CN113263867B - 一种自移动地理信息采集装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自移动地理信息采集装置，包括立柱、移动主体、地形采集机构、电动万向轮、控制模块、圆周半径调节机构以及圆周检测机构，地形采集机构包括滑动变阻器、电流互感器、电池组、弹簧、壳体以及受力块，将立柱安装在待采集区域的中心，然后控制电动万向轮带动移动主体以立柱为圆心进行圆周运动，完成一周运动后，可以通过圆周半径调节机构改变将要移动的圆周的半径大小，从而移动主体可以在待采集区域内进行多次不同半径的圆周运动，在进行圆周运动时，所设置的地形采集机构将地面的不平整情况转变成电流信号，控制模块将电流信号转换成地形信息，从而可以为建筑施工提供指导，同时可以降低工作人员的劳动强度。

Description

一种自移动地理信息采集装置

技术领域

本发明涉及地理勘探技术领域，特别涉及一种自移动地理信息采集装置。

背景技术

地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义，是与地理环境要素有关的物质的数量、质量、性质、分布特征、联系和规律的数字、文字、图像和图形等的总称，通过对地理信息进行采集可以获取对应环境内的气候信息、地形地貌、水文、生物分布以及生态现象，从而为人类的活动提供便利。

在一些土地开发工程中，常常需要对一块待开发的较为平坦的土地进行地形的检测，并从中选取最为平坦的区域来进行建筑建设等，因此需要对待开发土地进行地理信息的采集，以分析出该区域的起伏情况，目前的土地开发大多是工程人员依靠经验进行判断，部分工程建设在进行时会采集地理信息，但基本都是由工作人员手持设备在施工区域上行走以进行地理信息的采集，不仅容易出现未采集区域，还会提高工作人员的劳动强度。

发明内容

鉴以此，本发明提出一种自移动地理信息采集装置，移动主体可以以立柱为圆心进行不同半径的圆周运动，从而可以自动的采集待采集区域内的地理信息，降低工作人员的劳动强度。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种自移动地理信息采集装置，包括立柱、移动主体、地形采集机构、电动万向轮、控制模块、圆周半径调节机构以及圆周检测机构，所述立柱固定在待采集区域的中心处，所述圆周半径调节机构包括连接绳、卷筒以及旋转电机，所述卷筒转动设置在移动主体内，所述旋转电机驱动卷筒转动，所述连接绳一端与立柱外壁转动连接，另一端伸入到移动主体内，并缠绕在卷筒上；所述圆周检测机构设置在连接绳穿过的移动主体外壁上，用于检测移动主体移动一周；所述地形采集机构包括滑动变阻器、电流互感器、电池组、弹簧、壳体以及受力块，所述壳体设置在与连接绳所在侧壁连接的移动主体侧壁上，其底部设置有与其内部连通的开口，所述受力块顶部伸入到壳体内，底部延伸到底面，所述弹簧连接壳体内顶面以及受力块顶面，所述滑动变阻器设置在壳体内部，其滑片与受力块顶部连接，所述电池组设置在移动主体内，并通过导线与滑动变阻器组成回路，所述电流互感器套设在导线上；所述电动万向轮设置在移动主体底部，所述控制模块设置在移动主体内部，并分别与电动万向轮、圆周检测机构、旋转电机以及电流互感器电连接。

优选的，所述立柱外表面设置有套筒，所述套筒与立柱外壁转动连接，所述连接绳一端固定在套筒外壁上。

优选的，所述套筒内壁设置有滑块，所述立柱外表面设置有环形槽，所述滑块位于环形槽中。

优选的，所述圆周检测机构包括红外接收管以及用于保持红外接收管水平状态的水平保持机构，所述水平调节机构设置在移动主体侧壁上，所述立柱顶部设置有红外发射管，所述红外发射管与红外接收管位于同一水平高度，所述控制模块分别与红外接收管以及红外发射管电连接。

优选的，所述水平保持机构包括水平杆、半球壳体、球体以及承载板，所述承载板设置在移动主体侧壁上，其底面设置有球体，所述半球壳体设置在水平杆顶面，所述球体位于半球壳体内部，所述红外接收管设置在水平杆底面。

优选的，所述控制模块包括主控单元以及半径计算单元，所述主控单元分别与电动万向轮、旋转电机、电流互感器、红外发射管以及红外接收管电连接，所述红外发射管和红外接收管均通过通电开关与电源连接，所述半径计算单元分别与主控单元、通电开关、红外发射管以及红外接收管电连接。

优选的，还包括控制面板以及指示灯，所述控制面板以及指示灯均设置在移动主体顶面，所述主控单元分别与控制面板以及指示灯电连接。

优选的，所述电流互感器、滑动变阻器、弹簧以及受力块的数量相同，若干个滑动变阻器相互并联，所述电流互感器套设在滑动变阻器与电池组连接的导线上。

优选的，还包括避障机构，所述避障机构包括电磁铁以及电动推杆，所述移动主体底面设置有支撑腿，所述支撑腿包括固定杆以及移动杆，所述固定杆顶部与移动主体底面连接，其底部设置有空腔，所述移动杆伸入到空腔中，所述电动推杆设置在移动杆顶面，其输出轴与空腔顶面连接，所述电动万向轮设置在移动杆底面；所述电磁铁设置在移动主体内部，并位于受力块一侧，所述受力块采用金属材料制成，所述控制模块分别与电磁铁以及电动推杆电连接。

优选的，所述避障机构还包括激光雷达，所述激光雷达设置在壳体远离移动主体的侧壁上，所述控制模块与激光雷达电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种自移动地理信息采集装置，将立柱安装在待采集区域的中心位置处后，移动主体可以以立柱为圆心进行圆周运动，所设置的圆周检测机构可以检测到移动主体是否完成完整的一周运动，然后通过设置的电动万向轮可以使移动主体朝向连接绳的反方向移动，通过旋转电机进行连接绳的放线，从而调整连接绳的长度，实现移动主体移动时半径的大小的改变，从而移动主体可以进行不同半径大小的圆周运动，通过设置的受力块可以与地面接触，受力块与崎岖不平的地面接触时，其高度会不断发生变化，带动滑动变阻器的滑片进行移动，使接入到回路中的阻值发生变化，检测回路中的电流并进行转换后可以获得待采集区域的地形，从而为建筑施工提供理论依据，通过自动化的地理信息采集可以降低工作人员的劳动强度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明的一种自移动地理信息采集装置的结构示意图；

图2为本发明的一种自移动地理信息采集装置的移动主体与地形采集机构的连接结构示意图；

图3为本发明的一种自移动地理信息采集装置的立柱的截面结构示意图；

图中，1为立柱，2为移动主体，3为电动万向轮，4为控制模块，5为连接绳，6为卷筒，7为旋转电机，8为滑动变阻器，9为电流互感器，10为电池组，11为弹簧，12为壳体，13为受力块，14为开口，15为滑片，16为导线，17为套筒，18为滑块，19为环形槽，20为红外接收管，21为红外发射管，22为水平杆，23为半球壳体，24为球体，25为承载板，26为主控单元，27为半径计算单元，28为控制面板，29为指示灯，30为电磁铁，31为电动推杆，32为固定杆，33为移动杆，34为空腔，35为激光雷达，36为规避单元。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供一具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

参见图1至图3，本发明提供的一种自移动地理信息采集装置，包括立柱1、移动主体2、地形采集机构、电动万向轮3、控制模块4、圆周半径调节机构以及圆周检测机构，所述立柱1固定在待采集区域的中心处，所述圆周半径调节机构包括连接绳5、卷筒6以及旋转电机7，所述卷筒6转动设置在移动主体2内，所述旋转电机7驱动卷筒6转动，所述连接绳5一端与立柱1外壁转动连接，另一端伸入到移动主体2内，并缠绕在卷筒6上；所述圆周检测机构设置在连接绳5穿过的移动主体2外壁上，用于检测移动主体2移动一周；所述地形采集机构包括滑动变阻器8、电流互感器9、电池组10、弹簧11、壳体12以及受力块13，所述壳体12设置在与连接绳5所在侧壁连接的移动主体2侧壁上，其底部设置有与其内部连通的开口14，所述受力块13顶部伸入到壳体12内，底部延伸到底面，所述弹簧11连接壳体12内顶面以及受力块13顶面，所述滑动变阻器8设置在壳体12内部，其滑片15与受力块13顶部连接，所述电池组10设置在移动主体2内，并通过导线16与滑动变阻器8组成回路，所述电流互感器9套设在导线16上；所述电动万向轮3设置在移动主体2底部，所述控制模块4设置在移动主体2内部，并分别与电动万向轮3、圆周检测机构、旋转电机7以及电流互感器9电连接。

本发明的一种自移动地理信息采集装置，用于对待采集区域的地形进行采集，主要是对待采集区域的起伏状况进行采集，在进行地理信息采集时，先将立柱1安装在待采集区域的中心位置处，然后控制模块4控制电动万向轮3调节一定的角度，使移动主体2可以以立柱1为中心进行圆周运动，移动主体2在运动的过程中，设置在其移动方向前端的地形采集机构可以对地形的起伏信息进行采集，当所设置的圆周检测机构检测到移动主体2移动一周后，通过设置的圆周半径调节机构调节移动主体2圆周运动的半径，从而移动主体2可以进行不同半径的圆周运动，实现对待采集区域完整的地理信息采集，从而在进行建筑施工时，可以根据地形信息进行相应的规划以及选择，并且整个信息采集过程为自动化进行，无需过多的人工介入，可以降低工作人员的劳动强度。

具体的，圆周半径调节机构通过连接绳5和旋转电机7来实现，连接绳5从移动主体2中伸出到外部，并转动设置在立柱1上，在另一个侧面上设置了地形采集机构，地形采集机构位于移动主体2移动方向的前端，移动主体2以立柱1为圆心做圆周运动时，连接绳5始终处于紧绷状态，连接绳5的长度即为圆周的半径大小，当移动主体2转动一周后，控制模块4可以向旋转电机7发出信号，旋转电机7控制卷筒6转动，使连接绳5长度变长，从而增加圆周的半径长度，此时移动主体2可以进行下一个圆周运动，以此不断类推，当连接绳5的半径大于待采集区域的半径时即可停止信息的采集，本发明的控制模块4可以根据旋转电机7转动的速度来获取连接绳5延长的长度，以此对应的获取半径大小，从而可以控制移动主体2准确的进行圆周运动。

对于地理信息的采集，本发明将地形的起伏转换成电信号以后，再通过对电信号进行处理以获取待采集区域内各位置的高度，具体的采集过程为：移动主体2带动壳体12以及受力块13进行移动，受力块13的底部与地面接触，当受力块13移动到凸起或下凹处时，在重力或凸起的阻碍下会向下或向上移动，从而带动滑动变阻器8的滑片15进行滑动，使滑动变阻器8接入到回路中的阻值发生变化，以滑动变阻器8初始阻值作为地形的水平状态，当受力块13移动到下凹处时，滑动变阻器8的滑片15向下移动，接入电路中的阻值变小，即判断为高度低于水平状态，当移动快移动到凸起处时，滑片15向上移动杆33，接入电路中的阻值变大，即判断为高度高于水平状态，通过设置的电流互感器9采集滑动变阻器8所在的回路电流可以获得滑动变阻器8接入回路的电阻值，从而控制模块4可以根据电流值进行相应的计算后获取地形信息。

优选的，所述立柱1外表面设置有套筒17，所述套筒17与立柱1外壁转动连接，所述连接绳5一端固定在套筒17外壁上，所述套筒17内壁设置有滑块18，所述立柱1外表面设置有环形槽19，所述滑块18位于环形槽19中。

移动主体2在进行移动时，连接绳5处于绷直状态，移动主体2的移动会带动连接绳5以及套筒17同步转动，此时滑块18会在环形槽19内进行转动。

优选的，所述圆周检测机构包括红外接收管20以及用于保持红外接收管20水平状态的水平保持机构，所述水平调节机构设置在移动主体2侧壁上，所述立柱1顶部设置有红外发射管21，所述红外发射管21与红外接收管20位于同一水平高度，所述控制模块4分别与红外接收管20以及红外发射管21电连接。

初始采集时，使移动主体2位于立柱1一侧，并使红外发射管21和红外接收管20处于相对状态，然后控制移动主体2开始进行圆周运动，当移动主体2移动到初始位置时，红外接收管20接收到红外发射管21的红外光，此时控制模块4判断为已完成一周的运动，从而可以控制电动万向轮3调节成平行的状态，使移动主体2向远离立柱1方向移动一段距离，使圆周半径增长，然后在调节电动万向轮3的前轮角度，以实现移动主体2的圆周运动，而所设置的水平保持机构可以保证无论移动主体2处于何种地形下，红外接收管20均处于水平状态，保证红外接收管20可以接收到红外发射管21的红外光。

优选的，所述水平保持机构包括水平杆22、半球壳体23、球体24以及承载板25，所述承载板25设置在移动主体2侧壁上，其底面设置有球体24，所述半球壳体23设置在水平杆22顶面，所述球体24位于半球壳体23内部，所述红外接收管20设置在水平杆22底面。

当移动主体2发生轻微的倾斜时，会带动承载板25以及半球壳体23倾斜，由于球体24活动设置在半球壳体23中，因此半球壳体23发生移动时，球体24和水平杆22可以保持水平位置，从而红外接收管20可以始终处于水平状态，保证可以接收到红外发射管21的红外光。

优选的，所述控制模块4包括主控单元26以及半径计算单元27，所述主控单元26分别与电动万向轮3、旋转电机7、电流互感器9、红外发射管21以及红外接收管20电连接，所述红外发射管21和红外接收管20均通过通电开关与电源连接，所述半径计算单元27分别与主控单元26、通电开关、红外发射管21以及红外接收管20电连接。

主控单元26用于驱动各电子元件，同时会根据旋转电机7的转速来判断圆周半径的大小，而半径计算单元27则可以精准的计算圆周的半径大小，当红外接收管20移动到红外发射管21的同一位置时，主控单元26可以根据红外接收管20产生的电信号来判断移动主体2已完成了一周的运动，同时半径计算单元27会同一时刻切断通电开关，并根据切断的时刻以及红外接收管20失去红外光的时刻来计算红外发射管21和红外接收管20之间的距离，再加上连接绳5位于移动主体2内的长度即可获取圆周的半径，以此与主控单元26计算的半径进行比较，保证半径计算的准确性。

优选的，还包括控制面板28以及指示灯29，所述控制面板28以及指示灯29均设置在移动主体2顶面，所述主控单元26分别与控制面板28以及指示灯29电连接。

所设置的控制面板28可以向主控单元26发送控制信号以及进行初始化，将立柱1安装在待采集区域中心后，需要人工调节移动主体2的位置，使红外发射管21与红外接收管20相对，指示灯29可以在红外接收管20接收到红外光时发出指示，以提示工作人员，当红外发射管21和红外接收管20对准后，可以通过控制面板28发出启动信号，以此进行地形的采集。

优选的，所述电流互感器9、滑动变阻器8、弹簧11以及受力块13的数量相同，若干个滑动变阻器8相互并联，所述电流互感器9套设在滑动变阻器8与电池组10连接的导线16上。

本发明将受力块13设置成多个以后，可以保证移动主体2在移动的过程中，精确的采集各位置的高度情况，保证最终的地形数据符合现实环境。

优选的，还包括避障机构，所述避障机构包括电磁铁30以及电动推杆31，所述移动主体2底面设置有支撑腿，所述支撑腿包括固定杆32以及移动杆33，所述固定杆32顶部与移动主体2底面连接，其底部设置有空腔34，所述移动杆33伸入到空腔34中，所述电动推杆31设置在移动杆33顶面，其输出轴与空腔34顶面连接，所述电动万向轮3设置在移动杆33底面；所述电磁铁30设置在移动主体2内部，并位于受力块13一侧，所述受力块13采用金属材料制成，所述控制模块4分别与电磁铁30以及电动推杆31电连接。

当移动主体2移动到障碍物处导致无法移动时，所设置的避障机构可以使移动主体2顺利的从障碍物处移开，首先主控单元26控制电磁铁30通电，使受力块13被磁吸固定，然后控制电动推杆31推动固定杆32带动移动主体2向上移动，使移动主体2的底面高度大于障碍物的高度后，控制移动主体2从障碍物顶部经过，实现避障，然后在控制移动主体2恢复到原有高度后进行地理信息的采集。

优选的，所述避障机构还包括激光雷达35，所述激光雷达35设置在壳体12远离移动主体2的侧壁上，所述控制模块4与激光雷达35电连接。

所设置的激光雷达35可以检测前方障碍物的形状以及高度，根据高度信息可以决定驱动移动主体2上升的高度，若障碍物的高度过高，或者宽度大于移动主体2宽度时，控制模块4内的规避单元36可以接收激光雷达35的信息，判断此时无法跨过障碍物，由规避单元36控制旋转电机7对连接绳5进行放线收线，使连接绳5长度缩短后，从障碍物的内侧经过，然后再恢复连接绳5到原有的长度后继续进行地理信息的采集，在此过程中，主控单元26处于休眠状态，不会接收规避障碍物过程中电流互感器9传输的电流信息，只有连接绳5恢复到原有的长度后，才会重新进行地理信息的采集。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自移动地理信息采集装置，其特征在于，包括立柱、移动主体、地形采集机构、电动万向轮、控制模块、圆周半径调节机构以及圆周检测机构，所述立柱固定在待采集区域的中心处，所述圆周半径调节机构包括连接绳、卷筒以及旋转电机，所述卷筒转动设置在移动主体内，所述旋转电机驱动卷筒转动，所述连接绳一端与立柱外壁转动连接，另一端伸入到移动主体内，并缠绕在卷筒上；所述圆周检测机构设置在连接绳穿过的移动主体外壁上，用于检测移动主体移动一周；所述地形采集机构包括滑动变阻器、电流互感器、电池组、弹簧、壳体以及受力块，所述壳体设置在与连接绳所在侧壁连接的移动主体侧壁上，其底部设置有与其内部连通的开口，所述受力块顶部伸入到壳体内，底部延伸到底面，所述弹簧连接壳体内顶面以及受力块顶面，所述滑动变阻器设置在壳体内部，其滑片与受力块顶部连接，所述电池组设置在移动主体内，并通过导线与滑动变阻器组成回路，所述电流互感器套设在导线上；所述电动万向轮设置在移动主体底部，所述控制模块设置在移动主体内部，并分别与电动万向轮、圆周检测机构、旋转电机以及电流互感器电连接；所述控制模块控制旋转电机带动卷筒转动，使连接绳长度变大以增加圆周的半径长度；所述移动主体带动壳体以及受力块进行移动，所述受力块移动到凸起或下凹处时上下移动，并带动滑动变阻器的滑片进行上下滑动，所述控制模块根据电流互感器采集的滑动变阻器所在的回路电流值计算获取地形信息。

2.根据权利要求1所述的一种自移动地理信息采集装置，其特征在于，所述立柱外表面设置有套筒，所述套筒与立柱外壁转动连接，所述连接绳一端固定在套筒外壁上。

3.根据权利要求2所述的一种自移动地理信息采集装置，其特征在于，所述套筒内壁设置有滑块，所述立柱外表面设置有环形槽，所述滑块位于环形槽中。

4.根据权利要求1所述的一种自移动地理信息采集装置，其特征在于，所述圆周检测机构包括红外接收管以及用于保持红外接收管水平状态的水平保持机构，所述水平调节机构设置在移动主体侧壁上，所述立柱顶部设置有红外发射管，所述红外发射管与红外接收管位于同一水平高度，所述控制模块分别与红外接收管以及红外发射管电连接。

5.根据权利要求4所述的一种自移动地理信息采集装置，其特征在于，所述水平保持机构包括水平杆、半球壳体、球体以及承载板，所述承载板设置在移动主体侧壁上，其底面设置有球体，所述半球壳体设置在水平杆顶面，所述球体位于半球壳体内部，所述红外接收管设置在水平杆底面。

6.根据权利要求4所述的一种自移动地理信息采集装置，其特征在于，所述控制模块包括主控单元以及半径计算单元，所述主控单元分别与电动万向轮、旋转电机、电流互感器、红外发射管以及红外接收管电连接，所述红外发射管和红外接收管均通过通电开关与电源连接，所述半径计算单元分别与主控单元、通电开关、红外发射管以及红外接收管电连接。

7.根据权利要求6所述的一种自移动地理信息采集装置，其特征在于，还包括控制面板以及指示灯，所述控制面板以及指示灯均设置在移动主体顶面，所述主控单元分别与控制面板以及指示灯电连接。

8.根据权利要求1所述的一种自移动地理信息采集装置，其特征在于，所述电流互感器、滑动变阻器、弹簧以及受力块的数量相同，若干个滑动变阻器相互并联，所述电流互感器套设在滑动变阻器与电池组连接的导线上。

9.根据权利要求1所述的一种自移动地理信息采集装置，其特征在于，还包括避障机构，所述避障机构包括电磁铁以及电动推杆，所述移动主体底面设置有支撑腿，所述支撑腿包括固定杆以及移动杆，所述固定杆顶部与移动主体底面连接，其底部设置有空腔，所述移动杆伸入到空腔中，所述电动推杆设置在移动杆顶面，其输出轴与空腔顶面连接，所述电动万向轮设置在移动杆底面；所述电磁铁设置在移动主体内部，并位于受力块一侧，所述受力块采用金属材料制成，所述控制模块分别与电磁铁以及电动推杆电连接。

10.根据权利要求9所述的一种自移动地理信息采集装置，其特征在于，所述避障机构还包括激光雷达，所述激光雷达设置在壳体远离移动主体的侧壁上，所述控制模块与激光雷达电连接。

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