CN117030336A - 一种土壤修复地深处样本采样无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤修复地深处样本采样无人机，包括机身，机身的四角分别固定安装有双输出轴电机，双输出轴电机的一侧输出轴均固定连接有旋翼螺旋桨，机身的四角底部分别固定连接切换组件，切换组件传动连接双输出轴电机，切换组件的底部一侧均转动连接钻杆；机身的中部转动连接转动组件，转动组件固定连接电机二，电机二固定安装在机身的顶部，转动组件转动套接驱动组件，驱动组件固定连接电机一，电机一固定安装在转动组件上，驱动组件通过螺纹结构套接采样筒，采样筒的一端固定连接直线驱动组件。双输出轴电机配合切换组件，带动钻杆分别实现正转或者反转，进而使钻杆可以钻入到地面深处，使无人机固定在采样地点。

Description

一种土壤修复地深处样本采样无人机

技术领域

本发明涉及土壤修复地采样技术领域，具体为一种土壤修复地深处样本采样无人机。

背景技术

土壤修复是使遭受污染的土壤恢复正常功能的技术措施。在土壤修复行业，已有的土壤修复技术达到一百多种，常用技术也有十多种，大致可分为物理、化学和生物三种方法，在土壤修复的过程中需要先对待修复的土壤进行取样检测。

中国专利申请号为201820601133.8公开了一种土壤修复用土壤采样器，包括固定圆盘和环形等距离焊接于固定圆盘底部的三个支腿，所述固定圆盘上设有第一滚动轴承，三个支腿的内侧分别通过支杆连接有第二滚动轴承，所述第一滚动轴承和第二滚动轴承上设有丝杆，所述固定圆盘顶部减速电机的输出轴通过齿轮箱与丝杆固定连接，所述丝杆上设有固定座，所述固定座通过丝杆螺母与丝杆传动连接，所述固定座的底部环形等距离排列的连接杆端部连接有安装板，所述安装板的底部设有取样装置，所述取样装置包括三爪卡盘和土壤取样钻头，所述三爪卡盘固定设于安装板的底部，所述三爪卡盘与土壤取样钻头上的固定杆卡接。该土壤采样器使用方便，便于根据取样需求更换取样钻头。

上述公开的专利，虽然实现了采样钻头的方便更换，但是该装置体积较大，在土壤修复地面积较大时，对于修复地深处的土壤采样，需要人工携带装置步行较长时间到达采样地点，需要耗费较大的人力物力，为此我们提出一种土壤修复地深处样本采样无人机用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土壤修复地深处样本采样无人机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种土壤修复地深处样本采样无人机，包括机身，所述机身的四角分别固定安装有双输出轴电机，所述双输出轴电机的一侧输出轴均固定连接有旋翼螺旋桨，所述机身的四角底部分别固定连接切换组件，所述切换组件传动连接双输出轴电机，所述切换组件的底部一侧均转动连接钻杆；

所述机身的中部转动连接转动组件，所述转动组件固定连接电机二，所述电机二固定安装在机身的顶部，所述转动组件转动套接驱动组件，所述驱动组件固定连接电机一，所述电机一固定安装在转动组件上，所述驱动组件通过螺纹结构套接采样筒，所述采样筒的一端固定连接直线驱动组件。

优选的，所述切换组件包括圆柱壳体、电动伸缩杆、拨动杆、支撑连杆，所述圆柱壳体固定连接机身，所述圆柱壳体的一侧内壁铰接电动伸缩杆的一端，所述电动伸缩杆的另一端铰接拨动杆的一端，所述拨动杆的另一端固定连接支撑连杆，所述支撑连杆转动套接双输出轴电机的输出轴。

优选的，所述切换组件还包括主动齿轮一、右从动齿轮、传动齿轮、左从动齿轮、减速齿轮，所述双输出轴电机的输出轴端部固定套接主动齿轮一，所述主动齿轮一的一侧啮合连接右从动齿轮，所述右从动齿轮通过转轴转动连接支撑连杆的一侧，所述主动齿轮一的另一侧啮合连接传动齿轮，所述传动齿轮远离主动齿轮一的一侧啮合连接左从动齿轮，所述传动齿轮、左从动齿轮均通过转轴转动连接支撑连杆的另一侧，所述左从动齿轮啮合连接减速齿轮，所述减速齿轮固定套接钻杆的一端，所述钻杆转动连接圆柱壳体。

优选的，所述减速齿轮的齿数至少是左从动齿轮的二倍，所述左从动齿轮与右从动齿轮的齿数一致，所述主动齿轮一的齿数小于左从动齿轮的齿数，所述拨动杆和支撑连杆组成Y型结构。

优选的，所述转动组件包括蜗杆、蜗轮、支架、转动环，所述蜗杆的一端转动连接支架，所述支架固定连接机身，所述蜗杆的另一端固定连接电机二，所述蜗杆的一侧啮合连接蜗轮，所述蜗轮的一端固定连接转动环，所述转动环转动套接机身。

优选的，所述驱动组件包括主动齿轮二、外齿环、内螺纹筒，所述内螺纹筒内通过螺纹结构套接采样筒，所述内螺纹筒外转动套接转动环，所述内螺纹筒的一侧外壁固定套接外齿环，所述外齿环的一侧啮合连接主动齿轮二，所述主动齿轮二固定连接电机一，所述电机一通过电机架固定安装在蜗轮外壁。

优选的，所述外齿环、内螺纹筒、转动环和采样筒均同心设置。

优选的，所述直线驱动组件包括限位环、导向杆、连接板、连接杆、活塞，所述限位环固定连接采样筒的一端，所述限位环的两侧分别滑动套接导向杆，所述导向杆的一端均固定连接蜗轮的一端外壁，所述导向杆的另一端均固定连接连接板，所述连接板的中部固定连接连接杆的一端，所述连接杆的另一端固定连接活塞，所述活塞滑动套接在采样筒内。

优选的，所述采样筒的一端固定连接若干锯齿片，所述锯齿片圆周均布设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：双输出轴电机配合切换组件，带动钻杆分别实现正转或者反转，进而使钻杆可以钻入到地面深处，使无人机固定在采样地点，并抵消采样筒在下钻时所产生的反向作用力，防止无人机在采样筒下钻时发生倾倒；采样筒配合内部的活塞，在深入土壤时，采样筒内部对土壤进行存储，同时配合外界的大气压，使土壤存储在采样筒内，防止土壤样本丢失；驱动组件、转动组件和直线驱动组件的配合，使采样筒实现直线移动的同时，采样筒可以自转，方便采样筒快速深入到土壤深处。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明图1中A处结构放大示意图；

图3为本发明底面结构示意图；

图4为本发明剖视结构示意图；

图5为本发明中切换组件剖视结构示意图。

图中：机身1、双输出轴电机2、切换组件3、圆柱壳体31、电动伸缩杆32、拨动杆33、支撑连杆34、主动齿轮一35、右从动齿轮36、传动齿轮37、左从动齿轮38、减速齿轮39、钻杆4、采样筒5、锯齿片51、驱动组件6、主动齿轮二61、外齿环62、内螺纹筒63、电机一7、转动组件8、蜗杆81、蜗轮82、支架83、转动环84、电机二9、旋翼螺旋桨10、直线驱动组件11、限位环111、导向杆112、连接板113、连接杆114、活塞115。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参照图1、2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种土壤修复地深处样本采样无人机，包括机身1，机身1的四角分别固定安装有双输出轴电机2，双输出轴电机2的一侧输出轴均固定连接有旋翼螺旋桨10，机身1的四角底部分别固定连接切换组件3，切换组件3传动连接双输出轴电机2，切换组件3的底部一侧均转动连接钻杆4；

机身1的中部转动连接转动组件8，转动组件8固定连接电机二9，电机二9固定安装在机身1的顶部，转动组件8转动套接驱动组件6，驱动组件6固定连接电机一7，电机一7固定安装在转动组件8上，驱动组件6通过螺纹结构套接采样筒5，采样筒5的一端固定连接直线驱动组件11。

在机身1的空余位置安装无人机的必要零部件（如电池、控制模块、无线收发模块等），采样工作时，飞至采样地点，控制机身1下落，通过机身1底部固定安装的摄像头采集图像信息，方便采样人员对采样点进行定位，机身1下降至钻杆4底端接触地面位置后，切换组件3工作，带动四个钻杆4同步钻入到地面深处，从而对土壤采样无人机的采样地点进行限位，并抵消在采样时向上的反向作用力，防止无人机的机身1发生倾斜或偏移的情况，当钻杆4伸入至合适距离后，机身1底部固定安装的降落架与地面接触，此时切换组件3再次工作，使钻杆4位置高度，采样时，电机一7和电机二9同步工作，电机二9带动转动组件8工作，转动组件8配合直线驱动组件11，使采样筒5实现自转，电机一7工作，带动驱动组件6工作，驱动组件6工作配合直线驱动组件11，使采样筒5实现直线移动，两者结合，即可使采样筒5在自转的同时，可以深入到地面，实现对土壤样本的采样。

实施例2

参照图1-5，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，具体的，切换组件3包括圆柱壳体31、电动伸缩杆32、拨动杆33、支撑连杆34，圆柱壳体31固定连接机身1，圆柱壳体31的一侧内壁铰接电动伸缩杆32的一端，电动伸缩杆32的另一端铰接拨动杆33的一端，拨动杆33的另一端固定连接支撑连杆34，支撑连杆34转动套接双输出轴电机2的输出轴。

具体的，切换组件3还包括主动齿轮一35、右从动齿轮36、传动齿轮37、左从动齿轮38、减速齿轮39，双输出轴电机2的输出轴端部固定套接主动齿轮一35，主动齿轮一35的一侧啮合连接右从动齿轮36，右从动齿轮36通过转轴转动连接支撑连杆34的一侧，主动齿轮一35的另一侧啮合连接传动齿轮37，传动齿轮37远离主动齿轮一35的一侧啮合连接左从动齿轮38，传动齿轮37、左从动齿轮38均通过转轴转动连接支撑连杆34的另一侧，左从动齿轮38啮合连接减速齿轮39，减速齿轮39固定套接钻杆4的一端，钻杆4转动连接圆柱壳体31。

采样工作时，飞至采样地点，控制机身1下落，通过机身1底部固定安装的摄像头采集图像信息，方便采样人员对采样点进行定位，机身1下降至钻杆4底端接触地面位置后，切换组件3工作，切换组件3的电动伸缩杆32伸出，电动伸缩杆32带动拨动杆33拨动，拨动杆33带动固接的支撑连杆34以双输出轴电机2的输出轴为圆心转动，支撑连杆34进而带动转动连接的传动齿轮37和左从动齿轮38朝向钻杆4方向移动，当左从动齿轮38与减速齿轮39啮合后，电动伸缩杆32停止工作，此时双输出轴电机2带动主动齿轮一35转动，主动齿轮一35带动啮合连接的传动齿轮37转动，传动齿轮37带动啮合连接的左从动齿轮38转动，左从动齿轮38带动啮合连接的减速齿轮39转动，减速齿轮39带动固接的钻杆4圆周转动，四个钻杆4同步同向的转动，进而不断的向底部地面深处下钻，从而对土壤采样无人机的采样地点进行限位，并抵消在采样时向上的反向作用力，防止无人机的机身1发生倾斜或偏移的情况，当钻杆4伸入至合适距离后，机身1底部固定安装的降落架与地面接触，此时电动伸缩杆32回缩工作，电动伸缩杆32带动拨动杆33回移，拨动杆33带动固接的支撑连杆34摆动，固接的支撑连杆34进而带动转动连接的左从动齿轮38脱离与减速齿轮39的啮合，同时右从动齿轮36也不与减速齿轮39啮合，保持钻杆4钻入土壤的位置固定，当采样完毕后，电动伸缩杆32再次回缩工作，带动拨动杆33拨动，拨动杆33带动支撑连杆34摆动，支撑连杆34带动右从动齿轮36与减速齿轮39啮合，进而带动钻杆4反转，反转的钻杆4配合无人机旋翼螺旋桨10工作时的上升力，使无人机可以顺利脱离对地面的固定，方便后续对采样的样本土壤进行收集。

进一步的，减速齿轮39的齿数至少是左从动齿轮38的二倍，左从动齿轮38与右从动齿轮36的齿数一致，主动齿轮一35的齿数小于左从动齿轮38的齿数，拨动杆33和支撑连杆34组成Y型结构，减速齿轮39的齿数较大，进而实现双输出电机2工作时，起到减速的作用，避免转速较快，钻杆4深入地面速度较快，提高了反应操作空间。

具体的，转动组件8包括蜗杆81、蜗轮82、支架83、转动环84，蜗杆81的一端转动连接支架83，支架83固定连接机身1，蜗杆81的另一端固定连接电机二9，蜗杆81的一侧啮合连接蜗轮82，蜗轮82的一端固定连接转动环84，转动环84转动套接机身1。

电机二9带动转动组件8工作，电机二9带动固接的蜗杆81转动，蜗杆81带动啮合连接的蜗轮82转动，蜗轮82带动直线驱动组件11圆周转动，直线驱动组件11的导向杆112圆周转动，导向杆112带动限位环111圆周转动，限位环111进而带动采样筒5圆周转动，实现了采样筒5的自转。

具体的，驱动组件6包括主动齿轮二61、外齿环62、内螺纹筒63，内螺纹筒63内通过螺纹结构套接采样筒5，内螺纹筒63外转动套接转动环84，内螺纹筒63的一侧外壁固定套接外齿环62，外齿环62的一侧啮合连接主动齿轮二61，主动齿轮二61固定连接电机一7，电机一7通过电机架固定安装在蜗轮82外壁。

进一步的，外齿环62、内螺纹筒63、转动环84和采样筒5均同心设置。

具体的，直线驱动组件11包括限位环111、导向杆112、连接板113、连接杆114、活塞115，限位环111固定连接采样筒5的一端，限位环111的两侧分别滑动套接导向杆112，导向杆112的一端均固定连接蜗轮82的一端外壁，导向杆112的另一端均固定连接连接板113，连接板113的中部固定连接连接杆114的一端，连接杆114的另一端固定连接活塞115，活塞115滑动套接在采样筒5内。

电机一7工作，带动驱动组件6工作，驱动组件6的主动齿轮二61圆周转动，主动齿轮二61带动啮合连接的外齿环62圆周转动，外齿环62带动固接的内螺纹筒63圆周转动，内螺纹筒63通过螺纹结构并且配合导向杆112和限位环111的滑动限位，带动采样筒5朝向地面直线移动，进而实现了采样筒5自转的同时，再朝向地面转动深入，采样筒5底端固接的锯齿片51，提高了对地面土壤钻入的效果，减少了阻碍，在采样筒5伸入地面时，采样筒5内部滑动套接的活塞抽取采样筒5内部空气，对土壤的采集提供存储空间，同时配合外界的压强，避免采样的土壤样本丢失。

具体的，采样筒5的一端固定连接若干锯齿片51，锯齿片51圆周均布设置，锯齿片51的设置，方便采样筒5在钻入地面时，对地面土壤进行破碎，方便采样筒5深入到地面深处，提高了采样的效率。

实施例3

参照图1-5，为本发明第三个实施例，该实施例基于以上两个实施例，使用时，在机身1的空余位置安装无人机的必要零部件（如电池、控制模块、无线收发模块等），采样工作时，飞至采样地点，控制机身1下落，通过机身1底部固定安装的摄像头采集图像信息，方便采样人员对采样点进行定位，机身1下降至钻杆4底端接触地面位置后，切换组件3工作，切换组件3的电动伸缩杆32伸出，电动伸缩杆32带动拨动杆33拨动，拨动杆33带动固接的支撑连杆34以双输出轴电机2的输出轴为圆心转动，支撑连杆34进而带动转动连接的传动齿轮37和左从动齿轮38朝向钻杆4方向移动，当左从动齿轮38与减速齿轮39啮合后，电动伸缩杆32停止工作，此时双输出轴电机2带动主动齿轮一35转动，主动齿轮一35带动啮合连接的传动齿轮37转动，传动齿轮37带动啮合连接的左从动齿轮38转动，左从动齿轮38带动啮合连接的减速齿轮39转动，减速齿轮39带动固接的钻杆4圆周转动，四个钻杆4同步同向的转动，进而不断的向底部地面深处下钻，从而对土壤采样无人机的采样地点进行限位，并抵消在采样时向上的反向作用力，防止无人机的机身1发生倾斜或偏移的情况，当钻杆4伸入至合适距离后，机身1底部固定安装的降落架与地面接触，此时电动伸缩杆32回缩工作，电动伸缩杆32带动拨动杆33回移，拨动杆33带动固接的支撑连杆34摆动，固接的支撑连杆34进而带动转动连接的左从动齿轮38脱离与减速齿轮39的啮合，同时右从动齿轮36也不与减速齿轮39啮合，保持钻杆4钻入土壤的位置固定，采样时，电机一7和电机二9同步工作，电机二9带动转动组件8工作，电机二9带动固接的蜗杆81转动，蜗杆81带动啮合连接的蜗轮82转动，蜗轮82带动直线驱动组件11圆周转动，直线驱动组件11的导向杆112圆周转动，导向杆112带动限位环111圆周转动，限位环111进而带动采样筒5圆周转动，实现了采样筒5的自转，电机一7工作，带动驱动组件6工作，驱动组件6的主动齿轮二61圆周转动，主动齿轮二61带动啮合连接的外齿环62圆周转动，外齿环62带动固接的内螺纹筒63圆周转动，内螺纹筒63通过螺纹结构并且配合导向杆112和限位环111的滑动限位，带动采样筒5朝向地面直线移动，进而实现了采样筒5自转的同时，再朝向地面转动深入，采样筒5底端固接的锯齿片51，提高了对地面土壤钻入的效果，减少了阻碍，在采样筒5伸入地面时，采样筒5内部滑动套接的活塞抽取采样筒5内部空气，对土壤的采集提供存储空间，同时配合外界的压强，避免采样的土壤样本丢失。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种土壤修复地深处样本采样无人机，包括机身（1），所述机身（1）的四角分别固定安装有双输出轴电机（2），所述双输出轴电机（2）的一侧输出轴均固定连接有旋翼螺旋桨（10），其特征在于：所述机身（1）的四角底部分别固定连接切换组件（3），所述切换组件（3）传动连接双输出轴电机（2），所述切换组件（3）的底部一侧均转动连接钻杆（4）；

所述机身（1）的中部转动连接转动组件（8），所述转动组件（8）固定连接电机二（9），所述电机二（9）固定安装在机身（1）的顶部，所述转动组件（8）转动套接驱动组件（6），所述驱动组件（6）固定连接电机一（7），所述电机一（7）固定安装在转动组件（8）上，所述驱动组件（6）通过螺纹结构套接采样筒（5），所述采样筒（5）的一端固定连接直线驱动组件（11）。

2.根据权利要求1所述的一种土壤修复地深处样本采样无人机，其特征在于：所述切换组件（3）包括圆柱壳体（31）、电动伸缩杆（32）、拨动杆（33）、支撑连杆（34），所述圆柱壳体（31）固定连接机身（1），所述圆柱壳体（31）的一侧内壁铰接电动伸缩杆（32）的一端，所述电动伸缩杆（32）的另一端铰接拨动杆（33）的一端，所述拨动杆（33）的另一端固定连接支撑连杆（34），所述支撑连杆（34）转动套接双输出轴电机（2）的输出轴。

3.根据权利要求2所述的一种土壤修复地深处样本采样无人机，其特征在于：所述切换组件（3）还包括主动齿轮一（35）、右从动齿轮（36）、传动齿轮（37）、左从动齿轮（38）、减速齿轮（39），所述双输出轴电机（2）的输出轴端部固定套接主动齿轮一（35），所述主动齿轮一（35）的一侧啮合连接右从动齿轮（36），所述右从动齿轮（36）通过转轴转动连接支撑连杆（34）的一侧，所述主动齿轮一（35）的另一侧啮合连接传动齿轮（37），所述传动齿轮（37）远离主动齿轮一（35）的一侧啮合连接左从动齿轮（38），所述传动齿轮（37）、左从动齿轮（38）均通过转轴转动连接支撑连杆（34）的另一侧，所述左从动齿轮（38）啮合连接减速齿轮（39），所述减速齿轮（39）固定套接钻杆（4）的一端，所述钻杆（4）转动连接圆柱壳体（31）。

4.根据权利要求3所述的一种土壤修复地深处样本采样无人机，其特征在于：所述减速齿轮（39）的齿数至少是左从动齿轮（38）的二倍，所述左从动齿轮（38）与右从动齿轮（36）的齿数一致，所述主动齿轮一（35）的齿数小于左从动齿轮（38）的齿数，所述拨动杆（33）和支撑连杆（34）组成Y型结构。

5.根据权利要求1所述的一种土壤修复地深处样本采样无人机，其特征在于：所述转动组件（8）包括蜗杆（81）、蜗轮（82）、支架（83）、转动环（84），所述蜗杆（81）的一端转动连接支架（83），所述支架（83）固定连接机身（1），所述蜗杆（81）的另一端固定连接电机二（9），所述蜗杆（81）的一侧啮合连接蜗轮（82），所述蜗轮（82）的一端固定连接转动环（84），所述转动环（84）转动套接机身（1）。

6.根据权利要求5所述的一种土壤修复地深处样本采样无人机，其特征在于：所述驱动组件（6）包括主动齿轮二（61）、外齿环（62）、内螺纹筒（63），所述内螺纹筒（63）内通过螺纹结构套接采样筒（5），所述内螺纹筒（63）外转动套接转动环（84），所述内螺纹筒（63）的一侧外壁固定套接外齿环（62），所述外齿环（62）的一侧啮合连接主动齿轮二（61），所述主动齿轮二（61）固定连接电机一（7），所述电机一（7）通过电机架固定安装在蜗轮（82）外壁。

7.根据权利要求6所述的一种土壤修复地深处样本采样无人机，其特征在于：所述外齿环（62）、内螺纹筒（63）、转动环（84）和采样筒（5）均同心设置。

8.根据权利要求7所述的一种土壤修复地深处样本采样无人机，其特征在于：所述直线驱动组件（11）包括限位环（111）、导向杆（112）、连接板（113）、连接杆（114）、活塞（115），所述限位环（111）固定连接采样筒（5）的一端，所述限位环（111）的两侧分别滑动套接导向杆（112），所述导向杆（112）的一端均固定连接蜗轮（82）的一端外壁，所述导向杆（112）的另一端均固定连接连接板（113），所述连接板（113）的中部固定连接连接杆（114）的一端，所述连接杆（114）的另一端固定连接活塞（115），所述活塞（115）滑动套接在采样筒（5）内。

9.根据权利要求1所述的一种土壤修复地深处样本采样无人机，其特征在于：所述采样筒（5）的一端固定连接若干锯齿片（51），所述锯齿片（51）圆周均布设置。