CN117309461A - 一种基于无人机的固体大宗散货取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及散货取样技术领域，具体提供了一种基于无人机的固体大宗散货取样装置，包括悬吊架；抓取机构，所述抓取机构转动设置在悬吊架上，所述抓取机构能够在悬吊架上进行收拢或张开动作；放线盘，所述放线盘通过无人机悬浮于空中且位于抓取机构正上方；其中，所述放线盘包括与无人机固定连接的固定架，所述固定架上设有固定盘柱，所述固定盘柱的侧壁卷绕设置有盘线，所述盘线远离放线盘的一端与悬吊架固定连接，所述固定架上还设有调节柱，本发明中可通过调节柱以及两个牵引段的配合，对抓取机构的角度进行调控，可在降低抓取机构侧翻的几率下，使抓取机构可快速落在样品堆积面上。

Description

一种基于无人机的固体大宗散货取样装置

技术领域

本发明涉及散货取样领域，尤其涉及一种基于无人机的固体大宗散货取样装置。

背景技术

无人机因其具有重量轻、尺寸小、费用低、反应快等多项优势已在军用和民用等众多领域得到广泛应用。例如对于大豆、粮食、铜矿、铅矿、锌矿、铁矿、煤、化肥、硫磺等产品的取样。

现有技术中，如申请号为CN202010756638.3的专利文献，其公开了一种基于无人机监控松散岩土体的取样装置及方法，其采用设置无人机系统、取样系统和可调节视频监控系统的配合方式，先用可调节视频监控系统准确寻找取样目标场地的取样部位并对取样画面进行实时拍摄，再用取样系统获取取样目标场地的取样样品，即完成取样工作；可以更加安全且快速的完成在地形复杂、交通不便和环境危险等情况下的取样工作，能够提高取样工作的工作效率；还在吊绳卷扬滚筒和取样抓斗手之间设置抓斗手收纳仓，抓斗手收纳仓用于在未取样时和取样完成后，放置和固定取样抓斗手；采用设置抓斗手收纳仓可以有效的避免取样抓斗手在未取样时或取样完成后，由于取样抓斗手的摇摆对无人机飞行造成晃动和干扰。

但是上述专利在面对堆积成山丘型的散货样品时却存在局限性，因为散货样品堆积成山丘型后，若要取样，不会一直取丘顶样品，而是需要更换取样位置，例如，山丘型样品的山腰部位，但是由于抓斗在工作时大多是靠着抓斗的重力下垂实现与样品接触的，若是样品与抓斗的接触点是处于斜坡，则抓斗在与样品接触时，先是抓斗一端压在样品表面，之后下放绳索，使抓斗以压在样品表面的一端为转动支点转动，直至抓斗另一端压在样品表面为止，在这个过程中，绳索的下放长度无法精准的控制，若是下放过快就容易出现抓斗转动速度过快从而存在侧翻的风险，若是下放较慢则会影响整个取样过程中的效率。

发明内容

本发明提供了一种基于无人机的固体大宗散货取样装置，旨在解决在面对堆积成山丘型的散货样品时，由于样品堆积面的坡度较大，导致抓斗落在样品堆积面上时易侧翻的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于无人机的固体大宗散货取样装置，包括

悬吊架；

抓取机构，所述抓取机构转动设置在悬吊架上，所述抓取机构能够在悬吊架上进行收拢或张开动作；

放线盘，所述放线盘通过无人机悬浮于空中且位于抓取机构正上方；

其中，所述放线盘包括与无人机固定连接的升降架，所述升降架远离无人机的一侧设有调节架，所述升降架能够对调节架高度进行调节，所述调节架与悬吊架之间可拆卸的连接有连杆；

所述调节架上设有角度调节结构，所述角度调节结构能够在抓取机构张开后驱使抓取机构在悬吊架上偏转设定角度；

当抓取机构位于所需取样处的上方时，所述升降架开启以使抓取机构呈自由落体运动至所需取样处。

作为优选，所述角度调节结构包括设置在调节架上的调节柱，所述调节柱上缠绕连接有调节线；所述调节线包括两个牵引段，两个所述牵引段分别与抓取机构的两侧连接；

所述调节柱通过旋转带动其中一个牵引段上升，另一个牵引段下降以驱使抓取机构在悬吊架上偏转设定角度。

作为优选，所述升降架包括与无人机固定连接的固定架，所述固定架上设有固定盘柱，所述固定盘柱的侧壁卷绕设置有盘线，所述盘线远离放线盘的一端与调节架连接；

所述悬吊架包括通过连杆与调节架连接的稳定旋架，所述稳定旋架靠近盘线的一端设有一对支翼，此对支翼关于盘线对称设置，所述支翼的表面开设有限位槽；

所述稳定旋架内通过转轴转动连接有支点架，所述支点架上设有两个分别与此对支翼位置对应的连接柱，所述牵引段穿过限位槽与连接柱连接，所述抓取机构设置在支点架上，当其中一个牵引段上升时，与该牵引段对应的连接柱上升并通过上升的连接柱抬升与该牵引段对应的支点架一侧。

作为优选，所述调节线还包括缠绕连接在调节柱侧壁的收放段，所述收放段呈螺旋状设置，所述收放段一端与其中一个牵引段连接，所述收放段另一端与另一个牵引段连接。

作为优选，所述调节架上设有引导条柱，所述引导条柱的表面设有引导槽，所述引导槽能够对调节线进行限位；

所述调节架的顶部侧壁开设有滑动方孔，所述滑动方孔内设有平衡板，所述滑动方孔的内侧壁与引导槽对应位置处开设有活动槽，所述活动槽内设有多个与平衡板连接的带动条，所述带动条能够被调节线推动。

作为优选，处于引导槽内的调节线侧壁设有多个突起环，多个所述突起环呈阵列设置，当调节线被调节柱驱动时，滑动的调节柱通过所述突起环迫使平衡板沿滑动方孔滑动。

作为优选，所述滑动方孔内壁开设有多个凹槽，每个所述凹槽内均设有滚珠。

作为优选，所述抓取机构包括一对转动连接在支点架上的齿轮盘以及一对抓斗，此对齿轮盘相互啮合连接，每个齿轮盘分别与每个抓斗固定连接；

所述稳定旋架上固定设置有插柱，所述插柱位于此对抓斗之间，所述插柱的中心轴线与盘线的轴心线重合，所述抓斗上开设有用于容纳插柱的容纳槽。

作为优选，所述插柱远离稳定旋架的一端侧壁设有偏转片，所述偏转片通过转轴与插柱转动连接，所述偏转片能够在插柱插入所需取样处后转动至与插柱呈设定角度。

作为优选，所述引导条柱包括用于托起调节线的托起条和转动柱，所述托起条呈弧形且与调节架固定连接，所述转动柱和调节柱分别位于托起条的两端且与调节架固定连接，且所述调节柱与转动柱关于固定架长度方向上的中心线对称设置。

本发明的有益效果是，本发明中可通过调节柱以及两个牵引段的配合，对抓取机构的角度进行调控，可在降低抓取机构侧翻的几率下，使抓取机构可快速落在样品堆积面上，具体的，当抓取机构被固定架带至所需取样处的上方时，固定盘柱通过收放卷盘线以牵引抓取机构升降并靠近所需取样处，而在抓取机构靠近所需取样处时，调节柱通过旋转带动其中一个牵引段上升，另一个牵引段下降以驱使抓取机构在悬吊架上偏转设定角度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明中在调节架与悬吊架之间选取较长的连杆时的结构示意图；

图2是本发明中的齿轮盘结构示意图；

图3是本发明中的固定架结构示意图；

图4是本发明中的在调节架与悬吊架之间选取较短的连杆时的结构示意图；

图5是本发明中的抓取机构对斜坡角度上的样品进行取样的第二种实施例的结构示意图；

图6是本发明中的托起条示意图；

图7是本发明中的突起环结构示意图；

图8是本发明中的滚珠结构示意图；

图9是本发明中的抓取机构由偏转前转换为偏转后的结构示意图；

图10是本发明中的抓取机构对斜坡角度上的样品进行取样的第三种实施例的结构示意图；

图11是本发明中第三种实施例中的稳定旋架结构示意图。

附图标记：1、悬吊架；2、抓取机构；3、固定架；4、无人机；5、固定盘柱；6、盘线；7、调节柱；8、调节线；9、牵引段；10、稳定旋架；11、支翼；12、限位槽；13、支点架；14、连接柱；15、收放段；16、引导条柱；17、引导槽；18、滑动方孔；19、平衡板；20、活动槽；21、带动条；22、突起环；23、凹槽；24、滚珠；25、齿轮盘；26、抓斗；27、插柱；28、偏转片；29、托起条；30、转动柱；31、调节架；32、连杆。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图11所示，本发明提供了一种基于无人机的固体大宗散货取样装置的实施例。

具体的，所述基于无人机的固体大宗散货取样装置，包括：

悬吊架1；

抓取机构2，抓取机构2转动设置在悬吊架1上，抓取机构2能够在悬吊架1上进行收拢或张开动作；

放线盘，放线盘通过无人机4悬浮于空中且位于抓取机构2正上方；

其中，放线盘包括与无人机4固定连接的升降架，升降架远离无人机4的一侧设有调节架31，升降架能够对调节架31高度进行调节，调节架31与悬吊架1之间可拆卸的连接有连杆32；

调节架31上设有角度调节结构，角度调节结构能够在抓取机构2张开后驱使抓取机构2在悬吊架1上偏转设定角度；

当抓取机构2位于所需取样处的上方时，升降架开启以使抓取机构2呈自由落体运动至所需取样处。

角度调节结构包括设置在调节架31上的调节柱7，调节柱7上缠绕连接有调节线8；调节线8包括两个牵引段9，两个牵引段9分别与抓取机构2的两侧连接；

调节柱7通过旋转带动其中一个牵引段9上升，另一个牵引段9下降以驱使抓取机构2在悬吊架1上偏转设定角度。

本发明中可通过调节柱7以及两个牵引段9的配合，对抓取机构2的角度进行调控，可在降低抓取机构2侧翻的几率下，使抓取机构2可快速落在样品堆积面上，具体的，当抓取机构2被固定架3带至所需取样处的上方时，调节柱7通过旋转带动其中一个牵引段9上升，另一个牵引段9下降以驱使抓取机构2在悬吊架1上偏转设定角度，当抓取机构2位于所需取样处的上方时，固定盘柱5开启并放开对调节架31的限制以使抓取机构2呈自由落体运动至所需取样处。

本实施例中，可参考图9，其为抓取机构2由偏转前转换为偏转后的结构示意图，同时设定角度应尽量满足张开后的抓取机构2平行于所需取样处的表面。

使得抓取机构2偏转的主要作用有：1、可以快速的将抓取机构2放置在所需取样处的表面；2、降低了张开后的抓取机构2两端落在所需取样处的表面时的偏转角度（现有技术中是抓斗一端先压在样品表面，之后下放绳索，使抓斗以压在样品表面的一端为转动支点转动，直至抓斗另一端压在样品表面为止）。

由于抓取机构2大多为两个或者多个抓斗26，为了完成对整个抓取机构2的角度变换且不会使抓取机构2出现大幅度晃动，故而，升降架包括与无人机4固定连接的固定架3，固定架3上设有固定盘柱5，固定盘柱5的侧壁卷绕设置有盘线6，盘线6远离放线盘的一端与调节架31连接（请参考图1调节架31由两个区域组成，第一个区域指与固定架3抵接的部分；第二个区域指固定调节柱7的部分，两个区域通过螺钉等固定件固定连接。在实际操作时，盘线6的端部与第一个区域固定连接，固定连接的方式有，第一、在第一个区域上设置正对第一个区域的挂钩，将盘线6端部缠绕在挂钩上；第二、在第一个区域上设置环槽，使盘线6端部穿过环槽并绕回至与盘线6侧壁连接）；

悬吊架1包括通过连杆32与调节架31连接的稳定旋架10，稳定旋架10靠近盘线6的一端设有一对支翼11，此对支翼11关于盘线6对称设置，支翼11的表面开设有限位槽12；

稳定旋架10内通过转轴转动连接有支点架13，支点架13上设有两个分别与此对支翼11位置对应的连接柱14，牵引段9穿过限位槽12与连接柱14连接，抓取机构2设置在支点架13上，当其中一个牵引段9上升时，与该牵引段9对应的连接柱14上升并通过上升的连接柱14抬升与该牵引段9对应的支点架13一侧。

调节线8还包括缠绕连接在调节柱7侧壁的收放段15，收放段15呈螺旋状设置，收放段15一端与其中一个牵引段9连接，收放段15另一端与另一个牵引段9连接。

本实施例中，收放段15与两个牵引段9组合后可为一根绳索，也可为两根绳索，当收放段15与两个牵引段9组合后为一根绳索时，结合图1和图3，收放段15的缠绕应满足，当调节柱7顺时针旋转，收放段15的一端会收卷在调节柱7侧壁，同时牵引左侧的牵引段9上升（即上述的其中一个牵引段9），收放段15另一端会放卷牵引右侧的牵引段9下降（即上述的另一个牵引段9），若是组合后为两根绳索，则这两根绳索在调节柱7侧壁的缠绕方向是不相同的，也需要满足，一根绳索收卷另一根绳索放卷的操作。

对抓取机构2整体进行角度变化的流程为（此处以收放段15与两个牵引段9组合后为一根绳索举例说明）：

通过设置在固定架3上的外接驱动装置（电机等）直接驱使调节柱7转动即可（例如顺时针旋转），之后转动的调节柱7会牵引左侧的牵引段9上升，而左侧的牵引段9上升时，会沿着限位槽12滑动，从而起到预防牵引段9晃动的现象，之后左侧的牵引段9上升会牵引左侧的连接柱14升高，而这也就代表，支点架13会以转轴为转动中心顺时针转动（参考图2和图5即可），而左侧的牵引段9上升时，右侧的牵引段9下降（也就是说右侧的牵引段9伸长了），使得支点架13右侧不会出现被右侧的牵引段9拉扯绷紧的现象。随着支点架13的转动，整个抓取机构2也会顺时针偏转。

当完成角度调节后，便可下放抓取机构2，在具体操作时，固定盘柱5的端部设有电机，而固定盘柱5与电机之间设有单向轴承，起减速作用。

单向轴承（啮合装置）的作用是，电机驱动时能够带动固定盘柱5转动对盘线6进行收卷，当抓取机构2向下取样时，单向轴承（啮合装置）不会对其下降起到阻碍作用，当开启固定盘柱5时（此时抓取机构2已张开），抓取机构2能够自由落体运动，使得抓取机构2中的插柱27能够先扎入样品中，之后张开的抓取机构2才会贴合在样品表面。

单向轴承指在一个方向上可以自由转动，而在另一个方向上锁死的一种轴承。具体的，单向轴承的金属外壳里，包含很多个滚轴，滚针或者滚珠，而其滚轴形状使它只能向一个方向滚动，而在另一个方向上会产生很大的阻力(所谓“单向”)。

用于卡紧的滚轴所在的工作面是一个斜坡，当轴承顺着转时，滚子处于下坡状态，下坡处空间大，滚子不会受到影响。当逆着转时，滚子是上坡，上坡处比较窄，滚子被卡住，轴承被锁死。（该处为现有技术此处不再做过多赘述）。

具体的，本实施例中，连杆32的长度可自由调节，且连杆32的两端均可设置螺纹以分别与调节架31与悬吊架1连接，具体可参照图1、图3、图4和图5，当连杆32较长时，插柱27与连杆32的轴心线重合，不会对插柱27插入操作造成影响。

由于抓取机构2发生了偏转，整个抓取装置的重心也就发生了偏转，上述中整个抓取机构2顺时针偏转，故而整个抓取装置的重心朝左侧偏移，为了确保整个装置的稳定性故而，调节架31上设有引导条柱16，引导条柱16的表面设有引导槽17，引导槽17能够对调节线8进行限位；

调节架31的顶部侧壁开设有滑动方孔18，滑动方孔18内设有平衡板19，滑动方孔18的内侧壁与引导槽17对应位置处开设有活动槽20，活动槽20内设有多个与平衡板19连接的带动条21，带动条21能够被调节线8推动。

本实施例中，带动条21能够被调节线8推动的方式较多，例如带动条21呈弧形，且与调节线8相匹配，一旦调节线8活动则带动条21就会活动。

以上为带动条21能够被调节线8推动的一种实施例，但是由于右侧的牵引段9的活动需要靠着抓取机构2右侧拉扯的，若是带动条21将调节线8卡的过紧就容易出现带动条21被调节线8带动的现象，影响抓取机构2的角度调节，故而，处于引导槽17内的调节线8侧壁设有多个突起环22，多个突起环22呈阵列设置，当调节线8被调节柱7驱动时，滑动的调节柱7通过突起环22迫使平衡板19沿滑动方孔18滑动。

为了使平衡板19滑动过程中不会有较大摩擦力导致调节线8无法带动带动条21的现象，滑动方孔18内壁开设有多个凹槽23，每个凹槽23内均设有滚珠24。

对整个抓取装置的重心进行调整的操作为：

当右侧的牵引段9下降时（也就是说右侧的牵引段9被抓取机构2右侧牵引伸长了）活动的牵引段9会通过其上的突起环22推着对应的带动条21活动，该处的突起环22与带动条21的匹配方式可参照齿条与齿轮一一配合的方式，从而实现右侧的牵引段9下降多长，则平衡板19就会往右侧对应的伸长对应长度，（整体原理参照杠杆原理）。

抓取机构2包括一对转动连接在支点架13上的齿轮盘25以及一对抓斗26，此对齿轮盘25相互啮合连接，每个齿轮盘25分别与每个抓斗26固定连接；

稳定旋架10上固定设置有插柱27，插柱27位于此对抓斗26之间，插柱27的中心轴线与盘线6的轴心线重合，抓斗26上开设有用于容纳插柱27的容纳槽。

插柱27远离稳定旋架10的一端侧壁设有偏转片28，偏转片28通过转轴与插柱27转动连接，偏转片28能够在插柱27插入所需取样处后转动至与插柱27呈设定角度。

为了使抓取机构2抓取样品时不会出现抓斗26被样品顶起的现象，当需要张开抓取机构2时，直接通过电机驱使此对齿轮盘25相互啮合转动即可使两个抓斗26张开，之后，通过电机驱使固定盘柱5旋转，以放下盘线6，之后便可牵引抓斗26以自由落体的运动降低至接触所需取样处，而在抓斗26降低至接触所需取样处时，插柱27通过自重插入样品，当插柱27无法继续沉入后，驱动偏转片28转动至与插柱27呈设定角度（例如90度，驱动方式可选择涡轮和蜗杆配合的方式，即在插柱27内安装一个能被马达驱动的蜗杆，之后蜗杆侧壁设置两个涡轮且每个涡轮均分别与偏转片28连接，且再实际操作时，由于偏转片28是位于样品中的，若是偏转片28复位时，是朝着插柱27顶部方向偏转，就容易出现样品卡住偏转片28的现象，故而两个偏转片28复位时，是朝着插柱27底部方向偏转，同时抓取机构2上升，使得偏转片28偏转时样品不会留在两个偏转片28之间，直至两个偏转片28平行于插柱27为止），然后，驱动两个抓斗26合拢。

在两个抓斗26合拢时，抓斗26会被样品施加一个推动着远离样品的力，而插柱27和偏转片28的配合可以起到抵抗该力的作用，使得抓斗26不会出现抓斗26被样品顶起的现象。

本实施例中，插柱27因与稳定旋架10固定连接，故而插柱27不会随着抓斗26一起进行角度转换。

引导条柱16包括用于托起调节线8的托起条29和转动柱30，所述托起条29呈弧形且与调节架31固定连接，所述转动柱30和调节柱7分别位于托起条29的两端且与调节架31固定连接，且调节柱7与转动柱30关于固定架3长度方向上的中心线对称设置（转动柱30和调节柱7在实际安装时，可通过轴承固定安装在调节架31上，但两者不与托起条29固定连接，而是与托起条29端部隔开一定间距）。

如此设置的托起条29可以起到托起调节线8的作用，使得调节线8能够与带动条21接触，而转动柱30与调节柱7的配合可起到平衡固定架3的作用。

本发明具体操作时：

通过无人机4带着两个抓斗26悬浮于空中，若所需采集的样品区域为斜面，便需要对抓取机构2（此时抓取机构2已经通过电机打开）整体进行角度变化。

而角度变化的流程为：

通过设置在固定架3上的外接驱动装置（电机等）直接驱使调节柱7转动即可（例如顺时针旋转），之后转动的调节柱7会牵引左侧的牵引段9上升，而左侧的牵引段9上升时，会沿着限位槽12滑动，从而起到预防牵引段9晃动的现象，之后左侧的牵引段9上升会牵引左侧的连接柱14升高，而这也就代表，支点架13会以转轴为转动中心顺时针转动（参考图2和图5即可），而左侧的牵引段9上升时，右侧的牵引段9下降（也就是说右侧的牵引段9伸长了），使得支点架13右侧不会出现被右侧的牵引段9拉扯绷紧的现象。随着支点架13的转动，整个抓取机构2也会顺时针偏转。

由于抓取机构2发生了偏转，整个抓取装置的重心也就发生了偏转，上述中整个抓取机构2顺时针偏转，故而整个抓取装置的重心朝左侧偏移，为了确保整个装置的稳定性故而对整个抓取装置的重心进行调整，其调整的操作为：

当右侧的牵引段9下降时（也就是说右侧的牵引段9被抓取机构2右侧牵引伸长了）活动的牵引段9会通过其上的突起环22推着对应的带动条21活动，该处的突起环22与带动条21的匹配方式可参照齿条与齿轮一一配合的方式，从而实现右侧的牵引段9下降多长，则平衡板19就会往右侧对应的伸长对应长度，以完成重心调整。

在完成角度变化后，可驱使固定盘柱5开启并放开对调节架31的限制以使抓取机构2呈自由落体运动至所需取样处（固定盘柱5放卷时，抓取机构2随着重力快速带着盘线6下降），一旦固定盘柱5收卷，则固定盘柱5会卷绕盘线6并带着抓取机构2升高。

上述为抓取机构2对斜坡角度上的样品进行取样的第一种实施例，为了减小无人机4的负载，可参考图5，连杆32直接与盘线6端部的板块连接，同时，稳定旋架10与支点架13通过转轴连接，且支点架13通过转轴可在稳定旋架10上自由偏转，当需要对斜坡的样品进行取样时，直接通过电机带动两个抓斗26张开，之后启动固定盘柱5，两个抓斗26就会自由落体，当一个抓斗26接触斜坡面时，另一个抓斗26便会通过转轴进行偏转（该处的转轴不能安装过紧，一旦安装过紧，则另一个抓斗26就不会快速的偏转，而是带着前一个抓斗26翻转），直至贴合在样品表面。

上述为第二种实施例，其与第一种实施例的区别在于，省去了部件：调节架31，调节线8，调节柱7；同时将角度调节的功能由主动转换为被动，即由调节线8的主动调节转换为，由一个抓斗26先接触到样品，之后通过重力驱使另一个抓斗26在一定时间后贴在样品表面，再此过程中转轴的设置使得两个抓斗26能够绕着转轴偏转，降低了两个抓斗26翻转的几率（由于现有的抓斗26与盘线6是直接连接的，相当于本实施例中的支点架13直接与盘线6连接，抓斗26下降时的加速度容易将两个抓斗26带动翻转）。

由于实施例一中的调节线8为柔性的，在面对一些碎末等样品（稻谷）时，就容易出现样品粘附的现象，而为了降低此类现象发生的几率，故而参考图10，提供了又一种实施例，具体的，将部件调节架31上的调节柱7更换为齿轮结构，如图10，缩减调节架31的尺寸使得调节架31、连杆32和抓取机构2组合形成的结构中重心相较于实施例一中三者组成的结构重心下移，综合而言相较于实施例一，实施例三中将调节抓取机构2角度的结构进行了改变，具体实施时：

角度调节结构包括锥齿轮组，在调节架31内转动设置有锥齿轮组，该锥齿轮组通过外界驱动装置（本发明中实现转动等角度调节的操作都可通过电机实现）驱动，连杆32为空心结构设置，连杆32内设置有驱动杆，该驱动杆的一端贯穿至调节架31内，驱动杆的侧壁套接有与锥齿轮组啮合连接的带动齿轮，该带动齿轮能够在锥齿轮组旋转时被带动；

驱动杆的另一端贯穿至稳定旋架10内，贯穿至调节架31内的驱动杆的端部可设置与带动条21啮合的锥齿轮，而贯穿至稳定旋架10内驱动杆的端部能够驱动抓取机构2角度进行调节，具体的，贯穿至稳定旋架10内驱动杆的端部能够驱动抓取机构2角度进行调节的方式有，涡轮蜗杆的配合方式，实际操作时可在贯穿至稳定旋架10内的驱动杆的端部设置蜗杆，再在支点架13的顶部设置涡轮，蜗杆旋转时，则涡轮就会旋转，同时稳定旋架10内通过转轴转动连接有支点架13，该转轴就设置在涡轮的中心为止，使得支点架13能够偏转以跟随涡轮一起进行角度改变。（请参考图11，稳定旋架10上设有轴柱，涡轮设置在该轴柱上并与支点架13固定连接即可）。

在角度改变时，由于贯穿至调节架31内的驱动杆的端部设有与带动条21啮合的锥齿轮，故而贯穿至调节架31内的驱动杆的端部还会通过锥齿轮带动带动条21朝着与支点架13偏转方向相反的方向活动，使得整个无人机4下方的重心不会出现失衡现象（例如支点架13左侧偏转，则锥齿轮带动带动条21朝着右侧滑动，以使左右侧保持平衡）。

具体的，需要注意的是调节抓取机构2的角度（主要指张开后的角度）是为了降低抓取机构2接触到样品时侧翻几率，而不是完全确保抓取机构2的角度与样品坡度处的倾斜角度相同。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于无人机的固体大宗散货取样装置，其特征在于，包括

悬吊架（1）；

抓取机构（2），所述抓取机构（2）转动设置在悬吊架（1）上，所述抓取机构（2）能够在悬吊架（1）上进行收拢或张开动作；

放线盘，所述放线盘通过无人机（4）悬浮于空中且位于抓取机构（2）正上方；

其中，所述放线盘包括与无人机（4）固定连接的升降架，所述升降架远离无人机（4）的一侧设有调节架（31），所述升降架能够对调节架（31）高度进行调节，所述调节架（31）与悬吊架（1）之间可拆卸的连接有连杆（32）；

所述调节架（31）上设有角度调节结构，所述角度调节结构能够在抓取机构（2）张开后驱使抓取机构（2）在悬吊架（1）上偏转设定角度；

当抓取机构（2）位于所需取样处的上方时，所述升降架开启以使抓取机构（2）呈自由落体运动至所需取样处。

2.如权利要求1所述的基于无人机的固体大宗散货取样装置，其特征在于：所述角度调节结构包括设置在调节架（31）上的调节柱（7），所述调节柱（7）上缠绕连接有调节线（8）；所述调节线（8）包括两个牵引段（9），两个所述牵引段（9）分别与抓取机构（2）的两侧连接；

所述调节柱（7）通过旋转带动其中一个牵引段（9）上升，另一个牵引段（9）下降以驱使抓取机构（2）在悬吊架（1）上偏转设定角度。

3.如权利要求2所述的基于无人机的固体大宗散货取样装置，其特征在于：所述升降架包括与无人机（4）固定连接的固定架（3），所述固定架（3）上设有固定盘柱（5），所述固定盘柱（5）的侧壁卷绕设置有盘线（6），所述盘线（6）远离放线盘的一端与调节架（31）连接；

所述悬吊架（1）包括通过连杆（32）与调节架（31）连接的稳定旋架（10），所述稳定旋架（10）靠近盘线（6）的一端设有一对支翼（11），此对支翼（11）关于盘线（6）对称设置，所述支翼（11）的表面开设有限位槽（12）；

所述稳定旋架（10）内通过转轴转动连接有支点架（13），所述支点架（13）上设有两个分别与此对支翼（11）位置对应的连接柱（14），所述牵引段（9）穿过限位槽（12）与连接柱（14）连接，所述抓取机构（2）设置在支点架（13）上，当其中一个牵引段（9）上升时，与该牵引段（9）对应的连接柱（14）上升并通过上升的连接柱（14）抬升与该牵引段（9）对应的支点架（13）一侧。

4.如权利要求3所述的基于无人机的固体大宗散货取样装置，其特征在于：所述调节线（8）还包括缠绕连接在调节柱（7）侧壁的收放段（15），所述收放段（15）呈螺旋状设置，所述收放段（15）一端与其中一个牵引段（9）连接，所述收放段（15）另一端与另一个牵引段（9）连接。

5.如权利要求1或3所述的基于无人机的固体大宗散货取样装置，其特征在于：所述调节架（31）上设有引导条柱（16），所述引导条柱（16）的表面设有引导槽（17），所述引导槽（17）能够对调节线（8）进行限位；

所述调节架（31）的顶部侧壁开设有滑动方孔（18），所述滑动方孔（18）内设有平衡板（19），所述滑动方孔（18）的内侧壁与引导槽（17）对应位置处开设有活动槽（20），所述活动槽（20）内设有多个与平衡板（19）连接的带动条（21），所述带动条（21）能够被调节线（8）推动。

6.如权利要求5所述的基于无人机的固体大宗散货取样装置，其特征在于：处于引导槽（17）内的调节线（8）侧壁设有多个突起环（22），多个所述突起环（22）呈阵列设置，当调节线（8）被调节柱（7）驱动时，滑动的调节柱（7）通过所述突起环（22）迫使平衡板（19）沿滑动方孔（18）滑动。

7.如权利要求6所述的基于无人机的固体大宗散货取样装置，其特征在于：所述滑动方孔（18）内壁开设有多个凹槽（23），每个所述凹槽（23）内均设有滚珠（24）。

8.如权利要求1或3所述的基于无人机的固体大宗散货取样装置，其特征在于：所述抓取机构（2）包括一对转动连接在支点架（13）上的齿轮盘（25）以及一对抓斗（26），此对齿轮盘（25）相互啮合连接，每个齿轮盘（25）分别与每个抓斗（26）固定连接；

所述稳定旋架（10）上固定设置有插柱（27），所述插柱（27）位于此对抓斗（26）之间，所述插柱（27）的中心轴线与盘线（6）的轴心线重合，所述抓斗（26）上开设有用于容纳插柱（27）的容纳槽。

9.如权利要求8所述的基于无人机的固体大宗散货取样装置，其特征在于：所述插柱（27）远离稳定旋架（10）的一端侧壁设有偏转片（28），所述偏转片（28）通过转轴与插柱（27）转动连接，所述偏转片（28）能够在插柱（27）插入所需取样处后转动至与插柱（27）呈设定角度。

10.如权利要求5所述的基于无人机的固体大宗散货取样装置，其特征在于：所述引导条柱（16）包括用于托起调节线（8）的托起条（29）和转动柱（30），所述托起条（29）呈弧形且与调节架（31）固定连接，所述转动柱（30）和调节柱（7）分别位于托起条（29）的两端且与调节架（31）固定连接，且所述调节柱（7）与转动柱（30）关于固定架（3）长度方向上的中心线对称设置。