[发明专利]一种环境探测移动机器人装置在审

专利信息
申请号: 202111340568.4 申请日: 2021-11-12
公开(公告)号: CN114115004A 公开(公告)日: 2022-03-01
发明(设计)人: 胡开明;陈坚;刘薇 申请(专利权)人: 赣东学院
主分类号: G05B19/042 分类号: G05B19/042;G01D21/02;G01N1/08;G01N1/10;G01N15/06
代理公司: 北京壹川鸣知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 11765 代理人: 范庆国
地址: 344000 *** 国省代码: 江西;36
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摘要:
搜索关键词: 一种 环境 探测 移动 机器人 装置
【权利要求书】:

1.一种环境探测移动机器人装置,其特征在于,包括主控MCU、电源模块、电机驱动模块、视频监控模块、环境探测模块和样本采集模块;

所述主控MCU与外部控制器通过无线连接,用于根据外部控制器的信号输出指令给所述电机驱动模块、视频监控模块、环境探测模块或样本采集模块,控制相应模块工作;

所述电源模块连接所述主控MCU,为所述主控MCU供电,同时电源模块连接所述电机驱动模块、视频监控模块、环境探测模块和样本采集模块中的用电元件,为用电元件供电;

所述电机驱动模块用于控制所述机器人装置的移动;

所述视频监控模块包括摄像头和存储器,所述摄像头用于对环境进行拍摄,所述摄像头连接所述存储器,用于将拍摄的视频数据进行存储,且所述存储器与所述主控MCU通过数据连接,使得所述存储器能够根据主控MCU的指令将视频数据实时传输给主控MCU,并通过主控MCU传输给所述外部控制器;

所述环境探测模块包括温湿度传感器、PM2.5传感器和ESP8266 WiFi模块,所述温湿度传感器和PM2.5传感器连接所述ESP8266 WiFi模块,所述ESP8266WiFi模块通过无线连接所述外部控制器,用于实时将温湿度数据和PM2.5的数据传输给所述外部控制器;

所述外部控制器包含核心处理器和OLED显示屏模块;

所述样本采集模块包括滑杆、电控伸缩缸和采集杆,所述机器人装置上加工有滑腔和采样收容腔,所述滑杆安装在所述滑腔内,且滑杆能够沿滑腔滑动实现滑杆的伸出或缩入,所述滑杆的末端铰接有所述采集杆,所述电控伸缩缸的缸体固定在所述机器人装置上,电控伸缩缸的伸缩杆连接所述采集杆,所述采集杆包括承重杆,所述承重杆的上端铰接在所述滑杆上,承重杆的下方铰接有采样筒,铰接位置设有第一伺服电机,所述第一伺服电机能够使得采用筒绕铰接位置转动;承重杆的中部加工有腰型通孔,所述电控伸缩缸的伸缩杆末端设有滑动拉杆,所述滑动拉杆穿过所述腰型通孔;所述采样筒为上端封闭下端开口的筒体结构,采样筒的内腔顶部设有第二伺服电机,所述第二伺服电机能够通过后导电轨道和导电轮连接所述主控MCU,所述第一伺服电机能够通过前导电轨道和导电轮连接所述主控MCU;所述前导电轨道和后导电轨道均设于所述电控伸缩缸的伸缩杆下表面,前导电轨道位于伸缩杆前部区域,后导电轨道位于伸缩杆后部区域;前导电轨道和后导电轨道均设有互相平行的两条且前导电轨道和后导电轨道的延伸方向重合,所述导电轮铰接在所述机器人装置上且位于电控伸缩缸的伸缩杆正下方,导电轮紧贴所述电控伸缩缸的伸缩杆;当伸缩杆伸缩时导电轮能够在伸缩杆的下表面滚动,当导电轮滚到与前导电轨道或后导电轨道贴合时导电轮和前导电轨道或后导电轨道形成导电接触,所述导电轮也设有与所述前导电轨道或后导电轨道配合的两个,所述导电轮通过导线连接所述主控MCU;所述第二伺服电机的转轴连接转动子,所述转动子下方设有移动子,所述采样筒内腔的下部内壁上加工有内矩形螺纹,所述移动子外表面设有外矩形螺纹,使得所述移动子通过螺纹配合在所述采样筒内,移动子的上端固定设有转动拨杆,转动子内上加工有通孔槽,所述转动拨杆伸入所述通孔槽内实现转动拨杆和通孔槽的可滑动配合;所述移动子的下端固定设有转孔杆,所述转孔杆的侧壁设有螺旋片,所述螺旋片的侧边设有挡片。

2.根据权利要求1所述的一种环境探测移动机器人装置,其特征在于,所述样本采集模块还包括液相采集组件,所述液相采集组件包括液相样品杆,所述移动子和转孔杆中部加工有连通的通槽,所述液相样品杆伸入所述通槽内,液相样品杆的底部设有锥面集液体,所述锥面集液体内加工有集液槽,所述液相样品杆的上部通过拉簧连接固定块,所述固定块固定在所述转动拨杆上,所述拉簧处于拉伸状态;所述液相样品杆的上部设有铁块,所述铁块的下侧位于采样筒的外表面设有电磁线圈,所述电磁线圈通过所述后导电轨道和导电轮连接所述主控MCU,通过主控MCU连接所述电源模块。

3.根据权利要求2所述的一种环境探测移动机器人装置,其特征在于,所述机器人装置还包括移动终端设备,所述环境探测模块通过所述ESP8266 WiFi模块无线连接所述移动终端设备,用于实时将温湿度数据和PM2.5的数据传输给移动终端设备。

4.根据权利要求3所述的一种环境探测移动机器人装置,其特征在于,所述集液槽上方的液相样品杆内部通槽内设有橡胶片,所述橡胶片用于盖合密封所述集液槽。

5.如权利要求4所述移动机器人装置进行样本采集的方法,其特征在于,包括:

(1)湿泥采集:通过外部控制器控制所述电机驱动模块移动到样本采集位置,然后通过外部控制器控制主控MCU输出指令给所述电控伸缩缸,控制电控伸缩缸开始伸长,此时采样筒是收入所述采样收容腔状态的,且滑杆未滑出,导电轮和前导电轨道接触而与后导电轨道断开,保证了电磁线圈和第二伺服电机处于断开状态,避免了电磁线圈或第二伺服电机意外启动而造成设备损坏;电控伸缩缸的伸缩杆伸长的过程中,滑杆逐渐沿滑腔滑出,当电控伸缩缸的伸缩杆伸长一定距离使得采样筒脱离所述采样收容腔后,主控MCU输出指令给所述第一伺服电机,带动第一伺服电机转动,使得采样筒逐渐转动到下垂状态,同时电控伸缩缸的伸缩杆继续伸长;当伸缩杆伸长到最长状态后,采样筒处于垂直状态,且导电轮和后导电轨道接触而与前导电轨道断开,使得第一伺服电机处于断电状态,保证了采样过程中第一伺服电机意外转动而引起设备损坏;采样过程中通过外部控制器控制主控MCU接通第二伺服电机和所述电池模块的电路,使得第二伺服电机开始工作,第二伺服电机转动过程中带动转动子转动,转动子通过所述转动拨杆作用于所述转动子,使得转动子沿螺纹向下转动,转动子推动转孔杆逐渐脱出所述采样筒,对湿泥面进行转孔,转孔的过程中湿泥卡入所述螺旋片内,完成对湿泥采样;采样后主控MCU控制第二伺服电机反转,将所述转孔杆逐渐收入所述采样筒内;然后通过外部控制器控制主控MCU输出指令给所述电控伸缩缸,控制电控伸缩缸的伸缩杆开始收缩,电控伸缩缸的伸缩杆收缩过程中,导电轮逐渐和前导电轨道接触而与后导电轨道断开,导电轮与所述前导电轨道接触后,第一伺服电机开始转动,第一伺服电机转动带动采样筒逐渐转动到水平状态,而后伸缩杆继续收缩后采样筒逐渐收入所述采样收容腔内,对采集样进行临时的保存;

(2)液态采集:当伸缩杆伸长到最长状态后,采样筒处于垂直状态,且导电轮和后导电轨道接触而与前导电轨道断开,第一伺服电机处于断电状态,第二伺服电机和电磁线圈接通所述主控MCU;对液态进行采样时通过外部控制器控制主控MCU接通第二伺服电机和所述电池模块的电路,转孔杆逐渐脱出所述采样筒至最低位置,然后通过外部控制器控制主控MCU接通电磁线圈,使得电磁线圈带电,吸引铁块带动液相样品杆克服拉簧拉力向下移动一段距离,锥面集液体脱离转孔杆端部,使得待采样液态从锥面集液体和转孔杆的缝隙流入所述集液槽内,然后通过外部控制器控制主控MCU断开电磁线圈的供电,液相样品杆在拉簧的作用下回缩,使得锥面集液体盖合转孔杆端部,所述橡胶片将集液槽封闭,完成液态采集。

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