CN117804837B - 一种环保监测用无人机水质取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机领域，尤其是一种环保监测用无人机水质取样装置，包括，外壳组件，包括储水舱，以及固定安装在储水舱顶部的工作舱，所述储水舱与工作舱之间相互平行，所述工作舱的顶端固定安装有保护壳；取水组件，包括滑动安装在工作舱内部后侧的伺服电机，所述伺服电机的输出端固定安装有第一锥齿轮；以及升降组件。本发明达到了调节无人机的位置对不同水域或者不同深度的水质进行取样，无需二次取样，节约取水时间，达到了一次飞行可以多次取样的效果，并且无人机自身重力增大后仍然可以平稳的进行取水，无需通过遥控器传输增加动力的指令，防止在重力增大时动力不足造成无人机的坠机现象出现，保障工作安全。

Description

一种环保监测用无人机水质取样装置

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其是一种环保监测用无人机水质取样装置。

背景技术

水质检测是保证安全用水的前提，饮用水的质量直接关系到人民的健康，因此在生活用水的每一个生产环节都必须严格检查，做好水质抽样调查，只有达标的水才能输送到供水管网，我国的饮用水标准也提出了很高的要求。只有严格检测饮用水，才能保证饮用水的安全，但现有的淡水湖泊较大无法直接对湖泊中部的水质进行取样，于是便采用无人机取水的方式进行采样，但使用无人机取水时大多采用加装水桶取水结构这种方式往往只能单次对一个深度或者一个区域的取水，不同地区则需要多次飞行再次取水，不仅操作难度加大还费时费力，并且在无人机取水时水桶内的水变多整体重力加大，无人机无法及时提供飞行动力的支撑，可能会出现重力变大动力不足导致无人机坠机的现象出现，造成成本增加。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中存在的缺点，而提出的一种环保监测用无人机水质取样装置。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种环保监测用无人机水质取样装置，包括，外壳组件，包括储水舱，以及固定安装在储水舱顶部的工作舱，所述储水舱与工作舱之间相互平行，所述工作舱的顶端固定安装有保护壳；取水组件，包括滑动安装在工作舱内部后侧的伺服电机，所述伺服电机的输出端固定安装有第一锥齿轮；以及升降组件，包括第二转杆，所述第二转杆的顶端固定安装有轴承。

优选的，所述工作舱的四周均固定安装有支撑杆，多组所述支撑杆的末端均固定安装有直流电机，多组所述直流电机的输出端均固定安装有螺旋桨。

优选的，所述工作舱的底端中部转动安装有第一转杆，所述第一转杆的中部固定安装有第二锥齿轮，所述第一转杆的底端依次贯穿工作舱和储水舱并固定安装有涡轮，所述第一转杆的底端设置有抽水舱，所述涡轮位于抽水舱的内部，所述抽水舱的底端中部固定安装有抽水管，所述抽水管的底端固定安装有伸缩水管。

优选的，所述抽水舱的前侧中部固定安装有连接管，所述连接管的前端固定安装有球壳，所述球壳的两侧固定安装有软管，两组所述软管的末端均固定安装有储水箱。

优选的，两组所述储水箱的底端均固定安装有多个弹簧，两组所述储水箱的前侧分别固定安装有第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆和第二连接杆的末端均固定安装有齿条，两组所述齿条的相邻一侧分别啮合连接有第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮相互啮合且均固定安装在储水舱内。

优选的，所述第一齿轮的中部固定安装有转轴，所述转轴的中部固定安装有转盘，所述转轴的末端贯穿球壳并固定安装有三孔球阀，所述三孔球阀与球壳转动连接。

优选的，所述第二转杆的底端固定安装有第三锥齿轮，所述轴承的外壁转动安装有多组叶片座，多组所述叶片座的末端内部均固定安装有螺旋叶片。

优选的，所述第二转杆的中上部滑动安装有底盘，所述底盘的顶端固定安装有多组第二固定座，多组所述叶片座的一侧固定安装有第一固定座，所述第二固定座和第一固定座之间通过活动杆相连接，所述活动杆分别与第二固定座和第一固定座为转动连接。

优选的，所述转轴的后侧固定安装有第四锥齿轮，所述第四锥齿轮的后侧啮合连接有第五锥齿轮，所述第五锥齿轮的中部固定安装有第三转杆，所述第三转杆的顶部依次贯穿储水舱和工作舱并固定安装有第四齿轮。

优选的，所述第二转杆的中下部外壁转动安装有螺纹管，所述螺纹管的底端固定安装有第三齿轮，所述第三齿轮与第四齿轮啮合，所述螺纹管的中上部螺纹安装有支撑块。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

在所需取水的水域上方，通过伺服电机的启动第一转杆带动底部的涡轮进行空气压缩抽水，将水抽入右侧储水箱内，通过储水箱的重力下降带动齿条对齿轮的旋转，第一齿轮的转动会使得进一步的传动给三孔球阀，三孔球阀的转动可以调节水的流动方向从流向右侧储水箱转而流入左侧储水箱，进而实现先对一个区域的水质进行取样后，调节无人机的位置对不同水域或者不同深度的水质进行取样，无需二次取样，节约取水时间，达到了一次飞行可以多次取样的效果，并且在储水箱下降的同时，第一齿轮上的转轴会传输动力给第四齿轮，使其带动螺纹管的转动，进而使得支撑块下移，底盘会跟随支撑块一同下移，进而活动杆获得动力带动叶片座上的第一固定座移动，叶片座被带动在轴承上发生轻微的转动，螺旋叶片倾斜，转动起来与空气产生风阻，使其无人机获得上升的动力，保证了在即使在取水时无人机自身重力增大后仍然可以平稳的进行取水，无需通过遥控器传输增加动力的指令，防止在重力增大时动力不足造成无人机的坠机现象出现，保障工作安全。

附图说明

图1为本发明提供的一种实施例所述的一种环保监测用无人机水质取样装置的结构示意图；

图2为本发明提供的一种实施例所述的一种环保监测用无人机水质取样装置的内部立体结构示意图；

图3为本发明提供的一种实施例所述的一种环保监测用无人机水质取样装置中取水组件和升降组件的平面结构示意图；

图4为本发明提供的一种实施例所述的一种环保监测用无人机水质取样装置中取水组件的俯视结构示意图；

图5为本发明提供的一种实施例所述的一种环保监测用无人机水质取样装置中抽水舱和球壳的内部结构示意图；

图6为本发明提供的一种实施例所述的一种环保监测用无人机水质取样装置中升降组件的立体结构示意图；

图7为本发明提供的一种实施例所述的一种环保监测用无人机水质取样装置中升降组件的拆解结构示意图；

图8为本发明提供的一种实施例所述的一种环保监测用无人机水质取样装置中升降组件的正视结构示意图；

图9为本发明提供的一种实施例所述的一种环保监测用无人机水质取样装置中叶片座的拆解结构示意图。

图中：100、外壳组件；101、储水舱；102、工作舱；103、支撑杆；104、直流电机；105、螺旋桨；106、保护壳；200、取水组件；201、伺服电机；202、第一锥齿轮；203、第一转杆；204、第二锥齿轮；205、涡轮；206、抽水舱；207、抽水管；208、伸缩水管；209、连接管；210、球壳；211、三孔球阀；212、软管；213、储水箱；214、弹簧；215、第一连接杆；216、第二连接杆；217、齿条；218、转轴；219、转盘；220、第一齿轮；221、第二齿轮；300、升降组件；301、第二转杆；302、第三锥齿轮；303、螺纹管；304、第三齿轮；305、第四锥齿轮；306、第五锥齿轮；307、第三转杆；308、第四齿轮；309、支撑块；310、底盘；311、轴承；312、叶片座；313、螺旋叶片；314、第一固定座；315、第二固定座；316、活动杆。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1－图9所示的一种环保监测用无人机水质取样装置，包括，外壳组件100，包括储水舱101，以及固定安装在储水舱101顶部的工作舱102，储水舱101与工作舱102之间相互平行，工作舱102的顶端固定安装有保护壳106；工作舱102的四周均固定安装有支撑杆103，多组支撑杆103的末端均固定安装有直流电机104，多组直流电机104的输出端均固定安装有螺旋桨105，无人机的飞行通过支撑杆103上的四个直流电机104作为输出动力，其螺旋桨105为倾斜状态，螺旋桨105与空气产生更大风力将无人机吹起进行飞行，直流电机104通过加大或者减少电流输出完成无人机的升降。

取水组件200，包括滑动安装在工作舱102内部后侧的伺服电机201，伺服电机201的输出端固定安装有第一锥齿轮202，伺服电机201的输出端带动第一锥齿轮202的转动，工作舱102的底端中部转动安装有第一转杆203，第一转杆203的中部固定安装有第二锥齿轮204，第一锥齿轮202对第二锥齿轮204传动使其第一转杆203转动，第一转杆203的底端依次贯穿工作舱102和储水舱101并固定安装有涡轮205，第一转杆203带动涡轮205工作，第一转杆203的底端设置有抽水舱206，所述涡轮205位于抽水舱206的内部，抽水舱206的底端中部固定安装有抽水管207，抽水管207的底端固定安装有伸缩水管208，抽水舱206内的涡轮205旋转，压缩空气使得底部的抽水管207将水抽入抽水舱206内，抽水舱206的前侧中部固定安装有连接管209，连接管209的前端固定安装有球壳210，球壳210的两侧固定安装有软管212，两组软管212的末端均固定安装有储水箱213，两组储水箱213的底端均固定安装有多个弹簧214，两组储水箱213的前侧分别固定安装有第一连接杆215和第二连接杆216，第一连接杆215和第二连接杆216的末端均固定安装有齿条217，其中齿条217为一半有啮齿一半没有啮齿，两组齿条217上下对倒，两组齿条217的相邻一侧分别啮合连接有第一齿轮220和第二齿轮221，因此当右侧齿条217对第一齿轮220传动时，第二齿轮221的旋转不会带动左侧齿条217，反之则同理，第一齿轮220和第二齿轮221相互啮合且均固定安装在储水舱101内，第一齿轮220的中部固定安装有转轴218，转轴218的中部固定安装有转盘219，转轴218的末端贯穿球壳210并固定安装有三孔球阀211，三孔球阀211与球壳210转动连接，水顺着连接管209进入球壳210内，由于球壳210的内部设有三孔球阀211，此时的三孔球阀211后侧与连接管209连通，右侧的孔与球壳210的孔洞连通，而左侧孔被球壳210的内壁挡住，因此水只会顺着右侧软管212进入右侧的储水箱213中，右侧储水箱213的重力增大会压缩弹簧214向下移动，移动的同时会带动右侧齿条217的移动使其与之啮合的第一齿轮220转动，第一齿轮220带动中部的转轴218旋转。

升降组件300，包括第二转杆301，第二转杆301的顶端固定安装有轴承311，第二转杆301的底端固定安装有第三锥齿轮302，轴承311的外壁转动安装有多组叶片座312，多组叶片座312的末端内部均固定安装有螺旋叶片313，第二转杆301的顶端通过转动轴承311使其三个叶片座312带动螺旋叶片313旋转，由于此时的螺旋叶片313为平行于水面的状态，其旋转不会对无人机产生动力影响，第二转杆301的中上部滑动安装有底盘310，底盘310的顶端固定安装有多组第二固定座315，多组叶片座312的一侧固定安装有第一固定座314，第二固定座315和第一固定座314之间通过活动杆316相连接，活动杆316分别与第二固定座315和第一固定座314为转动连接，如若底盘310的下移带动活动杆316的移动，活动杆316拉动叶片座312上的螺旋叶片313在轴承311上发生旋转，此时螺旋叶片313与空气产生角度，旋转时会产生动力增大无人机的动力，防止无人机取水时重力增大而无法及时提供动力导致坠机的问题，转轴218的后侧固定安装有第四锥齿轮305，第四锥齿轮305的后侧啮合连接有第五锥齿轮306，第五锥齿轮306的中部固定安装有第三转杆307，第三转杆307的顶部依次贯穿储水舱101和工作舱102并固定安装有第四齿轮308，其特征在于：第二转杆301的中下部外壁转动安装有螺纹管303，螺纹管303的底端固定安装有第三齿轮304，第三齿轮304与第四齿轮308啮合，螺纹管303的中上部螺纹安装有支撑块309，通过第四锥齿轮305的动力传输，第三转杆307上的第五锥齿轮306和第四齿轮308转动，第四齿轮308通过第三齿轮304使得螺纹管303旋转进而使其顶部的支撑块309下移，其中底盘310与支撑块309无连接关系，且底盘310的底部设有凹槽可以在支撑块309的上部进行下移。

先通过直流电机104带动螺旋桨105的旋转将无人机飞至所需取样的水域上方，再下降无人机使其伸缩水管208深入水面，启动伺服电机201，使其带动第一锥齿轮202旋转，第一锥齿轮202分别对第二锥齿轮204和第三锥齿轮302进行动力传输，使其分别带动第一转杆203和第二转杆301进行转动，其第一转杆203在第二转杆301内部转动但两者之间互不影响，第二转杆301的顶端通过转动轴承311使其三个叶片座312带动螺旋叶片313旋转，由于此时的螺旋叶片313为平行于水面的状态，其旋转不会对无人机产生动力影响，同时第一转杆203带动抽水舱206内部的涡轮205压缩空气使其抽水管207可以将水抽入抽水舱206内，水顺着连接管209进入球壳210内，由于球壳210的内部设有三孔球阀211，此时的三孔球阀211后侧与连接管209连通，右侧的孔与球壳210的孔洞连通，而左侧孔被球壳210的内壁挡住，因此水只会顺着右侧软管212进入右侧的储水箱213中，右侧储水箱213的重力增大会压缩弹簧214向下移动，移动的同时会带动右侧齿条217的移动使其与之啮合的第一齿轮220转动，第一齿轮220带动中部的转轴218旋转，使其转轴218上的转盘219和第四锥齿轮305转动，通过第四锥齿轮305的动力传输，第三转杆307上的第五锥齿轮306和第四齿轮308转动，第四齿轮308通过第三齿轮304使得螺纹管303旋转进而使其顶部的支撑块309下移，底盘310失去支撑块309的支撑受重力再次下移至支撑块309上，底盘310的下移带动活动杆316的移动，活动杆316拉动叶片座312上的螺旋叶片313在轴承311上发生旋转，此时螺旋叶片313与空气产生角度，旋转时会产生动力增大无人机的动力，防止无人机取水时重力增大而无法及时提供动力导致坠机的问题，并且转轴218会带动三孔球阀211发生转动，使其原先与球壳210连通的孔慢慢闭合，原先闭合的孔慢慢与球壳210连通，最终在右侧储水箱213取满时关闭右侧取水通道向左侧储水箱213进行输水，此时表示该区域或深度采样完成，操作无人机改变取水位置，进行二次取水，左侧储水箱213的下降带动左侧齿条217的移动，左侧齿条217先对第二齿轮221啮合传动，再传动至第一齿轮220处，此时重复之前传动过程再次根据重力增大使其飞行动力增大。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (2)

1.一种环保监测用无人机水质取样装置，其特征在于：包括，外壳组件（100），包括储水舱（101），以及固定安装在储水舱（101）顶部的工作舱（102），所述储水舱（101）与工作舱（102）之间相互平行，所述工作舱（102）的顶端固定安装有保护壳（106）；

取水组件（200），包括滑动安装在工作舱（102）内部后侧的伺服电机（201），所述伺服电机（201）的输出端固定安装有第一锥齿轮（202），所述工作舱（102）的底端中部转动安装有第一转杆（203），所述第一转杆（203）的中部固定安装有第二锥齿轮（204），所述第一转杆（203）的底端依次贯穿工作舱（102）和储水舱（101）并固定安装有涡轮（205），所述第一转杆（203）的底端设置有抽水舱（206），所述涡轮（205）位于抽水舱（206）的内部，所述抽水舱（206）的底端中部固定安装有抽水管（207），所述抽水管（207）的底端固定安装有伸缩水管（208），所述抽水舱（206）的前侧中部固定安装有连接管（209），所述连接管（209）的前端固定安装有球壳（210），所述球壳（210）的两侧固定安装有软管（212），两组所述软管（212）的末端均固定安装有储水箱（213），两组所述储水箱（213）的底端均固定安装有多个弹簧（214），两组所述储水箱（213）的前侧分别固定安装有第一连接杆（215）和第二连接杆（216），所述第一连接杆（215）和第二连接杆（216）的末端均固定安装有齿条（217），两组所述齿条（217）的相邻一侧分别啮合连接有第一齿轮（220）和第二齿轮（221），所述第一齿轮（220）和第二齿轮（221）相互啮合且均固定安装在储水舱（101）内，所述第一齿轮（220）的中部固定安装有转轴（218），所述转轴（218）的中部固定安装有转盘（219），所述转轴（218）的末端贯穿球壳（210）并固定安装有三孔球阀（211），所述三孔球阀（211）与球壳（210）转动连接；以及

升降组件（300），包括第二转杆（301），所述第二转杆（301）的顶端固定安装有轴承（311），所述第二转杆（301）的底端固定安装有第三锥齿轮（302），所述轴承（311）的外壁转动安装有多组叶片座（312），多组所述叶片座（312）的末端内部均固定安装有螺旋叶片（313），所述第二转杆（301）的中上部滑动安装有底盘（310），所述底盘（310）的顶端固定安装有多组第二固定座（315），多组所述叶片座（312）的一侧固定安装有第一固定座（314），所述第二固定座（315）和第一固定座（314）之间通过活动杆（316）相连接，所述活动杆（316）分别与第二固定座（315）和第一固定座（314）为转动连接，所述转轴（218）的后侧固定安装有第四锥齿轮（305），所述第四锥齿轮（305）的后侧啮合连接有第五锥齿轮（306），所述第五锥齿轮（306）的中部固定安装有第三转杆（307），所述第三转杆（307）的顶部依次贯穿储水舱（101）和工作舱（102）并固定安装有第四齿轮（308），所述第二转杆（301）的中下部外壁转动安装有螺纹管（303），所述螺纹管（303）的底端固定安装有第三齿轮（304），所述第三齿轮（304）与第四齿轮（308）啮合，所述螺纹管（303）的中上部螺纹安装有支撑块（309）。

2.根据权利要求1所述的一种环保监测用无人机水质取样装置，其特征在于：所述工作舱（102）的四周均固定安装有支撑杆（103），多组所述支撑杆（103）的末端均固定安装有直流电机（104），多组所述直流电机（104）的输出端均固定安装有螺旋桨（105）。