一种新型定量采样机器人的制作方法

本实用新型涉及采样机器人技术领域，具体地说，是涉及一种新型定量采样机器人。

背景技术：

专利号为CN200320128144的中国专利提供了一种“管道清洗机器人”，该专利文献公开的管道清洗机器人代替人工，可以清洗各种情况的复杂管道，主要用于中央空调通风管道的清扫、检测，亦可用于其他诸如厨房油烟管道、工厂排烟管道等。这种机器人也被用于风管内的积尘和微生物的采样。这种机器人包括履带运动系统、操作控制系统、监视系统和清洗系统。其中监视系统主要是照明装备，也可以有摄像头设备的配备。用这种机器人采样主要是通过其清洗头将风管的粉尘样品从管壁上刷脱离。然后单独或通过人工将样品从管中取出或用吸管将灰尘吸出。

但是，用上述机器人作样品采样，具有以下弊端：首先是清洗头将风管内的样品刷下后，在人工取出样品的过程中可能会混杂非样品粉尘，从而干扰样品成分；其次，这种清洗机器人采样不容易取得深管内的样品，因为深管内的样品在被刷下后，无论人工取出还是将其吸出都不是件容易的事；另外，这种机器人在取灰时，由于没有配置吸灰设备，清洁灰尘时，管道内灰尘弥漫，即使有探照灯，摄像头在管道内的视野仍然非常小，影响摄像头的功能发挥。

因此，如何研发一种新型定量采样机器人，便成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型定量采样机器人，以解决无法实现的便于控制、采样精准、取像范围广等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种新型定量采样机器人，包括：本体，其特征在于，所述本体设置有：控制装置，及分别与所述控制装置相连接的行走装置，图像采集装置，采样装置，其中，

所述行走装置，设置于所述本体的左右两侧，其包括：行走轮和同步带；所述图像采集装置，设置于所述本体的前侧和/或后侧，其包括：与所述本体活动连接的俯仰机构和设置于所述俯仰机构上的摄像头；所述采样装置，设置于所述本体的底部，其包括：采样机构和采样控制机构。

进一步地，所述行走轮，包括：前轮和后轮，其中，所述后轮通过设置于所述本体内部的伞形齿轮驱动进行旋转运动，所述前轮由所述后轮带动所述同步带进行旋转运动。

进一步地，所述俯仰机构相对于所述本体作360°旋转。

进一步地，所述俯仰机构连接有数字舵机，所述数字舵机在所述控制装置的控制下调整所述摄像头的视野方向。

进一步地，所述本体还设置有通信装置，用于所述本体与外部的信息传输，所述通信装置包括：无线通信模块和/或有线通信模块，其中，所述无线通信模块为2.4g或5.8g无线通信模块；所述有线通信模块为RJ45接口。

进一步地，所述采样控制机构，包括：用于控制所述采样机构的升降运动的升降模块，和用于控制所述采样机构旋转运动的旋转模块，其中，所述升降模块，包括：相连接的升降电机，升降电机齿轮，升降螺旋轴齿轮，升降螺旋轴；所述旋转模块，包括：相连接的旋转电机，旋转电机齿轮，旋转轴齿轮，旋转轴；所述旋转轴与升降螺旋轴为内套设置。

进一步地，所述采样机构，包括：相连通的取样腔和负压腔，其中，所述取样腔中设置有与所述旋转轴固定连接的刮片或擦盘，其通过旋转擦拭方式采集所述取样腔内的样品；所述负压腔连接有吸尘风机，所述负压腔中设置有取样袋和连接片，其通过负压吸引方式采集所述取样腔内的样品。

进一步地，所述俯仰机构上靠近所述所述摄像头的位置设置有照明机构，所述照明机构为LED照明灯。

进一步地，所述控制装置为单片机或可编程控制器。

进一步地，所述本体还设置有电源装置、传感装置、和/或数据传输装置，其中，所述电源装置为锂电池；所述传感装置为红外传感器，所述数据传输装置包括USB数据接口。

与现有技术相比，本实用新型所述的新型定量采样机器人，达到了如下效果：

(1)设置有刮吸式取样和擦拭式取样两种取样机构，当取样器初入管道或取样地内时，由于管道内污染物较多，此时，可通过刮吸式进行取样清理，将污染物收集于无纺袋中，然后，在通过擦拭法进行定量取样，确保取样的准确结果；

(2)旋转轴与升降螺旋轴为内套设置，大大降低了采样器的高度，节省了高度空间，便于采样器在管道中进行作业；

(3)采用俯仰机构设置摄像头，便于多角度取像，使取像范围更广；

(4)采用舵机和控制装置控制摄像头取像，便于操作人员观察图像；

(5)设置有线通信和无线通信两种方式，便于机器人与外部机构的信息传输。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的新型定量采样机器人的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的新型定量采样机器人的俯视图；

图3为本实用新型实施例提供的新型定量采样机器人的采样控制机构的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的新型定量采样机器人的仰视图；

图5为本实用新型实施例提供的新型定量采样机器人的仰视图。

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，藉此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例1

如图1至5所示，本实施例提供一种新型定量采样机器人，包括：本体1，其特征在于，所述本体1设置有：控制装置，及分别与所述控制装置相连接的行走装置100，图像采集装置200，采样装置300，其中，

所述行走装置100，设置于所述本体1的左右两侧，其包括：行走轮110和同步带120；所述图像采集装置200，设置于所述本体1的前侧和/或后侧，其包括：与所述本体1活动连接的俯仰机构210和设置于所述俯仰机构210上的摄像头220；所述采样装置300，设置于所述本体1的底部，其包括：采样机构310和采样控制机构320。

优选地，所述行走轮110，包括：前轮111和后轮112，其中，所述后轮112通过设置于所述本体1内部的伞形齿轮11驱动进行旋转运动，所述前轮111由所述后轮112带动所述同步带120进行旋转运动。具体地，如图1所示，所述后轮112设置于所述本体1的两后侧位置，且所述后轮112连接有伞形齿轮11，所述伞形齿轮11在电机的驱动下，带动所述后轮112旋转，然后，所述后轮112带动与其相连接的同步带120进行运动，同时，所述同步带120带动与其相连接的所述前轮111旋转，从而实现设置于所述本体1两侧的四个行走轮110同时进行行走运动。

优选地，所述俯仰机构210相对于所述本体1作360°旋转。具体地，所述俯仰机构210为与所述本体1轴连接的旋转机构，在实际应用中，所述俯仰机构210沿与所述本体1前进方向水平垂直的轴向作旋转运动，例如：当所述俯仰机构210可在控制装置的控制下，旋转90°、120°、150°、180°、360°等任意角度，便于所述采样机器人在工作管道中的环境信息采集和识别，便于操作人员及时调整机器人方向。

优选地，所述俯仰机构210连接有数字舵机，所述数字舵机在所述控制装置的控制下调整所述摄像头220的视野方向。具体地，在控制装置的控制下，所述俯仰机构210可由数字舵机的角度信号对影像画面进行旋转，例如，当摄像头旋转至90度-180度角度时视频画面为倒立画面，这时控制装置可通过预设编制软件在舵机角度过90度时对画面进行180度反转，这时操作者所观看的画面则为正方形画面了。在实际应用中，所述采样机器人前后都设有摄像头，当机器人以前置摄像头方向行走时，方向为前进，后退，左转，右转4个方向，在现有技术中，但当操作者以后视摄像头为视角时，就需要改变操作方法，以后退为前进，前进为后退等，造成操作不便等问题，此时，本实施例所述的控制装置在其预设编程软件的指示下，可将4个方向的控制进行对调，这样操作者不管是以前后哪个摄像头为视角，4个行走方向在控制时都是无需操作者本身进行变化的，大大减轻了操作者的思考和误操作的可能性。

优选地，所述本体1还设置有通信装置，用于所述本体1与外部的信息传输，所述通信装置包括：无线通信模块和/或有线通信模块，其中，所述无线通信模块为2.4g或5.8g无线通信模块；所述有线通信模块为RJ45接口。具体地，所述通信装置用于建立所述本体1和外部机构的数据或信号传输，例如：收发控制信号或视频信号，在实际应用中，可通过RJ45接口、WIFI模块等通信方式与外部机构进行数据交换，所述外部机构可以为电脑、IPAD、手机等。

优选地，所述采样控制机构320，包括：用于控制所述采样机构310的升降运动的升降模块，和用于控制所述采样机构310旋转运动的旋转模块，其中，所述升降模块，包括：相连接的升降电机321，升降电机齿轮322，升降螺旋轴齿轮323，升降螺旋轴324；所述旋转模块，包括：相连接的旋转电机325，旋转电机齿轮326，旋转轴齿轮327，旋转轴328；所述旋转轴328与升降螺旋轴324为内套设置。具体地，在实际应用中，当所述机器人到达采样点时，所述升降模块启动，并将所述采样机构310落于该采样点，然后启动所述旋转模块，使所述采样机构310进行采样。本实施例中，通过所述升降模块和旋转模块之间的齿轮和轴连接，降低了机器人本体的高度，节省了空间。

优选地，所述采样机构310，包括：相连通的取样腔311和负压腔312，其中，所述取样腔311中设置有与所述旋转轴328固定连接的刮片315或擦盘316，其通过旋转擦拭方式采集所述取样腔311内的样品；所述负压腔312连接有吸尘风机，所述负压腔312中设置有取样袋313和连接片314，其通过负压吸引方式采集所述取样腔311内的样品。具体地，所述取样袋313优选为无纺袋，其套于所述连接片314上，所述连接片314通过磁吸引方式连接于所述取样腔311和负压腔312的连通处。在实际应用中，采样过程可以分为两种方法，第一种，将所述刮片安装于所述旋转轴328上，启动升降电机，将采样机构310下放至取样点，然后启动吸尘风机使负压腔中形成负压，然后启动旋转轴328，使刮片旋转，进行刮吸式采样，当采样时间达到30-60秒时，停止取样，此时，升降电机将采样机构回收，完成刮吸式采样；第二种，在所述擦盘底部固定一无纺擦拭纸317，将所述擦盘安装于所述旋转轴328上，启动升降电机，将采样机构310下放至取样点，然后启动旋转轴328，使擦盘旋转，进行擦拭法采样，当采样时间达到30-60秒时，停止取样，此时，升降电机将采样机构回收，完成擦拭法采样。本实用新型设置有刮吸式采样和擦拭式采样，可分别进行两次取样操作，即，当取样器初入管道或取样地内时，由于管道内污染物较多，此时，可通过刮吸式进行取样清理，将污染物收集于无纺袋中，然后，在通过擦拭法进行定量取样，确保取样的准确结果。

优选地，所述俯仰机构210上靠近所述所述摄像头220的位置设置有照明机构230，所述照明机构230为LED照明灯。具体地，优选所述照明机构230设置于所述摄像头的周围，其数量可以为2个LED照明灯，4个LED照明灯、6个LED照明灯或其他任意数量，本领域技术人员可根据实际情况对其进行排布，在此不再累述。

优选地，所述控制装置为单片机或可编程控制器。具体地，所述控制装置可以对多路电机，舵机，传感器等输出或接受电信号，其中，对电机控制主要有点动供电控制，连续供电控制，启动和停止供电控制，电机正反转供电控制。对舵机可实现精确角度控制，点动旋转控制，连续变动控制。对传感器可接收传输回来的电信号，通过内建的计算公式转换成数值通过通讯模块传回电脑。

优选地，所述本体1还设置有电源装置、传感装置、和/或数据传输装置，其中，所述电源装置为锂电池；所述传感装置为红外传感器，所述数据传输装置包括USB数据接口。当然，在实际应用中，所述电源装置包括直流供电和交流供电，本实施例中，优选在所述本体1的一侧设置有电池盒，用于容纳锂电池，为机器人系统进行供电，当然，还可在所述本体1上设置电量显示等，以提醒使用者电池是否有足够的电量能让机器人正常工作；在所述本体1的侧面或后侧设置有USB数据接口，用于实现有线操控，或数据传输。

与现有技术相比，本实用新型所述的新型定量采样机器人，达到了如下效果：

(1)设置有刮吸式取样和擦拭式取样两种取样机构，当取样器初入管道或取样地内时，由于管道内污染物较多，此时，可通过刮吸式进行取样清理，将污染物收集于无纺袋中，然后，在通过擦拭法进行定量取样，确保取样的准确结果；

(2)旋转轴与升降螺旋轴为内套设置，大大降低了采样器的高度，节省了高度空间，便于采样器在管道中进行作业；

(3)采用俯仰机构设置摄像头，便于多角度取像，使取像范围更广；

(4)采用舵机和控制装置控制摄像头取像，便于操作人员观察图像；

(5)设置有线通信和无线通信两种方式，便于机器人与外部机构的信息传输。

上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。