一种适用于水样采集的对接机构的制作方法

本发明涉及机构学及机器人学领域，具体涉及一种适用于水样采集的对接机构。

背景技术：

从水体环境中取得有代表性和有效性的样品，即水样采集，它是海洋环境监测中水质监测的重要环节。取样过程的缜密程度和取样工具的精确程度直接影响着水质分析测定的结果。现在主要的水样采集方式有三种：采样瓶采样、电控多瓶采水器采样以及泵抽水采样。由于无人水面艇、无人潜艇等海面无人化平台的发展，要求这些平台能够实现自动水样采集。因此，在已有的人工采样方法上进行自动化改进，发展出了自动采样技术。其中，艇载自动采样技术发展越来越受到世界各国的重视，西方发达国家对于无人水面艇的研究起步较早，在艇载自动采样技术发展中也一直处于前列。对接装置是自动水样采集系统的核心组成部分，其已在航天器、飞机、可重构机器人、无人车等设备中得到了广泛的应用。可是，现有的自动对接装置普遍存在体积庞大、质量大、驱动力矩大的缺点，不适用于无人水面艇的自动水样采集系统中。因此，提供一种结构简单紧凑、运动方式明确、能够实现快速、准确对接的机构是本发明的设计重点。

技术实现要素：

本发明目的在于针对现有技术存在的问题，提供了一种适用于水样采集的对接机构。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种适用于水样采集的对接机构，包括上下两个部分，上半部分是一个被动对接机构，由直线推杆、二自由度平面平动机构、波纹管联轴器以及上对接头组成；所述上对接头通过波纹管联轴器与二自由度平面平动机构连接，实现了上对接头在水平面上的平移运动，所述直线推杆实现了上对接头在竖直方向上的平移运动；下半部分是一个水样采集机构，由分层采水器以及下对接头组成，其中，下对接头固定在分层采水器的顶部，并在下对接头中设有管道，用于抽取分层采水器中的水样。

所述二自由度平面平动机构是由六条完全相同的剪刀型机构、三根连杆以及一个正三角形中心块组成，其中，每条剪刀型机构都是通过一个转动副连接到正三角形中心块上，通过旋转节点的伸长以及缩短来实现直线运动；每条连杆两端通过两个转动副连接两条安装在正三角形中心块不同端点的剪刀型机构组成一组，保证了每组剪刀型机构在运动过程中是平行的。

与现有技术相比，本发明具有如下突出的优点：

本发明提供的一种适用于水样采集的对接机构具有结构简单紧凑，运动方式明确的特点，可实现移动速度快、移动范围大的三维平移运动，从而实现快速、准确地对接。

附图说明

图1为水样采集对接机构的结构示意图。

图2为二自由度平面平动机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

如图1所示，一种适用于水样采集的对接机构，包括上下两个部分，上半部分是一个被动对接机构，由直线推杆101、二自由度平面平动机构102、波纹管联轴器103以及上对接头104组成；所述上对接头104通过波纹管联轴器103与二自由度平面平动机构102连接，实现了上对接头104在水平面上的平移运动，所述直线推杆101实现了上对接头104在竖直方向上的平移运动；下半部分是一个水样采集机构，由分层采水器106以及下对接头105组成，其中，下对接头105固定在分层采水器106的顶部，并在下对接头105中设有管道，用于抽取分层采水器106中的水样。

如图2所示，所述二自由度平面平动机构102是由六条完全相同的剪刀型机构201、三根连杆202以及一个正三角形中心块203组成，其中，每条剪刀型机构201都是通过一个转动副连接到正三角形中心块203上，通过旋转节点的伸长以及缩短来实现直线运动；每条连杆202两端通过两个转动副连接两条安装在正三角形中心块203不同端点的剪刀型机构201组成一组，保证了每组剪刀型机构201在运动过程中是平行的。

本发明适用于水样采集的对接机构的工作过程如下：

当直线推杆101伸长时，驱动被动对接机构靠近采水器的下对接头105，上对接头104可通过二自由度平面平移机构102和波纹管联轴器103的被动运动调节其位置和姿态以适应对接过程中的偏移。分层采水器106从海水中提升至无人水面艇甲板后，通过一个抱持装置抱紧分层采水器106，使得分层采水器106和无人水面艇相对固定，下对接头105通过管道抽取分层采水器106中的水样。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种适用于水样采集的对接机构，包括上下两个部分，上半部分是一个被动对接机构，由直线推杆、二自由度平面平动机构、波纹管联轴器以及上对接头组成；上对接头通过波纹管联轴器与二自由度平面平动机构连接，实现了上对接头在水平面上的平移运动，直线推杆实现了上对接头在竖直方向上的平移运动；下半部分是一个水样采集机构，由分层采水器以及下对接头组成，其中，下对接头固定在分层采水器的顶部，并在下对接头中设有管道，用于抽取分层采水器中的水样。本发明对接机构具有结构简单紧凑、运动方式明确的特点，可实现移动速度快、移动范围大的三维平移运动，从而实现快速、准确地对接，适用于无人水面艇的自动水样采集工作。

技术研发人员：杨毅;陈伟;程启兴;罗均;田亚平
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2018.04.13
技术公布日：2018.11.06