CN114062027B - 一种智能土壤取样车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能土壤取样车，包括：运输车，运输车包括履带车以及固接在履带车顶端的车架；取样机构，取样机构包括固接在车架顶部的纵向调节部，纵向调节部上滑接有升降调节部，升降调节部底端安装有取样器，升降调节部上固接有推出电动推杆，推出电动推杆位于取样器的正上方；收集机构，收集机构包括固接在车架底部的安装板，安装板顶端安装有收集部；控制电箱，控制电箱固接在车架的顶部，履带车、纵向调节部、升降调节部、推出电动推杆和收集部均与控制电箱电性连接。本发明的智能土壤取样车具有机械化、自动化程度高，操作方便，省时省力，取样效率高，使用寿命长，易于推广应用等优点。

Description

一种智能土壤取样车

技术领域

本发明涉及土壤取样技术领域，特别是涉及一种智能土壤取样车。

背景技术

土壤一旦发生重金属污染，在切断污染源的情况下，仅仅依靠土壤的自我调节往往很难恢复，某些重金属污染的土壤甚至可能要100-200年时间才能够恢复；要进行土壤重金属污染的修复，首先要对目标土壤进行取样分析，而目前土壤重金属样本的取样工作大多采用人工进行，传统的人工方式由于受气候条件、环境因素、地理位置、人员素质等多方面因素的制约，导致工作效率无法保证；发展先进的机械化取样技术,研究开发智能土壤取样小车,具有重要的意义。

因此，亟需设计一种智能土壤取样车，用以解决上述问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种智能土壤取样车，包括：

运输车，所述运输车包括履带车以及固接在所述履带车顶端的车架；

取样机构，所述取样机构包括固接在所述车架顶部的纵向调节部，所述纵向调节部上滑接有升降调节部，所述升降调节部底端安装有取样器，所述升降调节部上固接有推出电动推杆，所述推出电动推杆位于所述取样器的正上方；

收集机构，所述收集机构包括固接在所述车架底部的安装板，所述安装板顶端安装有收集部；

控制电箱，所述控制电箱固接在所述车架的顶部，所述履带车、所述纵向调节部、所述升降调节部、所述推出电动推杆和所述收集部均与所述控制电箱电性连接。

优选的，所述纵向调节部包括固接在所述车架顶部的两纵向滑轨，两所述纵向滑轨平行设置，所述升降调节部与两所述纵向滑轨滑接，所述车架上固接有纵向电动推杆，所述纵向电动推杆的活动端与所述升降调节部固接，且所述纵向电动推杆与所述控制电箱电性连接。

优选的，所述升降调节部包括滑接在两所述纵向滑轨上的上支撑平台、安装在所述上支撑平台底端的剪式调节组件以及安装在所述剪式调节组件底端的下支撑平台；所述上支撑平台顶端设置有驱动电机和调节推板，所述驱动电机与所述上支撑平台固接，所述调节推板与所述上支撑平台滑接，所述驱动电机通过所述调节推板与所述剪式调节组件传动连接，所述驱动电机与所述控制电箱电性连接；所述推出电动推杆固接在所述下支撑平台顶端，所述取样器安装在所述下支撑平台底端。

优选的，所述剪式调节组件包括两剪式支架，两所述剪式支架平行设置，两所述剪式支架上、下端的一侧分别与所述上支撑平台和所述下支撑平台铰接，两所述剪式支架上、下端的另一侧分别与所述上支撑平台和所述下支撑平台滑接，两所述剪式支架通过铰接轴连接，所述调节推板底端贯穿所述上支撑平台并与所述铰接轴铰接，所述驱动电机与所述调节推板传动连接。

优选的，所述上支撑平台顶端固接有两推板滑轨，所述调节推板滑动连接在两所述推板滑轨上，所述驱动电机的输出轴同轴固接有丝杠，所述丝杠贯穿所述调节推板并与所述调节推板螺纹连接。

优选的，所述下支撑平台顶端固接有连接板，所述连接板顶部铰接有倾斜电动推杆，所述取样器顶端远离所述连接板的一侧与所述下支撑平台底端铰接，所述倾斜电动推杆的活动端与所述取样器顶部靠近所述连接板的一侧铰接，所述倾斜电动推杆与所述控制电箱电性连接。

优选的，所述收集部包括转动连接在所述安装板上的四个第二从动链轮，四个所述第二从动链轮呈矩形分布，四个所述第二从动链轮通过第一链条传动连接，所述第一链条外侧固接有若干收集组件，所述安装板顶端固接有调速电机，任一所述第二从动链轮与所述调速电机传动连接。

优选的，所述收集组件包括第一收集筒和第二收集筒，所述第一收集筒与所述第一链条外侧固接，所述第二收集筒固接在所述第一收集筒远离所述第一链条的一侧。

优选的，任一所述第二从动链轮上方同轴固接有第一从动链轮，所述调速电机的输出轴固接有主动链轮，所述主动链轮与所述第一从动链轮通过第二链条传动连接。

本发明公开了以下技术效果：

本发明先在履带车的GPS定位导航系统设置取样点坐标，由精密无刷电机带动履带车行走，当履带车到达设定位置后升降调节机构带动取样器插入土壤进行取样，取样完成后升降调节机构带动取样器提升，在取样器整体即将连接土壤表面时，倾斜电动推杆伸长使取样器具有一定的倾斜角度，防止样品滑落，控制纵向电动推杆将取样器运送至对应的收集组件上方，控制倾斜电动推杆将取样器拉直为竖直姿态，推出电动推杆将取样器内的样品推出至收集组件内，再通过GPS导航系统使履带车向下一取样点行进。本发明的智能土壤取样车具有机械化、自动化程度高，操作方便，省时省力，取样效率高，使用寿命长，易于推广应用等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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为本发明一种智能土壤取样车一方向的轴测图；

图2为本发明一种智能土壤取样车另一方向的轴测图；

图3为本发明中纵向调节部、升降调节部和取样器一方向的轴测图；

图4为本发明中纵向调节部、升降调节部和取样器另一方向的轴测图；

图5为图4中C的放大图；

图6为本发明中收集部的结构示意图；

图7为图6中A的放大图；

图8为本发明中调速电机传动结构示意图；

图9为本发明中实施例二中清洁套筒与胶圈的连接结构示意图；

图10为本发明中实施例二中推出电动推杆与环形密封圈的连接结构示意图；

其中，1、履带车；2、车架；3、取样器；4、推出电动推杆；5、安装板；6、控制电箱；7、纵向滑轨；8、纵向电动推杆；9、上支撑平台；10、下支撑平台；11、驱动电机；12、调节推板；13、铰接轴；14、第一连杆；15、第二连杆；16、轨道；17、安装架；18、推板滑轨；19、丝杠；20、连接板；21、倾斜电动推杆；22、第二从动链轮；23、第一链条；24、调速电机；25、第一收集筒；26、第二收集筒；27、第一从动链轮；28、主动链轮；29、电机支座；30、环形密封圈；31、胶圈；32、清洁套筒；33、驱动支座；34、张紧支座；35、第二链条；36、滚轮。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1-8，本发明公开一种智能土壤取样车，包括：

运输车，运输车包括履带车1以及固接在履带车1顶端的车架2；

取样机构，取样机构包括固接在车架2顶部的纵向调节部，纵向调节部上滑接有升降调节部，升降调节部底端安装有取样器3，升降调节部上固接有推出电动推杆4，推出电动推杆4位于取样器3的正上方；

收集机构，收集机构包括固接在车架2底部的安装板5，安装板5顶端安装有收集部；

控制电箱6，控制电箱6固接在车架2的顶部，履带车1、纵向调节部、升降调节部、推出电动推杆4和收集部均与控制电箱6电性连接。

本发明的智能土壤取样车具有机械化、自动化程度高，操作方便，省时省力，取样效率高，使用寿命长，易于推广应用等优点。

进一步的，履带车1为带有GPS功能的带动智能履带车，履带车1的外形尺寸为1500*850*450mm，通过GPS定位导航系统设置取样点坐标后，履带车1可自动运行到需取样位置进行取样作业，通过两个精密无刷电机(图中未画出)为履带车1提供动力，精密无刷电机将动力传递给驱动轮拉动履带，通过调节两个精密无刷电机的转速可使车体实现原地转向，履带车1的全速续航大于5h，额定速度为5km/h，爬坡能力为25度满载，可带动至少200公斤设备运动，为安装取样机构和收集机构提供了动力基础，履带车1可在温度为-15—50℃的环境下工作且具有IP56防水级别，具有良好的适应性，可适应多种温度以及湿度条件下的取样工作，履带车1的供电电源为48V的磷酸铁锂电池(图中未画出)，同时磷酸铁锂电池为取样机构和收集机构提供电力。

进一步的，纵向调节部包括固接在车架2顶部的两纵向滑轨7，两纵向滑轨7平行设置，升降调节部与两纵向滑轨7滑接，车架2上固接有纵向电动推杆8，纵向电动推杆8的活动端与升降调节部固接，且纵向电动推杆8与控制电箱6电性连接。

通过纵向电动推杆8带动升降调节部沿纵向滑轨7滑动，进而带动取样器3实现沿纵向滑轨7方向上的调节，使取样器3到达取样位置进行取样或到达收集部将取样器3内的样品放在收集部中。

进一步的，升降调节部包括滑接在两纵向滑轨7上的上支撑平台9、安装在上支撑平台9底端的剪式调节组件以及安装在剪式调节组件底端的下支撑平台10；上支撑平台9顶端设置有驱动电机11和调节推板12，驱动电机11与上支撑平台9固接，调节推板12与上支撑平台9滑接，驱动电机11通过调节推板12与剪式调节组件传动连接，驱动电机11与控制电箱6电性连接；推出电动推杆4固接在下支撑平台10顶端，取样器3安装在下支撑平台10底端。

进一步的，剪式调节组件包括两剪式支架，两剪式支架平行设置，两剪式支架上、下端的一侧分别与上支撑平台9和下支撑平台10铰接，两剪式支架上、下端的另一侧分别与上支撑平台9和下支撑平台10滑接，两剪式支架通过铰接轴13连接，调节推板12底端贯穿上支撑平台9并与铰接轴13铰接，驱动电机11与调节推板12传动连接。

驱动电机11带动调节推板12在上支撑平台9滑动，调节推杆带动剪切式支架运动，实现对升降调节部的长度的调节，进而带动取样器3上下运动。

进一步的，剪式支架包括若干组沿竖直方向分布的交叉件，交叉件包括交叉设置的第一连杆14和第二连杆15，第一连杆14的中部与第二连杆15的中部铰接，位于最上方的交叉件的第一连杆14顶端与上支撑平台9通过铰接轴13铰接，位于最上方的交叉件的第二连杆15顶端与上支撑平台9活动连接；位于下方的交叉件的第一连杆14顶部与位于上方的交叉件的第二连杆15底端通过铰接轴13铰接，位于下方的交叉件的第二连杆15顶端与位于下方的交叉件的第一连杆14底端通过铰接轴13铰接；位于最下方的交叉件的第一连杆14底端与下支撑平台10活动连接，位于最下方的交叉件的第二连杆15底端与下支撑平台10通过铰接轴13铰接。

进一步的，上支撑平台9底端和下支撑平台10顶端均固接有两轨道16，轨道16均位于剪式支架的外侧，位于最上方的交叉件的第二连杆15顶端通过铰接轴13转动连接有滚轮36，滚轮36滚动连接在位于上支撑平台9底端的轨道16内，位于最下方的第一连杆14底端通过铰接轴13转动连接有滚轮36，滚轮36滚动连接在位于下支撑平台10顶端的轨道16内。

进一步的，两剪式支架对应位置的铰接轴13同轴固接。

进一步的，两剪式支架之间设置有安装架17，安装架17固接在下支撑平台10的顶端，推出电动推杆4固接在安装架17上，下支撑平台10底端开设有通孔，推出电动推杆4的活动端通过通孔贯穿下支撑平台10。

安装架17上固接的推出电动推杆4，推出电动推杆4伸长时将活动端伸入取样器3内，将取样器3内的土壤样品推出。

进一步的，上支撑平台9上开设有长孔，调节推板12底端通过长孔贯穿上支撑平台9。

进一步的，上支撑平台9顶端固接有两推板滑轨18，调节推板12滑动连接在两推板滑轨18上，驱动电机11的输出轴同轴固接有丝杠19，丝杠19贯穿调节推板12并与调节推板12螺纹连接。

驱动电机11转动带动丝杠19转动，丝杠19带动与之螺接的调节推板12沿推板滑轨18上滑动，为升降调节部的升降调节提供动力，以使取样器3完成插入土壤进行取样等需要调节取样器3高度的动作。

进一步的，下支撑平台10顶端固接有连接板20，连接板20顶部铰接有倾斜电动推杆21，取样器3顶端远离连接板20的一侧与下支撑平台10底端铰接，倾斜电动推杆21的活动端与取样器3顶部靠近连接板20的一侧铰接，倾斜电动推杆21与控制电箱6电性连接。

进一步的，下支撑平台10上开设有窗口，倾斜电动推杆21通过窗口贯穿下支撑平台10。

当取样器3取样结束，在升降调节部的带动下即将离开地面时，倾斜电动推杆21的活动端伸长，由于取样器3的一侧与下支撑平台10铰接，倾斜电动推杆21伸长时会使取样器3绕与下支撑平台10的铰接点转动，使取样器3倾斜一定角度，避免在将样品运送至收集部的过程中取样器3内样品滑出，保证了取样过程的可靠性。

进一步的，收集部包括转动连接在安装板5上的四个第二从动链轮22，四个第二从动链轮22呈矩形分布，四个第二从动链轮22通过第一链条23传动连接，第一链条23外侧固接有若干收集组件，安装板5顶端固接有调速电机24，任一第二从动链轮22与调速电机24传动连接。

调速电机24通过第二从动链轮22带动第一链条23运动，进而实现固接在第一链条23上的收集组件进行调节，当上一收集组件收集完样品后控制调速电机24转动，调速电机24带动第一链条23运动将下一收集组件调节到待接收样品的部位。

进一步的，与调速电机24传动连接的第二从动链轮22转动连接在驱动支座33上，驱动支座33通过螺栓与安装板5紧固连接，其余三个第二从动链轮22分别转动连接在三个张紧支座34上，三个张紧支座34均通过螺栓与安装板5紧固连接。

进一步的，收集组件包括第一收集筒25和第二收集筒26，第一收集筒25与第一链条23外侧固接，第二收集筒26固接在第一收集筒25远离第一链条23的一侧。收集组件包括第一收集筒25和第二收集筒26，提高了输送取样样品的数量，进而提高了取样样品的取样效率。

进一步的，任一第二从动链轮22上方同轴固接有第一从动链轮27，调速电机24的输出轴固接有主动链轮28，主动链轮28与第一从动链轮27通过第二链条35传动连接。

调速电机24转动带动主动链轮28转动，主动链轮28通过第二链轮将动力传输至第一从动链轮27，进而第一从动链轮27带动与之固接的第二从动链轮22转动，第二从动链轮22带动第一链条23运动，为收集部的运动提供动力。

进一步的，安装板5顶端通过螺栓紧固连接有电机支座29，调速电机24固接在电机支座29上。

电机支座29、张紧支座34和驱动支座33均通过螺栓与安装板5紧固连接，使得同时第二链条35和第一链条23均具备张紧功能，使链条输送结构产生一定的预张力，避免链条输送结构在运动过程中打滑，同时具有张紧功能还能控制链条输送结构的挠度，以减小输送阻力。

具体实施方式：

先在履带车1的GPS定位导航系统设置取样点坐标，由精密无刷电机带动履带车1行走，当履带车1到达设定位置后升降调节机构带动取样器3插入土壤进行取样，取样完成后升降调节机构带动取样器3提升，在取样器3整体即将连接土壤表面时，倾斜电动推杆21伸长使取样器3具有一定的倾斜角度，防止样品滑落，控制纵向电动推杆8将取样器3运送至对应的收集组件上方，控制倾斜电动推杆21将取样器3拉直为竖直姿态，推出电动推杆4将取样器3内的样品推出至收集组件内，再通过GPS导航系统使履带车1向下一取样点行进。

实施例二：

如图9-10，实施例二与实施例一的区别在于，实施例二中推出电动推杆4的活动端固定套设有环形密封圈30，环形密封圈30的外径与取样器3的内径相适配；

安装板5靠近取样器3的一侧固接有清洁套筒32，清洁套筒32内固接有胶圈31，胶圈31的内径与取样器3的外径相适配。

推出电动推杆4活动端固接有环形密封圈30，能够在将样品从取样器3推入至收集组件的同时对取样器3内部进行清洁，防止取样器3内残留样品，影响下一次的取样。

安装板5上固接有清洁套管，清洁套管内布设有胶圈31，当取样器3完成上一个样品的取样后，倾斜电动推杆21缩回，将取样器3恢复为竖直状态，通过纵向电动推杆8以及驱动电机11将取样器3调节到清洁套筒32的正上方，并将取样器3插入到清洁套筒32内，清洁套筒32内的胶圈31对取样器3外表面残留的土壤样品进行清洁，防止样品混杂在取样器3上污染下次取样的样品。

具体实施方式：

实施例二的实施方式与实施例一相同，在此不在进行过多叙述。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种智能土壤取样车，其特征在于，包括：

运输车，所述运输车包括履带车(1)以及固接在所述履带车(1)顶端的车架(2)；

取样机构，所述取样机构包括固接在所述车架(2)顶部的纵向调节部，所述纵向调节部上滑接有升降调节部，所述升降调节部底端安装有取样器(3)，所述升降调节部上固接有推出电动推杆(4)，所述推出电动推杆(4)位于所述取样器(3)的正上方；

收集机构，所述收集机构包括固接在所述车架(2)底部的安装板(5)，所述安装板(5)顶端安装有收集部；

控制电箱(6)，所述控制电箱(6)固接在所述车架(2)的顶部，所述履带车(1)、所述纵向调节部、所述升降调节部、所述推出电动推杆(4)和所述收集部均与所述控制电箱(6)电性连接；

所述纵向调节部包括固接在所述车架(2)顶部的两纵向滑轨(7)，两所述纵向滑轨(7)平行设置，所述升降调节部与两所述纵向滑轨(7)滑接，所述车架(2)上固接有纵向电动推杆(8)，所述纵向电动推杆(8)的活动端与所述升降调节部固接，且所述纵向电动推杆(8)与所述控制电箱(6)电性连接；

所述升降调节部包括滑接在两所述纵向滑轨(7)上的上支撑平台(9)、安装在所述上支撑平台(9)底端的剪式调节组件以及安装在所述剪式调节组件底端的下支撑平台(10)；所述上支撑平台(9)顶端设置有驱动电机(11)和调节推板(12)，所述驱动电机(11)与所述上支撑平台(9)固接，所述调节推板(12)与所述上支撑平台(9)滑接，所述驱动电机(11)通过所述调节推板(12)与所述剪式调节组件传动连接，所述驱动电机(11)与所述控制电箱(6)电性连接；所述推出电动推杆(4)固接在所述下支撑平台(10)顶端，所述取样器(3)安装在所述下支撑平台(10)底端；

所述剪式调节组件包括两剪式支架，两所述剪式支架平行设置，两所述剪式支架上、下端的一侧分别与所述上支撑平台(9)和所述下支撑平台(10)铰接，两所述剪式支架上、下端的另一侧分别与所述上支撑平台(9)和所述下支撑平台(10)滑接，两所述剪式支架通过铰接轴(13)连接，所述调节推板(12)底端贯穿所述上支撑平台(9)并与所述铰接轴(13)铰接，所述驱动电机(11)与所述调节推板(12)传动连接；

所述下支撑平台(10)顶端固接有连接板(20)，所述连接板(20)顶部铰接有倾斜电动推杆(21)，所述取样器(3)顶端远离所述连接板(20)的一侧与所述下支撑平台(10)底端铰接，所述倾斜电动推杆(21)的活动端与所述取样器(3)顶部靠近所述连接板(20)的一侧铰接，所述倾斜电动推杆(21)与所述控制电箱(6)电性连接；

所述收集部包括转动连接在所述安装板(5)上的四个第二从动链轮(22)，四个所述第二从动链轮(22)呈矩形分布，四个所述第二从动链轮(22)通过第一链条(23)传动连接，所述第一链条(23)外侧固接有若干收集组件，所述安装板(5)顶端固接有调速电机(24)，任一所述第二从动链轮(22)与所述调速电机(24)传动连接；

所述收集组件包括第一收集筒(25)和第二收集筒(26)，所述第一收集筒(25)与所述第一链条(23)外侧固接，所述第二收集筒(26)固接在所述第一收集筒(25)远离所述第一链条(23)的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种智能土壤取样车，其特征在于：所述上支撑平台(9)顶端固接有两推板滑轨(18)，所述调节推板(12)滑动连接在两所述推板滑轨(18)上，所述驱动电机(11)的输出轴同轴固接有丝杠(19)，所述丝杠(19)贯穿所述调节推板(12)并与所述调节推板(12)螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能土壤取样车，其特征在于：任一所述第二从动链轮(22)上方同轴固接有第一从动链轮(27)，所述调速电机(24)的输出轴固接有主动链轮(28)，所述主动链轮(28)与所述第一从动链轮(27)通过第二链条(35)传动连接。

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