[發明專利]一種潮間帶沉積物分析采樣智能機器人

在審

• 申請號: 202110291904.4
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113203432A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 王奎;岳建行;傅常泰
• 申請（專利權）人: 浙江大學;舟山水全科技有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01N1/02;G01N1/08;G01N1/10;B62D55/065
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種潮間帶沉積物分析采樣智能機器人，其特征在于，包括觀察模塊(1)、通訊及定位模塊(2)、分析模塊(3)、采樣模塊(4)、數據采集控制模塊(5)、供電模塊(6)和履帶車底盤(8),所述履帶車底盤中間區域為設備承載區，所述觀察模塊(1)、通訊及定位模塊(2)、分析模塊(3)、采樣模塊(4)、數據采集控制模塊(5)、供電模塊(6)均設置在設備承載區上；

所述履帶車底盤(8)包括設備承載區、位于設備承載區兩側的兩個履帶單元，每個履帶單元均包括履帶、履帶驅動機構、至少一個主動輪和若干從動輪；履帶驅動機構與所述主動輪相連驅動履帶運動；

所述觀察模塊布置在設備承載區的前部，用于獲取圖像信息；

所述的分析模塊、采樣模塊、供電模塊均位于設備承載區的中下部，使機器人重心降低，其中分析模塊包括第一直線推桿電機和多參數傳感器,所述第一直線推桿電機設置在設備承載區的底部，多參數傳感器位于第一直線推桿電機的推桿端部；所述采樣模塊包括第二直線推桿電機和沉積物柱狀采樣器，所述第二直線推桿電機設置在設備承載區的底部，沉積物柱狀采樣器位于第二直線推桿電機的推桿端部；

所述供電模塊為智能機器人各用電模塊供電，

所述通訊定位模塊和數據采集控制模塊位于設備承載區的后部，其中通訊定位模塊與岸上操作終端進行無線通信；所述數據采集控制模塊(5)分別與觀察模塊(1)、分析模塊(3)、采樣模塊(4)相連獲取各模塊采集的信息并進行控制，所述數據采集控制模塊(5)還分別與通訊及定位模塊(2)、履帶驅動機構相連。

2.根據權利要求1所述的潮間帶沉積物分析采樣智能機器人，其特征在于，所述的觀察模塊包括廣角攝像頭和無線通信模塊，所述無線通信模塊可直接與岸上操作終端進行無線連接以實時傳輸廣角攝像頭拍攝的圖像信息。

3.根據權利要求1所述的潮間帶沉積物分析采樣智能機器人，其特征在于，所述的機器人還包括清洗模塊，所述清洗模塊安裝于設備承載區的底部，并位于所述采樣模塊和分析模塊的側方，所述清洗模塊包括高壓龍頭和水箱，所述高壓龍頭朝向多參數傳感器和沉積物柱狀采樣器。

4.根據權利要求1所述的潮間帶沉積物分析采樣智能機器人，其特征在于，所述的履帶為橡膠材料，履帶表面具有凸起花紋；所述主動輪和從動輪為尼龍材料。

5.根據權利要求1所述的潮間帶沉積物分析采樣智能機器人，其特征在于，兩個履帶單元上的兩個履帶驅動機構均為直流減速電機，且各自獨立驅動其連接的主動輪，兩個直流減速電機可實現差速轉向；電機出軸處采用機械密封結構。

6.根據權利要求1所述的潮間帶沉積物分析采樣智能機器人，其特征在于，所述的沉積物柱狀采樣器的前端為內凹蓮花瓣式彈片結構；內凹蓮花瓣式結構的后端連接中空的采樣管。

7.根據權利要求6所述的潮間帶沉積物分析采樣智能機器人，其特征在于，所述的第二直線推桿電機的前端設有多個沉積物柱狀采樣器。

8.一種權利要求1所述的潮間帶沉積物分析采樣智能機器人的自動采集方法，其特征在于包括：

預先設置采樣經緯度，岸上終端與機器人通過通訊及定位模塊進行信號傳輸，由機器人實時發回行進軌跡、位置、數據信息；

機器人按預先設置的行進路線行進；觀察模塊持續工作，采集圖像信息，當圖像信息中的前方物體高度高于設定的安全過障閾值時，判斷為前方存在障礙物，此時數據采集控制模塊(5)控制兩個履帶單元做差速運動進行轉向，轉向后前進設定距離，再重新轉向定位至指定站位方向并行駛；若檢測到的前方物體低于設定的安全過障閾值時，則直接按原路線行進；

至指定站位后，根據預設需求，分析模塊中的第一直線步進電機帶動多參數傳感器由安全高度緩緩下降至測定高度，使得多參數傳感器插入水潭或沉積物中，多參數傳感器獲得的環境數據被采集至數據采集模塊中，并通過通訊及定位模塊發送至岸上終端；完成測定時，分析模塊中的第一直線步進電機再次帶動傳感器上升至安全高度

根據預設需要，若需采樣，采樣模塊中的第二直線步進電機驅動柱狀采樣器插入沉積物一定深度，沉積物將通過沉積物柱狀采樣器進入采樣管中；沉積物柱狀采樣器為內凹彈鋼片蓮花瓣結構，沉積物擠壓進入采樣管后受彈鋼片支撐只進不出；采樣后，第二直線電機驅動采樣器上升收縮至履帶車內部，完成一次沉積物采樣；

機器人繼續前進至下一個指定站位，按任務進行采樣或分析。