CN115993266A - 一种基于无人机的土壤环境采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤环境采样领域，尤其是一种基于无人机的土壤环境采样装置，针对现有的土壤环境采样装置在使用过程中，不便于对多点采样样品进行充分混合，从而导致降低了采样效率的问题，现提出如下方案，其包括无人机主体，所述无人机主体的底部通过螺栓固定安装有四个支腿，无人机主体的底部通过螺栓固定安装有安装箱，安装箱的一侧通过焊接固定安装有取样箱，取样箱内设置有搅拌机构，取样箱的外侧铰接有箱门，安装箱内通过焊接固定安装有斜板，斜板上与安装箱的底部均开设有安装孔，本发明能够在使用过程中，便于对多点采样样品进行充分混合，从而可以有效提高采样效率，结构简单，使用方便。

Description

一种基于无人机的土壤环境采样装置

技术领域

本发明涉及土壤环境采样技术领域，尤其涉及一种基于无人机的土壤环境采样装置。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机土壤采样通过应用于地形复杂，采样员难以到达的区域。土壤环境采样是指将土壤从野外、田间、培养或者栽培单元中取出具有代表性的一部分的过程。采样得到的土壤样品经过适当处理制备成分析样品，采样一般分为单点样品和混合样品。

现有技术中，土壤环境采样装置在使用过程中，不便于对多点采样样品进行充分混合，从而导致降低了采样效率，为此我们提出了一种基于无人机的土壤环境采样装置用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在土壤环境采样装置在使用过程中，不便于对多点采样样品进行充分混合，从而导致降低了采样效率的缺点，而提出的一种基于无人机的土壤环境采样装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于无人机的土壤环境采样装置，包括无人机主体，所述无人机主体的底部通过螺栓固定安装有四个支腿，无人机主体的底部通过螺栓固定安装有安装箱，安装箱的一侧通过焊接固定安装有取样箱，取样箱内设置有搅拌机构，取样箱的外侧铰接有箱门，安装箱内通过焊接固定安装有斜板，斜板上与安装箱的底部均开设有安装孔，两个安装孔内通过焊接固定安装有同一个套筒，安装箱的两侧内壁均开设有滑槽，两个滑槽内滑动安装有同一个支杆，支杆上设置有升降机构，安装箱的底部开设有滑口，滑口内设置有振动机构，安装箱内开设有第一空槽和对称的两个第二空槽，取样箱内开设有第三空槽，安装箱的一侧内壁开设有排料口，排料口与取样箱相通。

优选的，所述升降机构包括两个螺杆，两个第二空槽的底部内壁均开设有第二通孔，两个第二通孔分别与两个滑槽相通，支杆上开设有对称的两个螺纹孔，两个螺杆分别转动安装在两个螺纹孔内，两个螺杆的一端均通过焊接固定安装有蜗轮，两个蜗轮均与蜗杆啮合。

优选的，所述支杆上开设有第四通孔，第四通孔内转动安装有螺旋钻杆，螺旋钻杆的一端开设有矩形槽，矩形杆滑动安装在矩形槽内。

优选的，所述第一转杆的另一端通过焊接固定安装有第三伞齿轮，第二转杆的一端通过焊接固定安装有第四伞齿轮，第四伞齿轮与第三伞齿轮啮合。

优选的，所述振动机构包括敲击板，敲击板滑动安装在滑口内，敲击板的一侧开设有安装槽，安装槽的内壁通过焊接固定安装有齿杆，第三转杆的一端通过焊接固定安装有半齿轮，半齿轮与齿杆相配合，敲击板的外侧通过焊接固定安装有固定块，固定块的顶部通过焊接固定连接弹簧，弹簧的一端与斜板的外侧通过焊接固定连接。

优选的，所述支杆的底部和安装箱的顶部内壁均通过焊接固定安装有第一轴承，两个第一轴承的内圈分别与矩形杆和螺旋钻杆的外侧通过焊接固定连接，取样箱的底部内壁和第三空槽的一侧内壁均通过焊接固定安装有第二轴承，两个第二轴承的内圈分别与第二转杆和第三转杆的外侧通过焊接固定连接。

优选的，所述第三空槽的一侧内壁开设有第六通孔，第六通孔与滑口相通，第六通孔内转动安装有第三转杆，第二转杆的外侧通过焊接固定套设有第五伞齿轮，第三转杆的一端通过焊接固定安装有第六伞齿轮，第六伞齿轮与第五伞齿轮啮合。

优选的，所述搅拌机构包括第二转杆，取样箱的顶部和底部均开设有第五通孔，第五通孔与第三空槽相通，第二转杆转动安装在第五通孔内，第二转杆的外侧通过焊接固定安装有多个搅拌杆。

优选的，所述第一空槽的底部内壁和一侧内壁均开设有第三通孔，两个第三通孔内分别转动安装有矩形杆和第一转杆，矩形杆和第一转杆的一端均通过焊接固定安装有第二伞齿轮，蜗杆的外侧通过焊接固定套设有第一伞齿轮，第一伞齿轮与第二伞齿轮啮合。

优选的，所述安装箱的一侧开设有第一通孔，第一通孔与第一空槽和两个第二空槽相通，第一通孔内转动安装有蜗杆，安装箱的外侧固定安装有电机，电机的输出轴与蜗杆的一端固定连接，无人机主体的顶部和内部分别安装有太阳能板和蓄电池，太阳能板、蓄电池和电机依次连接。

本发明中，所述一种基于无人机的土壤环境采样装置的有益效果：

1、本方案当开启电机时，电机带动蜗杆转动，蜗杆带动两个蜗轮转动，两个蜗轮分别带动两个螺杆转动，进而两个螺杆带动支杆和螺旋钻杆竖直向下移动，同时第一伞齿轮带动两个第二伞齿轮转动，矩形杆带动螺旋钻杆转动，进而螺旋钻杆可以对土壤进行钻取。

2、本方案当第二伞齿轮转动时，第一转杆带动第三伞齿轮转动，第三伞齿轮转动第四伞齿轮转动，第二转杆带动多个搅拌杆旋转，进而多个搅拌杆可以对钻取的土壤进行混合。

3、本方案当第二转杆转动时，第五伞齿轮带动第六伞齿轮转动，半齿轮带动齿杆竖直向下移动，固定块拉伸弹簧32，当半齿轮与齿杆解除啮合时，弹簧通过形变力带动固定块和敲击板复位，进而敲击板往复敲击斜板使其震动，避免钻取的土壤发生堆积。

本发明能够在使用过程中，便于对多点采样样品进行充分混合，从而可以有效提高采样效率，结构简单，使用方便。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于无人机的土壤环境采样装置主视的结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于无人机的土壤环境采样装置安装箱侧视的结构示意图；

图3为本发明提出的一种基于无人机的土壤环境采样装置图1中A部分放大的结构示意图；

图4为本发明提出的一种基于无人机的土壤环境采样装置图1中B部分放大的结构示意图；

图5为本发明提出的一种基于无人机的土壤环境采样装置图1中C部分放大的结构示意图；

图6为本发明提出的一种基于无人机的土壤环境采样装置图1中D部分放大的结构示意图；

图7为本发明提出的一种基于无人机的土壤环境采样装置图2中E部分放大的结构示意图。

图中：1、无人机主体；2、安装箱；3、取样箱；4、排料口；5、斜板；6、套筒；7、滑槽；8、支杆；9、螺旋钻杆；10、第二空槽；11、第一空槽；12、蜗杆；13、电机；14、螺杆；15、蜗轮；16、矩形杆；17、第一转杆；18、第一伞齿轮；19、第二伞齿轮；20、第三伞齿轮；21、第四伞齿轮；22、第二转杆；23、搅拌杆；24、第三空槽；25、第三转杆；26、第五伞齿轮；27、第六伞齿轮；28、敲击板；29、齿杆；30、半齿轮；31、固定块；32、弹簧；33、安装槽；34、支腿；35、太阳能板；36、蓄电池；37、箱门；38、第一轴承；39、第二轴承；40、滑口。

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。

实施例一

参照图1和图2，一种基于无人机的土壤环境采样装置，包括无人机主体1，无人机主体1的底部通过螺栓固定安装有四个支腿34，无人机主体1的底部通过螺栓固定安装有安装箱2，安装箱2的一侧通过焊接固定安装有取样箱3，取样箱3内设置有搅拌机构，取样箱3的外侧铰接有箱门37，安装箱2内通过焊接固定安装有斜板5，斜板5上与安装箱2的底部均开设有安装孔，两个安装孔内通过焊接固定安装有同一个套筒6，安装箱2的两侧内壁均开设有滑槽7，两个滑槽7内滑动安装有同一个支杆8，支杆8上设置有升降机构，安装箱2的底部开设有滑口40，滑口40内设置有振动机构，安装箱2内开设有第一空槽11和对称的两个第二空槽10，取样箱3内开设有第三空槽24，安装箱2的一侧内壁开设有排料口4，排料口4与取样箱3相通，支杆8的底部和安装箱2的顶部内壁均通过焊接固定安装有第一轴承38，两个第一轴承38的内圈分别与矩形杆16和螺旋钻杆9的外侧通过焊接固定连接，取样箱3的底部内壁和第三空槽24的一侧内壁均通过焊接固定安装有第二轴承39，两个第二轴承39的内圈分别与第二转杆22和第三转杆25的外侧通过焊接固定连接，当第二转杆22和第三转杆25转动时，两个第二轴承39可以分别起到稳固第二转杆22和第三转杆25转动的作用。

参照图3，第一空槽11的底部内壁和一侧内壁均开设有第三通孔，两个第三通孔内分别转动安装有矩形杆16和第一转杆17，矩形杆16和第一转杆17的一端均通过焊接固定安装有第二伞齿轮19，蜗杆12的外侧通过焊接固定套设有第一伞齿轮18，第一伞齿轮18与第二伞齿轮19啮合，当蜗杆12转动时，第一伞齿轮18可以带动两个第二伞齿轮19转动，支杆8上开设有第四通孔，第四通孔内转动安装有螺旋钻杆9，螺旋钻杆9的一端开设有矩形槽，矩形杆16滑动安装在矩形槽内。

参照图4，第一转杆17的另一端通过焊接固定安装有第三伞齿轮20，第二转杆22的一端通过焊接固定安装有第四伞齿轮21，第四伞齿轮21与第三伞齿轮20啮合，当第一转杆17转动时，第三伞齿轮20可以带动第四伞齿轮21转动。

参照图5，搅拌机构包括第二转杆22，取样箱3的顶部和底部均开设有第五通孔，第五通孔与第三空槽24相通，第二转杆22转动安装在第五通孔内，第二转杆22的外侧通过焊接固定安装有多个搅拌杆23，第三空槽24的一侧内壁开设有第六通孔，第六通孔与滑口40相通，第六通孔内转动安装有第三转杆25，第二转杆22的外侧通过焊接固定套设有第五伞齿轮26，第三转杆25的一端通过焊接固定安装有第六伞齿轮27，第六伞齿轮27与第五伞齿轮26啮合，当第二转杆22转动时，第五伞齿轮26可以带动第六伞齿轮27转动。

参照图6，振动机构包括敲击板28，敲击板28滑动安装在滑口40内，敲击板28的一侧开设有安装槽33，安装槽33的内壁通过焊接固定安装有齿杆29，第三转杆25的一端通过焊接固定安装有半齿轮30，半齿轮30与齿杆29相配合，敲击板28的外侧通过焊接固定安装有固定块31，固定块31的顶部通过焊接固定连接弹簧32，弹簧32的一端与斜板5的外侧通过焊接固定连接，当半齿轮30转动时，齿杆29可以带动敲击板28竖直移动。

参照图7，安装箱2的一侧开设有第一通孔，第一通孔与第一空槽11和两个第二空槽10相通，第一通孔内转动安装有蜗杆12，安装箱2的外侧固定安装有电机13，电机13的输出轴与蜗杆12的一端固定连接，无人机主体1的顶部和内部分别安装有太阳能板35和蓄电池36，太阳能板35、蓄电池36和电机13依次连接，升降机构包括两个螺杆14，两个第二空槽10的底部内壁均开设有第二通孔，两个第二通孔分别与两个滑槽7相通，支杆8上开设有对称的两个螺纹孔，两个螺杆14分别转动安装在两个螺纹孔内，两个螺杆14的一端均通过焊接固定安装有蜗轮15，两个蜗轮15均与蜗杆12啮合，当蜗杆12转动时，两个蜗轮15可以分别带动两个螺杆14转动。

本实施例中，在使用时，可以通过控制无人机主体1飞至指定取样地点，然后降落至地面，通过开启电机13，电机13带动蜗杆12转动，蜗杆12带动两个蜗轮15转动，两个蜗轮15分别带动两个螺杆14转动，两个螺杆14带动支杆8竖直向下移动，支杆8带动螺旋钻杆9竖直向下移动，同时蜗杆12带动第一伞齿轮18转动，第一伞齿轮18带动两个第二伞齿轮19转动，第二伞齿轮19带动矩形杆16转动，矩形杆16带动螺旋钻杆9旋转，进而螺旋钻杆9可以将土壤钻取至斜板5上，通过排料口4排入取样箱3内，同时第二伞齿轮19带动第一转杆17转动，第一转杆17带动第三伞齿轮20转动，第三伞齿轮20带动第四伞齿轮21转动，第四伞齿轮21带动第二转杆22转动，第二转杆22带动多个搅拌杆23旋转，进而多个搅拌杆23可以将多点采样的土壤进行搅拌混合，方便后续检测，同时第二转杆22带动第五伞齿轮26转动，第五伞齿轮26带动第六伞齿轮27转动，第六伞齿轮27带动第三转杆25转动，第三转杆25带动半齿轮30转动，半齿轮30带动齿杆29和敲击板28竖直向下移动，敲击板28带动固定块31竖直向下移动，固定块31拉伸弹簧32，当半齿轮30转动至与齿杆29解除啮合时，弹簧32可以通过形变力带动敲击板28复位，进而敲击板28可以竖直往复敲击斜板5使其震动，从而可以避免采样土壤在斜板5上发生堆积，同时通过太阳能板35、蓄电池36和电机13依次连接的设置，太阳能板35可以将光能转换为电能储存至蓄电池36内供给电机13使用，从而可以达到节能环保的目的。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：取样箱3的底部内壁安装有压力传感器，安装箱2的外侧固定安装有控制器，无人机主体1的顶部设置有警示灯，压力传感器、控制器和警示灯依次连接，压力传感器可以对取样箱3内的土壤样品重量进行检测，当土壤样品重量达到设置阈值时，压力传感器发送指令至控制器，控制器控制两个警示灯发出警示，从而可以提醒操作人员及时控制无人机主体1完成取样，避免取样过多影响操作。

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 (10)

1.一种基于无人机的土壤环境采样装置，包括无人机主体(1)，其特征在于，所述无人机主体(1)的底部固定安装有四个支腿(34)，无人机主体(1)的底部固定安装有安装箱(2)，安装箱(2)的一侧固定安装有取样箱(3)，取样箱(3)内设置有搅拌机构，取样箱(3)的外侧铰接有箱门(37)，安装箱(2)内固定安装有斜板(5)，斜板(5)上与安装箱(2)的底部均开设有安装孔，两个安装孔内固定安装有同一个套筒(6)，安装箱(2)的两侧内壁均开设有滑槽(7)，两个滑槽(7)内滑动安装有同一个支杆(8)，支杆(8)上设置有升降机构，安装箱(2)的底部开设有滑口(40)，滑口(40)内设置有振动机构，安装箱(2)内开设有第一空槽(11)和对称的两个第二空槽(10)，取样箱(3)内开设有第三空槽(24)，安装箱(2)的一侧内壁开设有排料口(4)，排料口(4)与取样箱(3)相通。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的土壤环境采样装置，其特征在于，所述安装箱(2)的一侧开设有第一通孔，第一通孔与第一空槽(11)和两个第二空槽(10)相通，第一通孔内转动安装有蜗杆(12)，安装箱(2)的外侧固定安装有电机(13)，电机(13)的输出轴与蜗杆(12)的一端固定连接，无人机主体(1)的顶部和内部分别安装有太阳能板(35)和蓄电池(36)，太阳能板(35)、蓄电池(36)和电机(13)依次连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的土壤环境采样装置，其特征在于，所述升降机构包括两个螺杆(14)，两个第二空槽(10)的底部内壁均开设有第二通孔，两个第二通孔分别与两个滑槽(7)相通，支杆(8)上开设有对称的两个螺纹孔，两个螺杆(14)分别转动安装在两个螺纹孔内，两个螺杆(14)的一端均固定安装有蜗轮(15)，两个蜗轮(15)均与蜗杆(12)啮合。

4.根据权利要求3所述的一种基于无人机的土壤环境采样装置，其特征在于，所述第一空槽(11)的底部内壁和一侧内壁均开设有第三通孔，两个第三通孔内分别转动安装有矩形杆(16)和第一转杆(17)，矩形杆(16)和第一转杆(17)的一端均固定安装有第二伞齿轮(19)，蜗杆(12)的外侧固定套设有第一伞齿轮(18)，第一伞齿轮(18)与第二伞齿轮(19)啮合。

5.根据权利要求4所述的一种基于无人机的土壤环境采样装置，其特征在于，所述支杆(8)上开设有第四通孔，第四通孔内转动安装有螺旋钻杆(9)，螺旋钻杆(9)的一端开设有矩形槽，矩形杆(16)滑动安装在矩形槽内。

6.根据权利要求5所述的一种基于无人机的土壤环境采样装置，其特征在于，所述搅拌机构包括第二转杆(22)，取样箱(3)的顶部和底部均开设有第五通孔，第五通孔与第三空槽(24)相通，第二转杆(22)转动安装在第五通孔内，第二转杆(22)的外侧固定安装有多个搅拌杆(23)。

7.根据权利要求6所述的一种基于无人机的土壤环境采样装置，其特征在于，所述第一转杆(17)的另一端固定安装有第三伞齿轮(20)，第二转杆(22)的一端固定安装有第四伞齿轮(21)，第四伞齿轮(21)与第三伞齿轮(20)啮合。

8.根据权利要求7所述的一种基于无人机的土壤环境采样装置，其特征在于，所述第三空槽(24)的一侧内壁开设有第六通孔，第六通孔与滑口(40)相通，第六通孔内转动安装有第三转杆(25)，第二转杆(22)的外侧固定套设有第五伞齿轮(26)，第三转杆(25)的一端固定安装有第六伞齿轮(27)，第六伞齿轮(27)与第五伞齿轮(26)啮合。

9.根据权利要求8所述的一种基于无人机的土壤环境采样装置，其特征在于，所述振动机构包括敲击板(28)，敲击板(28)滑动安装在滑口(40)内，敲击板(28)的一侧开设有安装槽(33)，安装槽(33)的内壁固定安装有齿杆(29)，第三转杆(25)的一端固定安装有半齿轮(30)，半齿轮(30)与齿杆(29)相配合，敲击板(28)的外侧固定安装有固定块(31)，固定块(31)的顶部固定连接弹簧(32)，弹簧(32)的一端与斜板(5)的外侧固定连接。

10.根据权利要求9所述的一种基于无人机的土壤环境采样装置，其特征在于，所述支杆(8)的底部和安装箱(2)的顶部内壁均固定安装有第一轴承(38)，两个第一轴承(38)的内圈分别与矩形杆(16)和螺旋钻杆(9)的外侧固定连接，取样箱(3)的底部内壁和第三空槽(24)的一侧内壁均固定安装有第二轴承(39)，两个第二轴承(39)的内圈分别与第二转杆(22)和第三转杆(25)的外侧固定连接。

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