一种可智能行走的红树林土壤样品自动采集设备

本实用新型涉及样品采集设备技术领域，具体涉及一种可智能行走的红树林土壤样品自动采集设备。

背景技术：

红树林生长在热带、亚热带地区的潮间带地区，是一类生物多样性和生产力比较高的木本植物群落，其土壤的有机碳库在生态系统中起着至关重要的作用。由于红树林湿地是海陆营养物质的交错地带，湿地中的沉积物中有机碳的输入是其主要贡献者。目前国内外学者在对红树林土壤样品进行采样时，主要以及样地调查方法为主，采集时科研人员需要穿着水鞋、防刮伤衣服以及带着帽子在红树林样地穿梭。由于红树林样地受潮汐水文过程中潮水淹没的周期性作用，以及红树林样地枝杈众多等干扰因素，科研人员在进行红树林样地调查时常常被红树林树枝刮伤，甚至有时会困在到滩涂淤泥之中无法动弹，因此目前存在红树林土壤样品调查采集缓慢，人工调查困难以及工作效率低下等问题，严重影响了红树林样品采样的速度以及科研人员开展相关科学研究的工作效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种可智能行走的红树林土壤样品自动采集设备，该自动采集设备提高了红树林样品采集的速度以及采用的效率，节省了红树林样地调查所需的大量的水鞋、防护衣以及采样仪器方面的花费，适于广泛推广和使用。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

一种可智能行走的红树林土壤样品自动采集设备，包括车体，所述车体上间隔设有载样台、机械手、360度摄像头以及gps天线，所述车体的前部设有激光测距装置，所述车体的下部设有双节双履带式驱动装置，所述车体内设有控制系统，所述机械手、360度摄像头、gps天线、激光测距装置和双节双履带式驱动装置均与所述控制系统连接。

进一步地，所述机械手包括机械手臂和一端与所述机械手臂连接的采样管，所述机械手臂远离采样管的一端与所述车体的上表面连接，所述采样管内设有可移动的活塞。

进一步地，所述双节双履带式驱动装置包括分别设于所述车体底部两侧的第一履带式驱动装置和第二履带式驱动装置，所述第一履带式驱动装置包括分别设于车体一侧的两端上的驱动轮和引导轮，所述驱动轮和引导轮上绕设安装有主履带，所述驱动轮传动连接于设于车体底部的驱动电机，用于驱动所述主履带旋转，所述引导轮还与一设于车体底部的转向机构连接，用于调整方向；所述主履带上位于驱动轮和引导轮之间设有多个等间距设置的承重轮；所述引导轮还连接有前摆臂手，所述前摆臂手包括转动臂，所述转动臂的两端分别通过转动轴固定连接有第一转动轮和第二转动轮，所述第一转动轮内设有轮毂电机，所述第一转动轮和第二转动轮上绕设安装有前摆臂履带，所述第一转动轮通过一连杆与引导轮连接，所述连杆的一端与第一转动轮转动连接，所述连杆的另一端与引导轮固定连接，所述驱动电机、转向机构和轮毂电机均与所述控制系统连接；所述第二履带式驱动装置的结构与第一履带式驱动装置的结构相同。

进一步地，所述采样管远离机械手臂的一端为开口端，所述开口端的直径小于采样管与机械手臂连接一端的直径。

进一步地，所述车体的底部还设有锂电池，所述锂电池均与所述驱动电机、转向机构、轮毂电机、控制系统、机械手臂、360摄像系统以及激光测距装置连接。

进一步地，所述机械手臂为自动旋转手臂。

进一步地，所述采样管的内顶部设置有位置传感器，所述位置传感器与控制系统连接，当位置传感器感应到活塞时，则通过控制系统控制机械手停止。

通过采用上述技术方案，本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过在车体底部及车体的前下部设置包括前摆臂手的双节双履带式驱动装置，使得本实用新型可以在红树林潮滩地貌地区起到防止车体下滑以及陷入泥坑等问题，前摆臂手在360度摄像头和激光测距装置的判断下可以很好的调整车体行进的方向，而gps天线可以保障红树林样品采样的精确位置，解决了科研人员在进行红树林样地调查避免被红树林树枝的刮伤以及陷入淤泥的问题，同时由于本实用新型集gps天线、激光测距装置以及360度摄像头于一身，大大提高了红树林样品采集的速度以及采用的效率，节省了红树林样地调查所需的大量的水鞋、防护衣以及采样仪器方面的花费，适于广泛推广和使用。因此，本实用新型的采样效率更高，智能化更强。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图中，1-车体，2-载样台，3-机械手，31-机械手臂，32-采样管，33-活塞，4-360度摄像头，5-gps天线，6-激光测距装置，7-双节双履带式驱动装置，71-第一履带式驱动装置，711-驱动轮，712-引导轮，713-主履带，714-承重轮，715-转动臂，716-第一转动轮，717-第二转到轮，718-前摆臂履带，72-第一履带式驱动装置，8-控制系统，9-锂电池。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当主体被称为“固定于”另一个主体，它可以直接在另一个主体上或者也可以存在居中的主体。当一个主体被认为是“连接”另一个主体，它可以是直接连接到另一个主体或者可能同时存在居中主体。当一个主体被认为是“设置于”另一个主体，它可以是直接设置在另一个主体上或者可能同时存在居中主体。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

实施例

如图1所示，一种可智能行走的红树林土壤样品自动采集设备，包括车体1，所述车体1上间隔设有载样台2、机械手3、360度摄像头4以及gps天线5，所述车体1的前部设有激光测距装置6，由于红树林样地中分布很多大大小小的红树林，且空间分布比较零散，没有呈现出规则的分布规律，因此本实用新型中的激光测距装置6以及360度摄像头4可以判断前方是否有障碍物，如果有障碍物，则调整方向，继续在其他地方采集。360度摄像头4的另外一个重要功能是拍摄当时红树林采样地点的样品所处的环境。gps天线5的主要目的是对行进方向进行定位，同时进行样品采样地点的定位。所述车体1的下部设有双节双履带式驱动装置7，所述车体1内设有控制系统8，控制系统8可采用现有技术中的控制器。所述机械手3、360度摄像头4、gps天线5、激光测距装置6和双节双履带式驱动装置7均与所述控制系统8连接。

进一步地，本实施例中所述机械手3包括机械手臂31和一端与所述机械手臂31连接的采样管32，所述机械手臂31远离采样管32的一端与所述车体1的上表面连接，所述采样管32内设有可自由移动的活塞33。其中，所述机械手臂31为自动旋转手臂，以便于将采集的红树林土壤样品自动移入车体1的载样台中。本实施例中所采用的机械手臂31为现有技术中的多关节机器人。采样管32的材质为钢制结构制作，当机械手臂31在红树林样地进行采集红树林土壤样品时，采样管32在机械手臂31的动力下垂直向红树林土壤样地钻入，随着土壤样品在采样管32中的积累，活塞33向机械手31方向移动。所述采样管32的内顶部设置有位置传感器，所述位置传感器与控制系统8连接，当活塞33移动到采样管32的顶部时，位置传感器感应到活塞33，则通过控制系统8控制机械手3停止。之后依靠机械手臂31的转动将采集的红树林土壤放入到车体1上的载样台2，可以通过控制机械手3的转动角度来实现将将采集的红树林土壤放入到载样台2上的不同位置。

本实施例中，所采用的激光测距装置6为现有技术中的激光测距仪。

进一步地，本实施例中所述双节双履带式驱动装置7包括分别设于所述车体1底部两侧的第一履带式驱动装置71和第二履带式驱动装置72，所述第一履带式驱动装置71包括分别设于车体1一侧的两端上的驱动轮711和引导轮712，所述驱动轮711和引导轮712上绕设安装有主履带713，所述驱动轮711传动连接于设于车体1底部的驱动电机(图未示)，用于驱动所述主履带713旋转，所述引导轮712还与一设于车体1底部的转向机构连接，用于调整方向。其中，所采用的转向机构为现有技术，如现有技术中的车辆(汽车)转向机构，或可参考公开号为cn208377051u名称为一种前轮转向连接机构的中国实用新型专利或公开号为cn1745013a名称为车辆用转向装置的中国发明专利。所述主履带713上位于驱动轮711和引导轮712之间设有多个等间距设置的承重轮714。所述引导轮712还连接有前摆臂手，所述前摆臂手包括转动臂715，所述转动臂715的两端分别通过连轴固定连接有第一转动轮716和第二转动轮717。所述第一转动轮716内设有轮毂电机，所述第一转动轮716和第二转动轮717上绕设安装有前摆臂履带718，前摆臂履带718上位于第一转动轮716和第二转动轮717之间也等间距设有承重轮。所述第一转动轮716通过一连杆(图未示)与引导轮712连接，所述连杆的一端与第一转动轮716的中心轴铰接，所述连杆的另一端与引导轮712的中心轴固定连接，且本实施例中所述第一转动轮716与所述引导轮712同轴设置，所述驱动电机、转向机构和轮毂电机均与所述控制系统8连接。所述第二履带式驱动装置的结构与第一履带式驱动装置的结构相同。前摆臂手中，通过控制第一转动轮716的正转或反转，可以控制前摆臂手转动，以使前摆臂手支撑于地面或离开地面。

使用双履带结构而不是轮子结构主要是受到红树林下方有淤泥或者沉积物，轮子容易在淤泥中下陷和打滑。控制系统8控制驱动轮711的转动来控制车体1的正常行进，如果车体1在行进的过程中遇到红树林滩涂中的水域以及滩涂泥坑，此时，通过控制系统8控制驱动轮711停止驱动，并通过控制系统8控制前摆臂手转动，使得前摆臂手对车体1起到支撑调节作用，这时，在前摆臂手的支撑下，再通过控制系统8控制转向机构转动进而使引导轮712调整方向，方向调整完毕后，控制系统8继续控制前摆臂手转动(通过第一转动轮716转动控制)以使第二转动轮717一端离开地面并驱动轮711进行前进。

进一步地，本实施例中所述采样管32远离机械手臂31的一端为开口端，所述开口端的直径小于采样管32与机械手臂31连接一端的直径，以防止所述活塞33从采样管32中掉出。

进一步地，本实施例中所述车体1的底部还设有锂电池9，所述锂电池9均与所述驱动电机、转向机构、轮毂电机、控制系统8、机械手臂31、360摄像系统4以及激光测距装置6连接，用于提供电源。

本实用新型通过在车体1底部及车体的前下部设置包括前摆臂手的双节双履带式驱动装置7，使得本实用新型可以在红树林潮滩地貌地区起到防止车体下滑以及陷入泥坑等问题，前摆臂手在360度摄像头4和激光测距装置6的判断下可以很好的调整车体1行进的方向，而gps天线5可以保障红树林样品采样的精确位置，解决了科研人员在进行红树林样地调查避免被红树林树枝的刮伤以及陷入淤泥的问题，同时由于本实用新型集gps天线5、激光测距装置6以及360度摄像头4于一身，大大提高了红树林样品采集的速度以及采用的效率，节省了红树林样地调查所需的大量的水鞋、防护衣以及采样仪器方面的花费，适于广泛推广和使用。因此，本实用新型的采样效率更高，智能化更强。