CN113447324A - 一种用于环境检测的四旋翼无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于环境检测的四旋翼无人机，涉及环境检测技术领域，包括四旋翼无人机本体，所述四旋翼无人机本体的底部通过固定杆连接有固定板a，所述固定板a的底部通过连接装置连接有固定板b，所述固定板a的底部和固定板b的底部均通过夹持件连接有采样装置。本发明中，通过在四旋翼无人机本体上安装多个单独的采样容器，每个采样容器都可以单独控制进行空气采样，以便于在高空中对不同高度的空气进行样本采集，解决了现有的空气抽样采样装置只能进行单次空气样本采集，当对不同高度的空气进行样本采集时，需要往复重新起飞的问题。
Description
技术领域
本发明涉及环境检测技术领域，尤其涉及一种用于环境检测的四旋翼无人机。
背景技术
环境检测的介质对象大致可分为水质检测、空气检测、土壤检测、固体废物检测、生物检测、噪声和振动检测、电磁辐射检测、放射性检测、热检测、光检测、卫生(病原体、病毒、寄生虫等)检测等。
随着科技的发展，工业化伴随着空气污染愈加的严重，空气是指地球大气层中的气体混合，是地球上的动植物生存的必要条件，它既含有人们赖以生存的氧气，也可能同时含有有毒有害气体及颗粒物，因此，为了对空气质量进行监测，需要对环境中的空气进行采样，由于高空的空气采集比较困难，通常采用无人机对高空中的空气进行采样，然后再对这些样本进行检测，即可得到高空中空气质量数据，完成对高空空气的检测。现在的无人机空气采样装置对高空的空气进行采样时，通常在无人机起飞前就将收集容器打开，然后再控制无人机带动收集容器飞到需要采样的高空中，但是这样采样方式会导致收集容器的内部储存大量的地面空气，导致对高空空气检测的结果值误差过大。
经检索，中国专利授权公告号为CN211148211U，公开了一种空气采样无人机，包括无人机本体，所述无人机本体的底部安装有多个支脚，所述支脚通过支撑杆连接有可拆卸的抽气管，所述抽气管的一端通过蠕动泵连接有连接管，所述连接管远离蠕动泵的一端固定连接有第一电磁阀，所述连接管通过输送管连接有第二电磁阀，所述第二电磁阀的输出端通过连接软管连接有收集容器，所述收集容器通过固定机构与支脚连接。通过无人机本体带动各个组成设备上升到需要进行空气采样的高度时，打开第一电磁阀，控制蠕动泵工作将抽气管、输送管和连接管内的空气进行更换，然后关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，蠕动泵将空气抽进真空袋或者真空瓶内，当电子气压器监测到连接软管内的气压到达一定的阈值时，控制第二电磁阀关闭，蠕动泵关闭，即可完成对高空的空气采样，该空气采样无人机装置简单，可以控制无人机达到指定高度时再对空气进行采样，且可以避免低空的空气混入收集容器的内部，防止对测量结构造成影响。
但是该空气采样无人机只能对高空的空气进行单次的采集，采集完毕后，需要降落更换真空袋或真空瓶重新起飞进行再次的空气采样，不仅极大的浪费无人机的电能，同时还降低了对空气的采样效率。
为此，我们提出一种用于环境检测的四旋翼无人机来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种用于环境检测的四旋翼无人机，解决了背景技术中提出的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于环境检测的四旋翼无人机，包括四旋翼无人机本体，所述四旋翼无人机本体的底部通过固定杆连接有固定板a，所述固定板a的底部通过连接装置连接有固定板b，所述固定板a的底部和固定板b的底部均通过夹持件连接有采样装置，其中：
所述采样装置包括夹持在夹持件上的采样容器，所述采样容器的一端呈开口设置，所述采样容器的密封端安装有固定筒，所述采样容器的密封端设置有与固定筒对应的安装口，所述固定筒内滑动连接有密封活塞块，所述密封活塞块的一端贯穿固定筒并通过复位装置与采样容器的内底部连接，所述采样容器远离固定筒的一端固定连接有密封板，所述密封板上固定连接有驱动电机，所述驱动电机的输出轴贯穿密封板并固定连接有转动杆，所述转动杆上设置有螺纹，所述采样容器内滑动连接有移动活塞块，所述移动活塞块螺纹套接在转动杆的外侧壁上，所述密封板上设置有排气装置和进气装置。
优选的，所述采样容器的材质为透明塑料材质。
优选的，所述采样容器的横截面为正六边形。
优选的，所述连接装置包括固定连接在固定板a底部和固定板b底部的固定块，所述固定板b的顶部固定连接有连接柱，所述连接柱的顶部固定连接有连接螺纹杆，其中一个所述固定块螺纹套接在连接螺纹杆的外侧壁上。
优选的，所述复位装置包括固定连接在密封活塞块一端的滑动板，所述滑动板滑动连接在采样容器内，所述滑动板上设置有与转动杆对应的滑动口，所述滑动板通过多个弹簧与采样容器的内底部连接。
优选的，所述滑动板的形状和移动活塞块的形状均为正六棱柱。
优选的，所述滑动板的侧壁上设置有多个贯穿孔。
优选的，所述排气装置包括固定连接在密封板上的出气管，所述出气管上安装有单向阀。
优选的，所述进气装置包括固定连接在密封板外侧壁上的进气管，所述进气管上安装有控制阀。
优选的，所述采样容器的外侧壁安装有密封阀，所述密封阀位于采样容器靠近固定筒的一端外侧壁上。
优选的，安装在所述固定板a上的采样容器的开口端和安装在固定板b上的采样容器的开口端相反。
优选的，所述密封阀自带管道，可以直接螺纹拧到采样容器的外侧壁上。
与相关技术相比较，本发明提供的一种用于环境检测的四旋翼无人机具有如下有益效果：
1、本发明提供一种用于环境检测的四旋翼无人机，通过在四旋翼无人机本体上安装多个单独的采样容器，每个采样容器都可以单独控制进行空气采样，以便于在高空中对不同高度的空气进行样本采集，解决了现有的空气抽样采样装置只能进行单次空气样本采集，当对不同高度的空气进行样本采集时，需要往复重新起飞的问题。
2、本发明提供一种用于环境检测的四旋翼无人机，通过驱动电机转动带动转动杆转动，转动杆转动带动移动活塞块在采样容器内移动，使得移动活塞块与采样容器密封端之间的气压处于负压状态，利用空气的压强原理，采样容器外部的气压挤压密封活塞块，使得密封活塞块往移动活塞块的位置移动，弹簧拉伸，密封活塞块与固定筒之间脱离连接，外部的空气通过固定筒进入到采样容器的内部，当移动活塞块与采样容器密封端之间的气压等于大气的气压时，密封活塞块复位堵住固定筒，完成对空气样本的采集，智能化程度高，使用者在地面即可控制四旋翼无人机在空中对空气样本进行采集，
此外，当对采样容器内部抽空时，移动活塞块还可以抵住滑动板运动，避免对采样容器抽空的过程中，密封活塞块由于移动活塞块与采样容器密封端之间的气压过小而移动。
3、本发明提供一种用于环境检测的四旋翼无人机，密封板上安装单向阀和出气管，移动活塞块往密封板方向移动的过程中，密封板与移动活塞块之间的空气可以通过出气管排出，避免了密封板与移动活塞块之间的气压压强过大增加驱动电机的转动负担。
4、本发明提供一种用于环境检测的四旋翼无人机，密封板上安装进气管和控制阀，移动活塞块往远离密封板方向移动的过程中，采样容器外部的空气可以通过进气管进入到密封板与移动活塞块之间，避免了密封板与移动活塞块之间的气压压强过小增加驱动电机的转动负担。
5、本发明提供一种用于环境检测的四旋翼无人机，通过在采样容器靠近固定筒的一端外侧壁上安装密封阀，密封阀可以通过真空泵连接，开启后，将采样容器内采集的空气样品抽出，取出空气样本的同时还可以使得采样容器密封端与移动活塞块之间保持真空状态。
附图说明
图1为一种用于环境检测的四旋翼无人机的结构示意图；
图2为一种用于环境检测的四旋翼无人机的正视结构示意图；
图3为一种用于环境检测的四旋翼无人机的仰视结构示意图；
图4为一种用于环境检测的四旋翼无人机的俯视结构示意图；
图5为一种用于环境检测的四旋翼无人机中采样装置的前视图；
图6为一种用于环境检测的四旋翼无人机中采样装置的后视图；
图7为一种用于环境检测的四旋翼无人机的剖视图；
图8为图7中A处的结构示意图。
图中标号：1、四旋翼无人机本体；2、固定杆；3、固定板a；4、夹持件；5、采样装置；51、采样容器；52、密封板；53、驱动电机；54、出气管；55、单向阀；56、进气管；57、控制阀；58、密封阀；59、固定筒；510、密封活塞块；511、复位装置；5111、滑动板；5112、弹簧；5113、贯穿孔；512、转动杆；513、移动活塞块；6、固定板b；7、连接装置；71、固定块；72、连接柱；73、连接螺纹杆。
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。
实施例一
由图1-图8给出，一种用于环境检测的四旋翼无人机，包括四旋翼无人机本体1，四旋翼无人机本体1的底部通过固定杆2连接有固定板a3，固定板a3的底部通过连接装置7连接有固定板b6，固定板a3的底部和固定板b6的底部均通过夹持件4连接有采样装置5，其中：
采样装置5包括夹持在夹持件4上的采样容器51，采样容器51的一端呈开口设置，采样容器51的密封端安装有固定筒59，采样容器51的密封端设置有与固定筒59对应的安装口，固定筒59内滑动连接有密封活塞块510，密封活塞块510的一端贯穿固定筒59并通过复位装置511与采样容器51的内底部连接，采样容器51远离固定筒59的一端固定连接有密封板52，密封板52上固定连接有驱动电机53，驱动电机53的输出轴贯穿密封板52并固定连接有转动杆512，转动杆512上设置有螺纹，采样容器51内滑动连接有移动活塞块513，移动活塞块513螺纹套接在转动杆512的外侧壁上，密封板52上设置有排气装置和进气装置。
固定板a3和固定板b6的作用是用于固定采样容器51。通过在四旋翼无人机本体1的底部安装多个采样容器51，可以在对高空空气样本采集的过程中，多高空的空气样本进行多次采集，无需单次采集完毕后，需要降落更换真空袋或真空瓶重新起飞进行再次的空气采样，不仅极大的浪费无人机的电能，同时还降低了对空气的采样效率。
夹持件4的作用是将采样容器51夹持固定在固定板a3和固定板b6的底部。
采样容器51的作用是用于盛放空气样本。
采样容器51的横截面为正六边形。
需要说明的是，驱动电机53与四旋翼无人机本体1的控制云台之间电连接，使用者在地面上通过四旋翼无人机本体1的控制器即可对对应的驱动电机53进行控制，此处为现有技术，在此不做过多叙述。
当对高空的空气样本进行采集时，首先将采样容器51内的移动活塞块513移动到采样容器51的密封端，使得移动活塞块513与滑动板5111相抵，且弹簧5112处于压缩状态，密封活塞块510堵住固定筒59，控制四旋翼无人机本体1上升到所需的位置后，使用者利用手中的控制器将控制指令发送给四旋翼无人机本体1的云台，云台控制驱动电机53转动，驱动电机53转动带动转动杆512转动，转动杆512转动带动移动活塞块513在采样容器51内移动，使得移动活塞块513与采样容器51密封端之间的气压处于负压状态，利用空气的压强原理，采样容器51外部的气压挤压密封活塞块510，使得密封活塞块510往移动活塞块513的位置移动，弹簧5112拉伸，密封活塞块510与固定筒59之间脱离连接，外部的空气通过固定筒59进入到采样容器51的内部，当移动活塞块513与采样容器51密封端之间的气压等于大气的气压时，密封活塞块510复位堵住固定筒59，完成对空气样本的采集。
采样容器51内部抽空时，移动活塞块513还可以抵住滑动板5111运动，避免对采样容器51抽空的过程中，密封活塞块510由于移动活塞块513与采样容器51密封端之间的气压过小而移动。
连接装置7包括固定连接在固定板a3底部和固定板b6底部的固定块71，固定板b6的顶部固定连接有连接柱72，连接柱72的顶部固定连接有连接螺纹杆73，其中一个固定块71螺纹套接在连接螺纹杆73的外侧壁上。
连接装置7的作用是便于在固定板a3的底部安装带有采样装置5的固定板b6，也可以在固定板b6的底部安装带有采样装置5的固定板b6，可以根据需要对采样容器51的数量进行增加，呈现模块化组合使用，局限性更低。
复位装置511包括固定连接在密封活塞块510一端的滑动板5111，滑动板5111滑动连接在采样容器51内，滑动板5111上设置有与转动杆512对应的滑动口，滑动板5111通过多个弹簧5112与采样容器51的内底部连接。
复位装置511的作用是实现固定筒59的自动通断，避免未达到对应的高度时，外部的空气进入带采样容器51的内部，影响对空气样本的采集。
滑动板5111的形状和移动活塞块513的形状均为正六棱柱。
正六棱柱形的滑动板5111和移动活塞块513在采样容器51的内部只能左右运动，不能进行转动，限制了滑动板5111和移动活塞块513的运行方式。
滑动板5111的侧壁上设置有多个贯穿孔5113。
贯穿孔5113的作用是方便空气进入到移动活塞块513和采样容器51的密封端之间。
排气装置包括固定连接在密封板52上的出气管54，出气管54上安装有单向阀55。
密封板52上安装单向阀55和出气管54，移动活塞块513往密封板52方向移动的过程中，密封板52与移动活塞块513之间的空气可以通过出气管54排出，避免了密封板52与移动活塞块513之间的气压压强过大增加驱动电机53的转动负担。
进气装置包括固定连接在密封板52外侧壁上的进气管56，进气管56上安装有控制阀57。
密封板52上安装进气管56和控制阀57，移动活塞块513往远离密封板52方向移动的过程中，采样容器51外部的空气可以通过进气管56进入到密封板52与移动活塞块513之间，避免了密封板52与移动活塞块513之间的气压压强过小增加驱动电机53的转动负担。
采样容器51的外侧壁安装有密封阀58，密封阀58位于采样容器51靠近固定筒59的一端外侧壁上。
密封阀58的作用是方便使用真空泵将移动活塞块513与采样容器51密封端之间的空气抽出，使得移动活塞块513与采样容器51密封端之间保持真空状态。
实施例二
在实施例一的基础上，安装在固定板a3上的采样容器51的开口端和安装在固定板b6上的采样容器51的开口端相反。
由于固定筒59安装在采样容器51的密封端，驱动电机53安装在采样容器51的开口端，驱动电机53的重量大于固定筒59的重量，因此，安装在固定板a3上的采样容器51的开口端和安装在固定板b6上的采样容器51的开口端相反可以保持安装在四旋翼无人机本体1上的采样装置5不会出现偏重，避免影响四旋翼无人机本体1正常飞行。
工作原理：
当对高空的空气样本进行采集时，首先将采样容器51内的移动活塞块513移动到采样容器51的密封端，使得移动活塞块513与滑动板5111相抵，且弹簧5112处于压缩状态，密封活塞块510堵住固定筒59，采样容器51内部抽空时，移动活塞块513抵住滑动板5111，避免对采样容器51抽空的过程中，密封活塞块510由于移动活塞块513与采样容器51密封端之间的气压过小而移动。控制四旋翼无人机本体1上升到所需的位置后，使用者利用手中的控制器将控制指令发送给四旋翼无人机本体1的云台，云台控制驱动电机53转动，驱动电机53转动带动转动杆512转动，转动杆512转动带动移动活塞块513在采样容器51内移动，使得移动活塞块513与采样容器51密封端之间的气压处于负压状态，利用空气的压强原理，采样容器51外部的气压挤压密封活塞块510，使得密封活塞块510往移动活塞块513的位置移动，弹簧5112拉伸，密封活塞块510与固定筒59之间脱离连接，外部的空气通过固定筒59进入到采样容器51的内部，当移动活塞块513与采样容器51密封端之间的气压等于大气的气压时，密封活塞块510复位堵住固定筒59，完成对空气样本的采集。
由于固定筒59安装在采样容器51的密封端，驱动电机53安装在采样容器51的开口端，驱动电机53的重量大于固定筒59的重量，因此，安装时，如果只安装固定板a3，则安装在固定板a3上的采样容器51的开口端分别朝向两个方向，如果安装固定板a3和固定板b6，安装在固定板a3上的两个采样容器51的开口端可以位于同一个方向，也可以分别朝两个方向，安装在固定板b6上的两个采样容器51的开口端与固定板a3上的采样容器51的开口端对应设置，安装在固定板a3上的采样容器51的开口端和安装在固定板b6上的采样容器51的开口端相反可以保持安装在四旋翼无人机本体1上的采样装置5不会出现偏重，避免影响四旋翼无人机本体1正常飞行。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种用于环境检测的四旋翼无人机，包括四旋翼无人机本体(1)，其特征在于：所述四旋翼无人机本体(1)的底部通过固定杆(2)连接有固定板a(3)，所述固定板a(3)的底部通过连接装置(7)连接有固定板b(6)，所述固定板a(3)的底部和固定板b(6)的底部均通过夹持件(4)连接有采样装置(5)，其中：
所述采样装置(5)包括夹持在夹持件(4)上的采样容器(51)，所述采样容器(51)的一端呈开口设置，所述采样容器(51)的密封端安装有固定筒(59)，所述采样容器(51)的密封端设置有与固定筒(59)对应的安装口，所述固定筒(59)内滑动连接有密封活塞块(510)，所述密封活塞块(510)的一端贯穿固定筒(59)并通过复位装置(511)与采样容器(51)的内底部连接，所述采样容器(51)远离固定筒(59)的一端固定连接有密封板(52)，所述密封板(52)上固定连接有驱动电机(53)，所述驱动电机(53)的输出轴贯穿密封板(52)并固定连接有转动杆(512)，所述转动杆(512)上设置有螺纹，所述采样容器(51)内滑动连接有移动活塞块(513)，所述移动活塞块(513)螺纹套接在转动杆(512)的外侧壁上，所述密封板(52)上设置有排气装置和进气装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于环境检测的四旋翼无人机，其特征在于，所述采样容器(51)的横截面为正六边形。
3.根据权利要求1所述的一种用于环境检测的四旋翼无人机，其特征在于，所述连接装置(7)包括固定连接在固定板a(3)底部和固定板b(6)底部的固定块(71)，所述固定板b(6)的顶部固定连接有连接柱(72)，所述连接柱(72)的顶部固定连接有连接螺纹杆(73)，其中一个所述固定块(71)螺纹套接在连接螺纹杆(73)的外侧壁上。
4.根据权利要求1所述的一种用于环境检测的四旋翼无人机，其特征在于，所述复位装置(511)包括固定连接在密封活塞块(510)一端的滑动板(5111)，所述滑动板(5111)滑动连接在采样容器(51)内，所述滑动板(5111)上设置有与转动杆(512)对应的滑动口，所述滑动板(5111)通过多个弹簧(5112)与采样容器(51)的内底部连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于环境检测的四旋翼无人机，其特征在于，所述滑动板(5111)的形状和移动活塞块(513)的形状均为正六棱柱。
6.根据权利要求5所述的一种用于环境检测的四旋翼无人机，其特征在于，所述滑动板(5111)的侧壁上设置有多个贯穿孔(5113)。
7.根据权利要求1所述的一种用于环境检测的四旋翼无人机，其特征在于，所述排气装置包括固定连接在密封板(52)上的出气管(54)，所述出气管(54)上安装有单向阀(55)。
8.根据权利要求1所述的一种用于环境检测的四旋翼无人机，其特征在于，所述进气装置包括固定连接在密封板(52)外侧壁上的进气管(56)，所述进气管(56)上安装有控制阀(57)。
9.根据权利要求1所述的一种用于环境检测的四旋翼无人机，其特征在于，所述采样容器(51)的外侧壁安装有密封阀(58)，所述密封阀(58)位于采样容器(51)靠近固定筒(59)的一端外侧壁上。
10.根据权利要求1所述的一种用于环境检测的四旋翼无人机，其特征在于，安装在所述固定板a(3)上的采样容器(51)的开口端和安装在固定板b(6)上的采样容器(51)的开口端相反。
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