CN115791303A - 一种飞行器及其机载多深度取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行器及其机载多深度取样装置，属于飞行器水体取样技术领域。本发明针对现有技术中取样装置难以实现准确定点一次性取多个水样的技术问题，提供一种飞行器机载多深度取样装置；通过定位升降单元与取样升降单元对取样瓶的两级控制，以改善上述的技术问题。

Description

一种飞行器及其机载多深度取样装置

技术领域

本发明涉及飞行器水体取样技术领域，更具体地说，涉及一种飞行器及其机载多深度取样装置。

背景技术

随着飞行器技术的迅猛发展，其在工业中的应用例如植保，巡线，火灾预警，快递等行业的应用越来越多。由于飞行器操作简单，运动灵活，尤其是旋翼飞行器，基本不受场地限制，其在海水取样的科学研究中可发挥重要作用。飞行器搭载海水取样装置，定制化实现精确地点重复取样，多点同时取样，24小时不间断取样等传统方法无法实现的功能。这些功能对海洋科学研究具有重大意义。

目前用于飞行器机载的海水取样方案主要分为两种。一种是通过飞行器搭载取样装置，飞行到预定地点，降低飞行器高度使海水取样瓶下降到海水进行取样。对于只需少量海水样品的情况，该方法简单，重量轻等优势。但是对需要海水样品重量较大的情况，该方法对飞行器稳定性要求高，取样装置重量大，会影响整个飞行器采水系统的安全性。另一种是通过搭载抽水泵，将抽水泵释放到海水，将海水抽入飞行器搭载的取样瓶中。该方法适合于各种不同重量海水样品的采集。但是市场上现有的水泵式海水取样装置存在重量大，取样高度受到水泵功率限制，无法准确控制海水取样量和取样深度等问题。

经检索，公开号为EP3112840A1的欧洲专利中，公开了一种用于从待分析的水表面收集样品以检测水区域的油污的装置，其包括垂直起降无人飞行器(UAV)，装备有构造成由小型升降机绞车移动的取样器，其中取样器包括配备有用于从水面取样的含氟聚合物细网筛的具有正浮力的容器，但是该方案中，其直接将“具有正浮力的容器”设置于绞车下方控制升降以实现取样，但是在实际使用过程中，其难以实现准确定点一次性取多个水样的功能。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于，针对现有技术中取样装置难以实现准确定点一次性取多个水样的技术问题，提供一种飞行器及其机载多深度取样装置；通过定位升降单元与取样升降单元对取样瓶的两级控制，以改善上述的技术问题。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种飞行器机载多深度取样装置，包括定位升降单元、取样升降单元和取样瓶；定位升降单元包括绞盘机构，所述绞盘机构设置于安装件的下方，所述绞盘机构上设置有第一线缆，第一线缆的底端可通过绞盘机构进行升降，第一线缆的底端设置取样升降单元；所述取样升降单元包括浮标机构和至少2个取样卷线机构，所述取样卷线机构连接于所述浮标机构，各取样卷线机构上设置有第二线缆，第二线缆的底端可通过取样卷线机构进行升降；至少2个第二线缆的底端设置取样瓶。

本发明的一种飞行器机载多深度取样装置，定位升降单元对取样升降单元进行可升降连接；且取样升降单元包括浮标机构，定位升降单元实现取样升降单元的定位，有利于飞行器控制飞行高度，避免飞行器高度过低，减小飞行风险；另外取样升降单元对多个取样瓶进行可升降连接，从而实现定位后的多样品以及多深度的取样；即定位升降单元以及取样升降单元对多个取样瓶的两级控制，实现多样品以及多深度的取样。

优选地，还包括安装件和安装连接件，所述安装件的上部通过安装连接件可安装于飞行器；所述安装件为安装板体，所述安装连接件为连接柱，连接柱的上端贯穿安装板体连接至飞行器，将安装板体与飞行器进行连接。

优选地，还包括控制器，所述控制器与绞盘机构的驱动单元电连接，且与取样卷线机构的驱动单元电连接；装置通过控制器控制下定位升降单元、取样升降单元以及多取样瓶等共同作用，高度可控、深度可控地实现智能海水取样。

优选地，还包括限位件，所述限位件设置于取样升降单元的上方，其用于限制取样升降单元的上升高度。

优选地，还包括罩体，所述罩体上部与安装件相连，覆盖设置于定位升降单元的侧部。所述罩体起到对定位升降单元内部件的防护作用，延长装置的使用寿命。

优选地，还包括往复导引机构，所述往复导引机构上设置有导引槽，用于引导第一线缆的卷绕路径；其使得第一线缆均匀分布在绞盘机构，有效避免第一线缆堆积、打结以及缠绕的问题。

优选地，还包括取样仓座，所述取样仓座上设置有容纳槽，用于限位所述取样瓶，其对取样瓶进行限位固定，以便于装置整体的运输。

优选地，至少2个第二线缆之间存在长度差；多个第二线缆的长度可根据需要适配，各线缆长度独立，满足多环境取样、多深度区间同时取样等需求。

优选地，还包括导航单元，所述导航单元与控制器电连接；在导航单元作用下便于到达取样作业位置，即可控制取样装置进行取样作业，大幅提高取样成功率。

优选地，所述限位件为限位开关，所述限位开关为控制绞盘机构的开关。

本发明的一种飞行器，包括飞行器本体和取样装置，所述取样装置设置于飞行器本体上，所述取样装置为上述的取样装置。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种飞行器机载多深度取样装置，包括定位升降单元、取样升降单元和取样瓶；定位升降单元包括绞盘机构，所述绞盘机构设置于安装件的下方，所述绞盘机构上设置有第一线缆，第一线缆的底端可通过绞盘机构进行升降；所述取样升降单元包括浮标机构和至少2个取样卷线机构，所述取样卷线机构连接于所述浮标机构，各取样卷线机构上设置有第二线缆，第二线缆的底端可通过取样卷线机构进行升降；至少2个第二线缆的底端设置取样瓶；通过定位升降单元对取样升降单元进行可升降连接；且取样升降单元包括浮标机构，定位升降单元实现取样升降单元的定位，有利于飞行器控制飞行高度，避免飞行器高度过低，减小飞行风险；另外取样升降单元对多个取样瓶进行可升降连接，从而实现定位后的多样品以及多深度的取样；即定位升降单元以及取样升降单元对多个取样瓶的两级控制，实现多样品以及多深度的取样；该装置集高度定位以及深度定位多功能为一体，便于使用。

(2)本发明的一种飞行器机载多深度取样装置，还包括控制器，所述控制器与绞盘机构的驱动单元电连接，且与取样卷线机构的驱动单元电连接；装置通过控制器控制下定位升降单元、取样升降单元以及多取样瓶等共同作用，高度可控、深度可控地实现智能海水取样。

(3)本发明的一种飞行器机载多深度取样装置，还包括往复导引机构，所述往复导引机构上设置有导引槽，用于引导第一线缆的卷绕路径；其使得第一线缆均匀分布在绞盘机构，有效避免第一线缆堆积、打结以及缠绕的问题。

(4)本发明的一种飞行器机载多深度取样装置，还包括导航单元，所述导航单元与控制器电连接；在导航单元作用下便于到达取样作业位置，即可控制取样装置进行取样作业，大幅提高取样成功率。

附图说明

图1为本发明的一种飞行器机载多深度取样装置使用过程结构示意图；

图2为本发明的一种飞行器机载多深度取样装置外部结构示意图；

图3为本发明的一种飞行器机载多深度取样装置内部结构示意图Ⅰ；

图4为本发明的一种飞行器机载多深度取样装置内部结构示意图Ⅱ。

示意图中的标号说明：

101、控制器；110、安装件；111、安装连接件；112、限位件；

120、罩体；

131、驱动机构；132、电机座；133、绞盘机构；134、往复导引机构；135、第一线缆；

210、浮标机构；220、取样仓座；231、取样卷线机构；232、取样驱动器；233、第二线缆；240、取样瓶。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴；除此之外，本发明的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。

实施例1

如图1～4所示，本实施例的一种飞行器，包括飞行器本体和取样装置，所述取样装置设置于飞行器本体上，本实施例的一种飞行器机载多深度取样装置，包括安装件110、安装连接件111、定位升降单元、取样升降单元和取样瓶240。

其中，所述安装件110可以起到飞行器上定位升降单元的安装即可，其具体形式可以为但不限于板状、条状或格栅状的结构，本实施例中采用安装板体的形式；另外关于安装连接件111，其主要用于实现安装件110在飞行器上的安装，起只要可以实现两者连接即可，本实施例中连接柱，连接柱的上端贯穿安装板体连接至飞行器，将安装板体与飞行器进行连接。

所述定位升降单元安装于安装件110的下方，其包括绞盘机构133，所述绞盘机构133设置于安装件110的下方，所述绞盘机构133上设置有第一线缆135，第一线缆135的底端可通过绞盘机构133进行升降。具体的，本实施例中，绞盘机构133的驱动单元为驱动机构131，其是一个驱动电机，定位升降单元中包括电机座132，电机座132上设置驱动电机，驱动电机的输出轴与绞盘机构的卷线轴相连，第一线缆135可卷绕地设置于卷线轴上，驱动电机的正反转实现第一线缆135底端的升降。

另外，本实施例中，还包括往复导引机构134，往复导引机构134与卷线轴平行设置，所述往复导引机构134上设置有导引槽，用于引导第一线缆135的卷绕路径；其使得第一线缆135均匀分布在绞盘机构133，有效避免第一线缆135堆积、打结以及缠绕的问题。

第一线缆135的底端设置取样升降单元，所述取样升降单元包括浮标机构210和至少2个取样卷线机构231，所述取样卷线机构231可以设置多个，本实施例中与取样瓶240对应，分别设置3个。

所述取样卷线机构231连接于所述浮标机构210，各取样卷线机构231上设置有第二线缆233，第二线缆233的底端可通过取样卷线机构231进行升降。

具体地，本实施例中，所述取样卷线机构231的驱动单元为取样驱动器232，本实施例中期为驱动电机，取样驱动器232的驱动轴与卷线轮或卷线轮轴驱动连接，第二线缆233卷绕于卷线轮或卷线轮轴上。需要说明的是，本实施例中至少2个第二线缆233之间存在长度差，多个第二线缆233的长度可根据需要适配，各线缆长度独立，满足多环境取样、多深度区间同时取样等需求。当然，对各取样卷线机构231的驱动单元进行单独控制，使得各第二线缆233下降不同的深度也可以实现多深度取样的功能。

本实施例的一种飞行器机载多深度取样装置，定位升降单元对取样升降单元进行可升降连接；且取样升降单元包括浮标机构210，定位升降单元实现取样升降单元的定位，有利于飞行器控制飞行高度，避免飞行器高度过低，减小飞行风险；另外取样升降单元对多个取样瓶240进行可升降连接，从而实现定位后的多样品以及多深度的取样；即定位升降单元以及取样升降单元对多个取样瓶240的两级控制，实现多样品以及多深度的取样。

另外，还包括控制器101，所述控制器101与绞盘机构133的驱动单元电连接，且与取样卷线机构231的驱动单元电连接；装置通过控制器101控制下定位升降单元、取样升降单元以及多取样瓶240等共同作用，高度可控、深度可控地实现智能海水取样。

还包括限位件112，所述限位件112设置于取样升降单元的上方，其用于限制取样升降单元的上升高度，本实施例中所述限位件112为限位开关，所述限位开关为控制绞盘机构133的开关，当取样升降单元上升至一定高度后，接触至限位开关，则绞盘机构133关闭，避免取样升降单元继续上升。

本实施例中还包括导航单元，所述导航单元与控制器101电连接；在导航单元作用下便于到达取样作业位置，即可控制取样装置进行取样作业，大幅提高取样成功率。

本实施例的上述一种飞行器机载多深度取样装置使用过程中，整个取样装置在控制器101控制下进行作业。绞盘机构133可放置默认长度10m的第一线缆135，第一线缆135与取样升降单元固定连接，根据实际采水需求选用具体长度第一线缆135，可灵活调节作业高度；绞盘机构133在驱动电机驱动下工作，往复导引机构134保证绞盘机构133中的第一线缆135正常收放；取样瓶240通过第二线缆233连接，第二线缆233可根据需求选用不同长度的线缆，各线缆长度可以独立；取样升降单元中可单独设置电池，

第二线缆233在取样驱动器232控制作用下实现同时在不同深度进行取样作业；默认情况下，取样瓶240固定在取样升降单元的取样仓座220内；

取样装置通过安装柱与飞行器安装板体固定，飞行器起飞，飞行到预定地点和高度。

当飞行器到达采水高度，控制器101给绞盘机构133的驱动单元发出控制指令，驱动绞盘机构133转动下放第一线缆135，取样升降单元到达海面水面，浮标机构210漂浮与水面。

控制器101控制打开取样仓座220下部开口处的取样瓶限位阀，第二线缆233下放，取样瓶15在重力作用下进入水中，不同深度区间的水样通过单向流动进入取样瓶240，进行取样作业；如图4所示。

取样完毕后，控制器101发出指令，取样驱动器232工作，收起第二线缆233，取样瓶240在第二线缆233拖动下返回到取样升降单元，然后取样瓶限位阀关闭，将取样瓶240固定在取样仓座220内；

取样瓶240固定后，飞行器爬升高度，在悬停一定的固定时间后，控制器101控制驱动机构131工作，往复导引机构134往复均匀运动，绞盘机构133工作，收起第一线缆135，置取样升降单元在第一线缆135拖动下到达限位件112，限位开关启动，绞盘系统9停止工作；此时整个取样装置回到初始状态；

飞行器飞回到起飞地点。从取样升降单元取下装有水样的取样瓶240，完成海水取样作业。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

Claims (10)

1.一种飞行器机载多深度取样装置，其特征在于，包括定位升降单元、取样升降单元和取样瓶(240)；

定位升降单元包括绞盘机构(133)，所述绞盘机构(133)上设置有第一线缆(135)，第一线缆(135)的底端可通过绞盘机构(133)进行升降，第一线缆(135)的底端设置取样升降单元；

所述取样升降单元包括浮标机构(210)和至少2个取样卷线机构(231)，所述取样卷线机构(231)连接于所述浮标机构(210)，各取样卷线机构(231)上设置有第二线缆(233)，第二线缆(233)的底端可通过取样卷线机构(231)进行升降；至少2个第二线缆(233)的底端设置取样瓶(240)。

2.根据权利要求1所述的一种飞行器机载多深度取样装置，其特征在于，还包括安装件(110)和安装连接件(111)，所述安装件(110)的上部通过安装连接件(111)可安装于飞行器；所述安装件(110)为安装板体，所述安装连接件(111)为连接柱，连接柱的上端贯穿安装板体连接至飞行器，将安装板体与飞行器进行连接。

3.根据权利要求1所述的一种飞行器机载多深度取样装置，其特征在于，还包括控制器(101)，所述控制器(101)与绞盘机构(133)的驱动单元电连接，且与取样卷线机构(231)的驱动单元电连接。

4.根据权利要求1所述的一种飞行器机载多深度取样装置，其特征在于，还包括限位件(112)，所述限位件(112)设置于取样升降单元的上方，其用于限制取样升降单元的上升高度。

5.根据权利要求2所述的一种飞行器机载多深度取样装置，其特征在于，还包括罩体(120)，所述罩体(120)上部与安装件(110)相连，覆盖设置于定位升降单元的侧部。

6.根据权利要求1所述的一种飞行器机载多深度取样装置，其特征在于，还包括往复导引机构(134)，所述往复导引机构(134)上设置有导引槽，用于引导第一线缆(135)的卷绕路径；和/或包括取样仓座(220)，所述取样仓座(220)上设置有容纳槽，用于限位所述取样瓶(240)。

7.根据权利要求1所述的一种飞行器机载多深度取样装置，其特征在于，至少2个第二线缆(233)之间存在长度差。

8.根据权利要求1所述的一种飞行器机载多深度取样装置，其特征在于，还包括导航单元，所述导航单元与控制器(101)电连接。

9.根据权利要求4所述的一种飞行器机载多深度取样装置，其特征在于，所述限位件(112)为限位开关，所述限位开关为控制绞盘机构(133)的开关。

10.一种飞行器，其特征在于，包括飞行器本体和取样装置，所述取样装置设置于飞行器本体上，所述取样装置为权利要求1～9任一项所述的取样装置。

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