飞行器机载的取样装置的制作方法

1.本实用新型涉及飞行器及取样设备的技术领域，尤其涉及一种飞行器机载的取样装置。


背景技术：

2.通过飞行器搭载相应的执行设备，可在危险环境、污染严重的环境等内代替人类执行各项任务，还可应用于航拍、农业施肥、测绘、灾难救援、水体气体取样等领域，极大的拓展了飞行器的使用范围。相关技术中，采用飞行器搭载取样装置对海水进行取样，由于取样管长度的限制以及收放不稳定，飞行器只能在指定高度内取样，操作较为困难，且取样管的高度不易控制，降低了取样装置的取样精度。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。本实用新型提出一种飞行器机载的取样装置，能够调节飞行器的取样高度，提高取样装置取样过程的便捷度。
4.根据本实用新型的第一方面实施例的飞行器机载的取样装置，包括：
5.机架，用于安装所述飞行器；
6.取样组件，包括绞盘、第一驱动件及取样管，所述绞盘与所述机架转动连接，所述绞盘上绕设有取样管，所述第一驱动件与所述绞盘连接并用于驱动所述绞盘转动，以收放所述取样管，所述绞盘具有多个限位槽；
7.取样容器，安装于所述机架上，所述取样管的一端与所述取样容器连通；
8.锁定组件，安装于所述机架上，所述锁定组件包括第二驱动件和锁定件，所述第二驱动件与所述锁定件连接并用于驱动所述锁定件运动，以使所述锁定件插入所述限位槽内。
9.根据本实用新型实施例的飞行器机载的取样装置，至少具有如下有益效果：
10.本实用新型实施例中的飞行器机载的取样装置，通过绞盘收放取样管改变取样管的垂放长度，可使飞行器在不同高度进行取样，取样装置的取样灵活性及便捷度高，并且，通过锁定组件对绞盘的锁定，使取样管能够以不同的垂放长度被固定，取样装置可在所需的取样高度上稳定取样，使取样装置具有较高的取样范围及取样精度。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述锁定组件还包括弹性件，所述弹性件的两端分别与所述锁定件、所述第二驱动件连接，所述第二驱动件带动所述弹性件运动，以使所述弹性件抵持或者拉动所述锁定件。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述锁定件与所述机架转动连接，所述弹性件的一端与所述锁定件连接，所述第二驱动件用于驱动所述弹性件转动，以使所述锁定件相对所述机架转动。
13.根据本实用新型的一些实施例，多个所述限位槽沿所述绞盘的周向均匀分布。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述取样组件还包括取样泵与密封舱，所述取样
管的一端与所述取样泵连接，所述密封舱内集成有无线接收模块，所述无线接收模块通过电缆与所述取样泵连接。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述电缆能够相对所述密封舱或者所述取样泵伸缩。
16.根据本实用新型的一些实施例，还包括导引组件，所述导引组件安装于所述机架上，所述导引组件包括第三驱动件及导引块，所述导引块与所述取样管连接，所述第三驱动件用于驱动所述导引块往复移动，以使所述取样管缠绕于所述绞盘的不同区域。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述导引块包括导引孔，所述取样管穿设于所述导引孔内。
18.根据本实用新型的一些实施例，所述导引组件还包括导引架，所述导引架安装于所述机架上，所述导引架的内部中空供所述取样管穿过，所述导引架的侧部具有导轨，所述导引块与所述导轨滑动连接。
19.根据本实用新型的一些实施例，所述机架为拓扑优化结构。
20.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
21.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：
22.图1为本实用新型飞行器机载的取样装置一个实施例中的结构示意图；
23.图2为图1中锁定组件一个实施例的结构示意图；
24.图3为图1中导引组件一个实施例的结构示意图。
25.附图标记：机架100，安装柱110，支架120；取样组件200，绞盘210，限位槽211，绕管槽212，第一驱动件220，取样管230，取样泵240，密封舱250，线缆260；取样容器300，进液管310，出气管320，液位传感器330；锁定组件400，第二驱动件410，锁定件420，连接部421，限位块422，弹性件430；导引组件500，第三驱动件510，导引块520，导引孔521，导引架530，导轨540，第一连杆550，第二连杆560。
具体实施方式
26.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。
28.在本实用新型的描述中，多个的含义是两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
29.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
30.本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
31.参照图1，本实用新型的实施例中提供了一种飞行器机载的取样装置，包括机架100、取样组件200、取样容器300及锁定组件400，取样组件200用于将样品输送至取样容器300内储存，锁定组件400用于锁定取样组件200中的取样管230，维持取样装置取样过程的稳定性。具体的，飞行器可安装于机架100上，实现取样装置向无人机的搭载，取样组件200包括绞盘210、第一驱动件220及取样管230，绞盘210转动安装于机架100上，第一驱动件220与绞盘210连接并用于驱动绞盘210转动，取样管230缠绕于绞盘210上，绞盘210转动过程中可收放取样管230，使取样管230垂放于绞盘210底部的长度发生变化，从而可调整飞行器的取样高度。取样容器300安装于机架100上，取样管230的一端与取样容器300连通，样品溶液可经取样管230流入至取样容器300内储存。参照图2，绞盘210上设置有多个限位槽211，锁定组件400安装于机架100上，锁定组件400包括第二驱动件410和锁定件420，第二驱动件410与锁定件420连接并用于驱动锁定件420运动，锁定件420可插入至限位槽211内，以对绞盘210进行锁定，被锁定的绞盘210不再转动，取样管230的垂放长度被同步限定；锁定件420退出限位槽211后，对绞盘210的锁定解除，绞盘210可再次转动对取样管230进行收放。
32.从而，本实用新型实施例中的飞行器机载的取样装置，通过绞盘210收放取样管230改变取样管230的垂放长度，可使飞行器在不同高度进行取样，取样装置的取样灵活性及便捷度高，并且，通过锁定组件400对绞盘210的锁定，使取样管230能够以不同的垂放长度被固定，取样装置可在所需的取样高度上稳定取样，使取样装置具有较高的取样范围及取样精度。
33.需要说明的是，第一驱动件220可安装于机架100的侧部，第一驱动件220可以是电机、马达等动力部件，第一驱动件220可通过轴承、联轴器等连接部421件与绞盘210连接。飞行器可以是固定翼无人机、直升机或者多旋翼无人机等；机架100的顶部设置有多个安装柱110，安装柱110用于与飞行器进行组合装配，安装柱110的数量和位置可根据飞行器的安装需求合理选择。
34.另外，机架100可选用拓扑优化结构，通过有限元分析软件根据机架100设计需求，如轻量化、支撑强度等设定机架100的相关参数，然后根据计算得出机架100最终的拓扑结构，基于有限元分析软件中的拓扑模型，通过3d打印的方式，得到机架100的实体结构，并将相应部件安装于机架100上。经过拓扑优化后的机架100在实现对其他部件进行安装、固定的签下，可大幅度减轻机架100的重量，从而降低飞行器的负载，提高飞行器的续航能力与飞行安全性。
35.具体的，经过拓扑优化后的机架100于其侧部伸出多个支架120，使机架100呈镂空式结构，多个支架120围合成一个安装空间，取样容器300置于该安装空间内，每一支架120
的顶部均具有安装柱110，多个支架120组合承力以保证机架100整体的结构强度，并且由于机架100为镂空式结构，极大的减轻了机架100的重量。
36.取样容器300安装于机架100内，取样容器300上连通有进液管310，取样管230与进液管310连通，取样管230所采集的样品通过进液管310进入取样容器300内储存。取样容器300上还设置有出气管320，样品溶液向取样容器300输入时，取样容器300内的空气经由出气管320排出，在取样容器300盛放样品的同时，使取样容器300保持密封状态，以保证样品溶液的质量。取样容器300的外部还设置有液位传感器330，液位传感器330用于检测取样容器300内样品的液位；液位传感器330可选择红外传感器、超声传感器等，液位传感器330外置，可在不污染样品溶液的前提下，准确定位所采集的样品量。
37.第二驱动件410可采用电机、马达、气缸、滚珠丝杆等驱动部件。第二驱动件410可驱动锁定件420直线移动，锁定件420在伸出于退回的过程中实现对绞盘210的锁定与释放；具体的，锁定件420伸出时，插入至相应的限位槽211内，对绞盘210进行锁定，锁定件420退回时从限位槽211内退出，解除对绞盘210的锁定。如图1，第二驱动件410还可驱动锁定件420进行转动，锁定件420逆时针转动时，逐渐靠近绞盘210并对绞盘210进行锁定；锁定件420顺时针转动时，逐渐远离绞盘210并解除锁定。
38.参照图1与图2，锁定组件400还包括弹性件430，弹性件430的两端分别与锁定件420、第二驱动件410连接，第二驱动件410带动弹性件430运动，使弹性件430的端部抵持或者拉动锁定件420；弹性件430抵持锁定件420时，锁定件420受弹性件430的弹性抵持而稳定插接于限位槽211内，使锁定件420持续保持对绞盘210的锁定状态，取样管230的垂放长度更稳定，可提高取样装置的取样精度；弹性件430拉动锁定件420时，锁定件420从限位槽211内退出，解除对绞盘210的锁定。
39.需要说明的是，弹性件430可选择为气弹簧、机械弹簧或者弹片结构。如，弹性件430为气弹簧，气弹簧的活塞杆与锁定件420连接，活塞杆伸出时对锁定件420进行抵持；弹性件430也可选择为机械弹簧，第二驱动件410驱动机械弹簧伸缩并进行移动，弹簧的一端与锁定件420连接并抵持锁定件420；弹性件430也可选择为弹片，弹片的一端与第二驱动件410连接，弹片受第二驱动件410的驱动而移动或者转动，弹片的另一端与锁定件420连接并抵持锁定件420。
40.具体的，锁定件420与机架100转动连接，锁定件420沿不同方向转动可实现对绞盘210的锁定与释放；将锁定件420设置为转动方式，可减小锁定件420的活动范围以及锁定件420的尺寸大小，使锁定组件400的结构更为简洁。弹性件430采用弹片，弹性件430的一端与锁定件420连接，弹性件430的另一端与第二驱动件410连接，第二驱动件410驱动弹性件430转动，弹性件430转动的同时带动锁定件420相对机架100转动，以对绞盘210锁定或释放。
41.另外，锁定件420上设置有连接部421，该连接部421与弹性件430转动连接，弹性件430拉动锁定件420过程中，锁定件420相对机架100转动，并且弹性件430与连接部421相对转动。弹性件430可设置为弧形，弹性件430可对第二驱动件410进行避位，避免弹性件430与第二驱动件410、连接部421干涉，保证弹性件430与第二驱动件410、连接部421有效连接。
42.锁定件420的端部设置有限位块422，限位块422基于锁定件420的侧部向外突出，限位块422可设置为圆柱状或者棱柱状，限位块422可进出限位槽211，以使锁定件420对绞盘210进行锁定与释放。
43.限位槽211在绞盘210上设置有多个，限位槽211可沿绞盘210的轮廓在绞盘210的边缘围设有一周，以使限位件可对绞盘210的整周进行限位；相邻限位槽211的间隔相等，以使取样管230的长度调节更为均匀。
44.参照图2与图3，取样装置还包括导引组件500，导引组件500安装于机架100上，导引组件500包括第三驱动件510及导引块520，导引块520与取样管230连接，第三驱动件510用于驱动导引块520往复移动，取样管230跟随导引块520移动，以缠绕于绞盘210的不同区域，避免取样管230在绞盘210的同一区域堆积，或者在绞盘210内打结、缠绕其他部件。
45.相应的，绞盘210的外周设置有一圈绕管槽212，绕管槽212用于供取样管230绕设，在导引组件500的带动下，取样管230将均匀绕设于绕管槽212内部，使取样管230的收放过程更为顺畅。
46.导引组件500还包括导引架530，导引架530固定安装于机架100上，导引架530的内部中空，以供取样管230穿过，导引块520的侧部设置有导轨540，导引块520与导轨540滑动连接，受第三驱动件510的驱动，导引块520沿导轨540往复移动。第三驱动件510可选择为电机、滚珠丝杆结构、气缸、电缸等，用于驱动导引块520直线移动并往复平移。
47.导引组件500还可包括第一连杆550与第二连杆560，第一连杆550的一端与第三驱动件510连接，并在第三驱动件510的驱动下转动，第二连杆560的两端分别与第一连杆550、导引块520转动连接；第一连杆550、第二连杆560与导引块520组合形成曲柄滑块机构，第一连杆550转动时将带动导引块520沿导轨540往复平移，从而使取样管230绕设于绕管槽212的不同区域。通过设置第一连杆550与第二连杆560，使导引块520的往复移动更为平稳，有利于取样管230向绕管槽212的均匀缠绕。
48.部分导引块520伸入至导引架530内部的空腔中，导引块520上设置有导引孔521，导引孔521用于穿设取样管230，使取样管230通过导引孔521向下垂放。导引孔521的内壁可对取样管230进行导向及限位，使取样管230跟随导引块520的移动而同步移动，取样管230的随动性高。
49.锁定组件400可安装于导引架530的侧部，便于锁定组件400对绞盘210进行锁定，以及取样管230的往复移动，使锁定组件400与取样组件200的连接更为紧凑。
50.参照图1，取样组件200还包括取样泵240，取样管230的一端与进液管310连通，取样管230的另一端与取样泵240连接，取样泵240可下沉至水面下进行取样，并将海水抽取至取样管230内。取样泵240可选择为潜水泵或者水扬机等，通过水泵式采水，在取样量较大时，不会影响飞行器的悬停稳定性。
51.取样组件200还包括密封舱250，密封舱250内部充斥有气体，以使密封腔所受浮力大于其重力，并漂浮于水面。密封舱250内安装有无线接收模块(未示出)，无线接收模块通过线缆260与取样泵240连接，以便捷调整取样泵240的启停；如，无线接收模块接收液位传感器330的液位信息，在取样容器300内的液位达到指定位置时，无线接收模块使取样泵240停止取样。
52.另外，需要说明的是，更换不同长度的线缆260可以调整取样本取样深度；或者线缆260可相对于密封舱250或者取样泵240伸缩，以调整线缆260在密封舱250与取样泵240之间的距离，从而改变取样泵240的取样深度。线缆260的伸缩可通过设置抱管夹，将线缆260折叠一段长度；或者设置绕线盘，将线缆260缠绕于绕线盘一段长度。
53.飞行器内的飞行控制模块可通过无线接收模块与第一驱动件220、第二驱动件410、第三驱动件510及液位传感器330无线连接，并进行信号传递。初始状态下，锁定组件400将绞盘210锁定，飞行器搭载取样装置飞行至预定地点及高度；飞行控制模块向第二驱动件410发出指令，锁定件420运动解除对绞盘210的锁定；第一驱动件220驱动绞盘210转动，取样管230下放一定长度；第一驱动件220停止驱动，第二驱动件410重新驱动锁定件420运动并将绞盘210锁定；飞行控制模块通过无线接受模块向取样泵240发出指令，取样泵240取样；样品达到取样容器300的指定液位或者取样时间达到预设时间后，液位传感器330反馈至飞行控制模块信息，飞行控制模块向取样泵240发出指令，取样泵240停止取样；飞行器向上爬升至一定高度后悬停，锁定件420解除对绞盘210的锁定，第一驱动件220驱动绞盘210转动的同时，第三驱动件510驱动取样管230往复移动并均匀绕设于绕管槽212内；取样管230绕设完成后，第一驱动件220、第三驱动件510停止驱动，锁定件420重新对绞盘210进行锁定；飞行器飞回至起点后，将取样容器300从机架100上取出，完成取样。
54.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。