[实用新型]智能机动水质采样机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及水面机器人装置及其导航方法，尤其是一种带有自动控制装置的小型水面机器人装置，以及小型水面机器人自适应水流优化导航方法。

背景技术

目前水质监测主要靠在线监测与采样后送至实验室测量。传统的采样方法主要有两种。一种方式是工作人员划船到规定地方采样，由于水库很大，每次监测只靠肉眼和参照物定位，准确度很差，如遇刮风、大雨还会给工作人员带来危险；另一方面，划船采样工作量大，存在相当一部分工作人员违规简化操作的情况，而这种情况又难以被有效监督；这种方法还费时费力，效率低下，工序繁琐造成采样质量难以保证且采样频率低，无法及时发现水污染问题，是近些年来各种大型水污染事故频发的重要原因之一。另一种方法是，使用大型船采样，这类船只虽然功能全面，但价格昂贵，需要大量的专业人才操作及维护，另外这类船只一般都使用燃油动力，本身对水质有一定的污染，并且大船开动时对水面搅动很大，影响水样的真实性。

在专利号为ZL97246477.8的中国实用新型专利中，所述采样船虽然能够实现采样，但采样功能简单，只能进行单次单瓶采样。并且只能人工遥控采样。在大面积水域采样时，大量的采样是超视距的，人工控制无法实现。在申请号为200710158240.4的中国实用新型专利申请中，所述无人船虽然能自主航行及采样，但遗憾的是，该无人船不具备避障、抗翻覆等能力，只能在非常简单的水面环境中才能使用。但这样的船已经无法应付现今日益复杂的水面情况。在申请号为201010168446.7的专利中，所述机器人的采样功能复杂，本实用新型机构更精简，机器人更轻，更有利于在突发水质事件中的快速反应。

实用新型内容

本实用新型是结合国家在《地表水和污水监测技术规范HJ/T 91—2002》、《水质采样技术指导GB12998-91》、《水质采样方案设计技术规定GB12997-91》、《水质自动采样器技术要求及监测办法HJ/T 372-2007》，《水质采样样品的保存和管理技术规定GB12999-91》、《生活饮用水水标准检验方法水样的采集与保存GB/T 5750.2-2006》中的相关规定，并参考实际采样部门在实践中遇到的问题进行设计，是一种功能齐备，重量轻，速度快，机动性好，操作人性化的采样设备，其可进行日常简单的水质采样、应急水质采样以及危险情况下的水质采样。

本实用新型的目的是通过采用以下技术方案来实现的：

一种智能机动水质采样机器人，其包括船体和设在船体上的驱动装置、控制及导航装置、采样装置及避障装置，所述控制及导航装置包括中央控制器及辅助航行传感器、通讯模块，该中央控制器及辅助航行传感器包括一中央处理单元、电子罗盘、角速度传感器、加速度传感器及GPS卫星定位传感器，其中，电子罗盘、角速度传感器、加速度传感器及GPS卫星定位传感器，均与中央处理单元电路连接；所述通讯模块包括GPRS模块及数字无线传输模块，其均与中央处理单元电路连接，并通过无线信号与地面基站或手持基站信号连接；所述驱动装置包括电路连接的电池组和一推进器；所述采样装置包括采样管收放杆机构、设置于收放杆机构上的采样管、采样管顺序连接蠕动泵及多个电动阀，每一电动阀连接一采样瓶；所述避障装置包括激光测距传感器、LED高亮警示器、警示喇叭及摄像头及无线视频传输模块；所述控制装置与驱动装置、采样装置及避障装置电路连接，并实现自动采样和对船体的自动导航。

作为本实用新型优选的技术方案，所述中央控制单元为单片机，所述电子罗盘、角速度传感器、加速度传感器、GPS卫星定位传感器，其中，电子罗盘、角速度传感器、加速度传感器均通过单片机的SPI接口与单片机电路连接。GPS卫星定位传感器、GPRS模块及数字无线传输模块通过串行接口与单片机电路连接，该智能机动水质采样机器人通过GPRS模块与地面基站无线通讯连接。

作为本实用新型优选的技术方案，每一采样瓶下端设置一称重传感器。

作为本实用新型优选的技术方案，所述电动阀为三通两位阀，存在左中通和右中通两种状态，每一电动阀都是从右端出水，中间入水，左路连接采样瓶。

作为本实用新型优选的技术方案，所述收放杆机构包括一与电池组电路连接的电动推杆、一端与电动推杆的铰接的一传动杆、传动杆另一端刚性连接的一采样杆，以及分别铰接于电动推杆尾端及传动杆中部的二固定铰链，该二固定铰链将收放杆机构固定于船体上，采样杆连接采样管，电动推杆可伸缩，通过传动杆带动采样杆转动，从而带动采样管在水中上升或下降。