CN116558875A - 一种抓取机器人及在农业地土壤污染检测中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种土壤检测技术领域，具体涉及到一种抓取机器人及在农业地土壤污染检测中的应用。包括底板，底板上端固定有支撑架，支撑架的竖直方向上滑动连接有连接筒，支撑架上设置有对连接筒驱动的主驱动装置，连接筒内滑动设置有取土杯，连接筒下端固定有倾斜的固定盘，固定盘上开设有与连接筒同心的第二通孔，固定盘上转动连接有转盘，固定盘上设置有用于驱动转盘转动的副驱动装置，转盘上开设有与第二通孔同心的第一通孔，转盘下端设置有封土装置和钻进装置。本发明利用取土杯对土壤进行取样后，取土杯内的土壤能够被密封封存在连接筒内，能够防止取土杯内的土壤被二次污染，能够防止影响土壤含水率检测结果的准确性。

Description

一种抓取机器人及在农业地土壤污染检测中的应用

技术领域

本发明涉及到一种土壤检测技术领域，具体涉及到一种抓取机器人及在农业地土壤污染检测中的应用。

背景技术

土壤污染严重地危害了社会的稳定和经济的发展。土壤是农业生产的重要组成部分，而作物的生长则依赖于土壤中的养分。一些受污染区域的作物产量和品质都有下降或下降的趋势。同时，土壤污染还会对环境、水体产生一定的影响，从而破坏生态系统和人体健康。

在农业地土壤污染检测的取样过程中，现有的方法一般为利用取土杯对土壤进行取样，利用取土杯对土壤进行取样后，由于土壤长时间暴露，因此会影响后期土壤检测结果的准确性，同时，取样的土壤长时间暴漏容易导致取样土壤的水分流失，影响取样土壤含水率的检测结果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于一种能够对取样的土壤进行密封封存，能够避免取样土壤被二次污染的抓取机器。能够保证取样土壤含水量的检测结果的准确性，可以对钻头开挖的坑进行自动填埋。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种抓取机器人，包括底板，底板上端固定有支撑架，支撑架的竖直方向上滑动连接有连接筒，支撑架上设置有对连接筒驱动的主驱动装置，连接筒竖直设置，连接筒内滑动设置有取土杯，连接筒内设置有驱动取土杯运动的内驱动装置，连接筒下端固定有倾斜的固定盘，固定盘上开设有与连接筒同心的第二通孔，固定盘上转动连接有转盘，转盘与固定盘下端转动密封连接，固定盘上设置有用于驱动转盘转动的副驱动装置，转盘上开设有与第二通孔同心的第一通孔，取土杯能够穿过第一通孔和第二通孔，转盘下端设置有封土装置和钻进装置，封土装置、第一通孔和钻进装置根据转盘的轴心在转盘上圆周均布阵列。

具体的，所述主驱动装置包括转动连接在支撑架内的丝杠，丝杠竖直设置，支撑架上端固定有第一电机，第一电机的输出轴与丝杠固定连接，支撑架的竖直方向上滑动连接有滑块，滑块与丝杠螺纹连接，连接筒与滑块固定连接。

具体的，所述内驱动装置包括固定在连接筒内上端的第二伸缩缸，第二伸缩缸的伸缩杆朝向下方，第二伸缩缸的伸缩杆与连接筒内的取土杯上端可拆卸固定连接。

具体的，所述副驱动装置包括固定在固定盘上端的第二电机，第二电机的输出轴上固定有齿轮，转盘上端固定有与其同心的端面齿环，齿轮与端面齿环啮合。

具体的，所述封土装置包括固定在转盘下端的第一伸缩缸，第一伸缩缸的缸体下端铰连接有两个转动臂，第一伸缩缸的伸缩杆端部铰连接有与转动臂对应的连接杆，连接杆与转动臂铰连接，转动臂下端均固定有推板。

具体的，所述钻进装置包括固定在转盘下端的第三电机，第三电机的输出轴上同心固定有钻头，第三电机随转盘转动后能够与连接筒同心。

具体的，所述底板下端四角均转动连接有车轮，底板上端固定有把手和箱体，箱体内安装有控制器和操作面板，第一电机、第二电机、第三电机、第一伸缩缸和第二伸缩缸通过控制器与操作面板电性连接，能够通过控制面板控制第一电机、第二电机、第三电机、第一伸缩缸和第二伸缩缸单独工作。

本发明还提供了抓取机器人在农业地土壤污染检测中的应用，推动本抓取机器人移动至需要取土的位置；调整钻进装置与连接筒保持同轴，主驱动装置驱动钻进装置下行钻坑，钻进装置工作钻入土层预设深度，主驱动装置驱动钻进装置上行，副驱动装置驱动转盘转动，使第一通孔转动至连接筒下方并保持连接筒和第一通孔、第二通孔同心，主驱动装置和内驱动装置驱动取土杯下行，完成取土作业，内驱动装置驱动取土杯上行，将取土杯收入连接筒内，主驱动装置驱动连接筒和转盘上行，副驱动装置驱动转盘转动，使封土装置处于连接筒正下方，被钻进装置翻出的土壤推入坑内。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明利用取土杯对土壤进行取样后，取土杯内的土壤能够被密封封存在连接筒内，能够防止取土杯内的土壤被二次污染，能够防止取土杯内的土壤的水分流失而影响土壤含水率检测结果的准确性。

2、能够利用封土装置将钻头开挖的坑进行自动填埋，能够降低取样工作的劳动强度，取样过程中无需携带用于对坑进行封堵的工具，取样更加方便。钻头开挖的坑被填埋后有利于保持农田的地面的原貌。

3、钻头能够升降，可以对不同地层的土壤进行取样，适用范围广。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图。

图2为图1中A区域的放大图。

图3为第一通孔、第一伸缩缸和第三电机在转盘上的位置关系图。

图4为连接筒的剖视图。

图5为固定盘和转盘的剖视图。

附图中的零部件名称为：

1、底板；2、箱体；3、把手；4、车轮；5、支撑架；6、丝杠；7、第一电机；8、滑块；9、连接筒；10、固定盘；11、环槽；12、转盘；13、端面齿环；14、第二电机；15、齿轮；16、钻头；17、第一伸缩缸；18、转动臂；19、推板；20、连接杆；21、第一通孔；22、第二伸缩缸；23、取土杯；24、第二通孔；25、第三电机。

具体实施方式

如图1-图5所示，一种抓取机器人，包括底板1，底板1上端固定有支撑架5，支撑架5的竖直方向上滑动连接有连接筒9，支撑架5上设置有对连接筒9驱动的主驱动装置。

所述主驱动装置包括转动连接在支撑架5内的丝杠6，丝杠6竖直设置。支撑架5上端固定有第一电机7，第一电机7的输出轴与丝杠6固定连接。支撑架5的竖直方向上滑动连接有滑块8，滑块8与丝杠6螺纹连接，连接筒9与滑块8固定连接。

连接筒9竖直设置，连接筒9内滑动设置有取土杯23，连接筒9内设置有驱动取土杯23运动的内驱动装置。

所述内驱动装置包括固定在连接筒9内上端的第二伸缩缸22，第二伸缩缸22的伸缩杆朝向下方。第二伸缩缸22的伸缩杆与连接筒9内的取土杯23上端可拆卸固定连接。

连接筒9下端固定有倾斜的固定盘10，固定盘10上开设有与连接筒9同心的第二通孔24，所述固定盘10外缘开设有环槽11，转盘12內缘上固定有凸环，凸环转动卡接在环槽11内。转盘12与固定盘10下端转动密封连接。固定盘10上设置有用于驱动转盘12转动的副驱动装置。

所述副驱动装置包括固定在固定盘10上端的第二电机14，第二电机14的输出轴上固定有齿轮15，转盘12上端固定有与其同心的端面齿环13，齿轮15与端面齿环13啮合。

转盘12上开设有与第二通孔24同心的第一通孔21，取土杯23能够穿过第一通孔21和第二通孔24。转盘12下端设置有封土装置和钻进装置。封土装置、第一通孔21和钻进装置根据转盘12的轴心在转盘12上圆周均布阵列。

调整钻进装置与连接筒9保持同轴。主驱动装置驱动钻进装置下行钻坑，钻进装置工作钻入土层预设深度。主驱动装置驱动钻进装置上行。副驱动装置驱动转盘12转动，使第一通孔21转动至连接筒9下方并保持连接筒9和第一通孔21、第二通孔24同心。主驱动装置和内驱动装置驱动取土杯23下行，完成取土作业。内驱动装置驱动取土杯23上行，将取土杯23收入连接筒9内。主驱动装置驱动连接筒9和转盘12上行。副驱动装置驱动转盘12转动，使封土装置处于连接筒9正下方，被钻进装置翻出的土壤推入坑内。

所述封土装置包括固定在转盘12下端的第一伸缩缸17，第一伸缩缸17的缸体下端铰连接有两个转动臂18，第一伸缩缸17的伸缩杆端部铰连接有与转动臂18对应的连接杆20，连接杆20与转动臂18铰连接，转动臂18下端均固定有推板19。

所述两个转动臂18、两个连接杆20和两个推板19均根据第一伸缩缸17的轴心对称。两连接杆20上端之间的距离小于两连接杆20下端之间的距离，推板19为弧形板，推板19中部向第一伸缩缸17外侧方向弯曲，第一伸缩缸17随转盘12转动后能够与连接筒9同心。

所述钻进装置包括固定在转盘12下端的第三电机25，第三电机25的输出轴上同心固定有钻头16，第三电机25随转盘12转动后能够与连接筒9同心。

所述底板1下端四角均转动连接有车轮4。底板1上端固定有把手3和箱体2。箱体2内安装有控制器和操作面板，第一电机7、第二电机14、第三电机25、第一伸缩缸17和第二伸缩缸22通过控制器与操作面板电性连接。能够通过控制面板控制第一电机7、第二电机14、第三电机25、第一伸缩缸17和第二伸缩缸22单独工作。

所述的抓取机器人在农业地土壤污染检测中的应用，具体的使用方法为：通过把手3推动本抓取机器人移动至需要取土的位置。

通过控制面板控制第二电机14旋转，使第二电机14通过齿轮15和端面齿环13带动转盘12在固定盘10外侧旋转，从而使钻头16转动至连接筒9的下方，并保持钻头16与连接筒9保持同轴。

通过控制面板启动第一电机7和第三电机25，第一电机7带动丝杠6旋转，从而使丝杠6带动滑块8和连接筒9下降，进而使得被第三电机25驱动的钻头16与地面接触并对地面钻坑，当钻头16钻入土层预设深度时，使钻头16从土层内拔出，并关闭第一电机7和第三电机25。

然后启动第二电机14，使得转盘12旋转，使第一通孔21转动至连接筒9下方并保持连接筒9和第一通孔21、第二通孔24同心，启动第二伸缩缸22，使第二伸缩缸22的伸缩杆推动取土杯23插入坑的底部，使得坑下方的土壤进入到取土杯23中，进而完成对土壤的抓取，然后，第二伸缩缸22的伸缩杆带动取土杯23上行，将取土杯23收入连接筒9内。

第二电机1414再次旋转，使第一伸缩缸17转动到连接筒9的下方，当第一通孔21与第二通孔24错位后，连接筒9被密封，避免取土杯23中的土样长时间暴露而被再次污染。

当第一伸缩缸17与第二通孔24同心时，第一电机7旋转，进而带动连接筒9下降，同时，启动第一伸缩缸17，使得第一伸缩缸17的伸缩杆向下伸出，第一伸缩缸17的伸缩杆向下伸出的过程中通过连接杆20推动转动臂18向外扩张，使推板19相互远离，使得推板19下端与地面接触，并使得被钻头16翻出的土壤位于两推板19之间，使得第一伸缩缸17的伸缩杆收缩，通过连接杆20带动推板19相互靠拢，从而利用推板19将被钻头16翻出的土壤推入到底层的坑内。

当需要取出土样时，通过第二电机14带动转盘12转动，使第一通孔21与第二通孔24和连接筒9连通，然后使得第二伸缩缸22的伸缩杆带动取土杯23穿过第一通孔21和第二通孔24，将取土杯23从第二伸缩缸22的伸缩杆上取下，然后可对取土杯23内的土样进行检测。

以上所述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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抓取机器人，包括底板(1)，底板(1)上端固定有支撑架(5)，其特征在于，支撑架(5)的竖直方向上滑动连接有连接筒(9)，支撑架(5)上设置有对连接筒(9)驱动的主驱动装置，连接筒(9)竖直设置，连接筒(9)内滑动设置有取土杯(23)，连接筒(9)内设置有驱动取土杯(23)运动的内驱动装置，连接筒(9)下端固定有倾斜的固定盘(10)，固定盘(10)上开设有与连接筒(9)同心的第二通孔(24)，固定盘(10)上转动连接有转盘(12)，转盘(12)与固定盘(10)下端转动密封连接，固定盘(10)上设置有用于驱动转盘(12)转动的副驱动装置，转盘(12)上开设有与第二通孔(24)同心的第一通孔(21)，取土杯(23)能够穿过第一通孔(21)和第二通孔(24)，转盘(12)下端设置有封土装置和钻进装置，封土装置、第一通孔(21)和钻进装置根据转盘(12)的轴心在转盘(12)上圆周均布阵列。

2.根据权利要求1所述一种抓取机器人，其特征在于，所述主驱动装置包括转动连接在支撑架(5)内的丝杠(6)，丝杠(6)竖直设置，支撑架(5)上端固定有第一电机(7)，第一电机(7)的输出轴与丝杠(6)固定连接，支撑架(5)的竖直方向上滑动连接有滑块(8)，滑块(8)与丝杠(6)螺纹连接，连接筒(9)与滑块(8)固定连接。

3.根据权利要求1所述一种抓取机器人，其特征在于，所述内驱动装置包括固定在连接筒(9)内上端的第二伸缩缸(22)，第二伸缩缸(22)的伸缩杆朝向下方，第二伸缩缸(22)的伸缩杆与连接筒(9)内的取土杯(23)上端可拆卸固定连接。

4.根据权利要求1所述一种抓取机器人，其特征在于，所述副驱动装置包括固定在固定盘(10)上端的第二电机(14)，第二电机(14)的输出轴上固定有齿轮(15)，转盘(12)上端固定有与其同心的端面齿环(13)，齿轮(15)与端面齿环(13)啮合。

5.根据权利要求4所述一种抓取机器人，其特征在于，所述固定盘(10)外缘开设有环槽(11)，转盘(12)內缘上固定有凸环，凸环转动卡接在环槽(11)内。

6.根据权利要求1所述一种抓取机器人，其特征在于，所述封土装置包括固定在转盘(12)下端的第一伸缩缸(17)，第一伸缩缸(17)的缸体下端铰连接有两个转动臂(18)，第一伸缩缸(17)的伸缩杆端部铰连接有与转动臂(18)对应的连接杆(20)，连接杆(20)与转动臂(18)铰连接，转动臂(18)下端均固定有推板(19)。

7.根据权利要求6所述一种抓取机器人，其特征在于，所述两个转动臂(18)、两个连接杆(20)和两个推板(19)均根据第一伸缩缸(17)的轴心对称，两连接杆(20)上端之间的距离小于两连接杆(20)下端之间的距离，推板(19)为弧形板，推板(19)中部向第一伸缩缸(17)外侧方向弯曲，第一伸缩缸(17)随转盘(12)转动后能够与连接筒(9)同心。

8.根据权利要求1所述一种抓取机器人，其特征在于，所述钻进装置包括固定在转盘(12)下端的第三电机(25)，第三电机(25)的输出轴上同心固定有钻头(16)，第三电机(25)随转盘(12)转动后能够与连接筒(9)同心。

9.根据权利要求1所述一种抓取机器人，其特征在于，所述底板(1)下端四角均转动连接有车轮(4)，底板(1)上端固定有把手(3)和箱体(2)，箱体(2)内安装有控制器和操作面板。

10.根据权利要求1-8中任意一项所述的抓取机器人在农业地土壤污染检测中的应用，其特征在于，推动本抓取机器人移动至需要取土的位置；调整钻进装置与连接筒（9）保持同轴，主驱动装置驱动钻进装置下行钻坑，钻进装置工作钻入土层预设深度，主驱动装置驱动钻进装置上行，副驱动装置驱动转盘（12）转动，使第一通孔(21)转动至连接筒(9)下方并保持连接筒(9)和第一通孔(21)、第二通孔(24)同心，主驱动装置和内驱动装置驱动取土杯(23)下行，完成取土作业，内驱动装置驱动取土杯(23)上行，将取土杯(23)收入连接筒(9)内，主驱动装置驱动连接筒(9)和转盘（12）上行，副驱动装置驱动转盘（12）转动，使封土装置处于连接筒(9)正下方，被钻进装置翻出的土壤推入坑内。