CN116101503A - 一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机技术领域，提出了一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，包括舱体，所述舱体具有控制腔和执行腔，所述控制腔位于所述执行腔的一侧，所述执行腔的底部具有底出口，所述底出口方向朝下，夹料组件，所述夹料组件设置在所述执行腔内；还包括移料组件，所述移料组件设置在执行腔内，用于承接所述夹件夹住的样品，存料组件，所述存料组件设置在执行腔内，用于存放所述移料组件倒入的样品，封口组件，所述封口组件设置在所述底出口处的一侧，用于将所述底出口封住。通过上述技术方案，解决了相关技术中无人机吊舱不能实现核辐射区域监测、取样以及放射性废物转运的技术问题。

Description

一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体的，涉及一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱。

背景技术

无人机吊舱是指一种装载在无人机上的舱体设备，通常包括传感器、相机、雷达、通讯、装载设备等，用于进行特定任务，如侦察、监视、搜索救援、运输、采集等。无人机吊舱通常可以独立于无人机进行操作，可以进行旋转、倾斜等动作，以便于实现更广泛的视野和更多的任务需求。无人机吊舱可以根据不同任务需求而设计不同的形状、尺寸和载荷能力，具有较强的可定制性和灵活性，它已广泛应用于军事、安全、民用等领域。在执行一些特殊任务时，无人机吊舱具有关键性作用，针对于大型无人机，无人机吊舱具有更多的可能，但是现有技术中，并无合适的大型无人机吊舱能够很好的适用于可能存在辐射环境的区域，如现有技术中并无对核辐射区域进行检测以及取样的无人机吊舱，更不能实现对放射性废物进行自动装载和转移，而这些通过人工进行操作实际及处理存在极大的安全隐患。

发明内容

本发明提出一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，解决了相关技术中无人机吊舱不能实现核辐射区域监测、取样以及放射性废物转运的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，包括

舱体，所述舱体具有控制腔和执行腔，所述控制腔位于所述执行腔的一侧，所述执行腔的底部具有底出口，所述底出口方向朝下，

夹料组件，所述夹料组件设置在所述执行腔内，包括

横移件，所述横移件为两个，移动设置，且分别位于所述执行腔纵向的两侧，

升降组件，所述升降组件件升降设置在所述横移件上，

转臂，所述转臂转动设置在所述升降组件上，

夹件，所述夹件设置在所述转臂上，且跟随所述转臂转动后，进入所述执行腔或转至所述执行腔的下方，

还包括移料组件，所述移料组件设置在执行腔内，用于承接所述夹件夹住的样品，

存料组件，所述存料组件设置在执行腔内，用于存放所述移料组件倒入的样品，

封口组件，所述封口组件设置在所述底出口处的一侧，用于将所述底出口封住。

作为进一步的技术方案，所述夹料组件还包括，

纵移驱动件，所述纵移驱动件设置在所述执行腔内，驱动所述横移件移动，

第一升降驱动件，所述第一升降驱动件设置在所述执行腔内，驱动所述升降组件升降，

第一摆动驱动件，所述第一摆动驱动件驱动所述转臂摆动。

作为进一步的技术方案，所述移料组件包括

第二升降件，所述第二升降件升降设置在所述执行腔内，

第二升降驱动件，所述第二升降驱动件驱动所述第二升降件升降，

转动承接板，所述转动承接板转动设置在所述第二升降件上，所述转动承接板转动

第二转动驱动件，所述第二转动驱动件驱动所述转动承接板转动。

作为进一步的技术方案，所述存料组件包括

第三升降件，所述第三升降件升降设置在所述执行腔，且所述第三升降件与所述第二升降件分别位于所述执行腔的两侧，

第三升降驱动件，所述第三升降驱动件驱动所述第三升降件升降，

存料板，所述存料板设置在所述第三升降件上。

作为进一步的技术方案，所述转动承接板和所述存料板均为条栅型，所述转动承接板具有第一让位缺口，所述存料板具有第二让位缺口，所述转动承接板升降经过所述第二让位缺口，同时所述存料板经过所述第一让位缺口。

作为进一步的技术方案，所述存料板转动设置在所述第三升降件上，

所述存料组件还包括第三转动驱动件，所述第三转动驱动件驱动所述存料板转动。

作为进一步的技术方案，所述第二升降件和所述第三升降件均具有下沉部，所述下沉部移动后伸至所述底出口外部，所述转动承接板和所述存料板均转动设置在所述下沉部上。

作为进一步的技术方案，所述底出口的两侧具有横向导向槽，所述封口组件包括

第一门体和第二门体，所述第一门体和所述第二门体均滑动设置在所述横向导向槽中，且滑动后二者靠近或远离，二者靠近时将所述底出口封住，二者远离时，将所述底出口打开，

第一齿条和第二齿条，所述第一齿条和所述第二齿条分别设置在所述第一门体和所述第二门体上，且所述第一齿条的齿牙和所述第二齿条的齿牙相对设置。

作为进一步的技术方案，所述封口组件还包括驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述第一齿条和所述第二齿条均啮合，

开门电机，所述开门电机驱动所述驱动齿轮转动。

作为进一步的技术方案，所述舱体还具有执行第一副腔和执行第二副腔，

还包括

气溶胶采样器，所述气溶胶采样器设置在所述执行第一副腔内，所述气溶胶采样器具有采集口，所述采集口伸至所述舱体外，

机载γ谱仪，所述机载γ谱仪设置在所述执行第二副腔内，所述机载γ谱仪具有γ辐射探头，所述γ辐射探头伸至所述舱体外。

本发明的工作原理及有益效果为：

为了方便的实现核辐射监测、取样以及放射性废物转运，在舱体中设计了控制腔和执行腔，执行腔可以安装核辐射检测装置，无人机飞至检测区域后可进行核辐射检测，执行腔也可以安装气溶胶采样器，从而进行气溶胶采样，并且当需要将核废物进行转运时，能够通过安装于执行腔内的夹料组件、移料组件、存料组件配合，实现将核废料夹取、存放和转运，很好的避免了人工处理涉及的危险。舱体上可以设计连接耳，从而连接在无人机底部，舱体具有相对较大的体积，因此对应的无人机也需为大型无人机，如尺寸在长度米左右，并且需具备螺旋桨以及多旋翼。无人机支腿最下端需高于舱体的最下端，控制无人机停于目标位置后，舱体底部的底出口打开，从而将核废物进行转移。

附图说明

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。

图1为本发明外部结构示意图；

图2为本发明底部结构示意图；

图3为图2中A局部放大结构示意图；

图4为本发明内部一视角结构示意图；

图5为本发明内部又一视角结构示意图；

图6为图5中B局部放大结构示意图；

图中：舱体-1，控制腔-101，执行腔-102，底出口-103，横向导向槽-104，执行第一副腔-106，执行第二副腔-107，夹料组件-2，横移件-201，升降组件-202，转臂-203，夹件-204，纵移驱动件-205，第一升降驱动件-206，第一摆动驱动件-207，移料组件-3，第二升降件-301，第二升降驱动件-302，转动承接板-303，第二转动驱动件-304，第一让位缺口-305，下沉部-306，存料组件-4，第三升降件-401，第三升降驱动件-402，存料板-403，第二让位缺口-404，第三转动驱动件-405，封口组件-5，第一门体-501，第二门体-502，第一齿条-503，第二齿条-504，驱动齿轮-505，开门电机-506。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

如图1~图6所示，本实施例提出了一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，包括舱体1，舱体1具有控制腔101和执行腔102，控制腔101位于执行腔102的一侧，执行腔102的底部具有底出口103，底出口103方向朝下，

夹料组件2，夹料组件2设置在执行腔102内，包括

横移件201，横移件201为两个，移动设置，且分别位于执行腔102纵向的两侧，

升降组件202，升降组件202件升降设置在横移件201上，

转臂203，转臂203转动设置在升降组件202上，

夹件204，夹件204设置在转臂203上，且跟随转臂203转动后，进入执行腔102或转至执行腔102的下方，

还包括移料组件3，移料组件3设置在执行腔102内，用于承接夹件204夹住的样品，

存料组件4，存料组件4设置在执行腔102内，用于存放移料组件3倒入的样品，

封口组件5，封口组件5设置在底出口103处的一侧，用于将底出口103封住。

本实施例中，为了方便的实现核辐射监测、取样以及放射性废物转运，在舱体1中设计了控制腔101和执行腔102，执行腔102可以安装核辐射检测装置，无人机飞至检测区域后可进行核辐射检测，执行腔102也可以安装气溶胶采样器，从而进行气溶胶采样，并且当需要将核废物进行转运时，能够通过安装于执行腔102内的夹料组件2、移料组件3、存料组件4配合，实现将核废料夹取、存放和转运，很好的避免了人工处理涉及的危险。舱体1上可以设计连接耳，从而连接在无人机底部，舱体1具有相对较大的体积，因此对应的无人机也需为大型无人机，如尺寸在长度4米左右，并且需具备螺旋桨以及多旋翼。无人机支腿最下端需高于舱体1的最下端，控制无人机停于目标位置后，舱体1底部的底出口103打开，从而将核废物进行转移。

当需要将某一位置的核废物进行转移时，无人机需在核废物上方进行定位，并下移着陆，停驻稳定后，封口组件5动作使得底出口103被打开；之后，夹料组件2进行操作将核废物进行夹取，并送至移料组件3上，之后再放至存料组件4存放，以实现转移。转移前，封口组件5也需将底出口103关闭，从而避免转运时发生核废料掉落。夹料组件2夹取核废物的具体过程为，无人机的停驻位置需使得底出口103位于核废料的上方，封口组件5动作使得底出口103被打开后，夹料组件2的横移件201沿纵向移动，使得夹件204能够位于核废料的上方位置，以避免由于无人机停驻位置精度问题而导致核废料不在夹件204的夹取范围。之后，转臂203带着夹件204转动，目的是实现夹件204从控制腔101内部穿过底出口103，翻转实现夹件204位于舱体1之外底出口103的下方，升降组件202再带着夹件204下移从而位于核废料的两侧，最终夹件204动作从而将核废料夹取；之后，升降组件202上移从而将核废料带至执行腔102内，通过横移件201沿纵向移动从而实现核废料位于移料组件3上方，夹件204松开从而送至移料组件3，很好的实现了核废料夹取至执行腔102内。

进一步，夹料组件2还包括，纵移驱动件205，纵移驱动件205设置在执行腔102内，驱动横移件201移动，

第一升降驱动件206，第一升降驱动件206设置在执行腔102内，驱动升降组件202升降，

第一摆动驱动件207，第一摆动驱动件207驱动转臂203摆动。

本实施例中，横移件201的移动是由纵移驱动件205驱动实现的，纵移驱动件205可以设计为电机、丝杠和丝母，目的是带动横移件201沿纵向移动。升降组件202的升降是由第一升降驱动件206驱动升降的，第一升降驱动件206可以选用电缸，目的是带动升降组件202上下移动。转臂203是由第一摆动驱动件207驱动摆动的，第一摆动驱动件207可以选用步进电机，通过齿轮传动实现转臂203的摆动。

进一步，移料组件3包括第二升降件301，第二升降件301升降设置在执行腔102内，

第二升降驱动件302，第二升降驱动件302驱动第二升降件301升降，

转动承接板303，转动承接板303转动设置在第二升降件301上，转动承接板303转动

第二转动驱动件304，第二转动驱动件304驱动转动承接板303转动。

本实施例中，考虑到移料组件3的设置可能会影响夹料组件2进行夹料，设计为移料组件3能够下移移出执行腔102再进行展开以实现让位。具体的，当夹料组件2需要夹取核废料时，移料组件3的第二升降件301先进行下移，带动转动承接板303下移移出执行腔102至底出口103的下方，之后转动承接板303从水平放置通过转动成为竖直状态，目的是实现对夹料组件2的让位，以实现夹料组件2更方便的对核废料进行夹取。当夹料组件2完成对核废料的夹取，并带着核废料上移至执行腔102内之后，移料组件3可上移并收回，之后再接住核废料，具体是，第二升降件301上移带动转动承接板303进入执行腔102，转动承接板303之后转动实现由竖直放置转变为水平放置，此时夹料组件2是位于转动承接板303上方的，夹料组件2松开对核废料的夹取，核废料将会落至移料组件3之上，之后移料组件3的转动承接板303再进行轻微的转动，核废料将会下滑落至存料组件4上进行存料，通过移料组件3下移展开收回的设计，很好的实现了移料组件3不影响核废料夹取的目的。

本实施例中，第二升降件301的升降移动是由第二升降驱动件302驱动实现的，第二升降驱动件302可以设计为电缸，目的是带动第二升降件301移动；转动承接板303的转动是由第二转动驱动件304驱动实现的，第二转动驱动件304可以设计为电机，通过齿轮传动以带动转动承接板303转动。

进一步，存料组件4包括第三升降件401，第三升降件401升降设置在执行腔102，且第三升降件401与第二升降件301分别位于执行腔102的两侧，

第三升降驱动件402，第三升降驱动件402驱动第三升降件401升降，

存料板403，存料板403设置在第三升降件401上。

本实施例中，考虑到移料组件3在将核废料送至存料组件4上时，存在存料组件4高度不匹配的情况，为此专门设计为存料组件4能够升降移动，存料组件4第三升降件401上固定设置有存料板403用于存放核废料，当第三升降驱动件402带动第三升降件401升降移动后，存料板403实现升降从而与转动承接板303位于相匹配的高度，方能实现转动承接板303倾斜将核废料送至存料板403上。第三升降驱动件402可以设计为电缸。

进一步，转动承接板303和存料板403均为条栅型，转动承接板303具有第一让位缺口305，存料板403具有第二让位缺口404，转动承接板303升降经过第二让位缺口404，同时存料板403经过第一让位缺口305。

本实施例中，考虑到转动承接板303升降时会经过存料板403，为了避免二者发生碰撞，可以在转动承接板303上设置第一让位缺口305，在存料板403上设置第二让位缺口404，即可以避免转动承接板303经过存料板403时发生碰撞，又能实现转动承接板303升降时会经过存料板403之间没有较宽的间隙，从而确保核废料从转动承接板303上倾斜倒至存料板403上时，被很好的导向。

需要说明的是，转动承接板303和存料板403均为转动设置，为了避免二者影响夹件204，下移进行核废料的夹取，可带动二者上下移动以及转动为倾斜状态，从而为夹件204的升降做出让位，还可以再转动承接板303和存料板403的结构和动作进行优化，以避免夹件204的升降升降受到干涉。

进一步，存料板403转动设置在第三升降件401上，存料组件4还包括第三转动驱动件405，第三转动驱动件405驱动存料板403转动。

本实施例中，当完成核废料的收集后，需要将核废料统一送至指定位置并进行卸料，设计为存料板403转动设置在第三升降件401上，当需要将核废料统一倒下时，第三转动驱动件405驱动存料板403转动即可实现将核废料送下。第三转动驱动件405可设计为电机，通过驱动齿轮（505）实现带动存料板403转动，或者也可以设计为电缸。

进一步，第二升降件301和第三升降件401均具有下沉部306，下沉部306移动后伸至底出口103外部，转动承接板303和存料板403均转动设置在下沉部306上。

本实施例中，为了确保第二升降件301和第三升降件401均能够下移走出执行腔102底部的底出口103，设计为第二升降件301和第三升降件401均具有下沉部306，下沉部306移动后能够伸至底出口103外部，以确保能够移动至执行腔102外部。

进一步，底出口103的两侧具有横向导向槽104，封口组件5包括第一门体501和第二门体502，第一门体501和第二门体502均滑动设置在横向导向槽104中，且滑动后二者靠近或远离，二者靠近时将底出口103封住，二者远离时，将底出口103打开，第一齿条503和第二齿条504分别设置在第一门体501和第二门体502上，且第一齿条503的齿牙和第二齿条504的齿牙相对设置。

进一步，封口组件5还包括驱动齿轮505，驱动齿轮505与第一齿条503和第二齿条504均啮合，开门电机506带动驱动齿轮505转动。

本实施例中，考虑到夹料组件2、移料组件3、存料组件4均具有一定的结构，为了避免封口组件5对其造成结构干涉，设计为封口组件5具有更好的让位结构，从而实现很好的配合工作。具体的，封口组件5具有第一门体501和第二门体502两个门体，进行打开时，第一门体501和第二门体502分别向底出口103两侧滑动，以确保底出口103的封口组件5在开启后，悬在空中的整个吊舱足够稳定，同时还能减小夹料组件2、移料组件3、存料组件4动作时，导致的舱体1晃动。第一门体501和第二门体502的打开是由第一齿条503和第二齿条504带动的，当开门电机506带动驱动齿轮505转动后，第一齿条503和第二齿条504带动第一门体501和第二门体502相互靠近或相互远离，从而实现第一门体501和第二门体502的打开和关闭。

进一步，舱体1还具有执行第一副腔106和执行第二副腔107，

还包括气溶胶采样器，气溶胶采样器设置在执行第一副腔106内，气溶胶采样器具有采集口，采集口伸至舱体1外，

机载γ谱仪，机载γ谱仪设置在执行第二副腔107内，机载γ谱仪具有γ辐射探头，γ辐射探头伸至舱体1外。

本实施例中，为了实现核辐射区域气溶胶采样，专门设计了气溶胶采样器设置在执行第一副腔106内，以实现对核辐射区域更全面的检测。在第二副腔107还安装了机载γ谱仪，通过γ辐射探头从而对核辐射程度进行现场测量。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，其特征在于，包括

舱体（1），所述舱体（1）具有控制腔（101）和执行腔（102），所述控制腔（101）位于所述执行腔（102）的一侧，所述执行腔（102）的底部具有底出口（103），所述底出口（103）方向朝下，

夹料组件（2），所述夹料组件（2）设置在所述执行腔（102）内，包括

横移件（201），所述横移件（201）为两个，移动设置，且分别位于所述执行腔（102）纵向的两侧，

升降组件（202），所述升降组件（202）件升降设置在所述横移件（201）上，

转臂（203），所述转臂（203）转动设置在所述升降组件（202）上，

夹件（204），所述夹件（204）设置在所述转臂（203）上，且跟随所述转臂（203）转动后，进入所述执行腔（102）或转至所述执行腔（102）的下方，

还包括

移料组件（3），所述移料组件（3）设置在执行腔（102）内，用于承接所述夹件（204）夹住的样品，

存料组件（4），所述存料组件（4）设置在执行腔（102）内，用于存放所述移料组件（3）倒入的样品，

封口组件（5），所述封口组件（5）设置在所述底出口（103）处的一侧，用于将所述底出口（103）封住。

2.根据权利要求1所述的一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，其特征在于，所述夹料组件（2）还包括，

纵移驱动件（205），所述纵移驱动件（205）设置在所述执行腔（102）内，驱动所述横移件（201）移动，

第一升降驱动件（206），所述第一升降驱动件（206）设置在所述执行腔（102）内，驱动所述升降组件（202）升降，

第一摆动驱动件（207），所述第一摆动驱动件（207）驱动所述转臂（203）摆动。

3.根据权利要求1所述的一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，其特征在于，所述移料组件（3）包括

第二升降件（301），所述第二升降件（301）升降设置在所述执行腔（102）内，

第二升降驱动件（302），所述第二升降驱动件（302）驱动所述第二升降件（301）升降，

转动承接板（303），所述转动承接板（303）转动设置在所述第二升降件（301）上，所述转动承接板（303）转动

第二转动驱动件（304），所述第二转动驱动件（304）驱动所述转动承接板（303）转动。

4.根据权利要求3所述的一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，其特征在于，所述存料组件（4）包括

第三升降件（401），所述第三升降件（401）升降设置在所述执行腔（102），且所述第三升降件（401）与所述第二升降件（301）分别位于所述执行腔（102）的两侧，

第三升降驱动件（402），所述第三升降驱动件（402）驱动所述第三升降件（401）升降，

存料板（403），所述存料板（403）设置在所述第三升降件（401）上。

5.根据权利要求4所述的一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，其特征在于，所述转动承接板（303）和所述存料板（403）均为条栅型，所述转动承接板（303）具有第一让位缺口（305），所述存料板（403）具有第二让位缺口（404），所述转动承接板（303）升降经过所述第二让位缺口（404），同时所述存料板（403）经过所述第一让位缺口（305）。

6.根据权利要求5所述的一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，其特征在于，所述存料板（403）转动设置在所述第三升降件（401）上，

所述存料组件（4）还包括第三转动驱动件（405），所述第三转动驱动件（405）驱动所述存料板（403）转动。

7.根据权利要求6所述的一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，其特征在于，所述第二升降件（301）和所述第三升降件（401）均具有下沉部（306），所述下沉部（306）移动后伸至所述底出口（103）外部，所述转动承接板（303）和所述存料板（403）均转动设置在所述下沉部（306）上。

8.根据权利要求1~7任一项所述的一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，其特征在于，所述底出口（103）的两侧具有横向导向槽（104），

所述封口组件（5）包括

第一门体（501）和第二门体（502），所述第一门体（501）和所述第二门体（502）均滑动设置在所述横向导向槽（104）中，且滑动后二者靠近或远离，二者靠近时将所述底出口（103）封住，二者远离时，将所述底出口（103）打开，

第一齿条（503）和第二齿条（504），所述第一齿条（503）和所述第二齿条（504）分别设置在所述第一门体（501）和所述第二门体（502）上，且所述第一齿条（503）的齿牙和所述第二齿条（504）的齿牙相对设置。

9.根据权利要求8所述的一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，其特征在于，所述封口组件（5）还包括

驱动齿轮（505），所述驱动齿轮（505）与所述第一齿条（503）和所述第二齿条（504）均啮合，

开门电机（506），所述开门电机（506）驱动所述驱动齿轮（505）转动。

10.根据权利要求1所述的一种辐射环境监测和取样用无人机吊舱，其特征在于，所述舱体（1）还具有执行第一副腔（106）和执行第二副腔（107），

还包括

气溶胶采样器，所述气溶胶采样器设置在所述执行第一副腔（106）内，所述气溶胶采样器具有采集口，所述采集口伸至所述舱体（1）外，

机载γ谱仪，所述机载γ谱仪设置在所述执行第二副腔（107）内，所述机载γ谱仪具有γ辐射探头，所述γ辐射探头伸至所述舱体（1）外。

Images