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专利号: 2024116282552
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于无人机的海水采样装置,其特征在于:包括无人机、牵引装置、液体储存装置与采样子装置;采样子装置通过牵引装置可升降固定在无人机的下方,采样子装置用于降落至海水的设定位置区域实现海水取样;液体储存装置设置在无人机上,通过取液管从采样子装置内取样存储;

液体储存装置设置有多个分区,每个分区之间间隔形成独立的存储空间,每个分区连接设置单独的分流管,取液管的上端通过设置的分流仓连接各个分流管;分流仓与每个分流管的连接处设置第三电动阀门。

2.如权利要求1所述的基于无人机的海水采样装置,其特征在于:液体储存装置设置为圆柱形腔体,圆柱形腔体内部通过设置分隔板隔开,以形成多个分区。

3.如权利要求1所述的基于无人机的海水采样装置,其特征在于:液体储存装置设置为圆柱形腔体,在圆柱形的腔体内分别设置多个储样瓶,储样瓶设置为扇形的柱体结构,每个储样瓶的扇形面与圆柱形腔体的内壁相适配;储样瓶按照圆周阵列分布在圆柱形的腔体内。

4.如权利要求3所述的基于无人机的海水采样装置,其特征在于:储样瓶上端设置有开口,开口处设置可开合的密封门。

5.如权利要求1所述的基于无人机的海水采样装置,其特征在于:分流仓的设置为圆柱形结构;在圆柱形的外侧壁对应各个分区的位置,分别设置第三电动阀门;

在分流仓的下端连接设置有抽水泵,抽水泵的两端分别连接取液管和分流仓;

或者,取液管上端设置有管加固器,通过管加固器将取液管固定连接在液体储存装置下端。

6.如权利要求1所述的基于无人机的海水采样装置,其特征在于:采样子装置包括可伸缩外壳,可伸缩外壳的两端面固定连接采样装置下板和采样装置上板,形成可压缩空腔;采样装置下板和采样装置上板上分别设置通孔,通孔处分别设置一个或多个第二电动阀门。

7.如权利要求6所述的基于无人机的海水采样装置,其特征在于:可伸缩外壳内贯穿设置活塞杆,活塞杆上连接设置活塞,活塞6与活塞杆7共同组成电动活塞,活塞6包括塞子结构以及电驱动机构;可伸缩外壳上设置第一电动阀门;第一电动阀门打开,无人机上的控制装置控制活塞,带动活塞杆移动,从而伸缩外壳压缩和伸长;

或者,可伸缩外壳为灯笼式的折叠结构,可伸缩外壳上交替设置有向内的折痕和向外的折痕,通过压缩两端的采样装置下板和采样装置上板将折痕中间的面贴合,从而实现可伸缩外壳的压缩。

8.如权利要求1所述的基于无人机的海水采样装置,其特征在于:采样子装置上还设置有水位传感器,采样子装置内部设置有深度传感器,水位传感器、深度传感器分别与设置在无人机上的主控制器通信连接;

或者,无人机上设置牵引装置,采样子装置通过第一牵引绳挂置在牵引装置上,采样子装置上端的对称设置有多个第二牵引绳,第一牵引绳与第二牵引绳通过连接卡扣连接;

牵引装置连接第一牵引绳处设置对齐口,当第一牵引绳缩回牵引装置内,连接卡扣插接在对齐口中实现固定;

连接卡扣下端设置有对齐扣,采样子装置收回顶端时,对齐扣与对齐口对齐,取液管的位置与第二电动阀门对齐,将取液管伸入第二电动阀门的阀门口处,进入采样子装置内;

或者,牵引装置包括卷扬机,以及传动连接的侧边牵引齿轮、副齿轮、旋转轴和副旋转轴;

卷扬机的动力输出端连接侧边牵引齿轮,带动侧边牵引齿轮转动;牵引齿轮啮合连接有副齿轮,侧边牵引齿轮转动带动副齿轮转动,同时带动旋转轴转动;副齿轮传动连接副旋转轴,带动副旋转轴转动;

卷扬机旋转带动第一牵引绳缠绕在卷扬机的旋转轴连接的滚筒上。

9.基于权利要求1‑8任一项所述的基于无人机的海水采样装置的采样控制方法,其特征在于,包括如下步骤:控制无人机飞行至设定的目标区域,控制牵引装置下放采样子装置;

控制采样子装置的初始状态为第二电动阀门打开,并且活塞处于压缩状态;

当采样子装置上的水位传感器以及深度传感器的检测到信号,控制活塞动作采样子装置为展开状态,并开始计时;

根据获取的采样子装置上深度传感器以及水位传感器的信号,关闭第二电动阀门,控制牵引装置上拉采样子装置,将采样的水存入液体储存装置对应的分区内。

10.如权利要求9所述的采样控制方法,其特征在于:

控制无人机飞行之前,还包括基于目标区域进行路径规划,得到进行多点采样的规划路径,步骤具体的:获取包含目标区域的地图;

根据多点采样的目标位置,在地图上标注每个目标位置;

将两两目标位置进行连接;

依次连接目标位置,最后一个目标位置连接至样品存放点形成多个路径,选择最短的路径为规划后的路径;

或者,将采样的水存入液体储存装置对应的分区内,包括如下步骤:

控制液体储存装置的对应分区的第三电动阀门打开;

将取液管伸入至采样子装置内,启动抽水泵将取样的液体样本输送至液体储存装置的对应分区内,然后依次关闭抽水泵与第三电动阀门。