CN113371188B - 一种水样采集用无人机 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人机技术领域，尤其是一种水样采集用无人机，针对现有技术存在的问题，现提出以下方案，包括机壳，机壳的四角均设置有机翼，机壳的内部设置有控制器，机壳的底部外壁设置有机架，机壳的下方设置有收集筒，且收集筒的底面为球面结构，收集筒的底部内壁固定连接有中间筒，且中间筒的侧面外壁和收集筒的侧面内壁之间固定连接有至少六个环形均匀分布的隔板，每两个隔板之间留有收集腔，机壳位于中间筒上方的侧面内壁设置有贯穿于机壳的中间壳，且中间壳的内部设置有提压机构。本发明防止水面上的浮萍等杂物影响水样的采集，同时能保证收集的水样中没有大块的杂物，方便了后续的清理。

Description

一种水样采集用无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种水样采集用无人机。

背景技术

随着社会的高速发展，环境保护问题越来越受到人们的重视，而其中关于水资源的环境监测保护是其中的重中之重。水域的水样采集是水资源环境监测工作的重要工作任务，以往需要租船行驶到水域的各个位置，手工抛投采水器到水下进行水样采集，再将采集到的水样运送回岸边工作站，由工作人员进行水样水质检测。

但这种水质采样方式存在不方便、效率低、采样位置不精确等问题，因此现有技术中通常采用无人机进行水样采集，现有的采集方式通常是在无人机的下方悬吊取样筒，通过控制无人机飞行到取样点的上方后，再控制无人机下降并使得取样筒进入到水中进行取样，然而在一些湖泊中，其水面上通常会漂浮大量的水草和浮盘等杂物，在进行取样时，取样筒会由于水草等杂物的影响而无法进入到水中进行取样，使得取样极为不方便。

发明内容

基于现有技术在水样采集时，水面上的漂浮物会影响采集效果的技术问题，本发明提出了一种水样采集用无人机。

本发明提出的一种水样采集用无人机，包括机壳，机壳的四角均设置有机翼，机壳的内部设置有控制器，机壳的底部外壁设置有机架，所述机壳的下方设置有收集筒，且所述收集筒的底面为球面结构，所述收集筒的底部内壁固定连接有中间筒，且所述中间筒的侧面外壁和收集筒的侧面内壁之间固定连接有至少六个环形均匀分布的隔板，每两个所述隔板之间留有收集腔，所述机壳位于中间筒上方的侧面内壁设置有贯穿于机壳的中间壳，且所述中间壳的内部设置有提压机构，所述中间筒的底部贯穿于收集筒的底部，且中间筒的内部设置有旋转采集机构；所述旋转采集机构包括滑动于中间筒内部的导水筒，且所述导水筒的底部外壁固定连接有尖端朝下的锥块，所述导水筒的侧面外壁底端为斜面朝上的圆台形结构，且所述导水筒的侧面外壁底端开有环形均匀分布的进水槽，导水筒的内部设置有导水腔，导水腔的侧面内壁顶端开有一个导水孔，中间筒位于每个收集腔底部的侧面外壁均开有进水孔；所述导水筒位于导水孔上方的侧面外壁固定设置有滑块，滑块为半球形结构，且所述中间筒位于进水孔上方的侧面内壁开有导向槽，所述滑块滑动连接于导向槽的侧面内壁，所述导向槽包括间歇分布的斜段、竖段和导向段，且所述斜段、竖段和导向段的数量均与隔板数量相同。

进一步的，所述提压机构包括滑动连接于中间壳侧面内壁的螺纹壳，且所述中间壳的侧面外壁固定连接有微型电机，微型电机的输出轴固定连接有主动齿轮，中间壳的底部转动连接有与主动齿轮相啮合的从动齿轮，从动齿轮的侧面内壁与螺纹壳的侧面外壁通过螺纹相连接。

进一步的，所述导水筒的顶端转动连接有竖杆，且竖杆的上端延伸至螺纹壳的上方，竖杆的侧面外壁与螺纹壳的侧面内壁之间设置有相适配的键槽，螺纹壳的顶部和竖杆的顶部之间设置有锁扣单元。

进一步的，所述锁扣单元包括开设于竖杆侧面外壁顶部的环形卡槽，且所述螺纹壳位于环形卡槽一侧的侧面内壁开有三至四个环形均匀分布的滑腔，滑腔的侧面内壁均滑动连接有楔块，楔块的侧面外壁与滑腔的侧面内壁之间固定连接有弹簧，螺纹壳位于楔块一侧的侧面外壁设置有环形槽，环形槽的侧面内壁通过螺纹连接有旋圈，旋圈与楔块的接触面设置有挤压斜面。

进一步的，所述收集筒的侧面外壁底部设置有底圈，且底圈的顶部外壁固定连接有三个环形均匀分布的吊杆，吊杆的顶端固定连接有上圈，收集筒的侧面外壁顶部固定连接有滑动连接于吊杆侧面外壁的限位块，底圈的底部外壁设置有可拆卸的浮盘，上圈与机壳之间相对可拆卸。

进一步的，所述吊杆为中空壳体结构，且吊杆的侧面内壁固定连接有压缩气罐，所述压缩气罐的内部灌装有压缩空气，所述压缩气罐的底端连接有导气管，且所述导气管的侧面外壁设置有电磁阀，控制器中设置有重力加速度传感器；

所述浮盘包括浮板和粘接于浮板顶部的气囊，底圈的底部外壁开有圆孔，导气管的一端延伸至圆孔的内部，浮盘的顶部固定连接有插接于圆孔内部的插管，插管与气囊相连接。

进一步的，所述机壳的底部外壁固定连接有顶圈，且上圈的侧面外壁开有圈槽，圈槽的侧面内壁转动连接有连接圈，连接圈的通过螺纹连接于顶圈的侧面外壁底部，上圈的顶部外壁固定连接有与电磁阀电性相邻的导电插壳，顶圈的底部外壁固定连接有与导电插壳相适配的导电插头，导电插头与控制器相连接。

本发明中的有益效果为：通过设置收集筒和旋转收集机构，在机壳的下方设置收集筒，在收集筒的下方设置旋转收集机构，在进行水样采集时，通过旋转收集机构能破开水面上的浮萍等杂物，而后旋转收集机构伸入到水中，进而使得水通过旋转收集机构进入到收集筒中，防止水面上的浮萍等杂物影响水样的采集，同时能保证收集的水样中没有大块的杂物，方便了后续的清理。

附图说明

图1为本发明提出的一种水样采集用无人机的整体结构示意图；

图2为本发明提出的一种水样采集用无人机的取样时结构示意图；

图3为本发明提出的一种水样采集用无人机的收集筒局部结构剖视图；

图4为本发明提出的一种水样采集用无人机的导水筒结构示意图；

图5为本发明提出的一种水样采集用无人机的中间筒内部结构示意图；

图6为本发明提出的一种水样采集用无人机的机壳内部局部结构示意图；

图7为图6中A处结构示意图；

图8为本发明提出的一种水样采集用无人机的收集筒内部局部结构示意图；

图9为本发明提出的一种水样采集用无人机的浮盘局部结构示意图；

图10为本发明提出的一种水样采集用无人机的上圈局部结构示意图。

图中：1机壳、2机翼、3收集筒、4浮盘、5吊杆、6中间壳、7竖杆、8旋圈、9底圈、10机架、11锥块、12导水筒、13隔板、14限位块、15螺纹壳、16中间筒、17进水孔、18进水槽、19导水孔、20滑块、21斜段、22竖段、23导向段、24导向槽、25楔块、26环形卡槽、27滑腔、28环形槽、29键槽、30挤压斜面、31弹簧、32从动齿轮、33主动齿轮、35微型电机、36控制器、37浮板、38气囊、39压缩气罐、40压缩空气、41导气管、42电磁阀、43插管、44连接圈、45上圈、46导电插壳、47导电插头、48顶圈。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

实施例1

参照图1-8，一种水样采集用无人机，包括机壳1，机壳1的四角均设置有机翼2，机壳1的内部设置有控制器36，机壳1的底部外壁设置有机架10，机壳1的下方设置有收集筒3，且收集筒3的底面为球面结构，收集筒3的底部内壁固定连接有中间筒16，且中间筒16的侧面外壁和收集筒3的侧面内壁之间固定连接有至少六个环形均匀分布的隔板13，每两个隔板13之间留有收集腔，机壳1位于中间筒16上方的侧面内壁设置有贯穿于机壳1的中间壳6，且中间壳6的内部设置有提压机构，中间筒16的底部贯穿于收集筒3的底部，且中间筒16的内部设置有旋转采集机构。

本发明中，旋转采集机构包括滑动与中间筒16内部的导水筒12，且导水筒12的底部外壁固定连接有尖端朝下的锥块11，导水筒12的侧面外壁底端为斜面朝上的圆台形结构，且导水筒12的侧面外壁底端开有环形均匀分布的进水槽18，导水筒12的内部设置有导水腔，导水腔的侧面内壁顶端开有一个导水孔19，中间筒16位于每个收集腔底部的侧面外壁均开有进水孔17，通过锥块11能破开水面上的漂浮的杂物，当锥块11伸入到水下后，导水孔19会与其中一个进水孔17重合，水则由进水槽18进入到导水筒12中，再通过导水孔19和进水孔17进入到对应的收集腔中。

其中，导水筒12位于导水孔19上方的侧面外壁固定设置有滑块20，滑块20为半球形结构，且中间筒16位于进水孔17上方的侧面内壁开有导向槽24，滑块20滑动连接于导向槽24的侧面内壁，导向槽24包括间歇分布的斜段21、竖段22和导向段23，且斜段21、竖段22和导向段23的数量均与隔板13数量相同当导水筒12向下运动时，滑块20沿斜段21滑动，进而随着导水筒12的向下运动，导水筒12也在进行转动，当运动到斜段21底部时，导水孔19会刚好运动到相邻的进水孔17的一侧，进而能在每次取样过后在下次取样时能转移到另一个收集腔进行收集，从而能对不同采集区域的水进行分开存放。

其中，提压机构包括滑动连接于中间壳6侧面内壁的螺纹壳15，且中间壳6的侧面外壁固定连接有微型电机35，微型电机35的输出轴固定连接有主动齿轮33，中间壳6的底部转动连接有与主动齿轮33相啮合的从动齿轮32，从动齿轮32的侧面内壁与螺纹壳15的侧面外壁通过螺纹相连接，导水筒12的顶端转动连接有竖杆7，且竖杆7的上端延伸至螺纹壳15的上方，竖杆7的侧面外壁与螺纹壳15的侧面内壁之间设置有相适配的键槽29，螺纹壳15的顶部和竖杆7的顶部之间设置有锁扣单元，通过微型电机35转动则能带动螺纹壳15上下运动，进而带动竖杆7上下运动，从而能带动位于竖杆7底部的导水筒12上下运动并进行水样采集。

其中，锁扣单元包括开设于竖杆7侧面外壁顶部的环形卡槽26，且螺纹壳15位于环形卡槽26一侧的侧面内壁开有三至四个环形均匀分布的滑腔27，滑腔27的侧面内壁均滑动连接有楔块25，楔块25的侧面外壁与滑腔27的侧面内壁之间固定连接有弹簧31，螺纹壳15位于楔块25一侧的侧面外壁设置有环形槽28，环形槽28的侧面内壁通过螺纹连接有旋圈8，旋圈8与楔块25的接触面设置有挤压斜面30，向下转动旋圈8即可使得旋圈8离开楔块25，进而使得楔块25离开竖杆7，从而使得竖杆7与螺纹壳15之间能相对滑动，在取样过后即可将收集筒3与机壳1之间分离，方便了将收集筒3中的水样取出。

其中，收集筒3的侧面外壁底部设置有底圈9，且底圈9的顶部外壁固定连接有三个环形均匀分布的吊杆5，吊杆5的顶端固定连接有上圈45，收集筒3的侧面外壁顶部固定连接有滑动连接于吊杆5侧面外壁的限位块14，底圈9的底部外壁设置有连接有可拆卸的浮盘4，上圈45与机壳1之间相对可拆卸，在取样时，先由提压机构带动导水筒12向下运动，并使得锥块11插入到水中，直至滑块20运动到导向槽24的最底端，而后再拉动收集筒3向下运动，并使得收集筒3沿吊杆5滑动并压入到水中。

当进行水样采集时，控制无人机飞行到水样采集区域后使得无人机下降并通过浮盘4和机翼2的旋转漂浮在水面上，而后通过控制微型电机35带动螺纹壳15下降，进而使得竖杆7和导水筒12下降，直至导水孔19与相邻的进水孔17重合，而后导水筒12继续下降则会使得收集筒3压入到水中，水则会由进水槽18、导水筒12、导水孔19和进水孔17进入到相应的收集腔中，而后将导水筒12收起即可转换区域并使用相邻的收集腔继续进行下次取样，取样完毕后，转动旋圈8使得螺纹壳15和竖杆7分离，并将上圈45从机壳1中拆卸下来即可将收集筒3中的水样取出。

实施例2

参照图9和图10，在实施例1的基础上，吊杆5为中空壳体结构，且吊杆5的侧面内壁固定连接有压缩气罐39，压缩气罐39的内部灌装有压缩空气40，压缩气罐39的底端连接有导气管41，且导气管41的侧面外壁设置有电磁阀42，控制器36中设置有重力加速度传感器；

浮盘4包括浮板37和粘接于浮板37顶部的气囊38，底圈9的底部外壁开有圆孔，导气管41的一端延伸至圆孔的内部，浮盘4的顶部固定连接有插接于圆孔内部的插管43，插管43由于气囊38相连接。

其中，机壳1的底部外壁固定连接有顶圈48，且上圈45的侧面外壁开有圈槽，圈槽的侧面内壁转动连接有连接圈44，连接圈44的通过螺纹连接于顶圈48的侧面外壁底部，上圈45的顶部外壁固定连接有与电磁阀42电性相邻的导电插壳46，顶圈48的底部外壁固定连接有与导电插壳46相适配的导电插头47，导电插头47与控制器36相连接。

当无人机在水面上进行取样时，通过浮盘4即可使得无人机漂浮在水面上，此时即可减缓机翼2的转动甚至关闭机翼2，以节省能量，提高续航，当无人机在飞行过程中因意外而坠落时，通过重力加速度传感器则能进行检测无人机坠落，并控制电磁阀42开启，压缩空气40则会鼓入到气囊38中，进而使得气囊38撑开形成伞状以减缓无人机的坠落，同时能使得无人机坠落后能漂浮在水面上，防止无人机因坠落而损坏。

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发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水样采集用无人机，包括机壳(1)，机壳(1)的四角均设置有机翼(2)，所述机壳(1)的内部设置有控制器(36)，所述机壳(1)的底部外壁设置有机架(10)，其特征在于，所述机壳(1)的下方设置有收集筒(3)，且所述收集筒(3)的底面为球面结构，所述收集筒(3)的底部内壁固定连接有中间筒(16)，且所述中间筒(16)的侧面外壁和所述收集筒(3)的侧面内壁之间固定连接有至少六个环形均匀分布的隔板(13)，每两个所述隔板(13)之间留有收集腔，所述机壳(1)位于所述中间筒(16)上方的侧面内壁设置有贯穿于所述机壳(1)的中间壳(6)，且所述中间壳(6)的内部设置有提压机构，所述中间筒(16)的底部贯穿于所述收集筒(3)的底部，且所述中间筒(16)的内部设置有旋转采集机构；所述旋转采集机构包括滑动于所述中间筒(16)内部的导水筒(12)，且所述导水筒(12)的底部外壁固定连接有尖端朝下的锥块(11)，所述导水筒(12)的侧面外壁底端为斜面朝上的圆台形结构，且所述导水筒(12)的侧面外壁底端开有环形均匀分布的进水槽(18)，所述导水筒(12)的内部设置有导水腔，所述导水腔的侧面内壁顶端开有一个导水孔(19)，所述中间筒(16)位于每个收集腔底部的侧面外壁均开有进水孔(17)；所述导水筒(12)位于所述导水孔(19)上方的侧面外壁固定设置有滑块(20)，所述滑块(20)为半球形结构，且所述中间筒(16)位于所述进水孔(17)上方的侧面内壁开有导向槽(24)，所述滑块(20)滑动连接于所述导向槽(24)的侧面内壁，所述导向槽(24)包括间歇分布的斜段(21)、竖段(22)和导向段(23)，且所述斜段(21)、所述竖段(22)和所述导向段(23)的数量均与隔板(13)数量相同。

2.根据权利要求1所述的一种水样采集用无人机，其特征在于，所述提压机构包括滑动连接于所述中间壳(6)侧面内壁的螺纹壳(15)，且所述中间壳(6)的侧面外壁固定连接有微型电机(35)，所述微型电机(35)的输出轴固定连接有主动齿轮(33)，所述中间壳(6)的底部转动连接有与所述主动齿轮(33)相啮合的从动齿轮(32)，所述从动齿轮(32)的侧面内壁与所述螺纹壳(15)的侧面外壁通过螺纹相连接。

3.根据权利要求2所述的一种水样采集用无人机，其特征在于，所述导水筒(12)的顶端转动连接有竖杆(7)，且所述竖杆(7)的上端延伸至所述螺纹壳(15)的上方，所述竖杆(7)的侧面外壁与所述螺纹壳(15)的侧面内壁之间设置有相适配的键槽(29)，所述螺纹壳(15)的顶部和所述竖杆(7)的顶部之间设置有锁扣单元。

4.根据权利要求3所述的一种水样采集用无人机，其特征在于，所述锁扣单元包括开设于所述竖杆(7)侧面外壁顶部的环形卡槽(26)，且所述螺纹壳(15)位于所述环形卡槽(26)一侧的侧面内壁开有三至四个环形均匀分布的滑腔(27)，所述滑腔(27)的侧面内壁均滑动连接有楔块(25)，所述楔块(25)的侧面外壁与所述滑腔(27)的侧面内壁之间固定连接有弹簧(31)，所述螺纹壳(15)位于所述楔块(25)一侧的侧面外壁设置有环形槽(28)，所述环形槽(28)的侧面内壁通过螺纹连接有旋圈(8)，所述旋圈(8)与所述楔块(25)的接触面设置有挤压斜面(30)。

5.根据权利要求4所述的一种水样采集用无人机，其特征在于，所述收集筒(3)的侧面外壁底部设置有底圈(9)，且所述底圈(9)的顶部外壁固定连接有三个环形均匀分布的吊杆(5)，所述吊杆(5)的顶端固定连接有上圈(45)，所述收集筒(3)的侧面外壁顶部固定连接有滑动连接于所述吊杆(5)侧面外壁的限位块(14)，所述底圈(9)的底部外壁设置有可拆卸的浮盘(4)，所述上圈(45)与所述机壳(1)之间相对可拆卸。

6.根据权利要求5所述的一种水样采集用无人机，其特征在于，所述吊杆(5)为中空壳体结构，且所述吊杆(5)的侧面内壁固定连接有压缩气罐(39)，所述压缩气罐(39)的内部灌装有压缩空气(40)，所述压缩气罐(39)的底端连接有导气管(41)，且所述导气管(41)的侧面外壁设置有电磁阀(42)，所述控制器(36)中设置有重力加速度传感器；

所述浮盘(4)包括浮板(37)和粘接于所述浮板(37)顶部的气囊(38)，所述底圈(9)的底部外壁开有圆孔，所述导气管(41)的一端延伸至圆孔的内部，所述浮盘(4)的顶部固定连接有插接于圆孔内部的插管(43)，所述插管(43)与所述气囊(38)相连接。

7.根据权利要求6所述的一种水样采集用无人机，其特征在于，所述机壳(1)的底部外壁固定连接有顶圈(48)，且所述上圈(45)的侧面外壁开有圈槽，所述圈槽的侧面内壁转动连接有连接圈(44)，所述连接圈(44)的通过螺纹连接于顶圈(48)的侧面外壁底部，所述上圈(45)的顶部外壁固定连接有与所述电磁阀(42)电性相邻的导电插壳(46)，顶圈(48)的底部外壁固定连接有与所述导电插壳(46)相适配的导电插头(47)，所述导电插头(47)与所述控制器(36)相连接。

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