1.本发明涉及海底沉积物取样技术领域，特别是涉及一种基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器及其取样方法。
背景技术：2.海底沉积物的取样对于认识地球环境变迁、预测未来气候长期变化和寻找海底新能源等方面具有重要意义。目前，沉积物取样器主要有重力取样器、静水压力取样器和机械手取样器三种类型，重力取样器在船上直接布放，依靠自身重力贯入海底完成取样作业；静水压力取样器需要搭载在船上或潜水器上，布放触底后通过增加取样器顶部静水压力的方式，将取样管压入沉积物中从而完成取样；机械手取样器需要搭载在具有作业系统的潜水器上，依靠机械手操作完成取样。
3.重力取样器和静水压力取样器虽然能够获得较多的沉积物样本，但只能实现单点取样，且布放和回收过程复杂，成本较高；机械手取样器需要通过人工操作或预编程控制完成取样作业，因此需要搭载于载人潜水器或遥控潜水器上，但这两种潜水器作业时间短，且作业范围较小，难以满足深海科学研究对海底沉积物多点位取样的需求。
技术实现要素：4.本发明的一目的是，提供一种基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器及其取样方法，所述海底沉积物多点位取样器具备多点位采样功能，采样速度快，采样范围广，能够满足深海海底科学研究对海底沉积物大范围、长周期取样的需求。
5.本发明在一方面提供了基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器，包括：
6.取样器底板模块，所述取样器底板模块适于安装在深海着陆车的平台底盘；
7.支撑架模块，所述支撑架模块固定在所述取样器底板模块上；
8.旋转调节模块，所述旋转调节模块包括固定于所述取样器底板模块的旋转驱动装置和连接于所述旋转驱动装置并由所述旋转驱动装置驱动转动的旋转组件；
9.取样装置，所述取样装置包括多个间隔排列设置于所述旋转组件的取样器，所述取样器用于获取和储存海底沉积物样品，并经由所述旋转组件实现定位或释放，在所述旋转组件被所述旋转驱动装置驱动转动时，能够将多个所述取样器分别移动到取样位；以及
10.移动调节模块，所述移动调节模块包括可滑动地设置于所述支撑架模块的移动组件和用于驱动所述移动组件滑动移动的移动驱动装置，其中在所述移动驱动装置驱动所述移动组件向下移动且所述取样器处于释放状态时，所述移动组件能够与位于所述取样位的所述取样器形成连接，并联动所述取样器上下移动而实现对海底沉积物的取样；其中在所述取样器处于被所述旋转组件定位的状态时，所述移动组件向上移动时能够与所述取样器自动断开连接。
11.在本发明的一实施例中，其中所述移动组件包括移动组件安装板、设置于所述移动组件安装板的快速接头连接板以及设置于所述快速接头连接板的快速接头公头，各所述
取样器包括快速接头母头，所述移动组件经由所述快速接头公头与所述快速接头母头的连接与断开，来实现与所述取样器的连接和断开。
12.在本发明的一实施例中，所述快速接头公头和所述快速接头母头均为标准件，所述快速接头公头上侧设有螺纹柱头，下侧设有阶梯轴表面，所述快速接头母头上侧设有阶梯轴内孔，下侧设有螺纹柱头，所述快速接头公头通过所述螺纹柱头连接于所述快速接头连接板，并通过所述阶梯轴表面与所述快速接头母头的所述阶梯轴内孔形成配合，以实现所述移动组件和所述取样器的连接，所述快速接头母头经由所述螺纹柱头连接于所述取样器的取样管，所述快速接头母头还具有滚珠和外环套，在所述快速接头母头被拉动至所述外环套抵撑于所述旋转组件时，所述快速接头母头的滚珠向外移动而使得所述快速接头公头从所述快速接头母头中脱离，以此实现所述移动组件和所述取样器的自动断开连接。
13.在本发明的一实施例中，各所述取样器还包括连接于所述快速接头母头的取样管、用于容置所述取样管的第一取样器外壳、连接于所述第一取样器外壳的第二取样器外壳、以及通过压缩扭簧定位于所述第一取样器外壳和所述第二取样器外壳内的球形阀，所述取样管用于获取和储存海底沉积物样品，其中在所述取样管完成取样并经由所述快速接头母头联动移动至下端位于所述球形阀之上时，所述球形阀的压缩扭簧释放弹性势能而使得所述球形阀转动，使得所述球形阀对所述取样管的下端实现封闭。
14.在本发明的一实施例中，所述取样管上侧设有螺纹孔和阶梯轴，下侧为薄壁圆筒，薄壁圆筒上侧设有排水孔，下侧内外薄壁设有倒角，中部设有阶梯轴段；所述第一取样器外壳内部为空心结构，上下两侧均设有轴段；所述第二取样器外壳上侧为设有螺纹孔的空心圆柱状结构，下侧为空心圆锥结构且内部设置有阶梯圆孔，用于对所述取样管进行定位；所述球形阀外部形状为球形，内部设有圆孔供所述取样管穿过，左侧和右侧设有圆柱和半圆形柱。
15.在本发明的一实施例中，各所述取样器还包括包裹于所述第一取样器外壳之外的负浮力外壳，所述负浮力外壳为薄壁圆筒结构。
16.在本发明的一实施例中，所述旋转组件包括第一旋转件、连接于所述第一旋转件的第二旋转件、连接于所述第二旋转件的第三旋转件、以及分别设置于所述第二旋转件和所述第三旋转件之上的多个方形挡栓，其中所述第一旋转件间隔设置有多个凹槽，所述第二旋转件和所述第三旋转件设置有贯通的半圆形孔以形成用于容置所述取样管的容置槽，所述容置槽的两侧孔延伸形成有限位部，所述限位部用于防止所述取样器自所述容置槽脱出，其中在所述第一旋转件被旋转至所述凹槽与所述容置槽的位置相对应时，通过控制所述移动组件向下移动的方式，能够使得所述快速接头公头与自对应的所述凹槽穿出的所述快速接头母头形成连接；其中所述方形挡栓用于切换自身的非自锁状态和自锁状态来实现对所述取样器的所述取样管的固定和释放。
17.在本发明的一实施例中，所述快速接头母头的所述外环套的直径大于所述凹槽的尺寸，以使得在所述快速接头母头被拉动至所述外环套抵撑于所述第一旋转件的下端面时，所述快速接头母头的滚珠向外移动而使得所述快速接头公头从所述快速接头母头中脱离。
18.在本发明的一实施例中，所述方形挡栓包括方形挡栓顶盖、连接于所述方形挡栓顶盖的方形挡栓外壳、设置于所述方形挡栓外壳的外壳阶梯轴孔内的第一弹性件和连接于
所述第一弹性件的方形挡栓头、呈压缩状态设置于所述方形挡栓头的挡栓头阶梯轴孔内的第二弹性件和连接于所述第二弹性件的方形挡栓自锁块、以及用于封闭所述方形挡栓外壳的活动槽的方形挡栓封闭件；其中所述外壳阶梯轴孔和所述活动槽相贯通并与所述挡栓头阶梯轴孔呈相互垂直的状态，其中在所述方形挡栓的非自锁状态，所述方形挡栓头在所述第一弹性件的支撑下部分突出所述方形挡栓外壳，在所述方形挡栓头被压入所述外壳阶梯轴孔内时，所述第二弹性件释放弹性势能而使得所述方形挡栓自锁块从所述方形挡栓头弹出而进入所述活动槽，以此使得所述方形挡栓切换至自锁状态。
19.在本发明的一实施例中，所述方形挡栓顶盖下侧设置有凸起台阶，四个角端为圆角；所述方形挡栓头为梯形挡栓头，上侧设置有与所述凸起台阶相适配的台阶部，以防止所述方形挡栓头自所述方形挡栓外壳脱出，所述方形挡栓头下侧设置有斜面，以供在所述取样管被拉动时，所述取样管能够经由所述斜面将所述方形挡栓头压入所述方形挡栓外壳内；所述挡栓头阶梯轴孔为圆形台阶孔，所述方形挡栓自锁块为圆柱状结构。
20.在本发明的一实施例中，所述取样装置包括八个所述取样器，八个所述取样器在所述旋转组件上呈正八边形排列，所述第二旋转件和所述第三旋转件分别设置有八组所述方形挡栓，各组方形挡栓以所述方形挡栓头相对的状态分别设置于对应的所述半圆形孔两侧，以经由所述方形挡栓头锁定对应的所述取样器的所述取样管的阶梯轴，从而实现对所述取样器的定位。
21.在本发明的一实施例中，所述旋转驱动装置包括旋转驱动连接轴、孔用卡簧、双列角接触球轴承、轴用卡簧、轴承座、旋转步进电机安装架、旋转步进电机以及平键；其中所述旋转驱动连接轴连接于所述第三旋转件；所述孔用卡簧用于所述双列角接触球轴承和所述轴承座的定位；所述双列角接触球轴承用于抵消旋转驱动连接轴径向力；所述轴用卡簧用于所述旋转驱动连接轴和所述双列角接触球轴承的下端定位；所述轴承座固定在所述旋转步进电机安装架上；所述旋转步进电机安装在所述旋转步进电机安装架上，用于联动驱动所述旋转组件转动；所述平键连接所述旋转驱动连接轴和所述旋转步进电机。
22.在本发明的一实施例中，所述移动组件和所述支撑架模块通过滑块和导轨相配合的结构形成可滑动连接。
23.在本发明的一实施例中，所述支撑架模块包括支撑架主板和垂直连接于所述支撑架主板的两个侧板，以此所述支撑架主板和两个所述侧板之间形成安装槽，以供容置所述移动驱动装置，所述移动驱动装置包括移动步进电机、丝杠驱动模组以及连接所述移动步进电机和所述丝杠驱动模组的联轴器，所述支撑架模块还包括连接于两个所述侧板的移动步进电机安装板，所述移动步进电机安装于所述移动步进电机安装板上。
24.在本发明的一实施例中，所述移动调节模块还包括用于对所述移动组件实现增速的倍速机构，所述倍速机构由齿轮装置、设置于所述支撑架模块的固定齿条以及所述移动组件的移动齿条构成，通过所述倍速机构的增速，所述移动组件的位移和速度为所述丝杠驱动模组中的移动滑块的位移和速度的两倍。
25.在本发明的一实施例中，所述支撑架模块还包括固定齿条安装板和支撑架底板，其中所述固定齿条安装板用于连接于所述支撑架主板和所述固定齿条，所述支撑架底板用于连接所述支撑架主板和所述取样器底板模块。
26.在本发明的一实施例中，所述齿轮装置包括齿轮装置安装板、直齿齿轮、扣环转
轴、小径滚珠轴承和轴承用调整环；其中所述齿轮装置安装板连接于所述丝杠驱动模组的移动滑块；所述直齿齿轮定位在所述齿轮装置安装板上；所述扣环转轴穿过所述直齿齿轮地定位在所述齿轮装置安装板上；所述小径滚珠轴承定位安装在所述直齿齿轮和所述扣环转轴上，所述轴承用调整环定位安装在所述小径滚珠轴承和所述扣环转轴上。
27.在本发明的一实施例中，所述取样器底板模块包括取样器底板和设置于所述取样器底板的电子舱，所述海底沉积物多点位取样器还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述移动调节模块和所述旋转调节模块的工作，所述电子舱用于所述控制系统的安装和定位。
28.在本发明的一实施例中，所述控制系统包括用于为所述控制系统供电的电源、用于获取所述深海着陆车所获取的图片判断是否符合取样条件的微型电脑、经由所述微型电脑的命令对所述海底沉积物多点位取样器进行工作控制的微型控制器、由所述微型控制器控制的步进电机驱动模块、以及用于将所述电源的电压转换为适合所述微型电脑和所述微型控制器工作的电压的降压芯片模组。
29.在本发明的一实施例中，所述电源采用24v直流电源，所述微型电脑采用树莓派4b，所述微型控制器采用stm32微型控制器，所述降压芯片模组包括pm6206降压芯片和pm2312降压芯片。
30.本发明在另一方面还提供了所述基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器的取样方法，包括步骤：
31.s1、驱动深海着陆车到达符合取样条件的地点，驱动步进电机工作，所述步进电机驱动丝杠模组的移动滑块向下移动，从而带动移动组件向下移动，使得移动组件的快速接头公头和取样器的快速接头母头连接；
32.s2、驱动步进电机反向工作，所述步进电机驱动丝杠模组的移动滑块向上移动，所述移动组件向上移动而使得旋转组件的方形挡栓切换至自锁状态，从而取消对所述取样器的取样管的定位作用；
33.s3、驱动步进电机工作而使得所述移动滑块带动所述移动组件向下移动，将所述取样器压入海底沉积物中，进行取样；
34.s4、驱动所述步进电机反向工作而使得所述移动滑块带动所述移动组件向上移动，当所述取样器的取样器外壳顶住所述旋转组件的第三旋转件时，所述移动组件继续拉动所述取样管向上移动，使得所述取样管从球形阀中抽出，所述球形阀在扭簧的作用下复位，对所述取样管的下端实现封闭；当所述取样管被拉动至所述取样器的快速接头母头的外环套抵撑于第二旋转件下端面时，所述快速接头母头的滚珠向外移动而使得所述移动组件的快速接头公头从所述快速接头母头中脱离，所述第二旋转件的方形挡栓卡住所述取样管的上侧轴段，对所述取样管进行固定；
35.s5、驱动所述丝杠模组和所述移动组件回复初始位置，完成取样。
36.在本发明的一实施例中，在所述步骤s1之前还包括步骤：
37.将球形阀的压缩扭簧旋转90度，并将从所述球形阀穿过，卡住所述球形阀以避免其复位，将多个所述取样器安装于所述旋转组件，调整方形挡栓保持非自锁状态；和
38.将所述海底沉积物多点位取样器安装于深海着陆车的平台底盘，并保持所述海底沉积物多点位取样器距离海底沉积物垂直高度为180mm～220mm的水平面上。
39.在本发明的一实施例中，所述基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器的取样方法还包括步骤：s6、驱动旋转步进电机工作，以使得所述旋转组件转动切换至下一点位的取样工作。
40.在本发明的一实施例中，所述基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器的取样方法还包括步骤：重复步骤s1至步骤s6，直至所述旋转组件的所有取样管完成取样。
41.本发明的所述基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器适于搭载在深海着陆车上进行取样，作业时间长，作业范围广，而且具备纵向移动和旋转转动能力，能够实现多个取样器的分别取样，即所述海底沉积物多点位取样器具备对海底沉积物进行多点位取样作业能力，提升了对海底沉积物取样的作业效率；另外所述海底沉积物多点位取样器还采用了所述倍速机构来对纵向移动进行增速，取样速度快，效率高。
42.本发明的所述基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器采用所述移动步进电机和所述旋转步进电机作为动力源，生产制造成本低、使用便捷、能耗较低且可靠性高，特别适合搭载于深海着陆车进行海底沉积物取样作业，并且也适合搭载于如载人潜水器、rov等水下作业装备。
43.本发明的所述基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器通过所述旋转调节模块实现多个所述取样器的取样切换，并通过所述旋转组件实现对所述取样器的所述取样管的定位和释放，和通过采用所述移动调节模块实现所述取样器的上下移动，使得所述取样器能够通过简单、自动化控制的方式实现布放和回收。
44.通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
附图说明
45.图1为本发明的一优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的立体结构示意图。
46.图2为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的剖视图。
47.图3为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的移动组件的立体结构示意图。
48.图4为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的旋转组件的立体结构示意图。
49.图5为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的旋转组件的正视图。
50.图6为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的方形挡栓的立体结构示意图。
51.图7为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的方形挡栓的剖视图。
52.图8为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的取样器在取样作业之前的立体结构示意图。
53.图9为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的取样器在取样作业之前的剖视图。
54.图10为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的取样器在取
样作业之后的立体结构示意图。
55.图11为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的取样器在取样作业之后的剖视图。
56.图12为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的旋转驱动装置的立体结构示意图。
57.图13为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的旋转驱动装置的剖视图。
58.图14为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的支撑架模块的立体结构示意图。
59.图15为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的齿轮装置的立体结构示意图。
60.图16为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的齿轮装置的剖视图。
61.图17为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的取样器底板的立体结构示意图。
62.图18为本发明的上述优选实施例的所述海底沉积物多点位取样器的控制系统的结构图。
63.附图标号说明：1-移动组件；2-旋转组件；3-取样器；4-取样器底板模块；5-齿轮装置；6-支撑架模块；7-旋转驱动装置；101-移动齿条；102-滑块；103-快速接头连接板；104-快速接头公头；105-移动组件安装板；201-第一旋转件；202-第二旋转件；203-第三旋转件；21-方形挡栓；211-方形挡栓顶盖；212-方形挡栓头；213-方形挡栓自锁块；214-方形挡栓封闭件；215-方形挡栓外壳；2011-凹槽；2012-容置槽；2013-限位部；2151-外壳阶梯轴孔；2152-活动槽；2121-挡栓头阶梯轴孔；216-第一弹性件；217-第二弹性件；301-快速接头母头；302-取样管；303-第一取样器外壳；304-第二取样器外壳；305-球形阀；306-负浮力外壳；401-电子舱；402-取样器底板；501-齿轮装置安装板；502-直齿齿轮；503-扣环转轴；504-小径滚珠轴承；505-轴承用调整环；601-第一侧板；602-移动步进电机；603-移动步进电机安装板；604-联轴器；605-丝杠驱动模组；606-移动滑块；607-支撑架底板；608-固定齿条安装板；609-固定齿条；6010-导轨；6011-第二侧板；6012-支撑架主板；701-旋转驱动连接轴；702-孔用卡簧；703-双列角接触球轴承；704-轴用卡簧；705-轴承座；706-旋转步进电机安装板；707-旋转步进电机；708-平键。
具体实施方式
64.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、形变方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
65.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
66.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
67.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
68.如图1至图18所示，根据本发明的基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器的具体结构和取样方法被具体阐明。
69.具体地，如图1和图2所示，所述海底沉积物多点位取样器包括：
70.取样器底板模块4，所述取样器底板模块4适于安装在深海着陆车的平台底盘；
71.支撑架模块6，所述支撑架模块6固定在所述取样器底板模块4上；
72.旋转调节模块，所述旋转调节模块包括固定于所述取样器底板模块4的旋转驱动装置7和连接于所述旋转驱动装置7并由所述旋转驱动装置7驱动转动的旋转组件2；
73.取样装置，所述取样装置包括多个间隔排列设置于所述旋转组件2的取样器3，所述取样器3用于获取和储存海底沉积物样品，并经由所述旋转组件2实现定位或释放，在所述旋转组件2被所述旋转驱动装置7驱动转动时，能够将多个所述取样器3分别移动到取样位；以及
74.移动调节模块，所述移动调节模块包括可滑动地设置于所述支撑架模块6的移动组件1和用于驱动所述移动组件1滑动移动的移动驱动装置，其中在所述移动驱动装置驱动所述移动组件1向下移动且所述取样器3处于释放状态时，所述移动组件1能够与位于所述取样位的所述取样器3形成连接，并联动所述取样器上下移动而实现对海底沉积物的取样；其中在所述取样器处于被所述旋转组件2定位的状态时，所述移动组件1向上移动时能够与所述取样器3自动断开连接。
75.可以理解的是，所述海底沉积物多点位取样器包括用于获取和储存海底沉积物样品的取样装置、用于实现所述取样装置的安装、定位以及取样位调节的旋转调节模块，用于实现所述取样装置上下移动的移动调节模块、用于支撑所述移动调节模块的支撑架模块6、以及用于支撑所述支撑架模块6和所述旋转调节模块的取样器底板模块4。
76.如图3所示，所述移动组件1包括移动组件安装板105、设置于所述移动组件安装板105的快速接头连接板103以及设置于所述快速接头连接板103的快速接头公头104，各所述取样器3包括快速接头母头301，所述移动组件1经由所述快速接头公头104与所述快速接头母头301的连接与断开，来实现与所述取样器3的连接和断开。
77.进一步地，所述快速接头公头104和所述快速接头母头301均为标准件，所述快速接头公头104上侧设有螺纹柱头，下侧设有阶梯轴表面，所述快速接头母头301上侧设有阶梯轴内孔，下侧设有螺纹柱头，所述快速接头公头104通过所述螺纹柱头连接于所述快速接头连接板，并通过所述阶梯轴表面与所述快速接头母头301的所述阶梯轴内孔形成配合，以
实现所述移动组件1和所述取样器3的连接，所述快速接头母头301经由所述螺纹柱头连接于所述取样器3的取样管302，所述快速接头母头301还具有滚珠和外环套，在所述快速接头母头301被拉动至所述外环套抵撑于所述旋转组件2时，所述快速接头母头的滚珠向外移动而使得所述快速接头公头104从所述快速接头母头301中脱离，以此实现所述移动组件1和所述取样器3的自动断开连接。
78.值得一提的是，所述移动组件1和所述支撑架模块6通过滑块和导轨相配合的结构形成可滑动连接。
79.在这一实施例中，所述移动组件1设置有滑块102，所述支撑架模块6设置有导轨6010，在本发明的一些实施例中，所述滑块102和所述导轨6010可以反向设置，也就是说，所述移动组件也可以设置有导轨，所述支撑架模块6设置有滑块，本发明对此不作限制。
80.具体地，所述滑块102为标准件，后侧设有导轨槽，前侧设有螺纹孔，通过螺钉连接固定在所述移动组件安装板105上，与所述导轨6010相配合并滑动；所述快速接头连接板103为非标准件，下侧设有螺纹孔，前侧设有间隙孔，通过螺钉连接固定在移动组件安装板105上；所述移动组件安装板105为非标准件，整体采用t字型设计，薄弱处设有肋板，前侧设有间隙孔和螺纹孔，用于所述移动组件1的固定。
81.应该理解的是，所述取样位即为与所述移动组件1的所述快速接头公头104的下端对应的位置。
82.进一步地，所述移动组件1还包括移动齿条101；所述移动齿条101为标准件，齿形为渐开线齿形，后侧设有沉头孔，通过螺钉连接固定在所述移动组件安装板105上，和直齿齿轮502、固定齿条609组成倍速机构，实现倍速效果；也就是说，所述移动调节模块还包括用于对所述移动组件实现增速的倍速机构，所述倍速机构由齿轮装置5、设置于所述支撑架模块6的固定齿条609以及所述移动组件1的移动齿条101构成，通过所述倍速机构的增速，有利于提高所述移动组件1的移动速度，提高所述海底沉积物多点位取样器的取样效率。
83.如图4和图5所示，所述旋转组件2包括第一旋转件201、连接于所述第一旋转件201的第二旋转件202、连接于所述第二旋转件202的第三旋转件203、以及分别设置于所述第二旋转件202和所述第三旋转件203之上的多个方形挡栓21。
84.具体地，所述第一旋转件201为非标准件，上侧和下侧为薄壁圆盘结构，设有间隙孔，并间隔设置有多个凹槽2011，通过螺钉连接固定在所述第二旋转件202上，上下薄壁圆盘用圆柱进行连接，用于挡住所述快速接头母头301的外环套，实现所述快速接头公头104和所述快速接头母头301的断开效果。
85.具体地，所述第二旋转件202为非标准件，上侧为薄壁圆盘结构，设有螺纹孔和半圆形孔，下侧为薄壁圆盘结构，设有间隙孔，通过螺钉连接固定在第三旋转件203上，上下薄壁圆盘用圆柱进行连接。
86.具体地，所述第三旋转件203为非标准件，整体为圆柱形结构，中间为半空心结构，上侧设有螺纹孔和间隙孔，外圈设有半圆形孔，用于对取样器3的定位，其中所述第二旋转件202的半圆形孔和所述第三旋转件203的半圆形孔贯通而形成用于容置所述取样管302的容置槽2012，且所述容置槽2012两侧延伸形成有限位部2013，所述限位部2013用于防止所述取样器3自所述容置槽2012脱出，其中在所述第一旋转件201被旋转至所述凹槽2011与所述容置槽2012的位置相对应时，通过控制所述移动组件1向下移动的方式，能够使得所述快
速接头公头104与自对应的所述凹槽2011穿出的所述快速接头母头301形成连接；其中所述方形挡栓21用于切换自身的非自锁状态和自锁状态来实现对所述取样器3的所述取样管302的固定和释放。
87.值得一提的是，所述快速接头母头301的所述外环套的直径大于所述凹槽2011的尺寸，以使得在所述快速接头母头301被拉动至所述外环套抵撑于所述第一旋转件201的下端面时，所述快速接头母头301的滚珠向外移动而使得所述快速接头公头104从所述快速接头母头301中脱离。
88.如图6和图7所示，所述方形挡栓21包括方形挡栓顶盖211、连接于所述方形挡栓顶盖211的方形挡栓外壳215、设置于所述方形挡栓外壳215的外壳阶梯轴孔2151内的第一弹性件216和连接于所述第一弹性件216的方形挡栓头212、呈压缩状态设置于所述方形挡栓头212的挡栓头阶梯轴孔2121内的第二弹性件217和连接于所述第二弹性件217的方形挡栓自锁块213、以及用于封闭所述方形挡栓外壳215的活动槽2152的方形挡栓封闭件214；其中所述外壳阶梯轴孔2151和所述活动槽2152相贯通并与所述挡栓头阶梯轴孔2121呈相互垂直的状态，其中在所述方形挡栓212的非自锁状态，所述方形挡栓头212在所述第一弹性件216的支撑下部分突出所述方形挡栓外壳215，在所述方形挡栓头212被压入所述外壳阶梯轴孔2151内时，所述第二弹性件217释放弹性势能而使得所述方形挡栓自锁块213从所述方形挡栓头212弹出而进入所述活动槽2152，以此使得所述方形挡栓头212无法再次自所述方形挡栓外壳215弹出，此时所述方形挡栓21切换至自锁状态。
89.更具体地，所述方形挡栓顶盖211下侧设置有凸起台阶，四个角端为圆角；所述方形挡栓头212为梯形挡栓头，上侧设置有与所述凸起台阶相适配的台阶部，以防止所述方形挡栓头212自所述方形挡栓外壳215脱出，所述方形挡栓头212下侧设置有斜面，以供在所述取样管302被拉动时，所述取样管302能够经由所述斜面将所述方形挡栓头212压入所述方形挡栓外壳215内，以此使得所述方形挡栓21切换至自锁状态，以便于所述取样管302能够被所述移动组件1再次驱动而向下移动，进行取样，也就是说，在所述方形挡栓21的非自锁状态下，所述取样管302是被定位固定于所述旋转组件2，此时取样管302在无外力作用下不会移动，而在经由所述移动组件1将所述取样管302向上拉动时，所述取样管302能够经由所述斜面将所述方形挡栓头212压入所述方形挡栓外壳215内，使得所述方形挡栓21进入自锁状态而无法对所述取样管302进行锁定，以此实现所述取样管302的解锁和释放，便于所述取样管302进入取样操作。
90.值得一提的是，所述方形挡栓顶盖211为非标准件，上侧设有间隙孔，通过螺钉连接固定在方形挡栓外壳215上，所述方形挡栓自锁块213为非标准件，优选为圆柱形结构，所述方形挡栓顶盖211的所述挡栓头阶梯轴孔2121优选为圆柱形轴孔；所述方形挡栓封闭件214为非标准件，左侧为圆柱形结构，右侧设有间隙孔，通过螺钉连接固定在方形挡栓外壳215上，用于防止方形挡栓自锁块213脱出；所述方形挡栓外壳215为非标准件，中间为半空心结构，左侧、右侧和后侧为薄壁结构，上侧设有螺纹孔和间隙孔，右侧设有螺纹孔和圆孔，四周设有圆角，通过螺钉连接固定在所述第二旋转件202或所述第三旋转件203上；所述方形挡栓头212被压入所述方形挡栓外壳215中时，所述方形挡栓自锁块213从所述方形挡栓头212中弹出，卡在所述方形挡栓外壳215的所述活动槽2152中，所述方形挡栓21形成自锁，所述方形挡栓头212不再弹出。
91.特别地，在本发明的这一实施例中，所述取样装置包括八个所述取样器3，八个所述取样器3在所述旋转组件2上呈正八边形排列，所述第二旋转件202和所述第三旋转件203分别设置有八组所述方形挡栓21，各组方形挡栓21以所述方形挡栓头212相对的状态分别设置于对应的所述半圆形孔两侧，以经由所述方形挡栓头212锁定对应的所述取样器3的所述取样管302的阶梯轴，从而实现对所述取样器3的定位。
92.如图8至图11所示，各所述取样器3还包括连接于所述快速接头母头301的取样管302、用于容置所述取样管302的第一取样器外壳303、连接于所述第一取样器外壳303的第二取样器外壳304、以及通过压缩扭簧定位于所述第一取样器外壳303和所述第二取样器外壳304内的球形阀305以及包裹于所述第一取样器外壳303之外的负浮力外壳306，所述取样管302用于获取和储存海底沉积物样品，其中在所述取样管302完成取样并经由所述快速接头母头301联动移动至下端位于所述球形阀305之上时，所述球形阀305的压缩扭簧释放弹性势能而使得所述球形阀305转动，使得所述球形阀305对所述取样管302的下端实现封闭。
93.具体地，所述取样管302为非标准件，上侧设有螺纹孔和阶梯轴，下侧为薄壁圆筒，薄壁圆筒上侧设有排水孔，下侧内外薄壁设有倒角，中部设有阶梯轴段；所述第一取样器外壳303为非标准件，内部为空心结构，上侧和下侧设有轴段，在取样完毕后的回位过程中，所述取样器3可能会出现抖动现象，上侧轴段设有的倒角具有导向效果，下侧轴段设有沉头孔，通过螺钉连接固定在所述第二取样器外壳304上；所述第二取样器外壳304为非标准件，上侧为空心圆柱结构，设有螺纹孔，下侧为空心圆锥，减少在取样过程中的阻力，内部设有阶梯圆孔，用于所述取样管302的定位；所述球形阀305为非标准件，外部形状为球形，内部设有圆孔供取样管302穿过，左侧和右侧设有圆柱和半圆形柱；所述负浮力外壳306为非标准件，是一种薄壁圆筒结构，减少取样器3的重力；所述球形阀305通过转动90度将所述取样管302卡住，通过摩擦实现将所述球形阀305固定在所述取样管302上。
94.可以理解的是，本发明通过对所述取样管302、所述方形挡栓21、所述球形阀305的结构进行设计和配合的方式，使得所述取样管302能够便于被布放和回收，因此本发明提供了一种取样操作方便的所述海底沉积物多点位取样器。
95.如图12和图13所示，所述旋转驱动装置7包括旋转驱动连接轴701、孔用卡簧702、双列角接触球轴承703、轴用卡簧704、轴承座705、旋转步进电机安装架706、旋转步进电机707以及平键708；所述旋转驱动连接轴701为非标准件，上侧设有螺纹孔，下侧为阶梯轴，用于所述旋转驱动连接轴701和所述双列角接触球轴承703上端定位，通过螺钉连接固定在所述第三旋转件203上，实现带动旋转组件2旋转的效果；所述孔用卡簧702为标准件，用于所述双列角接触球轴承703和所述轴承座705的定位；所述双列角接触球轴承703为标准件，用于抵消所述旋转驱动连接轴701径向力；所述轴用卡簧704为标准件，用于所述旋转驱动连接轴701和所述双列角接触球轴承703下端定位；所述轴承座705为非标准件，中间设有阶梯通孔和卡簧槽，下侧设有间隙孔，通过螺钉连接固定在所述旋转步进电机安装架706上；所述旋转步进电机安装架706为非标准件，上侧设有螺纹孔和间隙孔，下侧设有螺纹孔；所述旋转步进电机707为标准件，上侧设有螺纹孔，通过螺钉连接固定在所述旋转步进电机安装架706上，用于联动驱动所述旋转组件2转动；所述平键708为标准件，用于连接所述旋转驱动连接轴701和所述旋转步进电机707。
96.如图14所示，所述支撑架模块6包括支撑架主板6012和垂直连接于所述支撑架主
板6012的两个侧板，两个侧板包括第一侧板601和第二侧板6011，所述支撑架主板6012和两个所述侧板之间形成安装槽，以供容置所述移动驱动装置，所述移动驱动装置包括移动步进电机602、丝杠驱动模组605以及连接所述移动步进电机602和所述丝杠驱动模组605的联轴器604，所述支撑架模块6还包括连接于两个所述侧板的移动步进电机安装板603，所述移动步进电机602安装于所述移动步进电机安装板603上。
97.进一步地，所述移动调节模块还包括用于对所述移动组件1实现增速的所述倍速机构，所述倍速机构由齿轮装置5、设置于所述支撑架模块6的所述固定齿条609以及所述移动组件1的所述移动齿条101构成，通过所述倍速机构的增速，所述移动组件1的位移和速度为所述丝杠驱动模组605中的移动滑块606的位移和速度的两倍。
98.值得一提的是，所述支撑架模块6还包括固定齿条安装板608和支撑架底板607，其中所述固定齿条安装板608用于连接于所述支撑架主板6012和所述固定齿条609，所述支撑架底板607用于连接所述支撑架主板6012和所述取样器底板模块4。
99.此外，还值得一提的是，所述支撑架主板601为非标准件，前侧设有螺纹孔，右侧设有间隙孔；所述移动步进电机602为标准件，下侧设有螺纹孔，通过螺钉连接固定在所述移动步进电机安装板603上；所述移动步进电机安装板603为非标准件，上侧设有间隙孔和圆孔，两侧设有螺纹孔，通过螺钉连接固定在所述第一侧板601和所述第二侧板6011上；所述联轴器604为标准件，采用锁紧螺栓止动螺丝定位在所述移动步进电机602和所述丝杠驱动模组605上；所述丝杠驱动模组605为标准件，丝杠牙型为梯形，通过螺钉连接固定在移动滑块606上；所述移动滑块606为非标准件，前侧设有间隙孔，两侧和下侧设有螺纹孔，通过螺钉连接固定在所述第一侧板601、所述第二侧板6011和所述支撑架底板607上；所述支撑架底板607为非标准件，下侧设有沉头间隙孔和螺纹孔，通过螺钉连接固定在所述取样器底板模块4上，两侧设有螺纹孔，通过螺钉连接固定在所述第一侧板601和所述第二侧板6011上；所述固定齿条安装板608为非标准件，前侧设有间隙孔，右侧设有螺纹孔，通过螺钉连接固定在所述支撑架主板6012上；所述固定齿条609为标准件，齿形为渐开线齿形，后侧设有沉头孔，通过螺钉连接固定在所述固定齿条安装板608上，所述固定齿条609和所述移动齿条101、所述齿轮装置5的直齿齿轮502组成倍速机构，实现倍速效果；所述导轨6010为标准件，通过螺钉连接固定在所述第一侧板601和所述第二侧板6011上；所述第二侧板6011为非标准件，前侧设有螺纹孔，右侧设有间隙孔。
100.如图15和图16所示，所述齿轮装置5包括齿轮装置安装板501、直齿齿轮502、扣环转轴503、小径滚珠轴承504以及轴承用调整环505；所述齿轮装置安装板501为非标准件，后侧设有间隙孔，下侧设有两侧薄壁板，薄壁板上设有圆孔，通过螺钉连接固定在所述丝杠驱动模组605的移动滑块606上；所述直齿齿轮502为标准件，齿形为渐开线形，内部设有阶梯圆孔，定位在所述齿轮装置安装板501上，和所述移动齿条101、所述固定齿条609组成倍速机构，实现倍速效果；所述扣环转轴503为标准件，形状为圆柱，两端设有卡槽，并附带卡扣，穿过所述直齿齿轮502定位在所述齿轮装置安装板501上；所述小径滚珠轴承504为标准件，定位安装在所述直齿齿轮502和所述扣环转轴503上；所述轴承用调整环505为标准件，定位安装在所述小径滚珠轴承504和所述扣环转轴503上。
101.如图17所示，所述取样器底板模块4包括取样器底板402和设置于所述取样器底板402的电子舱401，所述海底沉积物多点位取样器还包括控制系统，所述控制系统用于控制
所述移动调节模块和所述旋转调节模块的工作，所述电子舱401用于所述控制系统的安装和定位。
102.具体地，如图18所示，所述控制系统包括用于为所述控制系统供电的电源、用于获取所述深海着陆车所获取的图片判断是否符合取样条件的微型电脑、经由所述微型电脑的命令对所述海底沉积物多点位取样器进行工作控制的微型控制器、由所述微型控制器控制的步进电机驱动模块、以及用于将所述电源的电压转换为适合所述微型电脑和所述微型控制器工作的电压的降压芯片模组。
103.更具体地，所述电源采用24v直流电源，所述微型电脑采用树莓派4b，所述微型控制器采用stm32微型控制器，所述降压芯片模组包括pm6206降压芯片和pm2312降压芯片，所述控制系统还包括水密接插件，所述电子舱401侧面设有水密接插件的接口，通过螺钉连接固定在所述取样器底板402上。
104.更具体地，所述电子器件布放在深海着陆车的电子舱中；采用24v直流电源通过水密接插件对ccd水下相机和步进电机驱动模块进行供电，pm6206降压芯片将24v电压转换为5v电压后通过水密接插件对树莓派4b进行供电，pm2312降压芯片将5v电压转换为3.3v电压后通过水密接插件对stm32微型控制器进行供电；深海着陆车所搭载的水下相机获取海底高清图片后将图片解码输入到树莓派4b中，树莓派4b通过图像检测算法判断海底地形是否符合取样条件，若符合，则通过usb串口向stm32微型控制器发出命令进行取样。
105.可以理解的是，本发明通过所述取样装置、所述旋转调节模块，所述移动调节模块、所述支撑架模块、所述取样器底板模块以及所述控制系统的配合工作，实现了多点位取样，而且能够确保取样的效率和可靠性。
106.所述基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器的取样方法包括如下步骤：
107.1)将所述球形阀305压缩扭簧旋转90度，将所述取样管302从所述球形阀305穿过，卡住所述球形阀305不使其复位，如图10所示；将多个所述取样器3安装在所述旋转组件2上，调整所述方形挡栓21保持非自锁状态，所述取样管302上侧轴段用所述第三旋转件203上的所述方形挡栓21卡住，所述丝杠驱动模组605移动滑块位于最上方，将所述海底沉积物多点位取样器安装于深海着陆车的平台底盘，具体将取样器底板模块4通过螺钉连接方式安装在距离海底沉积物垂直高度为180mm～220mm的水平面上。
108.2)到达符合取样条件的地点后，stm32微型控制器向所述移动步进电机602发出命令顺时针旋转，所述移动步进电机602驱动所述丝杠驱动模组605的移动滑块向下移动，使得所述移动组件1向下移动双倍距离，实现所述快速接头公头104和所述快速接头母头301连接。
109.3)stm32微型控制器向所述移动步进电机602发出命令逆时针旋转，所述移动步进电机602驱动所述丝杠驱动模组605的移动滑块向上移动，使得所述移动组件1向上移动双倍距离，实现所述第三旋转件203上的所述方形挡栓21进入自锁状态，所述方形挡栓头212不再弹出，取消对所述取样管302的定位作用。
110.4)stm32微型控制器向所述移动步进电机602发出命令顺时针旋转，所述移动步进电机602驱动所述丝杠驱动模组605移动滑块向下移动，使得所述移动组件1向下移动双倍距离，将所述取样器3缓慢压入海底沉积物中，直到所述取样管302内孔全部压入海底沉积物为止。
111.5)stm32微型控制器向所述移动步进电机602发出命令逆时针旋转，所述移动步进电机602驱动所述丝杠驱动模组605移动滑块向上移动，使得所述移动组件1向上移动双倍距离，当所述第一取样器外壳303顶住第三旋转件203时不再向上移动，所述移动组件1继续拉动所述取样管302向上移动，将所述取样管302从所述球形阀305中抽出，所述球形阀305在扭簧的作用下复位，对所述取样管302下端实现封闭，防止海底沉积物样品泄漏，如图11所示。当所述快速接头母头301外环套顶住所述第一旋转件201下端时不再向上移动，此时所述快速接头母头301中的滚珠向外移动，所述快速接头公头104从快速接头母头301中脱离，所述第二旋转件202上的所述方形挡栓21卡住所述取样管302上侧轴段，对所述取样管302进行固定，所述丝杠驱动模组605和所述移动组件1回复初始位置，完成取样。
112.6)stm32微型控制器向所述旋转步进电机707发出命令顺时针旋转，所述旋转步进电机707驱动所述旋转组件2顺时针旋转45度，准备下一点位的取样工作。
113.7)重复动作2～6，直至所有取样管302取样完成。
114.值得一提的是，在步骤6)中，所述旋转步进电机707驱动所述旋转组件2转动的角度由所述取样器3的数量决定，在这一实施例中，由于采用八个所述取样器3，因此驱动转动的角度为45度，可根据具体的需求进行设置，本发明对此不作限制。
115.可以理解的是，本发明的所述基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器采用所述移动步进电机和所述旋转步进电机作为动力源，生产制造成本低、使用便捷、能耗较低且可靠性高，特别适合搭载于深海着陆车进行海底沉积物取样作业，并且也适合搭载于如深海自主无人车、载人潜水器、rov等水下作业装备。
116.值得一提的是，在本发明的一些实施例中，所述基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器也可以采用其他类型的电机作为动力源，如直流电机、交流电机、伺服电机等，本发明对此不作限制。
117.还可以理解的是，本发明的所述基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器适于搭载在深海着陆车上进行取样，作业时间长，作业范围广，而且具备纵向移动和旋转转动能力，能够实现多个取样器的分别取样，即所述海底沉积物多点位取样器具备对海底沉积物进行多点位取样作业能力，提升了对海底沉积物取样的作业效率；另外所述海底沉积物多点位取样器还采用了所述倍速机构来对纵向移动进行增速，取样速度快，效率高。
118.总的来讲，本发明提供了一种基于深海着陆车的海底沉积物多点位取样器及其取样方法，所述海底沉积物多点位取样器具备多点位采样功能，采样速度快，采样范围广，低成本，安装便捷，能耗较低且可靠性高，能够满足深海海底科学研究对海底沉积物大范围、长周期取样的需求。
119.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
120.以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。