[發明專利]水下沉積物采樣機器人及其采樣方法

在審

• 申請號: 201410783102.5
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104458330A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 高鵬;鄭彬;彭波;張祺;王小軍;馬紅林
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G01N1/10
• 分類號: G01N1/10
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李強

1.一種水下沉積物采樣機器人，包括主艙體以及安裝在主艙體上的推進器和采樣器，其特征在于：所述主艙體上還設置有配重塊和氣瓶，所述配重塊安裝在主艙體下部，所述氣瓶位于主艙體外，該氣瓶上設置有排氣閥。

2.根據權利要求1所述的水下沉積物采樣機器人，其特征在于：所述氣瓶安裝在主艙體頂部外側，所述排氣閥設置在氣瓶頂部，所述氣瓶底部還設置有進水閥，所述采樣器安裝在主艙體下部，所述配重塊對稱地安裝在采樣器的兩側。

3.根據權利要求2所述的水下沉積物采樣機器人，其特征在于：所述氣瓶中部設置有隔板，該隔板將氣瓶內腔分隔為前后兩部分，且前后兩部分腔體的容積相同，所述排氣閥和進水閥均為兩個，分別靠近氣瓶前后兩端，該排氣閥和進水閥由控制器單獨控制。

4.根據權利要求2所述的水下沉積物采樣機器人，其特征在于：還包括線纜，所述線纜連接在采樣器頂部，所述主艙體內密封地設置有姿態傳感器、攝像頭和聲吶，所述攝像頭為2個，一個水平設置，另一個朝下設置，所述聲吶朝向下方，所述線纜與姿態傳感器、攝像頭和聲吶通信連接。

5.根據權利要求4所述的水下沉積物采樣機器人，其特征在于：所述采樣器包括、包括采樣管，所述采樣管上方從上到下依次設置有連接環、固定套、卡緊機構和采樣管上蓋，連接環與所述主艙體連接，固定套通過固定塊與連接環連接，固定套內設置有滑動芯軸，所述線纜連接在滑動芯軸上端，所述滑動芯軸下部設置有與卡緊機構配合的執行塊，所述卡緊機構與采樣管上蓋上的卡接部配合，所述采樣管上部豎直設置有導向軸，采樣管上蓋套在該導向軸上，并能沿導向軸上下運動，采樣管上蓋與采樣管之間設置有拉簧。

6.根據權利要求5所述的水下沉積物采樣機器人，其特征在于：所述卡接部為固定在采樣管上蓋上表面的卡接塊，該卡接塊側面開設有多個卡接槽，所述卡緊機構包括豎向設置在固定套側的撥動塊以及連接在撥動塊下端的卡接頭，卡接頭朝向所述固定套，撥動塊內側設置有連接塊，所述固定套下部外壁設置有扭簧架，所述連接塊和扭簧架通過銷軸穿設連接，該銷軸上還套有扭簧，該扭簧一端抵在固定套外壁上，另一端抵在連接塊下部。

7.根據權利要求6所述的水下沉積物采樣機器人，其特征在于：所述滑動芯軸滑動安裝在固定套內，固定套外壁沿軸向開設有多條導向通槽，所述固定套外套有安裝環，所述執行塊通過擋銷安裝在安裝環上，該擋銷穿過安裝環與滑動芯軸固定，所述執行塊下部抵在撥動塊內側，使卡接頭保持在卡接槽內。

8.根據權利要求7所述的水下沉積物采樣機器人，其特征在于：所述滑動芯軸上部沿軸向開設有限位通槽，該限位槽位于執行件上方，所述限位槽內橫向設有限位銷，限位銷兩端穿出所述固定套側壁，還包括采樣管下蓋和轉動支架，該轉動支架第一端與采樣管中部鉸接，第二端安裝所述采樣管下蓋，該轉動支架的第二端上水平設置有限位塊，該限位塊上有設置有卡孔，其中一個所述撥動塊的卡接頭伸入卡孔內，將所述轉動支架鎖定。

9.一種根據權利要求5至8任意一項所述的水下沉積物采樣機器人的采樣方法，其特征在于：包括以下步驟：

一、水下沉積物采樣機器人水平移動尋找最佳采樣位置；

二、確定采樣位置后，水下沉積物采樣機器人調整姿態，處于水平狀態，并緩慢移動至采樣管接觸到沉積物；

三、開啟氣瓶上的排氣閥和進水閥，將氣瓶緩緩注水，水下沉積物采樣機器人的凈浮力向下并逐漸變大，將采樣器壓入水底采樣；

四、采樣器采樣完成后，拉起線纜，將采樣管封閉；

五、繼續收起線纜，將水下沉積物采樣機器人拉回。

10.根據權利要求9所述的水下沉積物采樣機器人的采樣方法，其特征在于：所述步驟三中，先開啟氣瓶上的排氣閥排氣產生向下的推動力，再開啟進水閥注水形成向下的作用力，并通過控制進水閥的進水量調節水下沉積物采樣機器人至水平；

所述步驟四中，采樣器采樣完成后，通過線纜拉動滑動芯軸上移，使采樣管上蓋將采樣管上端封閉，待離開水底后，將采樣管下端封閉。