衡气囊5相对应，且与平衡气囊5内部连通。

请参阅图2、图3，平衡机构还包括通气环8，通气环8固定在空心防水柱3底侧内壁，通气环8与通气管7连通，空心防水柱3底侧内壁固定连接有微型气泵9和电源12，电源12对微型气泵9供电，微型气泵9和通气环8之间设置有输气管10，通气环8内壁设置有电磁阀门11，微型气泵9通过输气管10、通气环8和通气管7对平衡气囊5充气，使得平衡气囊5展开伸出平衡盘2和防护板4，然后控制无人机1落到水面上，关闭无人机1，这样无人机1通过平衡气囊5漂浮在水面上，使得无人机1更加稳定。

请参阅图2、图4，采集机构包括空心采集柱15，空心采集柱15固定在防护板4底侧，空心采集柱15上方呈柱形，下方呈圆锥形，空心采集柱15一侧设置有可以密封的侧门，空心采集柱15一侧设置有导气管，导气管的顶端位于无人机1上方，这样方便空心采集柱15进入水中，减少阻力，导气管用于使空心采集柱15内部和外界连通。

请参阅图4、图5、图6，空心采集柱15底侧内壁转动连接有工形柱16，工形柱16内部为空腔，空腔顶部呈敞开状，工形柱16外壁缠绕有集水管17，集水管17一端延伸至工形柱16的空腔中，工形柱16内部设置有防水的水泵33，水泵33的一端与集水管17连接，另一端连接有短管，短管远离水泵33的一端设置有空心重锤，用来保证短管始终能与空腔底侧内壁接触，这样在取样时，可以通过水泵33抽水，采样结束时，可以通过水泵33将水排出去，空心采集柱15底侧内壁转动连接有滑轮，所述滑轮与集水管17外壁接触，对集水管17起到支撑和防止卡住的作用，所述集水管17的另一端贯穿空心采集柱15底侧延伸至外部，且固定连接有集水头18，集水头18底侧固定连接有滤网19，工形柱16顶部固定连接有齿环20，这样可以防止集水管17被堵塞，且避免采集到水中的杂质，且有效降低采集管因外力发生变形，影响水样采集的情况发生。

请参阅图4、图7、图8，空心采集柱15内壁且位于工形柱16上方的位置固定连接有隔板21，隔板21顶部固定连接有小型刹车电机22，电源12对小型刹车电机22供电，小型刹车电机22输出端延伸至隔板21下方并固定连接有第一齿轮23，第一齿轮23与齿环20啮合，工形柱16顶部转动连接有上水管24，上水管24与工形柱16连接处密封处理，上水管24的底端延伸至靠近空腔底侧内壁的位置，上水管24的顶端延伸至隔板21上方并固定连接有注水针25，空心采集柱15顶部内壁固定连接有小型气缸26，小型气缸26与注水针25外壁固定连接，注水针25朝向正下方，隔板21顶部转动连接有转轴27，转轴27顶部固定连接有采集夹板28，采集夹板28上卡接有分布均匀的真空采集管29，其中一个真空采集管29位于注水针25的正下方，转轴27外壁固定连接有第二齿轮30，小型刹车电机22通过第一齿轮23与齿环20带动工形柱16转动，工形柱16将集水管17释放伸入水中，这样不必使用潜水泵，有效降低潜水泵的重量对集水管17的影响，从而降低了集水管17因外力发生变形，影响水样采集的情况发生，之后再启动小型气缸26，使得小型气缸26推动注水针25插入到真空采集管29中，这样由于真空采集管29内部呈真空状态，在注水针25插入到真空采集管29后，在外部压强和水泵33的作用下，水从集水头18流到集水管17，再流到工形柱16的空腔中暂存，然后被上水管24吸进到真空采集管29中，方便采集水样。

请参阅图3、图8，隔板21顶部固定连接有小型步进电机31，电源12对小型步进电机31供电，小型步进电机31输出端固定连接有第三齿轮32，第三齿轮32与第二齿轮30啮合，一个真空采集管29采集好后，可以控制小型步进电机31转动，小型步进电机31通过第三齿轮32与第二齿轮30带动转轴27转动，进而使得另一个真空采集管29对准注水针25，即可再次采集。

在使用时：控制无人机1飞到采集点上空的位置，然后，启动微型气泵9，微型气泵9通过输气管10、通气环8和通气管7对平衡气囊5充气，使得平衡气囊5展开伸出平衡盘2和防护板4，然后控制无人机1落到水面上，关闭无人机1，这样无人机1通过平衡气囊5漂浮在水面上，使得无人机1更加稳定，之后启动小型刹车电机22，小型刹车电机22通过第一齿轮23与齿环20带动工形柱16转动，工形柱16将集水管17释放伸入水中，先启动水泵33通过集水管17将水抽到空腔中，之后再启动小型气缸26，使得小型气缸26推动注水针25插入到真空采集管29中，这样由于真空采集管29内部呈真空状态，在注水针25插入到真空采集管29后，在外部压强的作用下，水被上水管24吸进到真空采集管29中，一个真空采集管29采集好后，可以控制小型步进电机31转动，小型步进电机31通过第三齿轮32与第二齿轮30带动转轴27转动，进而使得另一个真空采集管29对准注水针25，即可再次采集，当采集完成后，控制无人机1起飞到一定的高度，之后打开电磁阀门11，对平衡气囊5放气，在弹簧6的作用下，平衡气囊5重新收到平衡盘2和防护板4之间。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种海洋采样检测无人机，包括无人机（1），其特征在于：所述无人机（1）底侧固定连接有平衡盘（2），所述平衡盘（2）底侧固定连接有空心防水柱（3），所述空心防水柱（3）底侧固定连接有防护板（4），所述空心防水柱（3）上设置有平衡机构，所述防护板（4）底侧固定连接有采集机构；

所述平衡机构包括平衡气囊（5），所述平衡气囊（5）分布均匀的固定在空心防水柱（3）外壁，所述平衡气囊（5）远离空心防水柱（3）的一侧内壁与空心防水柱（3）外壁之间固定连接有用于复位的弹簧（6），所述空心防水柱（3）固定连接有分布均匀的通气管（7），所述通气管（7）与平衡气囊（5）相对应，且与平衡气囊（5）内部连通；

所述防护板（4）上开设有分布均匀的漏水孔（13），所述防护板（4）顶部固定连接有分布均匀的触碰球（14）；

所述平衡机构还包括通气环（8），所述通气环（8）固定在空心防水柱（3）底侧内壁，所述通气环（8）与通气管（7）连通，所述空心防水柱（3）底侧内壁固定连接有微型气泵（9）和电源（12），所述电源（12）对微型气泵（9）供电，所述微型气泵（9）和通气环（8）之间设置有输气管（10），所述通气环（8）内壁设置有电磁阀门（11）；

所述采集机构包括空心采集柱（15），所述空心采集柱（15）固定在防护板（4）底侧，所述空心采集柱（15）底侧内壁转动连接有工形柱（16），工形柱（16）内部为空腔，所述工形柱（16）外壁缠绕有集水管（17），所述集水管（17）一端延伸至工形柱（16）的空腔中，所述集水管（17）的另一端贯穿空心采集柱（15）底侧延伸至外部，所述工形柱（16）顶部固定连接有齿环（20）；

所述空心采集柱（15）内壁且位于工形柱（16）上方的位置固定连接有隔板（21），所述工形柱（16）顶部转动连接有上水管（24），所述上水管（24）与工形柱（16）连接处密封处理，所述上水管（24）的底端延伸至靠近空腔底侧内壁的位置，所述上水管（24）的顶端延伸至隔板（21）上方并固定连接有注水针（25），所述空心采集柱（15）顶部内壁固定连接有小型气缸（26），所述小型气缸（26）与注水针（25）外壁固定连接，所述注水针（25）朝向正下方。

2.根据权利要求1所述的一种海洋采样检测无人机，其特征在于：所述空心采集柱（15）上方呈柱形，下方呈圆锥形，空心采集柱（15）一侧设置有可以密封的侧门。

3.根据权利要求1所述的一种海洋采样检测无人机，其特征在于：所述隔板（21）顶部固定连接有小型刹车电机（22），电源（12）对小型刹车电机（22）供电，所述小型刹车电机（22）输出端延伸至隔板（21）下方并固定连接有第一齿轮（23），所述第一齿轮（23）与齿环（20）啮合。

4.根据权利要求1所述的一种海洋采样检测无人机，其特征在于：所述隔板（21）顶部转动连接有转轴（27），所述转轴（27）顶部固定连接有采集夹板（28），所述采集夹板（28）上卡接有分布均匀的真空采集管（29），其中一个所述真空采集管（29）位于注水针（25）的正下方，所述转轴（27）外壁固定连接有第二齿轮（30）。

5.根据权利要求4所述的一种海洋采样检测无人机，其特征在于：所述隔板（21）顶部固定连接有小型步进电机（31），电源（12）对小型步进电机（31）供电，所述小型步进电机（31）输出端固定连接有第三齿轮（32），所述第三齿轮（32）与第二齿轮（30）啮合。

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