一种用于安装在无人机上的气体安全采集装置的制作方法

本发明创造涉及一种气体安全采集装置，尤其是一种用于安装在无人机上的气体安全采集装置。

背景技术：

目前，现有的粮仓气体采集都是采用人工现场采集，但是在粮仓的密闭环境中，常常存在危害人体健康的气体，人员进入检查时容易出现中毒危险，因此有必要设计出一种用于安装在无人机上的气体安全采集装置，从而安装在无人机上实现远程无人气体安全采集，避免出现人员危险。

发明创造内容

发明创造目的：提供一种用于安装在无人机上的气体安全采集装置，从而安装在无人机上实现远程无人气体安全采集，避免出现人员危险。

技术方案：本发明创造所述的用于安装在无人机上的气体安全采集装置，包括顶板、四根支撑腿、气体取样机构、悬吊收放机构以及机身绑定机构；

四根支撑腿竖向安装在顶板的下侧面四个顶角处，并在四根支撑腿的下端均套设有橡胶底脚；四根支撑腿固定安装在同一固定圆环上；气体取样机构通过悬吊绳悬吊式安装在悬吊收放机构上，且气体取样机构设置有用于插入谷物中的检测插管；检测插管的下端管口由圆锥形尖端封闭；在检测插管的下端管壁上设有检测进气孔；悬吊收放机构设置在顶板的下侧面中心处，用于对气体取样机构进行释放和回收；机身绑定机构设置在顶板的上侧面上，用于将顶板安装到无人机机身上。

进一步地，气体取样机构包括矩形框、圆筒形收集箱以及圆盘形活塞；

在矩形框的顶部边框上侧面中心处设有吊耳；悬吊绳的下端部固定在吊耳上；在矩形框的左右侧边框的外侧面中部均设有一个侧边座；在侧边座上竖向设置有矩形滑孔；矩形框的左右侧边框分别滑动式插装在两个侧边座的矩形滑孔中；在圆筒形收集箱内部竖向设置有圆柱形空腔，圆盘形活塞水平安装在圆柱形空腔内；在圆盘形活塞的圆周边缘设有密封圈，且密封圈与圆柱形空腔的竖向腔壁相紧贴；检测插管竖向贯穿式固定安装在矩形框的下侧边框上；检测插管的上端由圆筒形收集箱的底部中心插入圆柱形空腔内，并在检测插管的插入位置处设有密封座；检测插管的上端固定安装在圆盘形活塞的下侧面中心处，并在上端管壁上设有进气孔；在圆筒形收集箱的底部还设有出气管，并在出气管的管口处螺纹安装有管口盖帽；在圆筒形收集箱的顶部设置有排气孔；在矩形框的左右侧边框同一高度处均设有一个嵌入孔；在嵌入孔内设有锁扣压簧，在嵌入孔的孔口处设有滚珠；锁扣压簧用于弹性推动滚珠局部凸出嵌入孔外对侧边座进行限位；侧边座位于滚珠上方时，圆盘形活塞贴近圆柱形空腔的底部；侧边座滑动至滚珠下方时，圆筒形收集箱下移使得圆盘形活塞贴近圆柱形空腔的顶部。

进一步地，在检测插管与矩形框之间倾斜设置有斜撑杆。

进一步地，悬吊收放机构包括驱动电机、驱动皮带、电磁铁、绕线辊、驱动圆轴以及回弹压簧；

在顶板的下侧面上设有线辊支座、带轮支座以及侧边板；绕线辊通过线辊转轴旋转式安装在线辊支座上；在带轮支座上旋转式安装有带轮转轴；在带轮转轴上固定安装有驱动带轮；在线辊转轴上沿中心轴线依次设置有正方形驱动孔和圆形轴孔，且正方形驱动孔的边长大于圆形轴孔的孔径；驱动圆轴依次贯穿线辊转轴上的正方形驱动孔和圆形轴孔，并可在圆形轴孔内自由旋转；在驱动圆轴的一端延伸设置有同步方轴，在驱动圆轴的另一端设置有方形轴头；在带轮转轴上沿中心轴线设置有方形同步孔，同步方轴贯穿式安装在方形同步孔上，使同步方轴跟随带轮转轴同步旋转；在方形轴头的侧边设有限位圆盘，且限位圆盘的直径大于正方形驱动孔的边长；在同步方轴的贯穿端部上旋转式安装有短轴，在短轴上设有磁吸圆盘；电磁铁安装在侧边板上，并在电磁铁的铁芯端部设有与磁吸圆盘相对的铁质圆盘；回弹压簧套设在驱动圆轴上，且回弹压簧的两端弹性支撑在限位圆盘和线辊支座上；驱动电机通过驱动皮带带动驱动带轮旋转；悬吊绳绕设在绕线辊上；铁质圆盘与磁吸圆盘吸合时，驱动圆轴轴向移动使方形轴头嵌入正方形驱动孔中。

进一步地，在线辊支座上且位于绕线辊的下方设有防护板；在防护板上设有穿线孔；悬吊绳贯穿穿线孔。

进一步地，在方形轴头与驱动圆轴连接处设置有便于方形轴头快速嵌入正方形驱动孔内的导向坡面；在绕线辊的两端设有用于防止悬吊绳卷入绕线辊与线辊支座之间缝隙中的圆形挡板。

进一步地，在支撑腿上设有用于检测气体取样机构上升位置的红外位置传感器；在顶板的下侧面上设有电连接插座；红外位置传感器的电连接线、驱动电机的电连接线以及电磁铁的电连接线电连接在电连接插座上。

进一步地，机身绑定机构包括两块侧边夹持板、两块底面夹持板、一块顶面夹持板、一根钢丝拉绳以及一根锁紧螺栓；

两块侧边夹持板的下侧边通过两个铰接座分别铰接安装在顶板上侧面的左右侧边缘处；两块底面夹持板分别铰接安装在两块侧边夹持板的相对内侧面上；在顶面夹持板的上侧面上设有钢绳固定座，并在钢绳固定座上设有钢绳贯穿孔；在右侧的侧边夹持板上侧边向下延伸设有钢绳锁紧孔，且钢绳锁紧孔的下孔口由侧边夹持板的右侧面贯穿；锁紧螺栓螺纹旋合在右侧的侧边夹持板的右侧面上，且锁紧螺栓的端部伸入钢绳锁紧孔内，并在伸入端部上旋转式设置有钢绳夹持板；钢丝拉绳的一端固定在右侧的底面夹持板上，另一端依次穿设在左侧的底面夹持板内的穿绳孔、左侧的侧边夹持板内的穿绳孔、钢绳固定座上的钢绳贯穿孔以及钢绳锁紧孔后伸出；钢绳夹持板按压在钢丝拉绳上实现固定。

进一步地，在两块侧边夹持板的相对内侧面上、两块底面夹持板的上侧面上以及顶面夹持板的下侧面上均设有橡胶防滑垫。

进一步地，在支撑腿与顶板的下侧面安装处设有三角筋板。

本发明创造与现有技术相比，其有益效果是：利用四根支撑腿能够实现下侧悬吊收放机构和气体取样机构的挂载式安装，在无人机降落时使得检测插管不会碰触到地面；利用气体取样机构能够在释放后实现谷堆内部的气体采集；利用悬吊收放机构能够实现气体取样机构的释放和回收控制，从而与气体取样机构相配合实现气体的远程采集，无需人员进入谷仓内检测，有效确保人员安全；利用圆锥形尖端能够便于检测插管插入谷堆内，从而采集到内部的气体；利用固定圆环能够在气体取样机构归位后对其进行限位，防止飞行过程中晃动过大；利用机身绑定机构能够满足采集装置对各类无人机的适应性安装，具有较好的普适性。

附图说明

图1为本发明创造的整体结构示意图；

图2为本发明创造的悬吊收放机构结构示意图。

具体实施方式

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

实施例1：

如图1和2所示，本发明创造公开的用于安装在无人机上的气体安全采集装置包括：顶板1、四根支撑腿2、气体取样机构、悬吊收放机构以及机身绑定机构；

四根支撑腿2竖向安装在顶板1的下侧面四个顶角处，并在四根支撑腿2的下端均套设有橡胶底脚4；四根支撑腿2固定安装在同一固定圆环3上；气体取样机构通过悬吊绳9悬吊式安装在悬吊收放机构上，且气体取样机构设置有用于插入谷物中的检测插管41；检测插管41的下端管口由圆锥形尖端43封闭；在检测插管41的下端管壁上设有检测进气孔44；悬吊收放机构设置在顶板的下侧面中心处，用于对气体取样机构进行释放和回收；机身绑定机构设置在顶板1的上侧面上，用于将顶板1安装到无人机机身上。

利用四根支撑腿2能够实现下侧悬吊收放机构和气体取样机构的挂载式安装，在无人机降落时使得检测插管41不会碰触到地面；利用气体取样机构能够在释放后实现谷堆内部的气体采集；利用悬吊收放机构能够实现气体取样机构的释放和回收控制，从而与气体取样机构相配合实现气体的远程采集，无需人员进入谷仓内检测，有效确保人员安全；利用圆锥形尖端43能够便于检测插管41插入谷堆内，从而采集到内部的气体；利用固定圆环3能够在气体取样机构归位后对其进行限位，防止飞行过程中晃动过大；利用机身绑定机构能够满足采集装置对各类无人机的适应性安装，具有较好的普适性。

进一步地，气体取样机构包括矩形框31、圆筒形收集箱32以及圆盘形活塞35；

在矩形框31的顶部边框上侧面中心处设有吊耳34；悬吊绳9的下端部固定在吊耳34上；在矩形框31的左右侧边框的外侧面中部均设有一个侧边座37；在侧边座37上竖向设置有矩形滑孔；矩形框31的左右侧边框分别滑动式插装在两个侧边座37的矩形滑孔中；在圆筒形收集箱32内部竖向设置有圆柱形空腔，圆盘形活塞35水平安装在圆柱形空腔内；在圆盘形活塞35的圆周边缘设有密封圈36，且密封圈36与圆柱形空腔的竖向腔壁相紧贴；检测插管41竖向贯穿式固定安装在矩形框31的下侧边框上；检测插管41的上端由圆筒形收集箱32的底部中心插入圆柱形空腔内，并在检测插管41的插入位置处设有密封座45；检测插管41的上端固定安装在圆盘形活塞35的下侧面中心处，并在上端管壁上设有进气孔46；在圆筒形收集箱32的底部还设有出气管39，并在出气管39的管口处螺纹安装有管口盖帽40；在圆筒形收集箱32的顶部设置有排气孔33；在矩形框31的左右侧边框同一高度处均设有一个嵌入孔；在嵌入孔内设有锁扣压簧，在嵌入孔的孔口处设有滚珠38；锁扣压簧用于弹性推动滚珠38局部凸出嵌入孔外对侧边座37进行限位；侧边座37位于滚珠38上方时，圆盘形活塞35贴近圆柱形空腔的底部；侧边座37滑动至滚珠38下方时，圆筒形收集箱32下移使得圆盘形活塞35贴近圆柱形空腔的顶部。

利用两个滚珠38的弹性设置，能够对圆筒形收集箱32在矩形框31内的相对位置进行限位，在矩形框31底部受到冲击时，侧边座37越过两个滚珠38的限制，从而使得能够圆筒形收集箱32继续下坠，使圆盘形活塞35相对圆筒形收集箱32上移，利用负压将检测插管41下端口的气体吸入圆柱形空腔内进行存储；利用出气管39和管口盖帽40的设置能够便于圆筒形收集箱32内采集的气体排出，便于采集人员进行气体检测；将检测插管41固定在矩形框31上，而圆筒形收集箱32为活动式安装，由于重力作用圆筒形收集箱32会停留在底部，能够确保采集的气体在悬吊后也不容易出现气体外泄。

进一步地，在检测插管41与矩形框31之间倾斜设置有斜撑杆42。利用斜撑杆42能够增强检测插管41的结构强度。

进一步地，悬吊收放机构包括驱动电机6、驱动皮带25、电磁铁27、绕线辊8、驱动圆轴14以及回弹压簧18；

在顶板1的下侧面上设有线辊支座7、带轮支座19以及侧边板26；绕线辊8通过线辊转轴12旋转式安装在线辊支座7上，绕线辊8固定安装在线辊转轴12上；在带轮支座19上旋转式安装有带轮转轴20；在带轮转轴20上固定安装有驱动带轮21；在线辊转轴12上沿中心轴线依次设置有正方形驱动孔和圆形轴孔，且正方形驱动孔的边长大于圆形轴孔的孔径；驱动圆轴14依次贯穿线辊转轴12上的正方形驱动孔和圆形轴孔，并可在圆形轴孔内自由旋转；在驱动圆轴14的一端延伸设置有同步方轴22，在驱动圆轴14的另一端设置有方形轴头15；在带轮转轴20上沿中心轴线设置有方形同步孔，同步方轴22贯穿式安装在方形同步孔上，使同步方轴22跟随带轮转轴20同步旋转；在方形轴头15的侧边设有限位圆盘16，且限位圆盘16的直径大于正方形驱动孔的边长；在同步方轴22的贯穿端部上旋转式安装有短轴23，在短轴23上设有磁吸圆盘24；电磁铁27安装在侧边板26上，并在电磁铁27的铁芯端部设有与磁吸圆盘24相对的铁质圆盘28；回弹压簧18套设在驱动圆轴14上，且回弹压簧18的两端弹性支撑在限位圆盘16和线辊支座7上；驱动电机6通过驱动皮带25带动驱动带轮21旋转；悬吊绳9绕设在绕线辊8上；铁质圆盘28与磁吸圆盘24吸合时，驱动圆轴14轴向移动使方形轴头15嵌入正方形驱动孔中。

利用电磁铁27通电使得磁吸圆盘24与铁质圆盘28相吸合，从而克服回弹压簧18的弹力，使得方形轴头15嵌入方形同步孔中，从而使得驱动电机6能够顺利驱动绕线辊8旋转；利用同步方轴22与方形同步孔的配合能够使得驱动圆轴14在轴向移动时不影响驱动带轮21的传动；利用回弹压簧18能够在电磁铁27断电后，将方形轴头15快速脱离方形同步孔，从而使得线辊转轴12能够相对驱动圆轴14旋转；利用短轴23的旋转式安装，能够在磁吸圆盘24与铁质圆盘28相吸合时，也能够正常带动驱动圆轴14旋转。

进一步地，在线辊支座7上且位于绕线辊8的下方设有防护板10；在防护板10上设有穿线孔11；悬吊绳9贯穿穿线孔11。利用防护板10上的穿线孔11能够使得悬吊绳9的进出线位置相对固定，避免收放卷过程中出现较大晃动。

进一步地，在方形轴头15与驱动圆轴14连接处设置有便于方形轴头15快速嵌入正方形驱动孔内的导向坡面17；在绕线辊8的两端设有用于防止悬吊绳9卷入绕线辊8与线辊支座7之间缝隙中的圆形挡板13。利用导向坡面17能够便于方形轴头15顺利快速插入正方形驱动孔内；利用圆形挡板13能够防止悬吊绳9卷入绕线辊8与线辊支座7之间缝隙中。

进一步地，在支撑腿2上设有用于检测气体取样机构上升位置的红外位置传感器30；在顶板1的下侧面上设有电连接插座29；红外位置传感器30的电连接线、驱动电机6的电连接线以及电磁铁27的电连接线电连接在电连接插座29上。利用电连接插座29能够实现采集装置与无人机的电气连接；利用红外位置传感器30能够实时检测气体取样机构是否回收就位。

进一步地，机身绑定机构包括两块侧边夹持板48、两块底面夹持板52、一块顶面夹持板49、一根钢丝拉绳57以及一根锁紧螺栓55；

两块侧边夹持板48的下侧边通过两个铰接座47分别铰接安装在顶板1上侧面的左右侧边缘处；两块底面夹持板52分别铰接安装在两块侧边夹持板48的相对内侧面上；在顶面夹持板49的上侧面上设有钢绳固定座50，并在钢绳固定座50上设有钢绳贯穿孔；在右侧的侧边夹持板48上侧边向下延伸设有钢绳锁紧孔54，且钢绳锁紧孔54的下孔口由侧边夹持板48的右侧面贯穿；锁紧螺栓55螺纹旋合在右侧的侧边夹持板48的右侧面上，且锁紧螺栓55的端部伸入钢绳锁紧孔54内，并在伸入端部上旋转式设置有钢绳夹持板56；钢丝拉绳57的一端固定在右侧的底面夹持板52上，另一端依次穿设在左侧的底面夹持板52内的穿绳孔53、左侧的侧边夹持板48内的穿绳孔53、钢绳固定座50上的钢绳贯穿孔以及钢绳锁紧孔54后伸出；钢绳夹持板56按压在钢丝拉绳57上实现固定。

利用两块侧边夹持板48、两块底面夹持板52、一块顶面夹持板49以及一根钢丝拉绳57实现对无人机机身的包裹式安装，使得采集装置能够与无人机进行稳定安装；利用锁紧螺栓55以及钢绳夹持板56能够实现钢丝拉绳57端部的固定锁紧。

进一步地，在两块侧边夹持板48的相对内侧面上、两块底面夹持板52的上侧面上以及顶面夹持板49的下侧面上均设有橡胶防滑垫51。利用橡胶防滑垫51能够实现机身绑定机构安装在无人机机身上的稳定性。

进一步地，在支撑腿2与顶板1的下侧面安装处设有三角筋板5。利用三角筋板5能够加强支撑腿2安装处的结构强度。

本发明创造公开的用于安装在无人机上的气体安全采集装置在使用时，首先通过两块侧边夹持板48、两块底面夹持板52、一块顶面夹持板49以及一根钢丝拉绳57实现对无人机机身的包裹式安装，使得采集装置能够与无人机进行稳定安装；在无人机飞至谷堆上空时，无人机上的控制器对驱动电机6和电磁铁27进行控制，使得电磁铁27的线圈断电，驱动电机6停止工作，在回弹压簧18的作用下使得驱动圆轴14轴向移动，方形轴头15脱离正方形驱动孔，从而使得气体取样机构在重力作用下自由下坠；当到达谷堆时，检测插管41插入谷堆，矩形框31碰到谷堆表面时，圆筒形收集箱32在冲击作用下突破两侧的滚珠38限制，在圆筒形收集箱32继续下移后，圆盘形活塞35相对滑移至圆柱形空腔的顶部，从而使得圆柱形空腔在负压作用下由检测插管41吸入谷堆内部的气体；在气体吸入收集完毕后，再由无人机上的控制器对驱动电机6和电磁铁27进行控制，使得电磁铁27的线圈通电，在磁吸附的作用下使得驱动圆轴14轴向移动，克服回弹压簧18的弹力，方形轴头15嵌入正方形驱动孔，驱动电机6开始工作，驱动绕线辊8旋转，使得悬吊绳9绕到绕线辊8上，从而将气体取样机构收回至固定圆环3内；再由无人机将采集装置运出谷仓外，由采集人员首先对检测插管41的下端进行套设密封，防止从检测进气孔44处进气，再打开管口盖帽40，通过出气管39对外连接，上移圆筒形收集箱32从而使得圆盘形活塞35将内部采集的气体挤出，从而便于采集人员对采集的气体进行检测；无人机上安装有用于实现采集装置控制的控制器，控制器采用由单片机、无线通信模块、继电器以及电机驱动电路构成的控制模块，无线通信模块用于与遥控器进行通信，继电器用于对电磁铁27实现通电和断电控制，电机驱动电路用于根据单片机的控制命令实现驱动电机6启停控制，同时单片机还能接收红外位置传感器30的位置检测信号，从而判断采集装置是否已经收回，从而便于立即控制驱动电机6停止，单片机通过无线通信模块与遥控器进行无线通信，遥控器上设置有释放按钮和回收按钮，用于进行释放和回收控制命令的发送。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明创造，但其不得解释为对本发明创造自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明创造的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。