CN212432605U - 一种无人机探矿用土壤样采集系统 - Google Patents

Abstract

一种无人机探矿用土壤样采集系统，包含有无人机模块、土壤采集模块；所述无人机模块包含有机身、螺旋叶片、与螺旋叶片相连的电机、驱动轮、从动轮、与驱动轮和从动轮连接的边框；所述边框连接于机身、机臂，所述边框外部连接有驱动轮和从动轮；所述土壤采集模块包含有与所述无人机模块的机身连接的连接盘，连接盘的底面通过焊接固定连接有钻杆，钻杆采用微型电动伸缩杆，钻杆的底端固定安装有微型驱动电机，微型驱动电机的正下方安装有取样器。本系统采用无人机的螺旋叶片这一飞行系统和由驱动轮、从动轮组成的行走系统相结合的结构设计，既能够实用无人机的飞行模式到达较远距离的采样地区，又能够通过对较小范围进行具体采样位置的调整。

Description

一种无人机探矿用土壤样采集系统

技术领域

本实用新型涉及土壤采样技术领域，更具体地说，特别涉及一种无人机探矿用土壤样采集系统。

背景技术

近年来，无人机技术在各个技术领域已得到了广泛的应用，无人机平台可搭载不同设备，实现摄影、摄像、测绘、取样、运输等多种功能。在探矿领域也承担了土壤取样的任务。

通常传统的矿区取样为人工点分布矿区位置，再根据点的位置进行深度矿区土壤采样。此种方式依赖人工，由于矿区通常面积较大，需要耗费大量的人力，工作时间长，工作效率低下。

实用新型内容

(1)技术问题

因此，如何解决传统矿区进行土壤采样依赖人工，耗费人力大，工作时间长且效率低下的问题，成了本领域技术人员亟待解决的问题。

(2)技术方案

针对上述问题，本实用新型的内容是提供一种无人机探矿用土壤样采集系统。

一种无人机探矿用土壤样采集系统，包含有无人机模块、土壤采集模块；

所述无人机模块包含有机身、螺旋叶片、与螺旋叶片相连的电机、驱动轮、从动轮、与驱动轮和从动轮连接的边框；

所述机身顶部铺设有太阳电池；所述机身为圆台状，所述机身安装有L形的机臂，所述机臂上端设置有螺旋叶片，每组螺旋叶片电连接于电机；所述机臂至少设置有三个，所述机臂等间隔设置；

所述边框连接于所述机身、机臂，所述边框外部连接有驱动轮和从动轮，所述驱动轮通过其轮轴转动连接于边框左右两侧的前端，所述从动轮通过其轮轴转动连接于边框左右两侧的后端；所述驱动轮的轮轴固定连接有驱动电机，所述驱动电机连接的边框处通过螺栓安装有支撑板，用于放置驱动电机；所述驱动轮还电连接于行走控制模块，所述行走控制模块通信连接于驱动轮控制器，用于控制驱动轮的前进、后退、转向、加速、减速、停止。

所述驱动轮或从动轮位于所述螺旋叶片的侧下方，驱动轮、从动轮的行走与螺旋叶片的旋转互不干扰；

所述边框的外框架呈正方形，所述边框的外框架通过与机身、机臂通过连接杆连接，各个连接杆之间进行加固连接杆的连接，外框架与机身、机臂连接杆的连接、连接杆之间加固连接杆的连接连接采用螺栓螺杆固定连接；

所述无人机模块与终端模块通讯连接；

所述土壤采集模块包含有与所述无人机模块的机身连接的连接盘，所述连接盘为圆形或方形的片状结构，所述连接盘上均匀设置有至少三个螺栓孔，通过螺栓固定连接于所述无人机模块的机身底部；所述连接盘的底面通过焊接固定连接有钻杆，所述钻杆采用微型电动伸缩杆，所述钻杆的底端固定安装有微型驱动电机，所述微型驱动电机的正下方安装有取样器；所述取样器是包含有钻头和土壤收集部的一体结构，所述钻头位于土壤收集部下方，所述钻头采用螺旋钻头，所述土壤收集部采用设置有若干土壤收集槽的圆杆；所述土壤收集槽呈圆环状且等间隔平行排布，所述土壤收集槽设置有挡边，所述挡边呈上窄下宽的圆台状，所述挡边用于防止土壤样品收集后无人机飞行过程中土壤样品掉落；所述土壤收集槽的缺口位于所述圆杆壁外周，所述土壤收集槽的深度是土壤收集槽缺口高度的至少两倍。

所述土壤采集模块设置有若干个，所述土壤采集模块呈环形矩阵或方形矩阵排布。

进一步的，所述连接盘上均匀设置有六个螺栓孔。

进一步的，所述电机、所述驱动电机、所述微型电动伸缩杆和所述微型驱动电机分别与所述无人机模块的太阳电池电性连接。

进一步的，所述太阳电池采用柔性薄膜多结级联砷化镓太阳能电池。

(3)有益效果

①本无人机探矿用土壤样采集系统采用无人机的螺旋叶片这一飞行系统和由驱动轮、从动轮组成的行走系统相结合的结构设计，使得该土壤样品采集系统既能够实用无人机的飞行模式到达较远距离的采样地区，又能够通过驱动轮和从动轮组成的行走系统对较小范围进行具体采样位置的调整。

②利用光电转化效率高的柔性薄膜多结级联砷化镓太阳能电池，质量轻，质量比功率高，适于无人机机身铺设并为其电机、驱动电机、微型电动伸缩杆和微型微型驱动电机供电。

③土壤采集模块中土壤收集槽的挡边设计，使得土壤样品收集后的运输过程中，防止土壤样品掉落。

附图说明

图1是无人机探矿用土壤样采集系统俯视结构示意图；

图2是无人机探矿用土壤样采集系统侧视结构示意图；

图3是土壤采集模块结构示意图；

图4是连接盘结构示意图；

图5是取样器放大结构示意图；

图6是土壤收集部放大立体结构示意图。

图中：1是机身，101是机臂；2是螺旋叶片，3是电机，4是驱动轮，41是驱动电机，42是支撑板；5是从动轮，6是边框，61是连接杆，62是加固连接杆；7是行走控制模块，8是连接盘，9是钻杆，10是微型驱动电机，11取样器是，111是钻头，112是土壤收集部，1121是土壤收集槽，1122是挡边，1123是缺口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图6所示，一种无人机探矿用土壤样采集系统，包含有无人机模块、土壤采集模块。所述无人机模块包含有机身1、螺旋叶片2、与螺旋叶片相连的电机3、驱动轮4、从动轮5、与驱动轮和从动轮连接的边框6；

如图1-图2所示，所述机身1顶部铺设有太阳电池，所述机身1为圆台状，所述机身1通过螺栓固定安装有L形的机臂101，所述机臂101上端设置有螺旋叶片2，每组螺旋叶片2电连接于电机3；所述机臂101至少设置有三个，所述机臂101等间隔设置；所述边框6连接于所述机身1、机臂101，所述边框6外部连接有驱动轮4和从动轮5，所述驱动轮4通过其轮轴转动连接于边框6左右两侧的前端，所述从动轮5通过其轮轴转动连接于边框6左右两侧的后端。所述驱动轮4的轮轴固定连接有驱动电机41，所述驱动电机连接的边框处通过螺栓安装有支撑板42，用于放置驱动电机；所述驱动轮还电连接于行走控制模块7，所述行走控制模块通信连接于驱动轮控制器，用于控制驱动轮的前进、后退、转向、加速、减速、停止。行走控制模块可安装于机身，也可安装于边框的连接杆或加固连接杆上，采用螺栓固定连接；行走控制模块采用遥控汽车接收器，与其通讯连接的驱动轮控制器采用遥控汽车遥控器。采用驱动轮驱动，采用从动轮跟随驱动轮转向，使得转向更加方便。所述驱动轮4或从动轮5位于所述螺旋叶片2的侧下方，驱动轮4或从动轮5的行走与螺旋叶片2的旋转互不干扰；

所述边框6的外框架呈正方形，所述边框6的外框架通过与机身1、机臂101通过连接杆61连接，各个连接杆之间也进行加固连接杆62的连接，上述连接采用螺栓螺杆固定连接，起加固作用。

在本实用新型的一个实施例中，框架6采用类似蜘蛛网型的结构，但不限于各连接杆之间的横纵网格型连接。

所述无人机模块与终端模块通讯连接，所述终端模块还用于控制无人机的起飞、停飞、行走、钻土、钻杆伸缩。

如图2-图6所示，所述土壤采集模块包含有与所述无人机模块的机身1连接的连接盘8，所述连接盘8为圆形或方形的片状结构，所述连接盘8上均匀设置有至少三个螺栓孔81，优选六个螺栓孔。所述连接盘采用硬质金属材质，连接盘8通过螺栓82固定连接于所述无人机模块的机身1底部；所述连接盘8的底面通过焊接固定连接有钻杆9，所述钻杆9采用微型电动伸缩杆，所述钻杆的底端固定安装有微型驱动电机10，所述微型驱动电机10的正下方安装有取样器11；所述取样器是包含有钻头111和土壤收集部112的一体结构，所述钻头111位于土壤收集部112下方，所述钻头111采用螺旋钻头，所述土壤收集部112采用设置有若干土壤收集槽1121的圆杆；所述土壤收集槽呈圆环状且等间隔平行排布，所述土壤收集槽设置有挡边1122，所述挡边呈上窄下宽的圆台状，所述挡边用于防止土壤样品收集后无人机飞行过程中土壤样品掉落；所述土壤收集槽的缺口1123位于所述圆杆壁外周，土壤样品在钻头旋转力的作用下经由缺口进入土壤收集槽中；所述土壤收集槽的深度是土壤收集槽缺口高度的至少两倍。所述土壤采集模块设置有若干个，所述土壤采集模块呈环形矩阵或方形矩阵排布。

在本实用新型的一个实施例中，机身表面铺设的太阳电池采用柔性薄膜多结级联砷化镓太阳能电池，质量轻，光电转化效率高，质量比功率高；电机、驱动电机、微型电动伸缩杆和微型驱动电机分别与无人机模块的太阳电池电性连接。

无人机的终端模块包含有行走控制模块、飞行控制模块，其飞行控制模块用于控制螺旋叶片的飞行方向和飞行速度，行走控制模块用于控制驱动轮的行走方向、速度，即，采用终端模块能够精确地确定土壤取样的位置。同时终端模块设置有微型电动伸缩杆和微型电机的遥控器，能够控制微型电动伸缩杆和微型电机的启停。

本无人机探矿用土壤样采集系统的工作原理：

利用螺旋叶片飞行至采样区域，通过移动驱动轮带动从动轮一同行走至精确的采样位置，停止无人机的运动，此时，先将位于两端的取样器通过微型电动伸缩杆的伸长插入土壤中一段距离，起到固定作用。然后启动微型电机带动取样器的钻头旋转，同时通过微型电动伸缩杆将指定的取样器伸长到指定的土壤深度，此时土壤样品便收集于土壤收集槽中，土壤收集槽的挡边设计，使得土壤样品收集后的运输过程中，防止土壤样品掉落。遥控将钻头停止转动，同时将微型电动伸缩杆收缩至原长度，使得土壤样品离开地面。然后利用驱动轮、从动轮行走至附近范围的其他土壤取样点，遥控其他的土壤取样模块进行土壤取样操作。待土壤样品获取完成后，启动螺旋叶片的电机，使得无人机飞回，进行土壤样品的分析。

本无人机探矿用土壤样采集系统采用无人机的螺旋叶片这一飞行系统和由驱动轮、从动轮组成的行走系统相结合的结构设计，使得该土壤样品采集系统既能够实用无人机的飞行模式到达较远距离的采样地区，又能够通过驱动轮和从动轮组成的行走系统对较小范围进行具体采样位置的调整。

利用光电转化效率高的柔性薄膜多结级联砷化镓太阳能电池，质量轻，质量比功率高，适于无人机机身铺设并为其电机、驱动电机、微型电动伸缩杆和微型微型驱动电机供电。

土壤采集模块中土壤收集槽的挡边设计，使得土壤样品收集后的运输过程中，防止土壤样品掉落。

本实用新型不局限于上述实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可以得出其他各种形式的产品。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本实用新型的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种无人机探矿用土壤样采集系统，其特征在于：包含有无人机模块、土壤采集模块；

所述无人机模块包含有机身、螺旋叶片、与螺旋叶片相连的电机、驱动轮、从动轮、与驱动轮和从动轮连接的边框；

所述机身顶部铺设有太阳电池；所述机身为圆台状，所述机身安装有L形的机臂，所述机臂上端设置有螺旋叶片，每组螺旋叶片电连接于电机；所述机臂至少设置有三个，所述机臂等间隔设置；

所述边框连接于所述机身、机臂，所述边框外部连接有驱动轮和从动轮，所述驱动轮通过其轮轴转动连接于边框左右两侧的前端，所述从动轮通过其轮轴转动连接于边框左右两侧的后端；所述驱动轮的轮轴固定连接有驱动电机，所述驱动电机连接的边框处通过螺栓安装有支撑板，用于放置驱动电机；所述驱动轮还电连接于行走控制模块，所述行走控制模块通信连接于驱动轮控制器，用于控制驱动轮的前进、后退、转向、加速、减速、停止；

所述驱动轮或从动轮位于所述螺旋叶片的侧下方；

所述边框的外框架呈正方形，所述边框的外框架通过与机身、机臂通过连接杆连接，各个连接杆之间进行加固连接杆的连接，外框架与机身、机臂连接杆的连接、连接杆之间加固连接杆的连接连接采用螺栓螺杆固定连接；

所述无人机模块与终端模块通讯连接；

所述土壤采集模块包含有与所述无人机模块的机身连接的连接盘，所述连接盘为圆形或方形的片状结构，所述连接盘上均匀设置有至少三个螺栓孔，所述连接盘通过螺栓固定连接于所述无人机模块的机身底部；所述连接盘的底面通过焊接固定连接有钻杆，所述钻杆采用微型电动伸缩杆，所述钻杆的底端固定安装有微型驱动电机，所述微型驱动电机的正下方安装有取样器；所述取样器是包含有钻头和土壤收集部的一体结构，所述钻头位于土壤收集部下方，所述钻头采用螺旋钻头，所述土壤收集部采用设置有若干土壤收集槽的圆杆；所述土壤收集槽呈圆环状且等间隔平行排布，所述土壤收集槽设置有挡边，所述挡边呈上窄下宽的圆台状，所述挡边用于防止土壤样品收集后无人机飞行过程中土壤样品掉落；所述土壤收集槽的缺口位于所述圆杆壁外周，所述土壤收集槽的深度是土壤收集槽缺口高度的至少两倍；

所述土壤采集模块设置有若干个，所述土壤采集模块呈环形矩阵或方形矩阵排布。

2.根据权利要求1所述的一种无人机探矿用土壤样采集系统，其特征在于：所述连接盘上均匀设置有六个螺栓孔。

3.根据权利要求2所述的一种无人机探矿用土壤样采集系统，其特征在于：所述电机、所述驱动电机、所述微型电动伸缩杆和所述微型驱动电机分别与所述无人机模块的太阳电池电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种无人机探矿用土壤样采集系统，其特征在于：所述太阳电池采用柔性薄膜多结级联砷化镓太阳能电池。

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