CN116609125A - 用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置 - Google Patents

用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，包括取样机构及与之配合的调节机构，所述调节机构输出三个沿同轴但以环形阵列形式排布的第一线性自由度；测定组件测定取样方位；本文发明出了用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，通过结合机器人技术、叶绿素荧光技术和多自由度采样机构设计，实现了高效、精准、实时、无污染的水体藻类采样。(1)高效采样：采用多自由度采样机构，实现了自动化采样，大幅提高了采样效率。(2)精准采样：采用多自由度采样机构，能够深入到水体内部采集样本，并实现不同位置样本的全面采集，从而提高采样精度。

Description

用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置
技术领域
本发明涉及藻类采样技术领域，特别涉及用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置。
背景技术
光藻渔碳中和一体作业是一种综合利用光合成藻类固定二氧化碳、利用藻类制备饲料、提取油脂等多项功能的技术，其主要涉及到：
(1)光合作用：光合作用是藻类固定二氧化碳的过程。通过光合作用，藻类能够将阳光、二氧化碳和水转化为有机物质，释放出氧气。这种过程不仅有助于减缓大气中的二氧化碳浓度，还能为饲料和油脂的制备提供原料。
(2)光藻渔业：光藻渔业是指利用藻类培育鱼类的一种养殖方式。通过在水体中添加藻类，可以提高鱼类的食物来源，促进其生长发育，从而提高渔业生产效率。
(3)碳中和：碳中和是指通过人工干预控制大气中二氧化碳的浓度，以达到减缓气候变化的目的。利用藻类固定二氧化碳的技术可以有效地实现碳中和。
(4)饲料和油脂的制备：藻类中含有丰富的蛋白质、脂肪酸和维生素等营养成分，可以被用于制备饲料和油脂。通过藻类制备饲料和油脂不仅可以提高资源利用效率，还有助于解决粮食短缺和环境污染等问题。
综合上述，光藻渔碳中和一体作业的实现需要涉及藻类培养、二氧化碳的固定、饲料和油脂的制备、鱼类的养殖等多个方面的技术；其中就藻类培养培养方面而言，在光藻渔碳中和一体作业中，藻类采样是非常重要的一环，它能够帮助我们了解水体中藻类的种类、数量、密度等信息，为后续的环境治理、水产养殖、水质监测等提供重要的参考依据。目前，常用的藻类采样方法包括传统的网采法、漂浮物采样器法、水下相机法、吸水管法等。这些方法都有各自的局限性，比如网采法只能采集表层水样，漂浮物采样器法只能采集表层漂浮物样品，无法深入水体内部进行采样，且采样效率低下。发明人经长期工作与研究，将上述传统采样法的缺陷与改进点总结为：
(1)采样效率低下：传统采样方法采用手动取样或者简单的自动采样器进行采样，需要大量人力和时间投入，采样效率较低。
(2)采样精度有限：传统采样方法往往只能获得水体表层的样本，无法深入到水体内部采集样本，而且不同位置的样本可能存在差异，无法全面准确地反映水体中藻类的分布情况。
(3)无法实时监测：传统采样方法需要将样本送回实验室进行分析，结果需要一定的时间才能得到，无法实现实时监测。
(4)采样过程中对水体有污染风险：传统采样方法需要人员下到水中进行采样或者使用自动采样器进行采样，这些操作都有可能对水体造成二次污染，影响采样的精度和可靠性。
为此，提出用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例希望提供用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供一种有益的选择；
本发明实施例的技术方案是这样实现的：用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，包括取样机构及与之配合的调节机构，所述调节机构输出三个沿同轴但以环形阵列形式排布的第一线性自由度；测定组件测定取样方位，基于所述线性自由度配合于所述调节机构作万向角度及方位调节；所述调节机构由第二驱动机构运载，所述第二驱动机构输出三个自由度于所述调节机构作水平、俯仰角度调节；所述取样机构输出第二线性自由度于取样组件及水体作深度调节，所述取样组件对藻类取样。
在上述实施方式中：上述的所有自由度形式均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动多端自由度的联动化驱动，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数；具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。
在上述实施方式中：其主要包括取样机构和调节机构两部分。调节机构通过输出三个沿同轴以环形阵列形式排布的第一线性自由度，实现万向角度及方位调节。取样机构负责输出第二线性自由度，对取样组件和水体进行深度调节，并完成对藻类的采样。测定组件可以测量取样机构的方位，以确保调节机构能够准确控制取样机构的位置。
通过以上的设计，该装置能够高效地实现对藻类的采样，且可调节的自由度较多，能够在不同水域环境下灵活应用。
其中在一种实施方式中：所述取样机构包括连接架及设于其上的用于输出所述第二线性自由度的伸缩缸，所述伸缩缸的活塞杆头部设有所述取样组件。
在这种实施方式中，取样机构包括一个连接架和一个伸缩缸，连接架连接到调节机构，伸缩缸用于输出第二线性自由度，它由缸体和活塞杆组成。该活塞杆的头部配备了用于进行藻类采样的取样组件。
其中在一种实施方式中：所述取样组件包括安装于所述伸缩缸的活塞杆头部的筒体，所述筒体的外部设有用于抽取水样的取样泵，所述取样泵的出水口连通于取样管，所述取样管与所述筒体的内侧壁可拆卸式连接；所述连接架设有存蓄筒，所述存蓄筒的内部灌装有鲁哥氏液，所述存蓄筒通过水泵及软管与所述取样管的内侧壁联通，并负责对取样管内的藻类取样样本灌装鲁哥氏液。
在上述实施方式中：取样组件包括筒体和取样泵。取样泵的出水口与取样管相连。取样管与筒体的内侧壁可以拆卸式连接，以方便清洗。连接架设有存储筒，存储筒内部灌装有鲁哥氏液，存储筒通过水泵和软管与取样管内部相连，负责向取样管中的藻类取样样本中灌注鲁哥氏液。
其中在一种实施方式中：所述测定组件包括CCD工业视觉相机，以及叶绿素荧光仪或光合成测定仪；所述调节机构包括安装有所述测定组件的架体；所述架体和连接台之间设有用于输出所述第一线性自由度的线性模组，所述连接台与所述连接架固定连接；所述线性模组的数量为三个，且以所述架体的中轴线为基准、通过环形阵列的形式均匀安装于所述架体。
在上述实施方式中：测定组件包括CCD工业视觉相机和叶绿素荧光仪或光合成测定仪。这些组件用于测量藻类取样的荧光强度和叶绿素含量，从而评估水体中藻类的生长情况和健康状况。其中，CCD工业视觉相机可以捕捉藻类图像，并提供高清晰度的图像信息。
其中在一种实施方式中：所述线性模组包括安装于所述架体上的第六动力件；所述第六动力件的输出轴与铰臂固定连接，铰杆的两端分别万向铰接于所述铰臂和所述连接台。
在上述实施方式中：线性模组包括一个铰臂和一个连接台，以及一个安装于架体上的第六动力件。第六动力件的输出轴与铰臂固定连接，铰杆的两端分别万向铰接于铰臂和连接台，以输出第一线性自由度。铰臂和连接台以环形阵列的形式均匀安装在架体上，以输出三个沿同轴但以环形阵列形式排布的第一线性自由度。
其中在一种实施方式中：所述第二驱动机构包括依次铰接的第一臂体、第二臂体和第三臂体，其分别安装有输出所述自由度的第三动力件、第四动力件和第五动力件；所述第三动力件和所述第四动力件分别驱动所述第二臂体、所述第三臂体做角度调节；所述第五动力件驱动有所述调节机构。
在上述实施方式中：第二驱动机构采用铰接机构来实现三个自由度的运动控制。具体来说，第二驱动机构由依次铰接的第一臂体、第二臂体和第三臂体组成，每个臂体上都安装了一个动力件，包括第三动力件、第四动力件和第五动力件，它们分别用于驱动第二臂体、第三臂体和调节机构做运动控制。其中，第三动力件和第四动力件分别驱动第二臂体和第三臂体做角度调节，以实现水平和俯仰角度的调节。第五动力件则驱动调节机构做运动控制，以控制取样组件的深度调节。
其中在一种实施方式中：所述第二驱动机构、所述调节机构和所述取样机构的数量为两组，并对称设于第一驱动机构上；所述第一驱动机构输出第一转动自由度和第二转动自由度，对所述第二驱动机构、所述调节机构和所述取样机构作水平角度及俯仰角度调节。所述第一驱动机构包括机架，所述机架的外部对称设有输出所述第二转动自由度的第一动力件，所述第一动力件驱动所述第一臂体作俯仰角度调节；第二动力件固定于外部环境，其输出所述第一转动自由度于所述机架作水平角度调节。
在上述实施方式中：这种实施方式中的第一驱动机构由机架和两个动力件和组成。机架的外部对称地安装了第一动力件，它可以驱动第一臂体做俯仰角度调节。第二动力件固定在机架的外部，输出第一转动自由度，可以使整个设备做水平角度调节。
其中在一种实施方式中：所述第二动力件固定于运载装置。所述运载装置为遥控车、航船或飞行器中的一种。
在上述实施方式中：第二动力件被固定在运载装置上，而运载装置则可以是遥控车、航船或飞行器等不同类型的载具。这意味着该设备可以被安装在不同的载具上，用于在不同的环境中进行藻类调查和监测。例如，可以将该设备安装在无人机上，以实现对海洋藻类的空中监测。
在上述实施方式中：第一动力件、第二动力件、第三动力件、第四动力件、第五动力件和第六动力件均优选为伺服电机，其中伸缩缸优选为伺服电缸，通过伺服驱动系统配合外部控制器的模式，以实现上述元件的指定化驱动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本文发明出了用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，通过结合机器人技术、叶绿素荧光技术和多自由度采样机构设计，实现了高效、精准、实时、无污染的水体藻类采样。
优点：
(1)高效采样：采用多自由度采样机构，实现了自动化采样，大幅提高了采样效率。
(2)精准采样：采用多自由度采样机构，能够深入到水体内部采集样本，并实现不同位置样本的全面采集，从而提高采样精度。
(3)实时监测：采用机器人技术和自主导航技术，可以实时监测水体中藻类的分布情况，为环境监测提供及时、准确的数据。
(4)无污染采样：机器人技术的应用使得采样过程无需人员下到水中，避免了对水体的二次污染，提高了采样的可靠性。
解决的了传统技术的如下问题：
(1)采样效率低下：传统采样方法需要大量人力和时间投入，采样效率较低，而本技术采用了多自由度采样机构和自主导航技术，实现了自动化采样，大幅提高了采样效率。
(2)采样精度有限：传统采样方法往往只能获得水体表层的样本，无法深入到水体内部采集样本，而且不同位置的样本可能存在差异，无法全面准确地反映水体中藻类的分布情况。本技术采用了多自由度采样机构，能够深入到水体内部采集样本，并实现不同位置样本的全面采集，从而提高采样精度。
(3)无法实时监测：传统采样方法需要将样本送回实验室进行分析，结果需要一定的时间才能得到，无法实现实时监测。而本技术采用了机器人技术和叶绿素荧光技术，可以预先大致的实时监测水体中藻类的分布情况，为环境监测提供及时的参考数据。
(4)采样过程中对水体有污染风险：传统采样方法需要人员下到水中进行采样或者使用自动采样器进行采样，这些大幅度操作都有可能造成水质污染；而本发明仅通过外部水体检测及定点式取样的形式，即可解决传统技术中大幅度操作造成水质污染的技术缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述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申请的一些实施例，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为本发明的一视角立体结构示意图；
图2为本发明的另一视角立体结构示意图；
图3为本发明的第一驱动机构、第二驱动机构、调节机构和取样机构的立体结构示意图；
图4为本发明的单组第二驱动机构、调节机构和取样机构的立体结构示意图；
图5为本发明的单组调节机构和取样机构的立体结构示意图；
图6为本发明的取样机构的立体结构示意图；
图7为本发明的图6的A区放大视角(取样组件)的立体结构示意图；
图8为本发明的CCD工业视觉相机的控制程序图；
图9为本发明的CCD工业视觉相机的控制程序图；
图10为本发明的测定组件之间的控制程序图(上半部分)；
图11为本发明的测定组件之间的控制程序图(下半部分)；
图12为本发明的调节机构及测定组件之间的伪代码示意图；
图13为本发明的调节机构及测定组件之间的控制程序图(上左半部分)；
图14为本发明的调节机构及测定组件之间的控制程序图(上右半部分)；
图15为本发明的调节机构及测定组件之间的控制程序图(下半部分)；
图16为本发明的第一驱动机构的控制程序图；
图17为本发明的第二驱动机构的控制程序图。
附图标记：
1、运载装置；
2、第一驱动机构；201、机架；202、第一动力件；203、第二动力件；
3、第二驱动机构；301、第一臂体；302、第三动力件；303、第二臂体；304、第四动力件；305、第三臂体；306、第五动力件；
4、调节机构；401、架体；402、测定组件；403、第六动力件；404、铰臂；405、铰杆；406、连接台；
5、取样机构；501、连接架；502、伸缩缸；503、存蓄筒；504、取样泵；505、筒体；506、取样管。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制；
需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量；
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征；同时，所有的轴向描述例如X轴向、Y轴向、Z轴向、X轴向的一端、Y轴向的另一端或Z轴向的另一端等，均基于笛卡尔坐标系。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解；例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体成型；可以是机械连接，可以是直接相连，可以是焊接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书附图结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在现有技术中，用的藻类采样方法包括传统的网采法、漂浮物采样器法、水下相机法、吸水管法等。这些方法都有各自的局限性，比如网采法只能采集表层水样，漂浮物采样器法只能采集表层漂浮物样品，无法深入水体内部进行采样，且采样效率低下；为此，请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案以解决上述技术问题：用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，包括取样机构5及与之配合的调节机构4，调节机构4输出三个沿同轴但以环形阵列形式排布的第一线性自由度；测定组件402测定取样方位，基于线性自由度配合于调节机构4作万向角度及方位调节；调节机构4由第二驱动机构3运载，第二驱动机构3输出三个自由度于调节机构4作水平、俯仰角度调节；取样机构5输出第二线性自由度于取样组件及水体作深度调节，取样组件对藻类取样。
在本方案中，上述的所有自由度形式均为联动的关系，其相互之间为直接驱动模式，最终实现带动多端自由度的联动化驱动，其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数；具体的，基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配，及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。
可以理解的是，在本具体实施方式中，其主要包括取样机构5和调节机构4两部分。调节机构4通过输出三个沿同轴以环形阵列形式排布的第一线性自由度，实现万向角度及方位调节。同时，测定组件402测定取样方位，基于线性自由度配合于调节机构4进行角度和方位调节。第二驱动机构3将调节机构4进行水平、俯仰角度调节，输出三个自由度。取样机构5负责输出第二线性自由度，对取样组件和水体进行深度调节，并完成对藻类的采样。
调节机构4是一个由第二驱动机构3运载的三维平台，或者说并联机构；它可以通过旋转和倾斜实现万向角度和方位调节。通过输出三个沿同轴以环形阵列形式排布的第一线性自由度，可以实现更精确的角度和方位调节。测定组件402可以测量取样机构5的方位，以确保调节机构4能够准确控制取样机构5的位置。
通过以上的设计，该装置能够高效地实现对藻类的采样，且可调节的自由度较多，能够在不同水域环境下灵活应用。
在本方案中，上述的部件为本具体实施方式提供的装置中的主体功能性机构；其中取样机构5由调节机构4相连，调节机构4由第二驱动机构3相连，取样机构5、调节机构4和第二驱动机构3为一组，第一驱动机构2上设有两组上述机构；
在上述第一驱动机构2的基础上，其安置于运载装置1上；具体的，运载装置1作为整体装置的基准支撑结构，为上述装置提供了针对外部环境配合的基础，并可适配外部工作人员对其进行保养、调节及相关零部件的装配等常规机械养护作业；其中，运载装置1的核心功能是运载上述机构进行位置调节；
在本方案中，驱动机构2的第二动力件203被固定在运载装置1上，而运载装置1则可以是遥控车、航船或飞行器等不同类型的载具。这意味着该设备可以被安装在不同的载具上，用于在不同的环境中进行藻类调查和监测。例如，可以将该设备安装在无人机上，以实现对海洋藻类的空中监测。
需要指出的是，在本方案中，通过第一驱动机构2对上述机构的支撑，还可将整体装置安放并应用于藻类养殖的自动化生产流水线中，使得本装置整体作为一个附加的工序于现有的自动化生产流水线中，实现对藻类养殖的生产制备提供取样检测的功能；
需要指出的是，第一驱动机构2的高度、宽度等参数需根据藻类养殖自动化生产流水线的前部与后部工序的相关机械装置进行适配选型，其为非限定性的；
具体的，运载装置1还设有一控制器，该控制器用于连接并控制本装置整体的所有电器元件按照预先设置的程序作为预设值及驱动模式进行驱动；需要指出的是，上述驱动模式即对应了下文中的相关电器元件之间对应的启停时间间距、转速、功率等输出参数，即满足了下文所述的相关电器元件驱动相关机械装置按其所描述的功能进行运行的需求。
在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图6：取样机构5包括连接架501及设于其上的用于输出第二线性自由度的伸缩缸502，伸缩缸502的活塞杆头部设有取样组件。
在本方案中，取样机构5包括一个连接架501和一个伸缩缸502，连接架501连接到调节机构4，伸缩缸502用于输出第二线性自由度，它由缸体和活塞杆组成。该活塞杆的头部配备了用于进行藻类采样的取样组件。因此，当伸缩缸的长度改变时，活塞杆可以向上或向下移动，从而使取样组件在水体中作深度调节，以便准确采样目标藻类。
优选的，伸缩缸502为伺服电缸，该伺服电缸的缸体和活塞杆分别与连接架501和筒体506连接。
在本方案中，请参阅图7：取样组件包括安装于伸缩缸502的活塞杆头部的筒体506，筒体506的外部设有用于抽取水样的取样泵504，取样泵504的出水口连通于取样管506，取样管506与筒体506的内侧壁可拆卸式连接；连接架501设有存蓄筒503，存蓄筒503的内部灌装有鲁哥氏液，存蓄筒503通过水泵及软管与取样管506的内侧壁联通，并负责对取样管506内的藻类取样样本灌装鲁哥氏液。
在本方案中，取样组件包括筒体和取样泵。筒体是安装在伸缩缸502的活塞杆头部的一个筒状物体，它的外部有用于抽取水样的取样泵504，取样泵的出水口与取样管506相连。取样管506与筒体506的内侧壁可以拆卸式连接，以方便清洗。连接架501设有存储筒503，存储筒503内部灌装有鲁哥氏液，存储筒503通过水泵和软管与取样管506内部相连，负责向取样管506中的藻类取样样本中灌注鲁哥氏液。
在本方案中，鲁哥氏液是一种蓝绿色的染色剂，主要用于显微镜下观察和鉴定微藻类的形态和结构特征。在这项技术中，鲁哥氏液可以用来对采集到的水样进行染色处理，以便更好地观察水样中的微藻类的形态、大小、数量等信息。通过鲁哥氏液的染色，可以帮助鉴定和区分不同种类的微藻类，从而更好地了解水体中的生态环境和微生物生态系统。
具体的，还包括如下优点：
(1)鲁哥氏液可以保持水体中藻类的形态，同时可以停止藻类的生长和代谢过程，从而防止在采样过程中样品发生变化。
(2)鲁哥氏液中含有荧光素，这种化合物可以被藻类吸收，从而使藻类在显微镜下更容易被识别和鉴定。
(3)将鲁哥氏液与藻类同步输入，可以避免采样过程中对藻类的损伤和破坏，从而保证采样得到的样品质量和数量的准确性和可靠性。
(4)取样管内的鲁哥氏液可以与藻类充分混合和接触，从而提高鲁哥氏液与藻类的反应效率，进一步提高藻类的检测精度和准确性。
具体的，取样泵504抽取水体及其内部的藻类生物，同时存储筒503通过水泵和软管将鲁哥氏液灌注到取样管506内。
可以理解的是，在本具体实施方式中，因采用软管的设计，因此当取样管506由伺服电缸驱动做线性位置变化时，软管会跟随其位置发生变动，其可保留连接关系；但是软管的长度需设计长于该伺服电缸的行程量加之存蓄筒503与取样管506的固定距离；
可以理解的是，在本具体实施方式中，当取样完毕后，取样管506可拆卸下来送至实验室封存；其外部设有一个小型的密封法兰，可拆卸掉上述软管以实现全面拆卸；具体的，还可以设置一个密封盖，将该密封法兰进一步的封存，进而将取样管506运输与保存。取样管506可设计为透明材质，实现可视化展示。
在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图1～6：上文所述的为本装置的采样原理。在此采样原理与结构的基础上，本具体实施方式所提供的技术的核心，是对不同区域的水体进行预先检测具有藻类采样价值的水域，以及针对该水域进行点对点式位置调节与采样；因此，下文将介绍上述目的实现的原理：
在本方案中，测定组件402包括CCD工业视觉相机，以及叶绿素荧光仪或光合成测定仪；调节机构4包括安装有测定组件402的架体401；架体401和连接台406之间设有用于输出第一线性自由度的线性模组，连接台406与连接架501固定连接；线性模组的数量为三个，且以架体401的中轴线为基准、通过环形阵列的形式均匀安装于架体401。
在本方案中，线性模组包括安装于架体401上的第六动力件406；第六动力件406的输出轴与铰臂404固定连接，铰杆405的两端分别万向铰接于铰臂404和连接台406。通过上述方式，调节机构4实现了对取样机构5的万向角度调节；
具体的，第六动力件406优选为伺服电机，该伺服电机的输出轴带动铰臂404作角度调节，铰臂404因铰接的形式，带动铰杆405传递自由度至连接台406，实现连接台406的一端进行角度调节；因此，当每个伺服电机输出不同量的转动量时，进而控制了该线性自由度的输出行程量，进而控制了连接台406及与之配合的取样机构5在一定空间范围内的万向角度调节；在具体应用时，基于测定组件402检测指定水体区域(采样区域)，进而调节机构4控制取样机构5运载至指定区域进行采样作业；
可以理解的是，在本具体实施方式中，线性模组的数量越多、伺服电机的数量越多，进而其控制精度越高；因此在具体应用时，可选择更多数量的线性模组进行装配；
可以理解的是，在本具体实施方式中，如果每个伺服电机同时输出同量的旋转量，进而可以驱动连接台406及取样机构5作相对位置的高度调节；虽然“每个第六动力件406输出同量的线性自由度”，以及“伸缩缸502”的输出都可以实现对采样深度的调节，但是但它们的工作原理和特性不同。第六动力件是由电机驱动的机械臂结构，可实现高速和精确的位置调整，适用于大范围的位置调节、高速和精确性能的调节。而伸缩缸502其可伸缩的长度可以根据压力的变化而变化，在水体内的藻类采样时，可更适用于需要长行程和高负载能力的应用。因此，“每个第六动力件406输出同量的线性自由度”，以及“伸缩缸502”输出的两个不同的线性自由度是不可互换的。
在本方案中，测定组件402包括CCD工业视觉相机和叶绿素荧光仪或光合成测定仪。这些组件用于测量藻类取样的荧光强度和叶绿素含量，从而评估水体中藻类的生长情况和健康状况。其中，CCD工业视觉相机可以捕捉藻类图像，并提供高清晰度的图像信息，以便进行藻类数量和种类的分析。而叶绿素荧光仪和光合成测定仪则用于测量藻类的生理代谢指标，如叶绿素含量、光合成效率和光能利用率等，以评估水体的生态健康状况。
在本方案中，测定组件402是本具体实施方式的检测核心，其用于检测不同区域的水体具有的不同藻类采样价值；其有量个部分组成：(1)CCD工业视觉相机、(2)叶绿素荧光仪或光合成测定仪；其中：
(1)CCD工业视觉相机：在工业视觉应用中，CCD工业相机通常是用来捕捉静态或运动中的物体，并将其转换成数字信号，以便于后续的图像处理和分析。在本技术中，其原理是，当水体(及藻类)反馈的光线照射在CCD芯片上时，会激发出一定数量的电子，并被存储在像素中。经过增益和滤波处理后，这些像素中的电子会被转换为数字信号，并传输到计算机中进行处理。这样，就可以获得高清晰度、高精度的图像信息，从而满足不同应用场景的需求。其控制程序如图8所示：该程序利用OpenCV库控制CCD工业视觉相机，实现实时图像采集和处理。在程序中，首先进行相机初始化，然后在循环中不断读取图像，对图像进行处理，如将彩色图像转换为灰度图像并进行边缘检测，最后显示处理后的图像。程序可以通过按下键盘上的“q”键来退出循环并关闭相机和窗口。当然，具体的控制编程方式还需要根据不同的相机和开发环境来确定。其中，其总体性的使用工序包括：
S1、确定光照条件：CCD相机对光线的要求比较高，因此需要在拍摄前确认光照条件是否适当。可以通过调整光源的位置、角度、强度等参数来改善光线的照射情况，以获得更清晰、准确的图像信息。
S2、设置白平衡：白平衡是一种调整图像颜色平衡的方法，可以确保不同光源下获取到的图像具有相同的颜色效果。在使用CCD相机拍摄藻类图像时，需要根据光源的特点和场景的实际情况来调整白平衡参数，以获得准确的颜色信息。
S3、调整曝光时间：曝光时间是CCD相机获取图像的重要参数之一，它会影响图像的亮度和对比度等方面。对于藻类图像的拍摄，可以通过适当调整曝光时间来增强图像的细节和清晰度，同时避免过度曝光或曝光不足导致的图像质量问题。
S4、校准焦距和镜头：对于不同的拍摄场景和需要，CCD相机可能需要使用不同的镜头或者调整不同的焦距。在进行藻类图像拍摄时，可以通过调整镜头或者焦距来适应不同的图像需求和拍摄距离，以获得更清晰、细节更丰富的图像信息。
S5、对比度调整：在某些场景下，图像的对比度可能会较低，导致细节不清晰或者难以识别。可以通过对比度调整参数来改善图像的对比度，使得藻类图像更加清晰、准确。
在本方案中，可以理解的是，基于CCD工业视觉相机对水体及其藻类的精确检测，可以对CCD工业视觉相机进行机械学习，让它能够根据特定的藻类形态、大小、颜色等特征识别出符合采样标准的藻类。这需要建立一个训练数据集，通过输入已知标签的藻类图像和非藻类图像让CCD工业视觉相机“学会”拍摄不同情况的水体(藻类)并对比分析，判断哪处水体区域有采样价值。在模型训练完成后，它可以对新的藻类图像进行分类，识别出符合采样标准的藻类并进行采样。因此，图8所示的编程程序，可以迭代为图9的形式：首先，利用已有的训练数据集，使用图像处理技术和特征提取算法对不同种类的藻类图像进行分类和标注，生成一个模型文件。然后，利用该模型文件进行分类预测，当CCD工业视觉相机捕捉到一张新的藻类图像时，会将该图像送入该模型进行分类预测，判断该图像所属的藻类类别，并根据预测结果进行相应的处理，如采样或不采样等。该编程方法利用已有的训练数据集生成一个具有分类能力的模型，从而实现对藻类图像的自动分类和处理。
(2)叶绿素荧光仪或光合成测定仪：这两种仪器的原理大致相同，因此择一或同时使用均可以；其核心均为叶绿素荧光技术：叶绿素荧光技术是一种用于藻类生物量和活性研究的非侵入性、实时监测的方法。叶绿素是藻类中一种重要的光合色素，通过叶绿素荧光技术，可以利用藻类叶绿素的荧光信号来监测其生长和代谢状态，从而了解藻类的数量和活性状况。该技术主要基于藻类叶绿素在光合作用过程中产生的荧光信号。当藻类叶绿素吸收光子能量时，会发生一系列光合作用反应，其中一部分能量无法转化成生物质，会以荧光的形式释放出来。荧光信号的强度和波长与藻类的生长状态、光合作用活性、环境因素等有关。通过叶绿素荧光技术，可以采集水样并将其暴露于光线下，利用特殊的荧光仪器测量其叶绿素荧光强度和波长分布。通过分析荧光信号的变化，可以得出藻类的生物量、生长状态、光合作用活性等信息，从而为水体藻类监测和管理提供科学依据。
在上述方案中，叶绿素荧光仪是一种用于测量荧光强度和荧光光谱分布的设备。叶绿素荧光仪通常由一个可调节的光源、一个测量荧光信号的光学系统、一个荧光信号转换成电信号的光电转换器和一个数据记录仪等部分组成。在进行叶绿素荧光检测时，需要将样品放在荧光仪中，并通过控制光源的强度和波长，对样品进行不同光照条件下的荧光测量。光合成测定仪是一种用于测量藻类光合作用活性的设备，其中包括光源、测量光学系统和数据记录仪等部分。在进行叶绿素荧光检测时，需要将样品放在光合成测定仪中，并通过控制光源的强度和波长，对样品进行不同光照条件下的光合作用测量。
可以理解的是，在本具体实施方式中，上述叶绿素荧光仪或光合成测定仪是在传统技术中，主要用于实验室的科研工作或者环境监测等应用中，而在本具体实施方式所提供的技术中将其应用于野外的水体采样，使其具有了传感器的功能。通过测量叶绿素荧光或者光合成等指标，可以获取水体中藻类的生长情况，进而确定采样位置和时机，从而提高采样效率和准确性。因此，可以说本技术将传统实验室仪器应用到了实际的野外环境中，发挥了传感器的作用。
具体的，叶绿素是藻类在光合作用中产生的色素，叶绿素荧光仪可以测量水体中叶绿素的荧光强度，从而间接反映水体中藻类的含量和分布情况。光合成测定仪则是通过测量藻类在光合作用中的氧气产生速率或二氧化碳消耗速率来间接反映水体中藻类的生产力和分布情况。在采样前，可以使用这些仪器对水体进行拍摄式检测，配合上述CCD工业视觉相机的分析，得到不同位置的藻类含量和分布情况。然后，在采样时，可以根据这些测量结果，针对不同位置的藻类含量和分布情况进行有针对性的采样，从而提高采样效率和采样精度。同时，测量结果也可以为后续的数据分析和建模提供位置信息，帮助更精准地分析和预测水体中藻类的分布和生态状况。
具体的，请参阅图10～11：CCD工业视觉相机与叶绿素荧光仪或光合成测定仪之间的数据传输需要使用一个接口(例如串行端口，USB端口或以太网)进行通信。通过图10所示的控制程序来处理从叶绿素荧光仪或光合成测定仪和CCD工业视觉相机接收到的数据，并对它们进行分析。在程序中，定义了如何将测量结果与图像数据相关联，以便根据数据进行位置分析和图像处理。
具体的，当使用叶绿素荧光仪或光合成测定仪来检测水中藻类时，可以获得一定区域内的藻类含量。但是，这些仪器无法提供藻类在这个区域内的准确位置。为了获取藻类的位置信息，需要使用CCD工业视觉相机进行图像采集和分析。图10～11所示的代码的基本原理是将叶绿素荧光仪或光合成测定仪获取到的区域划分成许多小的子区域，并在每个子区域中使用CCD工业视觉相机进行图像采集和分析。具体步骤如下：
S1、使用叶绿素荧光仪或光合成测定仪对目标水域进行检测，得到藻类含量的分布情况。
S2、将检测区域划分成若干个小的子区域，每个子区域对应一个位置。
S3、在每个子区域中，使用CCD工业视觉相机进行图像采集(此处需运行图9所示的CCD工业视觉相机的单独控制代码)。
S4、对每个子区域的图像进行分析，识别其中的藻类图像，并计算出每个子区域中藻类的数量和位置。
S5、将每个子区域中的藻类数量和位置信息整合起来，得到整个区域内藻类的分布情况和位置信息。
这个代码的实现可以使用编程语言如Python等，并调用相应的图像处理库和叶绿素荧光仪或光合成测定仪的API。具体的实现方式可以根据具体的需求和硬件设备进行定制。
可以理解的是，在本具体实施方式中，叶绿素荧光仪或光合成测定仪本质上还可以对其检测的水体的指定区域进行预先的藻类分析，预先大致的实时监测水体中藻类的分布情况，为环境监测和后续的光藻鱼碳中和一体作业提供及时的参考数据；同时，就采样检测本身而言，其也检测在整体水体中，哪些区域是有价值的藻类采样水域；
具体的，叶绿素荧光仪或光合成测定仪的判定标准如下：根据Fv/Fm、Fv’/Fm’、Y(II)等参数选择光合作用和光能转换效率较高的藻类水域，一般来说，这些参数越接近于1，说明藻类的光合效率越高。也可以根据Y(NPQ)、Y(NO)、NPQ等参数选择有无热耗散或非调节性能量耗散的藻类水域，一般来说，这些参数越大，说明藻类受到的光抑制越强。还可以根据ETR参数选择电子传递速率较高的藻类样品，一般来说，这个参数越大，说明藻类的光合电子传递链越活跃。
对于光合成测定仪而言：可以根据光合速率、呼吸速率等参数选择生理活性较高的藻类样品，一般来说，这些参数越大，说明藻类的代谢能力越强。因此也可以根据光补偿点、光饱和点等参数选择适应不同光强条件的藻类水域。
上述判定标准根据如下学术论文所提供的理论支持：
(1)王晓娟,李晓峰,王晓娟等.基于叶绿素荧光技术的藻类生物量和活性研究进展[J].生态环境学报,2011,20(11):1739-174；
(2)张晓峰,李晓峰,王晓娟等.基于叶绿素荧光技术的微囊藻水华监测方法[J].环境科学学报,2012,32(8):1973-1980；
(3)李晓峰,王晓娟,张晓峰等.基于叶绿素荧光成像技术的植物表型分析[J].植物生理学报,2013,49(1):1-12。
在本方案中，其中，请参阅图12～15，当上述测定组件402将位置信息测定完毕后，需通过调节机构4的线性模组运载取样机构5到达指定位置；图12的伪代码的原理为：叶绿素荧光仪或光合成测定仪检测到具有采样价值的水体区域时，程序首先会获取该区域的坐标信息。然后，程序会计算该坐标相对于调节机构4当前位置的位置误差，并将其作为控制量输入到机器人的控制器中。
在该程序中，使用了一种基于反馈控制的PID算法来控制调节机构4的运动。该算法将当前位置误差作为输入，并通过比例、积分和微分三个部分的组合输出一个控制信号，该信号用于驱动机器人的运动控制器。最终，机器人将移动到指定位置，并执行取样操作。当完成采样后，机器人将返回到初始位置，等待下一次采样指令的到来。
具体的，进一步参阅图13～15：调节机构4此处的源代码原理为：
S1、初始化：程序启动时，调节机构4进入初始状态，即所有关节都在原点位置，等待用户输入命令。
S2、用户输入命令：用户通过命令行输入指令，指令包括调节机构4运动的类型(直线运动或者旋转运动)、目标位置(如果是直线运动)、旋转角度(如果是旋转运动)、运动速度等参数。
S3、运动控制：根据用户输入的命令，程序计算调节机构4各关节的目标位置和速度，并将其发送到调节机构4的内置控制器。控制器根据接收到的目标位置和速度信号，控制机器人关节的运动，使调节机构4实现所需的运动。
S4、运动完成检测：调节机构4运动到目标位置或者旋转到指定角度后，程序检测运动是否已经完成，如果运动未完成，则继续等待调节机构4运动到目标位置或角度。如果运动已经完成，则返回到初始状态，等待用户输入下一条命令。
具体的，当调节机构4需要移动到新的目标位置时，先通过运动学逆解算来确定每个执行器的期望角度。运动学逆解算是根据线性模组的末端位置和期望姿态计算每个关节的角度值的过程。在这个程序中，使用了线性模组的正运动学方程和数值求解方法来计算每个执行器的期望角度。
接下来，通过控制每个执行器的伺服电机，实现线性模组的运动。程序中使用了一个PID控制器来控制每个执行器的角度，使其达到期望值。PID控制器是一种经典的控制算法，可以根据系统当前状态和期望状态来计算控制器的输出。在这个程序中，使用了一个简单的PID控制器，其中P、I、D参数是手动调节的。当执行器的角度达到期望值时，PID控制器将输出零误差，并保持机械臂的位置和姿态。
在程序中，还包括了一些安全检测机制，例如碰撞检测和力矩保护。碰撞检测用来检测线性模组是否会碰到水下的障碍物或者自身的其他部分，力矩保护用来防止线性模组受到过大的力矩而损坏。这些机制可以保证机械臂的安全性和稳定性。
在线性模组移动到目标位置后，程序会控制取样机构5(取样组件)进行采样。
在本申请一些具体实施方式中，以上为本具体实施方式的取样机构5的取样原理、取样检测原理、判断有价值的水体采样区域及万向调节至该区域进行采样的原理。在上述基础上，下文将阐述其大体方位的位置调节原理，与巡航检测原理：
在本申请一些具体实施方式中，请结合参阅图3～4：第二驱动机构3包括依次铰接的第一臂体301、第二臂体303和第三臂体305，其分别安装有输出自由度的第三动力件302、第四动力件304和第五动力件306；第三动力件302和第四动力件304分别驱动第二臂体303、第三臂体305做角度调节；第五动力件306驱动有调节机构4。
在本方案中，第二驱动机构3实质上是一个3自由度的机械臂；其中第二驱动机构3采用铰接机构来实现三个自由度的运动控制。具体来说，第二驱动机构3由依次铰接的第一臂体301、第二臂体303和第三臂体305组成，每个臂体上都安装了一个动力件，包括第三动力件302、第四动力件304和第五动力件306，它们分别用于驱动第二臂体303、第三臂体305和调节机构4做运动控制。其中，第三动力件302和第四动力件304分别驱动第二臂体303和第三臂体305做角度调节，以实现水平和俯仰角度的调节。第五动力件306则驱动调节机构4做运动控制，以控制取样组件的深度调节。由于第一臂体301与第二臂体303、第二臂体303与第三臂体305之间的铰接，第二驱动机构3可以实现复杂的三维运动控制，从而精确地控制取样组件在水中的位置和方向。
优选的，上述第三动力件302、第四动力件304和第五动力件306均优选为伺服电机，其分别固定连接于第一臂体301、第二臂体303和第三臂体305，其输出轴与第二臂体303、第三臂体305和架体401固定连接；
在本方案中，在此基础上，第二驱动机构3、调节机构4和取样机构5的数量为两组，并对称设于第一驱动机构2上；第一驱动机构2输出第一转动自由度和第二转动自由度，对第二驱动机构3、调节机构4和取样机构5作水平角度及俯仰角度调节。第一驱动机构2包括机架201，机架201的外部对称设有输出第二转动自由度的第一动力件202，第一动力件202驱动第一臂体301作俯仰角度调节；第二动力件203固定于运载装置1，其输出第一转动自由度于机架201作水平角度调节。
在本方案中，第一驱动机构2由机架201和两个动力件202和203组成。机架201的外部对称地安装了第一动力件202，它可以驱动第一臂体301做俯仰角度调节。第二动力件203固定在机架201的外部，输出第一转动自由度，可以使整个设备做水平角度调节。
优选的，第一动力件202和第二动力件203均优选为伺服电机，其分别固定连接于机架201和运载装置1，其输出轴分别与第一臂体301和机架201固定连接。
需要指出的是，在本具体实施方式中，两个第二驱动机构3安装于第一驱动机构2的形式，实际上构成了一种“双臂机械臂”的形式：
(1)机械臂的双臂形式使其可以在水中平衡操作，降低了机械臂的重心，增加了其稳定性。
(2)双臂机械臂的多关节结构使得机械臂可以实现多维度的自由度运动，更加灵活。
双臂形式机械臂在当前技术中的采样操作中具有重要意义。首先，其多关节的结构使得机械臂可以在水中实现多维度的自由度运动，可以完成更加精细和准确的采样操作。其次，通过内置的位置传感器和运动控制算法，机械臂可以实现精确的位置控制和路径规划，使得采样的位置和时间可以更加精准地控制。最后，该机械臂的稳定性和防腐蚀性能可以保证其在水中长期运作，实现对水体藻类分布情况的长期监测。其控制编程程序如图16所示：包含了一个DoubleArmRobot类，其中包含两个机械臂(两个第二驱动机构3)的实例对象，并提供了adjust_position()方法用于控制机械臂进行位置调节。具体实现时，通过控制calculate_arm1_angles()和calculate_arm2_angles()方法，用于计算两个机械臂的角度，以便精确地调整位置。最后，调用move_to()方法，实现机械臂的移动和调整。
对于上述单独的第二驱动机构3而言，其控制程序及原理如图17所示：该程序使用了Arduino板上的Stepper库，通过指定每个电机引脚的连接和步进电机每转一圈所需的步数，可以实现对三个电机的控制。在setup函数中，设置了每个电机的速度；在loop函数中，以不同方向和不同步数旋转每个电机，并在每个动作之间延迟500毫秒。该程序的主要功能是控制由三个电机驱动的第二驱动机构3，实现对调节机构4的移动和旋转。程序首先初始化GPIO口、PWM口等相关的控制参数，然后进入一个循环中，不断读取用户输入的指令。根据指令的不同，程序会调用相应的函数，控制第二驱动机构3执行相应的动作。
具体的，程序还可设置以下几个函数：
(1)init():该函数用于初始化GPIO口和PWM口的控制参数，包括电机的引脚、PWM的频率和占空比等参数。初始化完成后，程序进入主循环。
(2)forward():该函数用于控制机械臂向前移动，即沿着Z轴正方向移动。该函数会调用PWM口的控制函数，控制电机的转速和转向，从而实现机械臂的运动。
(3)backward():该函数用于控制机械臂向后移动，即沿着Z轴负方向移动。该函数的功能和forward()类似，只是电机的转向相反。
(4)turn_left():该函数用于控制机械臂向左旋转，即绕Y轴正方向旋转。该函数会同时控制三个电机，使得机械臂绕Y轴旋转一定角度。
(5)turn_right():该函数用于控制机械臂向右旋转，即绕Y轴负方向旋转。该函数的功能和turn_left()类似，只是旋转方向相反。
(6)up():该函数用于控制机械臂向上移动，即沿着X轴正方向移动。该函数同样会调用PWM口的控制函数，控制电机的转速和转向，从而实现机械臂的运动。
(7)down():该函数用于控制机械臂向下移动，即沿着X轴负方向移动。该函数的功能和up()类似，只是方向相反。
通过这些函数的组合，程序可以实现对机械臂的灵活控制，从而完成对取样器的移动和旋转。这对于采集藻类样本时的精确定位非常重要，可以保证采样器准确地取样，避免误差和浪费。
具体的，在实际应用时，还可加入一个循环驱动的函数，实现对第二动力件203的循环驱动，即控制了每个第二驱动机构2、调节机构4和取样机构5沿机架201的中轴线做轴向旋转；进而带动测定组件402在外部环境的所有方位进行巡航式检测，全面判断当前水体的区域是否有有价值的采样区域。
可以理解的是，在本具体实施方式中，为避免第二驱动机构2、调节机构4和取样机构5的导线缠绕，因此第二动力件203的最大旋转角度不得超过360°。可以以正转与反转相互切换的形式实现循环操作。
在本方案中，本装置整体的所有电器元件依靠运载装置内所安装的蓄电池进行供能；具体的，装置整体的电器元件与蓄电池输出端口处通过继电器、变压器和按钮面板等装置进行常规电性连接，以满足本装置的所有电器元件的供能需求。
以上所述具体实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述具体实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
实施例
为使本发明的上述具体实施方式更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的示例性的说明。本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的实施例的限制。
本实施例基于上述具体实施方式中描述的相关原理，其中示例性应用时：
当前实施例环境下，有一处光藻渔碳中和一体养殖人工湖，该人工湖的水体范围较大，因此运载装置1采用航船；目前需要对该人工湖的不同区域进行藻类采样，需要对其进行预先分析，并对藻类样本进行存储，便于后续实验室的进一步分析。
S1、划定当前人工湖的水体区域，航船缓慢航行于不同的水体；
S2、第一驱动机构2循环转动驱动第二驱动机构2、调节机构4和取样机构5沿机架201的中轴线做轴向旋转；进而带动测定组件402在外部环境的所有方位进行巡航式检测；
S3、测定组件402中，叶绿素荧光仪可以测量水体中叶绿素的荧光强度，从而间接反映水体中藻类的含量和分布情况。光合成测定仪则是通过测量藻类在光合作用中的氧气产生速率或二氧化碳消耗速率来间接反映水体中藻类的生产力和分布情况。在采样前，可以使用这些仪器对水体进行拍摄式检测，配合上述CCD工业视觉相机的分析，得到不同位置的藻类含量和分布情况。然后，在采样时，可以根据这些测量结果，针对不同位置的藻类含量和分布情况进行有针对性的采样；
S3.1、根据Fv/Fm、Fv’/Fm’、Y(II)等参数选择光合作用和光能转换效率较高的藻类水域，如果这些参数越接近于1，说明藻类的光合效率越高。
根据Y(NPQ)、Y(NO)、NPQ等参数选择有无热耗散或非调节性能量耗散的藻类水域，如果参数越大，说明藻类受到的光抑制越强。
还可以根据ETR参数选择电子传递速率较高的藻类样品，如果参数越大，说明藻类的光合电子传递链越活跃。
对于光合成测定仪而言：可以根据光合速率、呼吸速率等参数选择生理活性较高的藻类样品，如果这些参数越大，说明藻类的代谢能力越强。因此也可以根据光补偿点、光饱和点等参数选择适应不同光强条件的藻类水域。
因此在当前S3.1中，可以通过上述判定标准，预先测定分析当前水体的藻类情况。
S4、如果叶绿素荧光仪或光合成测定仪判定当前水体的某个区域具备采样价值，则由CCD工业视觉相机对其相对于当前航船的间距、角度进行测定；依此为判定依据，开始进行如下步骤：
S5、第一驱动机构2调节两个第二驱动机构2相互配合，运载每个调节机构4到达大体位置；
S6、第二驱动机构2对调节机构4的高度、俯仰角度及相对于采样位置的水体区域进行运载；
S7、两个调节机构4相互负责采样该水体区域的中心位置和边缘位置，获得更多的采样参数；
S8、调节机构4开设进行万向角度调节，调节取样机构5的角度对应至采用区域；
S9、取样机构5中，伸缩缸502驱动采样组件对该水体内的藻类进行采样；取样泵504抽取水及藻类于取样管506内；同步的，存储筒503通过水泵和软管负责向取样管506中的藻类取样样本中灌注鲁哥氏液。
S10、所有机构复位；
S11、工作人员拆卸取样管506并封存；此时的取样管506内含有鲁哥氏液及藻类样本；
S12、完成采样。
以上所述实施例仅表达了本发明的相关实际应用的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，其特征在于，包括取样机构(5)及与之配合的，
调节机构(4)，所述调节机构(4)输出三个沿同轴但以环形阵列形式排布的第一线性自由度；测定组件(402)测定取样方位，基于所述线性自由度配合于所述调节机构(4)作万向角度及方位调节；
所述调节机构(4)由第二驱动机构(3)运载，所述第二驱动机构(3)输出三个自由度于所述调节机构(4)作水平、俯仰角度调节；
所述取样机构(5)输出第二线性自由度于取样组件及水体作深度调节，所述取样组件对藻类取样。
2.根据权利要求1所述的用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，其特征在于：所述取样机构(5)包括连接架(501)及设于其上的用于输出所述第二线性自由度的伸缩缸(502)，所述伸缩缸(502)的活塞杆头部设有所述取样组件。
3.根据权利要求2所述的用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，其特征在于：所述取样组件包括安装于所述伸缩缸(502)的活塞杆头部的筒体(506)，所述筒体(506)的外部设有用于抽取水样的取样泵(504)，所述取样泵(504)的出水口连通于取样管(506)，所述取样管(506)与所述筒体(506)的内侧壁可拆卸式连接；
所述取样管(506)的内部存有鲁哥氏液。
4.根据权利要求2所述的用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，其特征在于：所述测定组件(402)包括CCD工业视觉相机，以及叶绿素荧光仪或光合成测定仪；
所述调节机构(4)包括安装有所述测定组件(402)的架体(401)；
所述架体(401)和连接台(406)之间设有用于输出所述第一线性自由度的线性模组，所述连接台(406)与所述连接架(501)固定连接；
所述线性模组的数量为三个，且以所述架体(401)的中轴线为基准、通过环形阵列的形式均匀安装于所述架体(401)。
5.根据权利要求4所述的用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，其特征在于：所述线性模组包括安装于所述架体(401)上的第六动力件(406)；
所述第六动力件(406)的输出轴与铰臂(404)固定连接，铰杆(405)的两端分别万向铰接于所述铰臂(404)和所述连接台(406)。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，其特征在于：
所述第二驱动机构(3)包括依次铰接的第一臂体(301)、第二臂体(303)和第三臂体(305)，其分别安装有输出所述自由度的第三动力件(302)、第四动力件(304)和第五动力件(306)；
所述第三动力件(302)和所述第四动力件(304)分别驱动所述第二臂体(303)、所述第三臂体(305)做角度调节；
所述第五动力件(306)驱动有所述调节机构(4)。
7.根据权利要求6所述的用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，其特征在于：所述第二驱动机构(3)、所述调节机构(4)和所述取样机构(5)的数量为两组，并对称设于第一驱动机构(2)上；
所述第一驱动机构(2)输出第一转动自由度和第二转动自由度，对所述第二驱动机构(3)、所述调节机构(4)和所述取样机构(5)作水平角度及俯仰角度调节。
8.根据权利要求7所述的用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，其特征在于：所述第一驱动机构(2)包括机架(201)，所述机架(201)的外部对称设有输出所述第二转动自由度的第一动力件(202)，所述第一动力件(202)驱动所述第一臂体(301)作俯仰角度调节；
第二动力件(203)固定于外部环境，其输出所述第一转动自由度于所述机架(201)作水平角度调节。
9.根据权利要求8所述的用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，其特征在于：所述第二动力件(203)固定于运载装置(1)。
10.根据权利要求9所述的用于光藻渔碳中和一体作业的多自由度联动藻类采样装置，其特征在于：所述运载装置(1)为遥控车、航船或飞行器中的一种。
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