CN116673978B - 一种具有多功能的环境监测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有多功能的环境监测机器人，涉及环境监测技术领域；包括载体，所述载体上还固定安装有气体检测箱，所述气体检测箱的气体输入口上固定安装有伸缩管，所述伸缩管的另一端固定安装有收集筒，所述收集筒远离伸缩管的一端固定安装有阻拦筒，所述阻拦筒为锥筒形，所述阻拦筒远离收集筒的一端固定安装有支撑筒，所述收集筒内部转动安装有用以驱动气流动的气流扇叶，所述收集筒内滑动安装有支柱板，所述支柱板上固定安装有钻头气缸，所述钻头气缸一端固定安装有主钻头，本发明通过通过主钻头深入土壤内部，之后再通过气流扇叶吸出土壤深处的气体，以此来检测土壤内部的气体含量。

Description

一种具有多功能的环境监测机器人

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，特别涉及一种具有多功能的环境监测机器人。

背景技术

目前，在人们活动的室外场所中，往往会存在着某一些对人类的身体有害的气体，同时这一类的气体也会污染土壤与水源环境，因此针对这些有害气体开展多方面的监测工作具有重要意义。

公开号为CN111381006A的中国发明专利，公开了一种环境检测用气体检测装置，此发明提供的环境检测用气体检测装置通过升降机构能够带动抽气机构沿着滑板上下运动，从而满足不同高度作物的施肥喷洒需要，使得设备的适用范围更广；此装置还通过输送机构实现输气管能够稳定伸长的同时能够自动收回，避免输气管与设备、作物缠绕在一起；此装置还通过摆动机构能够带动抽气头沿着输送块往复摆动，使得抽气范围更广，增加抽气的效率。

公告号为CN110779763B的中国发明专利，公开了一种环境检测采样机器人，当装置运动到指定位置时，定距机构和推动滑块接触，并推动推动滑块向上进行运动，推动滑块推动推动底板向上进行运动，推动底板完成动力机构的动力切换，动力机构先后带动传动机构Ⅰ和传动机构Ⅱ进行运动，传动机构Ⅰ带动采样机构上下往复运动一次将对土壤进行采样，传动机构Ⅱ带动收纳机构往复运动一次将采样的土壤收集，调整多个推动滑块在滑动支架上的位置，可以高效的在指定位置进行土壤采集。

上述发明所解决的问题是气体采集与表层土壤采集的具体过程及装置，而并未考虑到当土壤内部埋存有生活垃圾的情况，而且还未考虑土壤内部有特殊气体的情况，例如新兴的二氧化碳地质封存技术，此类问题均不仅仅是在土壤表层或土壤上方的空气中能检测出来的，这都是需要深入地下一定深度才能进行检测的，同时此类情况的发生地往往都是大面积埋存的，所以要能对土壤深处的气体进行多点多深度检测，以随时监测环境变化。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出以下技术方案：

一种具有多功能的环境监测机器人，包括载体，所述载体上设置有多个车轮，所述载体上固定安装有气体检测箱，所述气体检测箱的气体输入口上固定安装有伸缩管，所述伸缩管的材料为橡胶材料，所述伸缩管的另一端固定安装有收集筒，所述收集筒远离伸缩管的一端固定安装有阻拦筒，所述阻拦筒为锥筒形，所述阻拦筒远离收集筒的一端固定安装有支撑筒，所述支撑筒远离阻拦筒的一端固定安装有用以密封的折叠密封圈，所述折叠密封圈的材质为橡胶材料，所述折叠密封圈远离支撑筒的一端固定安装有挤压环。

进一步的，所述阻拦筒上滑动安装有颗粒过滤网，所述颗粒过滤网上固定安装有抖动滑板，所述抖动滑板与阻拦筒滑动连接，所述抖动滑板上固定安装有抖动弹簧，所述抖动弹簧的另一端固定安装在阻拦筒上，所述抖动滑板远离收集筒的一端固定安装有抖动凸板，所述抖动凸板与支撑筒滑动连接，所述抖动凸板上固定安装有凸板弹簧，所述阻拦板的另一端固定安装在支撑筒上，所述阻拦筒上还固定安装有多个颗粒检测装置，所述挤压环上滑动安装有轨迹压板，所述轨迹压板与支撑筒固定连接。

进一步的，所述收集筒内部转动安装有用以驱动气流动的气流扇叶，所述气流扇叶远离伸缩管的一端固定安装有左凹盘，所述收集筒外部固定安装有主动电机，所述主动电机的输出轴上固定安装有皮带轮，所述皮带轮上设置有扇叶皮带，所述扇叶皮带的另一端设置在气流扇叶上用以带动气流扇叶转动，皮带轮远离扇叶皮带的一端还固定安装有间歇盘，所述间歇盘上设置有两个凸出台，所述收集筒内滑动安装有支柱板。

进一步的，所述支柱板上固定安装有支柱弹簧，所述支柱弹簧与收集筒固定连接，所述支柱板上固定安装有钻头气缸，所述钻头气缸靠近左凹盘的一端固定安装有右凸盘，所述右凸盘可与左凹盘契合，所述钻头气缸远离支柱板的一端固定安装有用以打孔的主钻头，所述支撑筒上滑动安装有钻头支撑板，所述钻头支撑板与钻头气缸活动连接。

进一步的，所述轨迹压板上固定安装有右压弹簧，所述右压弹簧的另一端固定安装有异物过滤网，所述异物过滤网与支撑筒滑动连接，所述异物过滤网设置在支撑筒内，所述异物过滤网还与抖动凸板接触，所述异物过滤网上固定安装有外密封板，所述外密封板与支撑筒滑动连接，外密封板还设置在支撑筒外部。

进一步的，所述异物过滤网上还固定安装有内密封板，所述内密封板与支撑筒接触，所述内密封板设置在支撑筒内部，所述内密封板还与折叠密封圈接触，所述内密封板上滑动安装有铁刷滑板，所述铁刷滑板还与外密封板滑动连接，所述铁刷滑板上靠近支撑筒轴心的一端设置有铁刷，所述铁刷滑板上固定安装有中间弹簧，所述中间弹簧的另一端固定安装有中间滑块，所述中间滑块与挤压环滑动连接，所述中间滑块上固定安装有左压弹簧，所述左压弹簧的另一端固定安装在挤压环上。

进一步的，所述支撑筒靠近阻拦筒的一端设置有出灰口，所述异物过滤网靠近阻拦筒的一端固定安装有阻拦板，所述阻拦板与支撑筒滑动连接。

进一步的，所述阻拦筒上固定安装有深度块，所述深度块上滑动安装有平行块，所述平行块上转动安装有轴向丝杆，所述轴向丝杆与深度块螺纹连接，所述载体上固定安装有角度电机，所述角度电机的输出轴与平行块固定连接。

本发明与现有技术相比的有益效果是：(1)本装置通过气流扇叶带动气流，通过在阻拦筒处设置颗粒检测装置以监测空气大颗粒灰尘的含量，同时再通过颗粒过滤网的过滤，将较大颗粒进行拦截，避免影响后续空气中的气体检测；(2)本装置通过间歇盘上的凸出台去让颗粒过滤网与异物过滤网间歇性的抖动，以此避免颗粒过滤网与异物过滤网被堵塞，同时也可根据抖动配合阻拦筒，将大颗粒灰尘通过出灰口排出装置外；(3)本装置通过主钻头深入土壤内部，之后再通过气流扇叶吸出土壤深处的气体，以此来检测土壤内部的气体含量，同时通过钻头气缸来增加本装置的检测深度，加大了本装置的适用范围。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明收集筒、阻拦筒、支撑筒、折叠密封圈剖视图。

图3为图2中A处局部放大图。

图4为图2中B处局部放大图。

图5为本发明阻拦筒、支撑筒、折叠密封圈剖视图。

图6为本发明轨迹压板结构示意图。

图7为图6中C处局部放大图。

附图标记：101-载体；102-车轮；103-气体检测箱；104-伸缩管；105-角度电机；106-深度块；107-平行块；108-轴向丝杆；201-收集筒；202-气流扇叶；203-扇叶皮带；204-皮带轮；205-间歇盘；206-颗粒过滤网；207-阻拦筒；208-颗粒检测装置；209-支撑筒；210-异物过滤网；211-阻拦板；213-左凹盘；214-右凸盘；215-抖动滑板；216-主动电机；217-抖动弹簧；218-支柱弹簧；219-支柱板；220-抖动凸板；221-凸板弹簧；301-挤压环；302-折叠密封圈；303-主钻头；304-钻头气缸；305-左压弹簧；306-铁刷；307-轨迹压板；308-右压弹簧；309-外密封板；310-钻头支撑板；311-内密封板；313-铁刷滑板；314-中间滑块；315-中间弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体说明：如图1到图3所示，一种具有多功能的环境监测机器人，包括载体101，所述载体101上设置有多个车轮102，所述载体101上固定安装有气体检测箱103，气体检测箱103的气体输入口上固定安装有伸缩管104，伸缩管104的材料为橡胶材料，所述伸缩管104的另一端固定安装有收集筒201，所述收集筒201内部转动安装有用以驱动气流动的气流扇叶202，气流扇叶202远离伸缩管104的一端固定安装有左凹盘213，所述收集筒201外部固定安装有主动电机216，主动电机216的输出轴上固定安装有皮带轮204，皮带轮204上设置有扇叶皮带203，扇叶皮带203的另一端设置在气流扇叶202上用以带动气流扇叶202转动，皮带轮204远离扇叶皮带203的一端还固定安装有间歇盘205，间歇盘205上设置有两个凸出台。

如图1、图2、图5所示，所述收集筒201远离伸缩管104的一端固定安装有阻拦筒207，阻拦筒207为锥筒形，其目的是为了起到阻拦气流的作用，所述阻拦筒207远离收集筒201的一端固定安装有支撑筒209，阻拦筒207上滑动安装有颗粒过滤网206，颗粒过滤网206上固定安装有抖动滑板215，所述抖动滑板215与阻拦筒207滑动连接，抖动滑板215与间歇盘205接触，所述抖动滑板215上固定安装有抖动弹簧217，抖动弹簧217的另一端固定安装在阻拦筒207上，所述抖动滑板215远离收集筒201的一端固定安装有抖动凸板220，抖动凸板220与支撑筒209滑动连接，抖动凸板220上固定安装有凸板弹簧221，所述阻拦板211的另一端固定安装在支撑筒209上，所述阻拦筒207上还固定安装有多个颗粒检测装置208，其目的是为了检测阻拦筒207内部空气中粉尘颗粒的含量。

如图2、图5所示，所述收集筒201内滑动安装有支柱板219，支柱板219上固定安装有支柱弹簧218，支柱弹簧218与收集筒201固定连接，所述支柱板219上固定安装有钻头气缸304，钻头气缸304靠近左凹盘213的一端固定安装有右凸盘214，所述右凸盘214可与左凹盘213契合，所述钻头气缸304还与颗粒过滤网206滑动连接，钻头气缸304远离支柱板219的一端固定安装有用以打孔的主钻头303，所述支撑筒209远离阻拦筒207的一端固定安装有用以密封的折叠密封圈302，折叠密封圈302的材质为橡胶材料，所述折叠密封圈302远离支撑筒209的一端固定安装有挤压环301，所述挤压环301上滑动安装有轨迹压板307，轨迹压板307与支撑筒209固定连接，所述轨迹压板307上固定安装有右压弹簧308，右压弹簧308的另一端固定安装有异物过滤网210，异物过滤网210与支撑筒209滑动连接，所述异物过滤网210设置在支撑筒209内，异物过滤网210与主钻头303接触，所述异物过滤网210还与抖动凸板220接触。

如图5到图7所示，所述异物过滤网210上固定安装有外密封板309，所述外密封板309与支撑筒209滑动连接，外密封板309还设置在支撑筒209外部，所述异物过滤网210上还固定安装有内密封板311，内密封板311与支撑筒209接触，所述内密封板311设置在支撑筒209内部，内密封板311还与折叠密封圈302接触，所述内密封板311上滑动安装有铁刷滑板313，铁刷滑板313还与外密封板309滑动连接，所述铁刷滑板313上靠近支撑筒209轴心的一端设置有铁刷306，铁刷306的作用是为了清理主钻头303，铁刷滑板313上固定安装有中间弹簧315，中间弹簧315的另一端固定安装有中间滑块314，中间滑块314与挤压环301滑动连接，所述中间滑块314上固定安装有左压弹簧305，所述左压弹簧305的另一端固定安装在挤压环301上。

如图2、图4、图5所示，所述支撑筒209靠近阻拦筒207的一端设置有出灰口，异物过滤网210靠近阻拦筒207的一端固定安装有阻拦板211，阻拦板211与支撑筒209滑动连接，阻拦板211紧贴在支撑筒209内壁用以在异物过滤网210移动后堵住出灰口，支撑筒209上滑动安装有钻头支撑板310，钻头支撑板310与钻头气缸304活动连接，所述阻拦筒207上固定安装有深度块106，深度块106上滑动安装有平行块107，平行块107上转动安装有轴向丝杆108，平行块107上固定安装有移动电机，移动电机的输出轴上固定安装有轴向丝杆108，轴向丝杆108与深度块106螺纹连接用以驱动深度块106移动，所述载体101上固定安装有角度电机105，所述角度电机105的输出轴与平行块107固定连接，用以驱动平行块107转动。

工作原理：在图1中即为本装置的初始状态，在此状态下启动主动电机216，让主动电机216通过皮带轮204、扇叶皮带203带动气流扇叶202转动，让气流扇叶202去带动气体向挤压环301到伸缩管104方向流动，让气体从挤压环301处进入装置内部，之后气体再通过挤压环301，而挤压环301的作用是防止较大的异物进入装置内部，同时也是起到了初步过滤的效果，当气体进入支撑筒209之后，空气的流速会由于阻拦筒207的锥筒形与颗粒过滤网206的阻拦，从而堆积在阻拦筒207与支撑筒209内，之后颗粒检测装置208就会启动，通过颗粒检测装置208检测阻拦筒207与支撑筒209内空气中的颗粒含量。

而当空气通过颗粒过滤网206时，颗粒过滤网206会进一步阻拦大颗粒灰尘进入收集筒201内，而在主动电机216启动的时候，皮带轮204也会带动间歇盘205转动，从而让间歇盘205上的凸出台去间歇性的挤压抖动滑板215，让抖动滑板215在阻拦筒207上滑动，而抖动滑板215也会带着颗粒过滤网206抖动，让颗粒过滤网206上黏附的灰尘或大颗粒掉落到阻拦筒207上，并从阻拦筒207和出灰口排出装置之外，在抖动滑板215抖动的同时，抖动滑板215也会通过抖动凸板220带动钻头支撑板310抖动，让钻头支撑板310上吸附的异物掉落，从而达到清理钻头支撑板310的目的，在空气进入收集筒201之后，空气就会通过伸缩管104进入气体检测箱103内，由气体检测箱103进行检测。

当本装置在检测完空气中气体含量之后，本装置还可对土壤深处的气体进行检测，其具体工作流程如下，使用车轮102进行移动，当本装置移动到具体位置之后，即可停止移动，并启动角度电机105，让角度电机105带动平行块107绕着角度电机105输出轴轴心转动，角度电机105会在转动九十度之后停止工作，让挤压环301面向地面，之后启动移动电机，让移动电机带动轴向丝杆108转动，让轴向丝杆108驱动深度块106向靠近地面方向移动，此时深度块106就会带动收集筒201、阻拦筒207、挤压环301一起移动，而伸缩管104是柔性管道是可以伸缩的，而当深度块106在向靠近地面方向移动的时候，主钻头303也会靠近地面移动，当挤压环301与地面接触之后，深度块106继续移动就会让折叠密封圈302进行折叠，而当主钻头303与地面接触之后，地面就会挤压主钻头303，让主钻头303通过钻头气缸304与支柱板219挤压支柱弹簧218，让支柱弹簧218发生压缩，同时右凸盘214就会与左凹盘213接触并契合，而此时的气流扇叶202是在转动的，所以会通过左凹盘213、右凸盘214、钻头气缸304带着主钻头303转动，此时的主钻头303就承担着破开土壤的工作，而随着深度块106的移动，主钻头303钻入土壤内的深度则会越深。

在挤压环301与地面接触之后，且在折叠密封圈302不断折叠的过程中，挤压环301的移动就会通过压缩左压弹簧305，从而让铁刷滑板313、异物过滤网210在图5中向靠近阻拦筒207方向移动，此处值得说明的是，左压弹簧305与右压弹簧308在初始状态下都不是压缩状态，所以在挤压环301压缩左压弹簧305的时候，左压弹簧305的力也会让右压弹簧308压缩，这样就可让铁刷滑板313与异物过滤网210进行移动了，而随着异物过滤网210与铁刷滑板313的移动，铁刷滑板313在移动到预定位置的时候，铁刷滑板313就会被轨迹压板307所挤压，让铁刷滑板313带动铁刷306向主钻头303轴心靠拢，从而去清理主钻头303上的灰尘，而铁刷306与主钻头303的接触在后续工作也会起到清理作用。

在异物过滤网210移动的时候阻拦板211就会一起移动，其目的是让阻拦板211去将出灰口封闭住，让折叠密封圈302配合、支撑筒209、阻拦筒207形成一个腔室，方便抽取土壤深处的气体用以检测，而在钻取到一定深度之后，深度块106停止移动，而此时主动电机216继续转动，让主钻头303将破开的土壤尽量多的带出土壤孔洞内，以方便后续采集气体的工作，而在土壤带出的时候异物过滤网210是可以将土壤尽可能的阻拦下来，而对于土壤灰尘就由颗粒过滤网206阻拦，防止过多的灰尘进入气体检测箱103内，此时的颗粒检测装置208是关闭状态的。

当本装置检测深度需要增加的时候，即可通过启动钻头气缸304，让钻头气缸304加大主钻头303与右凸盘214之间的间距，而右凸盘214的一端由于与左凹盘213接触，所以主钻头303就会相对于左凹盘213向远离右凸盘214方向移动，以此来加深主钻头303在土壤内的深度，而当本装置在采集完气体并完成检测之后，即可让钻头气缸304先减小主钻头303与右凸盘214的间距，之后再通过深度块106的反向移动来让本装置恢复初始状态，在此过程中铁刷306就会不断的清理主钻头303上黏附的土壤。

Claims (5)

1.一种具有多功能的环境监测机器人，包括载体（101），所述载体（101）上设置有多个车轮（102），所述载体（101）上固定安装有气体检测箱（103），其特征在于：所述气体检测箱（103）的气体输入口上固定安装有伸缩管（104），所述伸缩管（104）的材料为橡胶材料，所述伸缩管（104）的另一端固定安装有收集筒（201），所述收集筒（201）远离伸缩管（104）的一端固定安装有阻拦筒（207），所述阻拦筒（207）为锥筒形，所述阻拦筒（207）远离收集筒（201）的一端固定安装有支撑筒（209），所述支撑筒（209）远离阻拦筒（207）的一端固定安装有用以密封的折叠密封圈（302），所述折叠密封圈（302）的材质为橡胶材料，所述折叠密封圈（302）远离支撑筒（209）的一端固定安装有挤压环（301）；

所述阻拦筒（207）上滑动安装有颗粒过滤网（206），所述颗粒过滤网（206）上固定安装有抖动滑板（215），所述抖动滑板（215）与阻拦筒（207）滑动连接，所述抖动滑板（215）上固定安装有抖动弹簧（217），所述抖动弹簧（217）的另一端固定安装在阻拦筒（207）上，所述抖动滑板（215）远离收集筒（201）的一端固定安装有抖动凸板（220），所述抖动凸板（220）与支撑筒（209）滑动连接，所述抖动凸板（220）上固定安装有凸板弹簧（221），所述抖动凸板（220）还与异物过滤网（210）接触，所述阻拦筒（207）上还固定安装有多个颗粒检测装置（208），所述挤压环（301）上滑动安装有轨迹压板（307），所述轨迹压板（307）与支撑筒（209）固定连接；

所述收集筒（201）内部转动安装有用以驱动气流动的气流扇叶（202），所述气流扇叶（202）远离伸缩管（104）的一端固定安装有左凹盘（213），所述收集筒（201）外部固定安装有主动电机（216），所述主动电机（216）的输出轴上固定安装有皮带轮（204），所述皮带轮（204）上设置有扇叶皮带（203），所述扇叶皮带（203）的另一端设置在气流扇叶（202）上用以带动气流扇叶（202）转动，皮带轮（204）远离扇叶皮带（203）的一端还固定安装有间歇盘（205），所述间歇盘（205）上设置有两个凸出台，所述收集筒（201）内滑动安装有支柱板（219）；

所述支柱板（219）上固定安装有支柱弹簧（218），所述支柱弹簧（218）与收集筒（201）固定连接，所述支柱板（219）上固定安装有钻头气缸（304），所述钻头气缸（304）靠近左凹盘（213）的一端固定安装有右凸盘（214），所述右凸盘（214）可与左凹盘（213）契合，所述钻头气缸（304）远离支柱板（219）的一端固定安装有用以打孔的主钻头（303），所述支撑筒（209）上滑动安装有钻头支撑板（310），所述钻头支撑板（310）与钻头气缸（304）活动连接。

2.根据权利要求1所述一种具有多功能的环境监测机器人，其特征在于：所述轨迹压板（307）上固定安装有右压弹簧（308），所述右压弹簧（308）的另一端固定安装有异物过滤网（210），所述异物过滤网（210）与支撑筒（209）滑动连接，所述异物过滤网（210）设置在支撑筒（209）内，所述异物过滤网（210）上固定安装有外密封板（309），所述外密封板（309）与支撑筒（209）滑动连接，外密封板（309）还设置在支撑筒（209）外部。

3.根据权利要求2所述一种具有多功能的环境监测机器人，其特征在于：所述异物过滤网（210）上还固定安装有内密封板（311），所述内密封板（311）与支撑筒（209）接触，所述内密封板（311）设置在支撑筒（209）内部，所述内密封板（311）还与折叠密封圈（302）接触，所述内密封板（311）上滑动安装有铁刷滑板（313），所述铁刷滑板（313）还与外密封板（309）滑动连接，所述铁刷滑板（313）上靠近支撑筒（209）轴心的一端设置有铁刷（306），所述铁刷滑板（313）上固定安装有中间弹簧（315），所述中间弹簧（315）的另一端固定安装有中间滑块（314），所述中间滑块（314）与挤压环（301）滑动连接，所述中间滑块（314）上固定安装有左压弹簧（305），所述左压弹簧（305）的另一端固定安装在挤压环（301）上。

4.根据权利要求3所述一种具有多功能的环境监测机器人，其特征在于：所述支撑筒（209）靠近阻拦筒（207）的一端设置有出灰口，所述异物过滤网（210）靠近阻拦筒（207）的一端固定安装有阻拦板（211），所述阻拦板（211）与支撑筒（209）滑动连接。

5.根据权利要求4所述一种具有多功能的环境监测机器人，其特征在于：所述阻拦筒（207）上固定安装有深度块（106），所述深度块（106）上滑动安装有平行块（107），所述平行块（107）上转动安装有轴向丝杆（108），所述轴向丝杆（108）与深度块（106）螺纹连接，所述载体（101）上固定安装有角度电机（105），所述角度电机（105）的输出轴与平行块（107）固定连接。