CN117232892B - 一种土壤自动取样机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤自动取样机器人，属于土壤检测技术领域，该土壤自动取样机器人，包括底板，所述底板的两端均固定连接有行走机构，所述底板的上表面固定连接有取样架，所述底板的上表面设置有上盖机构，所述底板上贯穿滑动连接有若干保存管，所述行走机构的上表面设置有升降机构，所述升降机构的下侧设置有升降板。本发明通过折叠架和采样管的使用，使采样管可以根据需求采集对角线上的任意点，使采集的土壤分布更加均匀有代表性，同时通过采样管与取样架配合，在采样完成后将土壤放入保存管内保存，并通过上盖机构密封保存管，避免土壤受到空气影响产生变化，从而导致采样土壤的检测不准确。

Description

一种土壤自动取样机器人

技术领域

本发明属于土壤检测技术领域，具体涉及到一种土壤自动取样机器人。

背景技术

为了合理利用土壤资源、保护环境、促进农业可持续发展，常常需要对土壤进行检测，用以评估土壤的肥力、环境、酸碱度，通过土壤检测结果，可以针对不同土壤的类型和特点，制定相应的土壤改良和施肥方案，有助于提高土壤结构、增加有机质含量，促进土壤生物活动，从而改善土壤质量和农作物产量。

在土壤取样时，首先要确定采样点，根据需要，选择代表性的采样点，通常根据土地利用类型、地形、植被类型等因素进行选择，之后划定采样层次，然后通过土壤取样器进行取样，现有的土壤取样大多需要通过人工使用土壤取样器来进行取样，为了土壤采样的准确度，常常需要多点取样，因此导致工作人员的劳动强度较大，而现有的土壤自动取样机器人也只能单次单点取样，对于多次取样需要进行多次作业，导致耗时较长，也对机器人的移动精准度有着较高的考验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种土壤自动取样机器人。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种土壤自动取样机器人，包括底板，所述底板的两端均固定连接有行走机构，所述底板的上表面固定连接有取样架，所述底板的上表面设置有上盖机构，所述底板上贯穿滑动连接有若干保存管，所述行走机构的上表面设置有升降机构，所述升降机构的下侧设置有升降板，所述升降板的下表面固定连接有折叠架，所述折叠架上设置有若干采样管；

通过上述技术方案，行走机构带动整体进行移动，以便到达预定位置，折叠架带动采样管展开或折叠，升降机构带动升降板上下移动，使升降板带动采样管插入土壤中进行取样，而采样管与取样架配合可以将土壤倒入保存管内，之后通过上盖机构密封上盖。

所述折叠架包括固定在升降板下表面的第一中心块，所述第一中心块的四周均转动连接有液压杆，所述第一中心块的下表面固定连接有支撑连杆，所述支撑连杆远离第一中心块的一端固定连接有第二中心块，所述第二中心块的四周转动连接有第一连杆，所述第一连杆远离第二中心块的一端转动连接有三通块，所述三通块的两侧均转动连接有第二连杆，相邻所述第二连杆之间转动连接有角块，所述液压杆远离第一中心块的一端与角块转动连接。

通过上述技术方案，使液压杆推动角块，在第一连杆和第二连杆的限制下，使角块沿对角线移动，从而使角块上带动采样管移动，采样管可以根据需求采集对角线上的任意点，同时采样管之间的间距相等，提高了采样范围的情况下使采样分布更加均匀，大大提高了样本的准确性。

进一步的，所述行走机构包括固定在底板两端的驱动箱，所述驱动箱内均固定连接有蓄电池，所述驱动箱内均固定连接有一对第一电机，一对所述第一电机的输出端均固定连接有输出轴，所述输出轴远离第一电机的一端固定连接有车轮。

通过上述技术方案，可以通过蓄电池供电，通过第一电机带动输出轴转动，输出轴带动车轮转动，将整体移动至预定位置。

进一步的，所述取样架包括固定在底板上表面的第一支架，所述底板的上表面固定连接有若干第二支架，所述第一支架上固定连接有第一引导环，所述第一支架上固定连接有第一限位环，所述第二支架上固定连接有第二引导环，所述第二支架上固定连接有第二限位环，所述第二引导环和第一引导环的上表面均呈倾斜设置。

通过上述技术方案，可以在采样管插入保存管内时，通过第一引导环与第二引导环的斜面，在下降时，将圆柱向滑道一侧推动，使圆柱脱离卡槽，之后在弹簧的推动下，转动盘通过连接杆带动活塞下降，将土壤推入保存管内。

进一步的，所述上盖机构包括固定在底板上表面的一对滑轨，一对所述滑轨上均滑动连接有移动座，所述底板的上表面两侧均开设有条形孔，所述移动座靠近条形孔的一端下表面固定连接有连接块，所述连接块远离移动座的一端固定连接有齿条，所述底板的上表面固定连接有第二电机。

通过上述技术方案，可以使第二电机通过转轴带动齿轮转动，齿轮带动齿条移动，使齿条向内侧移动，齿条通过连接块带动移动座沿滑轨移动。

进一步的，所述第二电机的输出端固定连接有转轴，所述转轴远离第二电机的一端固定连接有齿轮,所述齿轮与齿条相互啮合配合，所述齿条外套设有一对限位套，一对所述限位套均与底板固定连接，所述移动座的两端均固定连接有卡爪，所述卡爪内设置有密封盖，所述密封盖由弹性橡胶制成，所述密封盖的下表面固定连接有凸块，所述移动座的两端上表面固定连接有固定架，所述固定架上贯穿固定连接有液压推杆，所述液压推杆的下端固定连接有推板。

通过上述技术方案，可以使移动座带动卡爪移动到保存管上方，通过液压推杆推动推板，推板推动密封盖下降脱离卡爪，并将凸块插入保存管内，完成保存管的密封。

进一步的，所述升降机构包括固定在驱动箱上表面的一对滑杆，所述驱动箱的上表面转动连接有滚珠丝杆，一对所述滑杆远离驱动箱的一端固定连接有固定顶板，所述固定顶板的两端上表面均固定连接有第三电机，所述第三电机的输出端与滚珠丝杆固定连接，所述滚珠丝杆贯穿螺纹连接升降板，所述滑杆贯穿滑动连接升降板。

通过上述技术方案，可以使第三电机带动滚珠丝杆转动，滚珠丝杆带动升降板沿滑杆上下移动，从而带动折叠架上下移动，折叠架带动采样管升降进行采样。

进一步的，采样管包括固定在角块下表面的管体，所述管体的下端一侧开设有观察孔，所述管体上端两侧开设有滑道，所述滑道的上端固定连接有斜块，所述滑道靠近斜块的一侧开设有卡槽，所述管体内滑动连接有转动盘，所述管体内固定连接有隔板，所述隔板内贯穿滑动连接有连接杆，所述连接杆的下端固定连接有活塞，所述连接杆远离活塞的一端固定连接有转动盘，所述转动盘的上端转动连接有转动盘，所述转动盘的侧壁固定连接有一对圆柱，所述圆柱与滑道相互滑动配合，所述转动盘的上表面固定连接有弹簧，所述管体的下端呈斜切设置，所述管体外表面固定连接有限位板。

通过上述技术方案，在采样管插入土壤后，土壤进入采样管并推动活塞上移，活塞通过连接杆带动转动盘上移，使圆柱在滑道内移动，在升到上端时，圆柱在斜块的阻挡下带动转动盘转动，之后在采样管提起时，弹簧推动转动盘，而卡槽将圆柱卡住，使转动盘无法下移，从而将土壤保存在采样管内。

进一步的，所述保存管的上段固定连接有限位块，所述第一连杆和第二连杆长度相等，所述第二中心块和角块处于同一水平面。

通过上述技术方案，可以通过限位块将保存管卡在底板上，还可以使角块处的采样管处于同时水平面。

本发明的有益效果如下：（1）本发明通过在底板两侧安装行走机构，通过第一电机带动输出轴转动，输出轴带动车轮转动，从而带动整体进行移动，通过第三电机带动滚珠丝杆转动，滚珠丝杆带动升降板沿滑杆上下移动，从而带动折叠架上下移动，折叠架带动采样管升降进行采样，可以进行多点自动采样，大大降低了工作人员的劳动强度，同时通过折叠架使采样点之间间距相等，使采样点分布均匀，有利于提高土壤采样检测结果的真实性和准确性；（2）本发明通过液压杆推动角块，在第一连杆和第二连杆的限制下，使角块沿对角线移动，从而使角块上带动采样管移动，采样管可以根据需求采集对角线上的任意点，在采样时，采样管插入土壤后，土壤进入采样管并推动活塞上移，活塞通过连接杆带动转动盘上移，使圆柱在滑道内移动，在升到上端时，圆柱在斜块的阻挡下带动转动盘转动，之后在采样管提起时，弹簧推动转动盘，而卡槽将圆柱卡住，使转动盘无法下移，而折叠架在收齐时，可以下降，使采样管插入保存管内，通过第一引导环与第二引导环的斜面，在下降时，将圆柱向滑道一侧推动，使圆柱脱离卡槽，之后在弹簧的推动下，转动盘通过连接杆带动活塞下降，将土壤推入保存管内，整个过程自动进行，能有效降低工作人员的工作强度；（3）本发明通过在底板上安装上盖机构，在采样管将土壤样本放入保存管内并抽出时，第二电机通过转轴带动齿轮转动，齿轮带动齿条移动，齿条通过连接块带动移动座移动，移动座上的卡爪内通过弹性固定有密封盖，移动座带动卡爪移动，使密封盖到达保存管上方，之后通过液压推杆推动推板，推板推动密封盖下降脱离卡爪，并将凸块插入保存管内，完成保存管的密封，避免土壤暴露在空气中产生反应，影响土壤检测结构。

附图说明

图1是本发明一种土壤自动取样机器人的整体结构图；

图2是本发明一种土壤自动取样机器人的俯视图；

图3是图2的A处放大图；

图4是本发明一种土壤自动取样机器人的仰视图；

图5是图4的B处放大图；

图6是本发明一种土壤自动取样机器人的立体图；

图7是图6的C处放大图；

图8是本发明一种土壤自动取样机器人的底盘结构图；

图9是图8的D处放大图；

图10是本发明一种土壤自动取样机器人的折叠架结构图；

图11是本发明一种土壤自动取样机器人的折叠架仰视图；

图12是本发明一种土壤自动取样机器人的折叠架俯视图；

图13是本发明一种土壤自动取样机器人的采样管结构图；

图14是图13的E处放大图；

图15是本发明一种土壤自动取样机器人的采样管剖视图；

图16是本发明一种土壤自动取样机器人的活塞结构图；

图17是本发明一种土壤自动取样机器人的密封盖结构图。

附图标记：1、底板；2、行走机构；21、驱动箱；22、蓄电池；23、第一电机；24、输出轴；25、车轮；3、取样架；31、第一支架；32、第二支架；33、第一引导环；34、第一限位环；35、第二引导环；36、第二限位环；4、上盖机构；41、滑轨；42、移动座；43、固定架；44、卡爪；45、密封盖；46、液压推杆；47、推板；48、条形孔；49、连接块；410、齿条；411、第二电机；412、转轴；413、齿轮；414、限位套；415、凸块；5、升降机构；51、滑杆；52、滚珠丝杆；53、固定顶板；54、第三电机；6、升降板；7、折叠架；71、第一中心块；72、液压杆；73、支撑连杆；74、第二中心块；75、第一连杆；76、三通块；77、第二连杆；78、角块；8、采样管；81、管体；82、观察孔；83、滑道；84、斜块；85、卡槽；86、转动盘；87、圆柱；88、弹簧；89、连接杆；810、活塞；811、限位板；812、隔板；9、保存管；10、限位块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图4所示，本实施例的一种土壤自动取样机器人包括底板1，底板1的两端均固定连接有行走机构2，行走机构2包括固定在底板1两端的驱动箱21，驱动箱21内均固定连接有蓄电池22，驱动箱21内均固定连接有一对第一电机23，一对第一电机23的输出端均固定连接有输出轴24，输出轴24远离第一电机23的一端固定连接有车轮25，第一电机23带动输出轴24转动，输出轴24带动车轮25转动，从而带动整体移动到预定采样地点，底板1上贯穿滑动连接有若干保存管9，升降机构5的下侧设置有升降板6，保存管9的上段固定连接有限位块10，通过限位块10将保存管9固定在底板1上。

如图1和图7-图9所示，底板1的上表面固定连接有取样架3，取样架3包括固定在底板1上表面的第一支架31，底板1的上表面固定连接有若干第二支架32，第一支架31上固定连接有第一引导环33，第一支架31上固定连接有第一限位环34，第二支架32上固定连接有第二引导环35，第二支架32上固定连接有第二限位环36，第二引导环35和第一引导环33的上表面均呈倾斜设置，采样管8插入取样架3内，此时管体81的下端插入保存管9内，而第一引导环33和第二引导环35将圆柱87向滑道83处推动，使圆柱87脱离卡槽85的限位进入滑道83内，使转动盘86解除锁定，之后弹簧88推动转动盘86下移，转动盘86通过连接杆89推动活塞810下移，活塞810将采样管8内的土壤推入保存管9内。

如图1-图3、图5、图7和图17所示，底板1的上表面设置有上盖机构4，上盖机构4包括固定在底板1上表面的一对滑轨41，一对滑轨41上均滑动连接有移动座42，底板1的上表面两侧均开设有条形孔48，移动座42靠近条形孔48的一端下表面固定连接有连接块49，连接块49远离移动座42的一端固定连接有齿条410，底板1的上表面固定连接有第二电机411，第二电机411通过转轴412带动齿轮413转动，齿轮413带动齿条410移动，齿条410通过连接块49带动移动座42沿滑轨41向保存管9方向移动。

第二电机411的输出端固定连接有转轴412，转轴412远离第二电机411的一端固定连接有齿轮413,齿轮413与齿条410相互啮合配合，齿条410外套设有一对限位套414，一对限位套414均与底板1固定连接，移动座42的两端均固定连接有卡爪44，卡爪44内设置有密封盖45，密封盖45由弹性橡胶制成，密封盖45的下表面固定连接有凸块415，移动座42的两端上表面固定连接有固定架43，固定架43上贯穿固定连接有液压推杆46，液压推杆46的下端固定连接有推板47，移动座42带动卡爪44移动到保存管9上方时，液压推杆46推动推板47，推板47推动密封盖45下移，使凸块415插入保存管9内，完成密封。

如图6所示，行走机构2的上表面设置有升降机构5，升降机构5包括固定在驱动箱21上表面的一对滑杆51，驱动箱21的上表面转动连接有滚珠丝杆52，一对滑杆51远离驱动箱21的一端固定连接有固定顶板53，固定顶板53的两端上表面均固定连接有第三电机54，第三电机54的输出端与滚珠丝杆52固定连接，滚珠丝杆52贯穿螺纹连接升降板6，滑杆51贯穿滑动连接升降板6，第三电机54带动滚珠丝杆52转动，滚珠丝杆52与升降板6配合带动升降板6沿滑杆51升降。

如图10-图12所示，升降板6的下表面固定连接有折叠架7，折叠架7包括固定在升降板6下表面的第一中心块71，第一中心块71的四周均转动连接有液压杆72，第一中心块71的下表面固定连接有支撑连杆73，支撑连杆73远离第一中心块71的一端固定连接有第二中心块74，第二中心块74的四周转动连接有第一连杆75，第一连杆75远离第二中心块74的一端转动连接有三通块76，三通块76的两侧均转动连接有第二连杆77，相邻第二连杆77之间转动连接有角块78，液压杆72远离第一中心块71的一端与角块78转动连接，第一连杆75和第二连杆77长度相等，第二中心块74和角块78处于同一水平面，液压杆72伸长，带动角块78向外移动，角块78在第一连杆75和第二连杆77的限位下沿对角线水平移动，角块78带动采样管8在对角线上移动，使采样管8可以多点采样。

如图13-图16所示，折叠架7上设置有若干采样管8，采样管8包括固定在角块78下表面的管体81，管体81的下端一侧开设有观察孔82，管体81上端两侧开设有滑道83，滑道83的上端固定连接有斜块84，滑道83靠近斜块84的一侧开设有卡槽85，管体81内滑动连接有转动盘86，管体81内固定连接有隔板812，隔板812内贯穿滑动连接有连接杆89，连接杆89的下端固定连接有活塞810，连接杆89远离活塞810的一端固定连接有转动盘86，转动盘86的上端转动连接有转动盘86，转动盘86的侧壁固定连接有一对圆柱87，圆柱87与滑道83相互滑动配合，转动盘86的上表面固定连接有弹簧88，管体81的下端呈斜切设置，管体81外表面固定连接有限位板811，折叠架7带动采样管8向下插入土壤中，使限位板811与地面接触，土壤进入管体81，将活塞810顶起，活塞810通过连接杆89将转动盘86顶起，转动盘86上的圆柱87沿滑道83向上移动，在移动到上端时，在斜块84的引导下，圆柱87带动转动盘86转动，之后通过升降机构5带动升降板6上升，升降板6通过折叠架7带动采样管8上升拔出土壤，此时弹簧88推动转动盘86下移，而圆柱87在下移时被卡槽85阻挡，从而使转动盘86被阻挡停止下移。

本实施例的工作原理如下，通过第一电机23带动输出轴24转动，输出轴24带动车轮25转动，从而带动整体移动到预定采样地点，之后液压杆72伸长，带动角块78向外移动，角块78在第一连杆75和第二连杆77的限位下沿对角线水平移动，之后通过第三电机54带动滚珠丝杆52转动，滚珠丝杆52与升降板6配合带动升降板6沿滑杆51下降，升降板6带动折叠架7向下，折叠架7带动采样管8向下插入土壤中，使限位板811与地面接触，土壤进入管体81，将活塞810顶起，活塞810通过连接杆89将转动盘86顶起，转动盘86上的圆柱87沿滑道83向上移动，在移动到上端时，在斜块84的引导下，圆柱87带动转动盘86转动，之后通过升降机构5带动升降板6上升，升降板6通过折叠架7带动采样管8上升拔出土壤，此时弹簧88推动转动盘86下移，而圆柱87在下移时被卡槽85阻挡，从而使转动盘86被阻挡停止下移，之后液压杆72收缩，带动角块78回位，当折叠架7折叠起来时，升降机构5带动折叠架7下移，使采样管8插入取样架3内，此时管体81的下端插入保存管9内，而第一引导环33和第二引导环35将圆柱87向滑道83处推动，使圆柱87脱离卡槽85的限位进入滑道83内，使转动盘86解除锁定，之后弹簧88推动转动盘86下移，转动盘86通过连接杆89推动活塞810下移，活塞810将采样管8内的土壤推入保存管9内，之后升降机构5带动采样管8拔出，此时第二电机411通过转轴412带动齿轮413转动，齿轮413带动齿条410移动，齿条410通过连接块49带动移动座42沿滑轨41向保存管9方向移动，移动座42带动卡爪44移动到保存管9上方时，液压推杆46推动推板47，推板47推动密封盖45下移，使凸块415插入保存管9内，完成密封，避免土壤与空气长时间接触导致产生变化，影响土壤检测结果，之后可以将保存管9取出，送去检测。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种土壤自动取样机器人，包括底板（1），其特征在于：所述底板（1）的两端均固定连接有行走机构（2），所述底板（1）的上表面固定连接有取样架（3），所述底板（1）的上表面设置有上盖机构（4），所述底板（1）上贯穿滑动连接有若干保存管（9），所述行走机构（2）的上表面设置有升降机构（5），所述升降机构（5）的下侧设置有升降板（6），所述升降板（6）的下表面固定连接有折叠架（7），所述折叠架（7）上设置有若干采样管（8）；

所述折叠架（7）包括固定在升降板（6）下表面的第一中心块（71），所述第一中心块（71）的四周均转动连接有液压杆（72），所述第一中心块（71）的下表面固定连接有支撑连杆（73），所述支撑连杆（73）远离第一中心块（71）的一端固定连接有第二中心块（74），所述第二中心块（74）的四周转动连接有第一连杆（75），所述第一连杆（75）远离第二中心块（74）的一端转动连接有三通块（76），所述三通块（76）的两侧均转动连接有第二连杆（77），相邻所述第二连杆（77）之间转动连接有角块（78），所述液压杆（72）远离第一中心块（71）的一端与角块（78）转动连接；

所述取样架（3）包括固定在底板（1）上表面的第一支架（31），所述底板（1）的上表面固定连接有若干第二支架（32），所述第一支架（31）上固定 连接有第一引导环（33），所述第一支架（31）上固定连接有第一限位环（34），所述第二支架（32）上固定连接有第二引导环（35），所述第二支架（32）上固定连接有第二限位环（36），所述第二引导环（35）和第一引导环（33）的上表面均呈倾斜设置；

所述采样管（8）包括固定在角块（78）下表面的管体（81），所述管体（81）的下端一侧开设有观察孔（82），所述管体（81）上端两侧开设有滑道（83），所述滑道（83）的上端固定连接有斜块（84），所述滑道（83）靠近斜块（84）的一侧开设有卡槽（85），所述管体（81）内滑动连接有转动盘（86），所述管体（81）内固定连接有隔板（812），所述隔板（812）内贯穿滑动连接有连接杆（89），所述连接杆（89）的下端固定连接有活塞（810），所述连接杆（89）远离活塞（810）的一端固定连接有转动盘（86），所述转动 盘（86）的侧壁固定连接有一对圆柱（87），所述圆柱（87）与滑道（83）相互滑动配合，所述转动盘（86）的上表面固定连接有弹簧（88），所述管体（81）的下端呈斜切设置，所述管体（81）外表面固定连接有限位板（811）。

2.根据权利要求1所述的一种土壤自动取样机器人，其特征在于，所述行 走机构（2）包括固定在底板（1）两端的驱动箱（21），所述驱动箱（21）内均固定连接有蓄电池（22），所述驱动箱（21）内均固定连接有一对第一电机（23），一对所述第一电机（23）的输出端均固定连接有输出轴（24），所述输出轴（24）远离第一电机（23）的一端固定连接有车轮（25）。

3.根据权利要求1所述的一种土壤自动取样机器人，其特征在于，所述上 盖机构（4）包括固定在底板（1）上表面的一对滑轨（41），一对所述滑轨（41）上均滑动连接有移动座（42），所述底板（1）的上表面两侧均开设有条 形孔（48），所述移动座（42）靠近条形孔（48）的一端下表面固定连接有连接块（49），所述连接块（49）远离移动座（42）的一端固定连接有齿条（410），所述底板（1）的上表面固定连接有第二电机（411）。

4.根据权利要求3所述的一种土壤自动取样机器人，其特征在于，所述第二电机（411）的输出端固定连接有转轴（412），所述转轴（412）远离第二电机（411）的一端固定连接有齿轮（413）,所述齿轮（413）与齿条（410）相互啮合配合，所述齿条（410）外套设有一对限位套（414），一对所述限位套（414）均与底板（1）固定连接，所述移动座（42）的两端均固定连接有卡爪（44），所述卡爪（44）内设置有密封盖（45），所述密封盖（45）由弹性橡胶制成，所述密封盖（45）的下表面固定连接有凸块（415），所述移动座（42）的两端上表面固定连接有固定架（43），所述固定架（43）上贯穿固定连接有液压推杆（46），所述液压推杆（46）的下端固定连接有推板（47）。

5.根据权利要求2所述的一种土壤自动取样机器人，其特征在于，所述升降机构（5）包括固定在驱动箱（21）上表面的一对滑杆（51），所述驱动箱（21）的上表面转动连接有滚珠丝杆（52），一对所述滑杆（51）远离驱动箱（21）的一端固定连接有固定顶板（53），所述固定顶板（53）的两端上表面均固定连接有第三电机（54），所述第三电机（54）的输出端与滚珠丝杆（52）固定连接，所述滚珠丝杆（52）贯穿螺纹连接升降板（6），所述滑杆（51）贯穿滑动连接升降板（6）。

6.根据权利要求1所述的一种土壤自动取样机器人，其特征在于，所述保 存管（9）的上段固定连接有限位块（10），所述第一连杆（75）和第二连杆（77）长度相等，所述第二中心块（74）和角块（78）处于同一水平面。