CN116625732A - 一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置及取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置及取样方法，包括支撑平台、连接架、活动平台、电机Ⅰ、固定底座、取样机构、圆形箱体、真空泵、支撑机构、取样箱、蓄电池、弧形导向杆、螺杆Ⅰ、转轴Ⅰ、固定套筒、转轴Ⅱ、电机Ⅱ、缓冲室Ⅱ，支撑平台上固定安装有导轨，导轨两端固定安装有连接架，导轨上啮合活动安装有活动平台，活动平台两侧通过螺纹套筒啮合安装在螺杆Ⅰ上。本发明通过设置可转动伸缩的支撑机构，适应野外复杂地形，完成支撑平台的调平工作，同时可通过取样筒内设置多组连杆，能够对土壤进行松土操作，避免卡主取样口，同时设置活动架带动取样箱上下移动，通过多组伸缩杆带动锁紧杆能够在存储圆盘内更换不同取样箱。

Description

一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置及取样方法

技术领域

本发明属于废旧矿山、荒地土壤取样技术领域，特别涉及一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置及取样方法。

背景技术

在废旧矿山、荒地修复改造以及林业土地修复过程中，需要定时对当地土壤进行取样监测，保证土壤活性，现有的土壤取样设备在使用过程中出现以下问题：1）现有的土壤取样设备大多不具备破碎钻孔的能力，在矿山、荒山上大多分布夹杂有较多的石块，现有的土壤取样设备无法钻入指定深度就被会石块杂物等卡主；2）现有的深层土壤取样大多采用转盘式或套筒取样，极易被石块等杂物卡死，造成取样困难；3）现有取样装置对环境适应能力不强，野外矿山、荒地等区域地形复杂，甚至需要在斜坡取样，现有的取样装置无法适应复杂的环境，不能根据斜坡角度进行自适应。

经检索，现有技术CN114646491A公开了一种土壤检测取样设备，包括探杆和取土套筒，取土套筒包括套筒本体，设置在探杆的下端，表面设有取土口；转轴，设置在套筒本体内；取土铲，设置在套筒本体内，固定连接在转轴上；取土电机，设置在套筒本体内，其输出轴与所述转轴动力连接。该技术方案通过设置多个取土口，每个取土口内部都设有一个取土铲；取土电机驱动转轴转动，进而让取土铲通过取土口伸出套筒本体后与土壤接触，然后取土电机反转，取土铲缩回套筒本体；上述方案虽然能够通过多个取土口内部的取土铲获取不同高度的土壤样本，但是在使用过程中存在以下问题：1）通过取土电机驱动转轴转动的方式将取土铲转出，若外侧存在较多石块或其他植被根茎等杂物，则会影响取土铲的正常转出，甚至卡住取土铲无法正常收回，造成设备损坏；2）无法进行固定深度的多次取样，只能针对不同层次土壤进行单次取样操作。

现有技术CN113295453A公开了一种土壤取样装置及取样方法，包括支架上设置钻杆，钻杆由固定于支架上的蜗杆蜗轮驱动进行旋转，钻杆底段设置螺纹，底端留有取样口，内部滑动设置钻芯，钻芯顶端设置按压头和支撑弹簧，底端通过滑动转轴连接直角杠杆动力臂，直角杠杆阻力臂连接取样爪，钻芯底部还连接支撑杆，支撑杆连接开口片，开口片正对螺杆底端取样口，上述技术方案能够通过按下钻芯顶部的按压头打开钻杆底部的采样口，并使取样爪从中伸出进行挖土采样，将土壤收集到可拆卸的空心钻头内，松开以后自动回复原位，但是在使用过程中存在以下技术问题：1）只能进行单次取样，无法针对不同深度的土壤进行多次取样或同一深度的多次取样，需要反复将钻杆提出放下；2）支架无法调节，无法适应野外复杂多变的地形。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中不足，提供一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置及取样方法，通过设置可转动可伸缩的支撑机构，能够适应野外复杂地形，完成支撑平台的调平工作，同时可通过取样筒设置多组连杆，能够对土壤进行松土操作，避免卡主取样口，同时设置活动架带动取样箱上下移动，通过多组伸缩杆带动锁紧杆能够在存储圆盘内更换不同取样箱。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置，包括支撑平台、连接架、活动平台、电机Ⅰ、固定底座、取样机构、圆形箱体、真空泵、支撑机构、取样箱、蓄电池、弧形导向杆、螺杆Ⅰ、转轴Ⅰ、固定套筒、转轴Ⅱ、电机Ⅱ、缓冲室Ⅱ，所述支撑平台上固定安装有导轨，导轨两端固定安装有连接架，导轨上啮合活动安装有活动平台，活动平台两侧通过螺纹套筒啮合安装在螺杆Ⅰ上，螺杆Ⅰ活动安装在支撑平台上，其中一端与电机Ⅰ输出端固定连接，活动平台上固定安装有弧形导向杆，活动平台上活动安装有转轴Ⅰ，转轴Ⅰ与固定底座固定连接，固定底座内设有固定套筒，固定套筒一端设有转轴Ⅱ，转轴Ⅱ活动安装在弧形导向杆内，转轴Ⅱ两端所设齿轮与弧形导向杆两侧所设外齿圈啮合安装，转轴Ⅱ其中一端所设链轮与电机Ⅱ输出端所设链轮通过链条啮合连接，电机Ⅱ输出轴与转轴Ⅰ同心，固定套筒内活动安装有取样机构，取样机构上固定安装有圆形箱体，圆形箱体内设有若干取样箱，圆形箱体上方设有缓冲室Ⅱ，缓冲室Ⅱ与真空泵相连通，所述支撑平台四周设有若干支撑机构，支撑平台底部固定安装有蓄电池。

所述取样机构包括取样筒、齿条Ⅰ、电机Ⅲ、取样口、风机、上料通道、进风风道、出风风道、缓冲室Ⅰ、出料口、活动门、电动伸缩杆Ⅲ、限位杆、动力室、高速电机Ⅰ、钻头，取样筒活动安装在固定套筒内部，固定套筒外侧所设齿条Ⅰ与电机Ⅲ输出端所设齿轮啮合连接，电机Ⅲ安装在固定底座上，取样筒上方开设有出料口，出料口外侧固定安装有圆形箱体，取样筒下方开设有取样口，取样口一侧设有活动门，活动门活动安装在取样筒内部，活动门一侧固定连接电动伸缩杆Ⅲ一端，电动伸缩杆Ⅲ另一端固定安装在取样筒上，取样筒内部设有两组上料通道，上料通道一端与缓冲室Ⅱ相连通，另一端与缓冲室Ⅰ相连通，缓冲室Ⅰ下方活动安装有钻头，钻头轴心与高速电机Ⅰ输出端固定连接，高速电机Ⅰ固定安装在动力室内，动力室固定安装在取样筒下方，动力室下方固定连接缓冲室Ⅰ，动力室顶部通过进风风道与风机想连通，进风风道一侧设有出风风道，出风风道一端连通动力室，另一端通过出料口与外界连通，风机启动，将冷却风通过进风风道吹入动力室内，实现对高速电机Ⅰ的降温操作，随后气体通过出风风道在出料口排出，保证高速电机Ⅰ的正常运转，进风风道与出风风道固定安装在取样筒内部。

所述活动门一侧设有花键轴，花键轴一端活动安装在取样筒内侧壁上，另一端通过连接轴固定连接电机Ⅴ输出端，电机Ⅴ固定安装在取样筒内壁上，花键轴上活动安装有活动套筒Ⅰ，活动套筒Ⅰ一端固定连接电动伸缩杆Ⅰ一端，电动伸缩杆Ⅰ另一端固定安装在连接轴上，活动套筒Ⅰ上设有活动套筒Ⅱ，活动套筒Ⅱ一侧固定连接电动伸缩杆Ⅱ一端，电动伸缩杆Ⅱ另一端固定安装在活动套筒Ⅰ上，活动套筒Ⅱ外侧活动安装有若干连杆Ⅰ，连杆Ⅰ另一端活动连接连杆Ⅱ，连杆Ⅱ另一端活动安装在活动套筒Ⅰ上。

所述取样筒内部活动安装有活动架，活动架中间放置取样箱，活动架两侧啮合安装在螺杆Ⅱ上，螺杆Ⅱ底部活动安装在限位杆上，另一端与电机Ⅳ输出端固定连接，电机Ⅳ固定安装在取样筒内侧壁上。

所述圆形箱体外侧通过螺栓安装有密封门，圆形箱体内部活动安装有存储圆盘，存储圆盘底部所设外齿圈与电机Ⅵ输出端所设齿轮啮合安装，电机Ⅵ固定安装在圆形箱体上，存储圆盘上设有若干存储腔，存储腔内放置取样箱，圆形箱体一侧开设有处理口，处理口外侧固定安装有限位板，限位板上方设有电动伸缩杆Ⅳ，电动伸缩杆Ⅳ固定安装在圆形箱体上，电动伸缩杆Ⅳ另一端通过固定板连接电动伸缩杆Ⅴ，电动伸缩杆Ⅴ另一端固定安装有连接杆，连接杆前端活动安装有锁紧杆，锁紧杆一端通过电动伸缩杆Ⅵ活动安装在连接杆上。

所述支撑机构包括电机Ⅶ、活动底座、电机Ⅷ、一级套筒、齿条Ⅱ、旋切套筒、高速电机Ⅱ、高速电机Ⅲ、二级套筒、电动伸缩杆Ⅶ、锁紧块、弧形密封块、电动伸缩杆Ⅷ、楔形块，活动底座活动安装在支撑平台一侧，活动底座一侧所设外齿圈与电机Ⅶ输出端所设齿轮啮合连接，电机Ⅶ固定安装在支撑平台上，活动底座内活动安装有一级套筒，一级套筒一侧所设齿条Ⅱ与电机Ⅷ输出端所设齿轮啮合连接，一级套筒底部活动安装有旋切套筒，旋切套筒一侧所设外齿圈与高速电机Ⅱ输出端所设齿轮啮合连接，一级套筒内部活动安装有二级套筒，二级套筒一端固定连接高速电机Ⅲ输出端，高速电机Ⅲ固定安装在电动伸缩杆Ⅶ一端，电动伸缩杆Ⅶ另一端固定安装在一级套筒上，二级套筒另一端内部固定安装有电动伸缩杆Ⅷ，电动伸缩杆Ⅷ另一端固定安装有楔形块，楔形块斜面与锁紧块活动啮合安装，锁紧块一端活动安装在二级套筒内部，锁紧块上方设有弧形密封块。

所述限位杆一侧取样筒上开设有检修门，能够定期对取样筒底部掉落在活动架下方的土壤进行定期清理。

优选的，所述连接架上固定安装有吊装环，便于无人机等设备对装置整体进行吊装转运。

一种废旧矿山荒山检测用土壤取样方法，具体如下：

步骤一：通过无人机或其他设备通过吊装环与连接架吊运至取样位置上空；

步骤二：通过观察地面地形，可通过电机Ⅶ带动活动底座进行旋转调节，在缓慢降落过程中，支撑机构中高速电机Ⅱ带动旋切套筒转动，对地表杂草和较硬土层进行破碎，同时通过电机Ⅷ输出端所设齿轮与齿条Ⅱ的啮合，带动一级套筒上下移动，将支撑平台调平；

步骤三：支撑平台调平后，无人机或其他设备暂时脱离，此时高速电机Ⅲ带动二级套筒高速旋转，并通过电动伸缩杆Ⅶ控制二级套筒的下降，使二级套筒能够钻入土壤深处，钻入后电动伸缩杆Ⅷ伸长，带动楔形块运动将锁紧块顶出，完成支撑机构的整体锁紧与支撑平台的支撑；

步骤四：电机Ⅰ带动活动平台沿导轨进行前后的微调，并并通过电机Ⅱ通过链轮链条的传动，带动转轴Ⅱ沿弧形导向杆以转轴Ⅰ为圆心转动，从而实现固定套筒的角度调节，使取样机构正对取样点；

步骤五：电机Ⅲ通过输出端所设齿轮与齿条Ⅰ的啮合带动取样筒上下运动，当取样筒底部接触到地面时，高速电机Ⅰ带动钻头高速旋转，对土壤或石块进行破碎钻孔，并通过电机Ⅲ通过输出端所设齿轮与齿条Ⅰ的啮合带动取样筒缓慢移动，在取样筒钻孔过程中，前端破碎的土壤或石块通过钻头上的通孔进入缓冲室Ⅰ中，随后真空泵启动，将破碎的物料通过上料通道吸入缓冲室Ⅱ中，最后通过真空泵输出端将物料泵出；

步骤六：取样筒钻入指定土壤深度后，此时活动架上带着空的取样箱移动至取样筒底部等待取样，随后活动门打开，电动伸缩杆Ⅱ伸缩，带动连杆Ⅰ与连杆Ⅱ的开合，使连杆Ⅰ与连杆Ⅱ撑开触碰土壤，随后电机Ⅴ通过连接轴带动花键轴旋转，从而带动连杆Ⅰ与连杆Ⅱ对土壤进行松土操作，使土壤能够顺利通过取样口进入取样筒内部，并掉落在取样箱中，同时可通过电动伸缩杆Ⅰ带动活动套筒Ⅰ整体沿花键轴往复运动，进一步增加松土范围；

步骤七：取样箱完成取样后，活动门关闭，电动伸缩杆Ⅱ与电动伸缩杆Ⅰ带动活动套筒Ⅰ与活动套筒Ⅱ复位，此时电机Ⅳ带动螺杆Ⅱ旋转，控制活动架的上升，移动至出料口一侧；

步骤八：活动架带动装满土壤的取样箱移动至出料口指定位置时，此时启动电机Ⅵ通过齿轮啮合带动圆形箱体内部存储圆盘转动，使没有取样箱的存储腔正对出料口，此时通过电动伸缩杆Ⅵ的调节，使锁紧杆翘起并顶住限位板，随后通过电动伸缩杆Ⅳ与电动伸缩杆Ⅴ的多级调节，使锁紧杆移动至取样箱上方，随后通过电动伸缩杆Ⅵ的调节，使锁紧杆挂住取样箱，随后通过电动伸缩杆Ⅳ与电动伸缩杆Ⅴ的多级调节将取样箱转移至存储腔中存储；

步骤九：存储圆盘转动，将空闲的取样箱转动至出料口处，通过电动伸缩杆Ⅳ与电动伸缩杆Ⅴ的多级调节将取样箱推入活动架内，随后电机Ⅳ带动螺杆Ⅱ旋转，控制活动架的下降至限位杆上方，等待下一次取样；

步骤十：全部完成取样后，电机Ⅲ输出端齿轮与齿条Ⅰ啮合传动，将取样机构整体拔出，随后电动伸缩杆Ⅶ带动二级套筒上升的同时，电动伸缩杆Ⅷ带动楔形块收回从而使锁紧块收回至二级套筒内部，无人机或其他转运设备通过吊装环将装置整体转运至指定位置，并打开密封门将圆形箱体内部取样箱取出。

本发明与现有技术相比较有益效果表现在：

1）通过设置多角度变化以及多级调节的支撑机构，能够适应野外复杂的地形环境，在通过高速电机Ⅱ带动旋切套筒转动，对地表杂草和较硬土层进行破碎，同时通过电机Ⅷ输出端所设齿轮与齿条Ⅱ的啮合，带动一级套筒上下移动，完成支撑平台的支撑操作，高速电机Ⅲ带动二级套筒高速旋转，并通过电动伸缩杆Ⅶ控制二级套筒的下降，使二级套筒能够钻入土壤深处，钻入后电动伸缩杆Ⅷ伸长，带动楔形块运动将锁紧块顶出，完成支撑机构的整体锁紧与支撑平台的支撑；

2）活动平台活动安装在导轨上，活动平台上设置弧形导向杆，电机Ⅱ通过链轮链条的啮合传动带动转轴Ⅱ沿弧形导向杆以转轴Ⅰ为圆心转动，从而实现固定套筒的角度调节，相互配合能够使取样机构正对取样点，提高取样精度；

3）活动门打开时，可通过电动伸缩杆Ⅱ伸缩，带动连杆Ⅰ与连杆Ⅱ的开合，使连杆Ⅰ与连杆Ⅱ撑开触碰土壤，随后电机Ⅴ通过连接轴带动花键轴旋转，从而带动连杆Ⅰ与连杆Ⅱ对土壤进行松土操作，使土壤能够顺利通过取样口进入取样筒内部，同时可通过电动伸缩杆Ⅰ带动活动套筒Ⅰ整体沿花键轴往复运动，进一步增加松土范围。

4）电机Ⅳ带动螺杆Ⅱ旋转，控制活动架的升降，当活动架移动至底部时被限位杆阻挡，此时通过取样口进入的土壤会掉落在活动架上防止的取样箱中，取样完毕后，取样口关闭，多组连杆复位，活动架上升至出料口一侧，此时即使机构侧壁或连杆上残留有土壤，也会掉落在限位杆周边，不影响活动架的正常运转，全部取样完毕后，维护时操作人员可通过检修门将内部残留土壤清理干净；

5）当活动架带动装满土壤的取样箱移动至出料口指定位置时，此时启动电机Ⅵ通过齿轮啮合带动圆形箱体内部存储圆盘转动，使没有取样箱的存储腔正对出料口，此时通过电动伸缩杆Ⅵ的调节，使锁紧杆翘起并顶住限位板，随后通过电动伸缩杆Ⅳ与电动伸缩杆Ⅴ的多级调节，使锁紧杆移动至取样箱上方，随后通过电动伸缩杆Ⅵ的调节，使锁紧杆挂住取样箱，随后通过电动伸缩杆Ⅳ与电动伸缩杆Ⅴ的多级调节将取样箱转移至存储腔中存储，随后通过存储圆盘转动，将空闲的取样箱转动至出料口处，通过电动伸缩杆Ⅳ与电动伸缩杆Ⅴ的多级调节将取样箱推入活动架内，准备下一次取样；全部取样完毕后，可通过打开密封门，将内部取样箱取出。

附图说明

附图1是本发明一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置及取样方法结构示意图；

附图2是电机Ⅱ安装结构示意图；

附图3是取样机构结构示意图；

附图4是取样机构侧面结构示意图；

附图5是取样筒内部结构示意图；

附图6是取样筒剖面结构示意图；

附图7是钻头安装效果示意图；

附图8是活动套筒Ⅰ结构示意图；

附图9是圆形箱体内部结构示意图；

附图10是锁紧杆结构示意图；

附图11是支撑机构结构示意图；

附图12是二级套筒结构示意图；

附图13是二级套筒内部结构示意图；

附图14是附图3中A处局部放大图；

图中：10、支撑平台；11、连接架；12、活动平台；13、电机Ⅰ；14、固定底座；15、取样机构；16、圆形箱体；17、真空泵；18、支撑机构；19、取样箱；20、蓄电池；101、导轨；111、吊装环；121、弧形导向杆；131、螺杆Ⅰ；141、转轴Ⅰ；142、固定套筒；143、转轴Ⅱ；144、电机Ⅱ；151、取样筒；1511、齿条Ⅰ；1512、电机Ⅲ；1513、取样口；1514、检修门；1515、风机；1516、上料通道；1517、进风风道；1518、出风风道；152、缓冲室Ⅰ；153、出料口；154、电机Ⅳ；1541、螺杆Ⅱ；1542、活动架；155、电机Ⅴ；1551、连接轴；1552、花键轴；1553、活动套筒Ⅰ；1554、电动伸缩杆Ⅰ；1555、电动伸缩杆Ⅱ；1556、活动套筒Ⅱ；1557、连杆Ⅰ；1558、连杆Ⅱ；156、活动门；1561、电动伸缩杆Ⅲ；157、限位杆；158、动力室；1581、高速电机Ⅰ；1582、钻头；161、存储圆盘；162、电机Ⅵ；163、存储腔；164、电动伸缩杆Ⅳ；165、固定板；166、电动伸缩杆Ⅴ；167、连接杆；1671、电动伸缩杆Ⅵ；1672、锁紧杆；168、密封门；169、处理口；1691、限位板；171、缓冲室Ⅱ；181、电机Ⅶ；182、活动底座；1821、电机Ⅷ；183、一级套筒；1831、齿条Ⅱ；184、旋切套筒；1841、高速电机Ⅱ；185、高速电机Ⅲ；186、二级套筒；187、电动伸缩杆Ⅶ；188、锁紧块；1881、弧形密封块；189、电动伸缩杆Ⅷ；1891、楔形块。

具体实施方式

为方便本技术领域人员的理解，下面结合附图1-14，对本发明的技术方案进一步具体说明。

一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置，包括支撑平台10、连接架11、活动平台12、电机Ⅰ13、固定底座14、取样机构15、圆形箱体16、真空泵17、支撑机构18、取样箱19、蓄电池20、弧形导向杆121、螺杆Ⅰ131、转轴Ⅰ141、固定套筒142、转轴Ⅱ143、电机Ⅱ144、缓冲室Ⅱ171，所述支撑平台10上固定安装有导轨101，导轨101两端固定安装有连接架11，导轨101上啮合活动安装有活动平台12，活动平台12两侧通过螺纹套筒啮合安装在螺杆Ⅰ131上，螺杆Ⅰ131活动安装在支撑平台10上，其中一端与电机Ⅰ13输出端固定连接，活动平台12上固定安装有弧形导向杆121，活动平台12上活动安装有转轴Ⅰ141，转轴Ⅰ141与固定底座14固定连接，固定底座14内设有固定套筒142，固定套筒142一端设有转轴Ⅱ143，转轴Ⅱ143活动安装在弧形导向杆121内，转轴Ⅱ143两端所设齿轮与弧形导向杆121两侧所设外齿圈啮合安装，转轴Ⅱ143其中一端所设链轮与电机Ⅱ144输出端所设链轮通过链条啮合连接，电机Ⅱ144输出轴与转轴Ⅰ141同心，电机Ⅱ144通过链轮链条的啮合传动带动转轴Ⅱ143沿弧形导向杆121以转轴Ⅰ141为圆心转动，从而实现固定套筒142的角度调节，固定套筒142内活动安装有取样机构15，取样机构15上固定安装有圆形箱体16，圆形箱体16内设有若干取样箱19，圆形箱体16上方设有缓冲室Ⅱ171，缓冲室Ⅱ171与真空泵17相连通，所述支撑平台10四周设有若干支撑机构18，支撑平台10底部固定安装有蓄电池20。

所述取样机构15包括取样筒151、齿条Ⅰ1511、电机Ⅲ1512、取样口1513、风机1515、上料通道1516、进风风道1517、出风风道1518、缓冲室Ⅰ152、出料口153、活动门156、电动伸缩杆Ⅲ1561、限位杆157、动力室158、高速电机Ⅰ1581、钻头1582，取样筒151活动安装在固定套筒142内部，固定套筒142外侧所设齿条Ⅰ1511与电机Ⅲ1512输出端所设齿轮啮合连接，电机Ⅲ1512安装在固定底座14上，取样筒151上方开设有出料口153，出料口153外侧固定安装有圆形箱体16，取样筒151下方开设有取样口1513，取样口1513一侧设有活动门156，活动门156活动安装在取样筒151内部，活动门156一侧固定连接电动伸缩杆Ⅲ1561一端，电动伸缩杆Ⅲ1561另一端固定安装在取样筒151上，取样筒151内部设有两组上料通道1516，上料通道1516一端与缓冲室Ⅱ171相连通，另一端与缓冲室Ⅰ152相连通，缓冲室Ⅰ152下方活动安装有钻头1582，钻头1582轴心与高速电机Ⅰ1581输出端固定连接，高速电机Ⅰ1581固定安装在动力室158内，动力室158固定安装在取样筒151下方，动力室158下方固定连接缓冲室Ⅰ152，动力室158顶部通过进风风道1517与风机1515想连通，进风风道1517一侧设有出风风道1518，出风风道1518一端连通动力室158，另一端通过出料口153与外界连通，风机1515启动，将冷却风通过进风风道1517吹入动力室158内，实现对高速电机Ⅰ1581的降温操作，随后气体通过出风风道1518在出料口153排出，保证高速电机Ⅰ1581的正常运转，进风风道1517与出风风道1518固定安装在取样筒151内部。

所述活动门156一侧设有花键轴1552，花键轴1552一端活动安装在取样筒151内侧壁上，另一端通过连接轴1551固定连接电机Ⅴ155输出端，电机Ⅴ155固定安装在取样筒151内壁上，花键轴1552上活动安装有活动套筒Ⅰ1553，活动套筒Ⅰ1553一端固定连接电动伸缩杆Ⅰ1554一端，电动伸缩杆Ⅰ1554另一端固定安装在连接轴1551上，活动套筒Ⅰ1553上设有活动套筒Ⅱ1556，活动套筒Ⅱ1556一侧固定连接电动伸缩杆Ⅱ1555一端，电动伸缩杆Ⅱ1555另一端固定安装在活动套筒Ⅰ1553上，活动套筒Ⅱ1556外侧活动安装有若干连杆Ⅰ1557，连杆Ⅰ1557另一端活动连接连杆Ⅱ1558，连杆Ⅱ1558另一端活动安装在活动套筒Ⅰ1553上，当活动门156打开时，可通过电动伸缩杆Ⅱ1555伸缩，带动连杆Ⅰ1557与连杆Ⅱ1558的开合，使连杆Ⅰ1557与连杆Ⅱ1558撑开触碰土壤，随后电机Ⅴ155通过连接轴1551带动花键轴1552旋转，从而带动连杆Ⅰ1557与连杆Ⅱ1558对土壤进行松土操作，使土壤能够顺利通过取样口1513进入取样筒151内部，同时可通过电动伸缩杆Ⅰ1554带动活动套筒Ⅰ1553整体沿花键轴1552往复运动，进一步增加松土范围。

所述取样筒151内部活动安装有活动架1542，活动架1542中间放置取样箱19，活动架1542两侧啮合安装在螺杆Ⅱ1541上，螺杆Ⅱ1541底部活动安装在限位杆157上，另一端与电机Ⅳ154输出端固定连接，电机Ⅳ154固定安装在取样筒151内侧壁上，电机Ⅳ154带动螺杆Ⅱ1541旋转，控制活动架1542的升降，当活动架1542移动至底部时被限位杆157阻挡，此时通过取样口1513进入的土壤会掉落在活动架1542上防止的取样箱19中，取样完毕后，取样口1513关闭，多组连杆复位，活动架1542上升至出料口153一侧，随后等待圆形箱体16内机构更换新的取样箱19。

所述圆形箱体16外侧通过螺栓安装有密封门168，圆形箱体16内部活动安装有存储圆盘161，存储圆盘161底部所设外齿圈与电机Ⅵ162输出端所设齿轮啮合安装，电机Ⅵ162固定安装在圆形箱体16上，存储圆盘161上设有若干存储腔163，存储腔163内放置取样箱19，圆形箱体16一侧开设有处理口169，处理口169外侧固定安装有限位板1691，限位板1691上方设有电动伸缩杆Ⅳ164，电动伸缩杆Ⅳ164固定安装在圆形箱体16上，电动伸缩杆Ⅳ164另一端通过固定板165连接电动伸缩杆Ⅴ166，电动伸缩杆Ⅴ166另一端固定安装有连接杆167，连接杆167前端活动安装有锁紧杆1672，锁紧杆1672一端通过电动伸缩杆Ⅵ1671活动安装在连接杆167上，当活动架1542带动装满土壤的取样箱19移动至出料口153指定位置时，此时启动电机Ⅵ162通过齿轮啮合带动圆形箱体16内部存储圆盘161转动，使没有取样箱19的存储腔163正对出料口153，此时通过电动伸缩杆Ⅵ1671的调节，使锁紧杆1672翘起并顶住限位板1691，随后通过电动伸缩杆Ⅳ164与电动伸缩杆Ⅴ166的多级调节，使锁紧杆1672移动至取样箱19上方，随后通过电动伸缩杆Ⅵ1671的调节，使锁紧杆1672挂住取样箱19，随后通过电动伸缩杆Ⅳ164与电动伸缩杆Ⅴ166的多级调节将取样箱19转移至存储腔163中存储，随后通过存储圆盘161转动，将空闲的取样箱19转动至出料口153处，通过电动伸缩杆Ⅳ164与电动伸缩杆Ⅴ166的多级调节将取样箱19推入活动架1542内，准备下一次取样；全部取样完毕后，可通过打开密封门168，将内部取样箱19取出。

所述支撑机构18包括电机Ⅶ181、活动底座182、电机Ⅷ1821、一级套筒183、齿条Ⅱ1831、旋切套筒184、高速电机Ⅱ1841、高速电机Ⅲ185、二级套筒186、电动伸缩杆Ⅶ187、锁紧块188、弧形密封块1881、电动伸缩杆Ⅷ189、楔形块1891，活动底座182活动安装在支撑平台10一侧，活动底座182一侧所设外齿圈与电机Ⅶ181输出端所设齿轮啮合连接，电机Ⅶ181固定安装在支撑平台10上，活动底座182内活动安装有一级套筒183，一级套筒183一侧所设齿条Ⅱ1831与电机Ⅷ1821输出端所设齿轮啮合连接，一级套筒183底部活动安装有旋切套筒184，旋切套筒184一侧所设外齿圈与高速电机Ⅱ1841输出端所设齿轮啮合连接，一级套筒183内部活动安装有二级套筒186，二级套筒186一端固定连接高速电机Ⅲ185输出端，高速电机Ⅲ185固定安装在电动伸缩杆Ⅶ187一端，电动伸缩杆Ⅶ187另一端固定安装在一级套筒183上，二级套筒186另一端内部固定安装有电动伸缩杆Ⅷ189，电动伸缩杆Ⅷ189另一端固定安装有楔形块1891，楔形块1891斜面与锁紧块188活动啮合安装，锁紧块188一端活动安装在二级套筒186内部，锁紧块188上方设有弧形密封块1881。

所述限位杆157一侧取样筒151上开设有检修门1514，能够定期对取样筒151底部掉落在活动架1542下方的土壤进行定期清理。

所述连接架11上固定安装有吊装环111，便于无人机等设备对装置整体进行吊装转运。

一种废旧矿山荒山检测用土壤取样方法，具体如下：

步骤一：通过无人机或其他设备通过吊装环111与连接架11吊运至取样位置上空；

步骤二：通过观察地面地形，可通过电机Ⅶ181带动活动底座182进行旋转调节，在缓慢降落过程中，支撑机构18中高速电机Ⅱ1841带动旋切套筒184转动，对地表杂草和较硬土层进行破碎，同时通过电机Ⅷ1821输出端所设齿轮与齿条Ⅱ1831的啮合，带动一级套筒183上下移动，将支撑平台10调平；

步骤三：支撑平台10调平后，无人机或其他设备暂时脱离，此时高速电机Ⅲ185带动二级套筒186高速旋转，并通过电动伸缩杆Ⅶ187控制二级套筒186的下降，使二级套筒186能够钻入土壤深处，钻入后电动伸缩杆Ⅷ189伸长，带动楔形块1891运动将锁紧块188顶出，完成支撑机构18的整体锁紧与支撑平台10的支撑；

步骤四：电机Ⅰ13带动活动平台12沿导轨101进行前后的微调，并通过电机Ⅱ144通过链轮链条的传动，带动转轴Ⅱ143沿弧形导向杆121以转轴Ⅰ141为圆心转动，从而实现固定套筒142的角度调节，使取样机构15正对取样点；

步骤五：电机Ⅲ1512通过输出端所设齿轮与齿条Ⅰ1511的啮合带动取样筒151上下运动，当取样筒151底部接触到地面时，高速电机Ⅰ1581带动钻头1582高速旋转，对土壤或石块进行破碎钻孔，并通过电机Ⅲ1512通过输出端所设齿轮与齿条Ⅰ1511的啮合带动取样筒151缓慢移动，在取样筒151钻孔过程中，前端破碎的土壤或石块通过钻头上的通孔进入缓冲室Ⅰ152中，随后真空泵17启动，将破碎的物料通过上料通道1516吸入缓冲室Ⅱ171中，最后通过真空泵17输出端将物料泵出；

步骤六：取样筒151钻入指定土壤深度后，此时活动架1542上带着空的取样箱19移动至取样筒151底部等待取样，随后活动门156打开，电动伸缩杆Ⅱ1555伸缩，带动连杆Ⅰ1557与连杆Ⅱ1558的开合，使连杆Ⅰ1557与连杆Ⅱ1558撑开触碰土壤，随后电机Ⅴ155通过连接轴1551带动花键轴1552旋转，从而带动连杆Ⅰ1557与连杆Ⅱ1558对土壤进行松土操作，使土壤能够顺利通过取样口1513进入取样筒151内部，并掉落在取样箱19中，同时可通过电动伸缩杆Ⅰ1554带动活动套筒Ⅰ1553整体沿花键轴1552往复运动，进一步增加松土范围；

步骤七：取样箱19完成取样后，活动门156关闭，电动伸缩杆Ⅱ1555与电动伸缩杆Ⅰ1554带动活动套筒Ⅰ1553与活动套筒Ⅱ1556复位，此时电机Ⅳ154带动螺杆Ⅱ1541旋转，控制活动架1542的上升，移动至出料口153一侧；

步骤八：活动架1542带动装满土壤的取样箱19移动至出料口153指定位置时，此时启动电机Ⅵ162通过齿轮啮合带动圆形箱体16内部存储圆盘161转动，使没有取样箱19的存储腔163正对出料口153，此时通过电动伸缩杆Ⅵ1671的调节，使锁紧杆1672翘起并顶住限位板1691，随后通过电动伸缩杆Ⅳ164与电动伸缩杆Ⅴ166的多级调节，使锁紧杆1672移动至取样箱19上方，随后通过电动伸缩杆Ⅵ1671的调节，使锁紧杆1672挂住取样箱19，随后通过电动伸缩杆Ⅳ164与电动伸缩杆Ⅴ166的多级调节将取样箱19转移至存储腔163中存储；

步骤九：存储圆盘161转动，将空闲的取样箱19转动至出料口153处，通过电动伸缩杆Ⅳ164与电动伸缩杆Ⅴ166的多级调节将取样箱19推入活动架1542内，随后电机Ⅳ154带动螺杆Ⅱ1541旋转，控制活动架1542的下降至限位杆157上方，等待下一次取样。

步骤十：全部完成取样后，电机Ⅲ1512输出端齿轮与齿条Ⅰ1511啮合传动，将取样机构15整体拔出，随后电动伸缩杆Ⅶ187带动二级套筒186上升的同时，电动伸缩杆Ⅷ189带动楔形块1891收回从而使锁紧块188收回至二级套筒186内部，无人机或其他转运设备通过吊装环111将装置整体转运至指定位置，并打开密封门168将圆形箱体16内部取样箱19取出。

以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置，包括支撑平台、连接架、活动平台、电机Ⅰ、固定底座、取样机构、圆形箱体、真空泵、支撑机构、取样箱、蓄电池、弧形导向杆、螺杆Ⅰ、转轴Ⅰ、固定套筒、转轴Ⅱ、电机Ⅱ、缓冲室Ⅱ，其特征在于所述支撑平台上固定安装有导轨，导轨两端固定安装有连接架，导轨上啮合活动安装有活动平台，活动平台两侧通过螺纹套筒啮合安装在螺杆Ⅰ上，螺杆Ⅰ活动安装在支撑平台上，其中一端与电机Ⅰ输出端固定连接，活动平台上固定安装有弧形导向杆，活动平台上活动安装有转轴Ⅰ，转轴Ⅰ与固定底座固定连接，固定底座内设有固定套筒，固定套筒一端设有转轴Ⅱ，转轴Ⅱ活动安装在弧形导向杆内，转轴Ⅱ两端所设齿轮与弧形导向杆两侧所设外齿圈啮合安装，转轴Ⅱ其中一端所设链轮与电机Ⅱ输出端所设链轮通过链条啮合连接，电机Ⅱ输出轴与转轴Ⅰ同心，固定套筒内活动安装有取样机构，取样机构上固定安装有圆形箱体，圆形箱体内设有若干取样箱，圆形箱体上方设有缓冲室Ⅱ，缓冲室Ⅱ与真空泵相连通，所述支撑平台四周设有若干支撑机构，支撑平台底部固定安装有蓄电池。

2.根据权利要求1所述的一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置，其特征在于所述取样机构包括取样筒、齿条Ⅰ、电机Ⅲ、取样口、风机、上料通道、进风风道、出风风道、缓冲室Ⅰ、出料口、活动门、电动伸缩杆Ⅲ、限位杆、动力室、高速电机Ⅰ、钻头，取样筒活动安装在固定套筒内部，固定套筒外侧所设齿条Ⅰ与电机Ⅲ输出端所设齿轮啮合连接，电机Ⅲ安装在固定底座上，取样筒上方开设有出料口，出料口外侧固定安装有圆形箱体，取样筒下方开设有取样口，取样口一侧设有活动门，活动门活动安装在取样筒内部，活动门一侧固定连接电动伸缩杆Ⅲ一端，电动伸缩杆Ⅲ另一端固定安装在取样筒上，取样筒内部设有两组上料通道，上料通道一端与缓冲室Ⅱ相连通，另一端与缓冲室Ⅰ相连通，缓冲室Ⅰ下方活动安装有钻头，钻头轴心与高速电机Ⅰ输出端固定连接，高速电机Ⅰ固定安装在动力室内，动力室固定安装在取样筒下方，动力室下方固定连接缓冲室Ⅰ，动力室顶部通过进风风道与风机想连通，进风风道一侧设有出风风道，出风风道一端连通动力室，另一端通过出料口与外界连通，进风风道与出风风道固定安装在取样筒内部。

3.根据权利要求1所述的一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置，其特征在于所述圆形箱体外侧通过螺栓安装有密封门，圆形箱体内部活动安装有存储圆盘，存储圆盘底部所设外齿圈与电机Ⅵ输出端所设齿轮啮合安装，电机Ⅵ固定安装在圆形箱体上，存储圆盘上设有若干存储腔，存储腔内放置取样箱，圆形箱体一侧开设有处理口，处理口外侧固定安装有限位板，限位板上方设有电动伸缩杆Ⅳ，电动伸缩杆Ⅳ固定安装在圆形箱体上，电动伸缩杆Ⅳ另一端通过固定板连接电动伸缩杆Ⅴ，电动伸缩杆Ⅴ另一端固定安装有连接杆，连接杆前端活动安装有锁紧杆，锁紧杆一端通过电动伸缩杆Ⅵ活动安装在连接杆上。

4.根据权利要求1所述的一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置，其特征在于所述支撑机构包括电机Ⅶ、活动底座、电机Ⅷ、一级套筒、齿条Ⅱ、旋切套筒、高速电机Ⅱ、高速电机Ⅲ、二级套筒、电动伸缩杆Ⅶ、锁紧块、弧形密封块、电动伸缩杆Ⅷ、楔形块，活动底座活动安装在支撑平台一侧，活动底座一侧所设外齿圈与电机Ⅶ输出端所设齿轮啮合连接，电机Ⅶ固定安装在支撑平台上，活动底座内活动安装有一级套筒，一级套筒一侧所设齿条Ⅱ与电机Ⅷ输出端所设齿轮啮合连接，一级套筒底部活动安装有旋切套筒，旋切套筒一侧所设外齿圈与高速电机Ⅱ输出端所设齿轮啮合连接，一级套筒内部活动安装有二级套筒，二级套筒一端固定连接高速电机Ⅲ输出端，高速电机Ⅲ固定安装在电动伸缩杆Ⅶ一端，电动伸缩杆Ⅶ另一端固定安装在一级套筒上，二级套筒另一端内部固定安装有电动伸缩杆Ⅷ，电动伸缩杆Ⅷ另一端固定安装有楔形块，楔形块斜面与锁紧块活动啮合安装，锁紧块一端活动安装在二级套筒内部，锁紧块上方设有弧形密封块。

5.根据权利要求1所述的一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置，其特征在于所述连接架上固定安装有吊装环。

6.根据权利要求2所述的一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置，其特征在于所述活动门一侧设有花键轴，花键轴一端活动安装在取样筒内侧壁上，另一端通过连接轴固定连接电机Ⅴ输出端，电机Ⅴ固定安装在取样筒内壁上，花键轴上活动安装有活动套筒Ⅰ，活动套筒Ⅰ一端固定连接电动伸缩杆Ⅰ一端，电动伸缩杆Ⅰ另一端固定安装在连接轴上，活动套筒Ⅰ上设有活动套筒Ⅱ，活动套筒Ⅱ一侧固定连接电动伸缩杆Ⅱ一端，电动伸缩杆Ⅱ另一端固定安装在活动套筒Ⅰ上，活动套筒Ⅱ外侧活动安装有若干连杆Ⅰ，连杆Ⅰ另一端活动连接连杆Ⅱ，连杆Ⅱ另一端活动安装在活动套筒Ⅰ上。

7.根据权利要求2所述的一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置，其特征在于所述取样筒内部活动安装有活动架，活动架中间放置取样箱，活动架两侧啮合安装在螺杆Ⅱ上，螺杆Ⅱ底部活动安装在限位杆上，另一端与电机Ⅳ输出端固定连接，电机Ⅳ固定安装在取样筒内侧壁上。

8.根据权利要求2所述的一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置，其特征在于所述限位杆一侧取样筒上开设有检修门。

9.一种废旧矿山荒山修复用土壤取样方法，具体通过上文权利要求1-8中的一种废旧矿山荒山修复用土壤取样装置来实现，包括以下步骤：

步骤一：通过无人机或其他设备通过吊装环与连接架吊运至取样位置上空；

步骤二：通过观察地面地形，可通过电机Ⅶ带动活动底座进行旋转调节，在缓慢降落过程中，支撑机构中高速电机Ⅱ带动旋切套筒转动，对地表杂草和较硬土层进行破碎，同时通过电机Ⅷ输出端所设齿轮与齿条Ⅱ的啮合，带动一级套筒上下移动，将支撑平台调平；

步骤三：支撑平台调平后，无人机或其他设备暂时脱离，此时高速电机Ⅲ带动二级套筒高速旋转，并通过电动伸缩杆Ⅶ控制二级套筒的下降，使二级套筒能够钻入土壤深处，钻入后电动伸缩杆Ⅷ伸长，带动楔形块运动将锁紧块顶出，完成支撑机构的整体锁紧与支撑平台的支撑；

步骤四：电机Ⅰ带动活动平台沿导轨进行前后的微调，并并通过电机Ⅱ通过链轮链条的传动，带动转轴Ⅱ沿弧形导向杆以转轴Ⅰ为圆心转动，从而实现固定套筒的角度调节，使取样机构正对取样点；

步骤五：电机Ⅲ通过输出端所设齿轮与齿条Ⅰ的啮合带动取样筒上下运动，当取样筒底部接触到地面时，高速电机Ⅰ带动钻头高速旋转，对土壤或石块进行破碎钻孔，并通过电机Ⅲ通过输出端所设齿轮与齿条Ⅰ的啮合带动取样筒缓慢移动，在取样筒钻孔过程中，前端破碎的土壤或石块通过钻头上的通孔进入缓冲室Ⅰ中，随后真空泵启动，将破碎的物料通过上料通道吸入缓冲室Ⅱ中，最后通过真空泵输出端将物料泵出；

步骤六：取样筒钻入指定土壤深度后，此时活动架上带着空的取样箱移动至取样筒底部等待取样，随后活动门打开，电动伸缩杆Ⅱ伸缩，带动连杆Ⅰ与连杆Ⅱ的开合，使连杆Ⅰ与连杆Ⅱ撑开触碰土壤，随后电机Ⅴ通过连接轴带动花键轴旋转，从而带动连杆Ⅰ与连杆Ⅱ对土壤进行松土操作，使土壤能够顺利通过取样口进入取样筒内部，并掉落在取样箱中，同时可通过电动伸缩杆Ⅰ带动活动套筒Ⅰ整体沿花键轴往复运动，进一步增加松土范围；

步骤七：取样箱完成取样后，活动门关闭，电动伸缩杆Ⅱ与电动伸缩杆Ⅰ带动活动套筒Ⅰ与活动套筒Ⅱ复位，此时电机Ⅳ带动螺杆Ⅱ旋转，控制活动架的上升，移动至出料口一侧；

步骤八：活动架带动装满土壤的取样箱移动至出料口指定位置时，此时启动电机Ⅵ通过齿轮啮合带动圆形箱体内部存储圆盘转动，使没有取样箱的存储腔正对出料口，此时通过电动伸缩杆Ⅵ的调节，使锁紧杆翘起并顶住限位板，随后通过电动伸缩杆Ⅳ与电动伸缩杆Ⅴ的多级调节，使锁紧杆移动至取样箱上方，随后通过电动伸缩杆Ⅵ的调节，使锁紧杆挂住取样箱，随后通过电动伸缩杆Ⅳ与电动伸缩杆Ⅴ的多级调节将取样箱转移至存储腔中存储；

步骤九：存储圆盘转动，将空闲的取样箱转动至出料口处，通过电动伸缩杆Ⅳ与电动伸缩杆Ⅴ的多级调节将取样箱推入活动架内，随后电机Ⅳ带动螺杆Ⅱ旋转，控制活动架的下降至限位杆上方，等待下一次取样；

步骤十：全部完成取样后，电机Ⅲ输出端齿轮与齿条Ⅰ啮合传动，将取样机构整体拔出，随后电动伸缩杆Ⅶ带动二级套筒上升的同时，电动伸缩杆Ⅷ带动楔形块收回从而使锁紧块收回至二级套筒内部，无人机或其他转运设备通过吊装环将装置整体转运至指定位置，并打开密封门将圆形箱体内部取样箱取出。