[发明专利]一种基于无人机的河口湿地底泥样品智能采集装置

权利要求书

1.本发明公开了一种基于无人机的河口湿地底泥样品智能采集装置。涉及机器人、无人机与环境监测领域，特别涉及一种基于无人机的河口湿地底泥样品智能采集装置。所述系统包括地面控制站、无人机、采泥机器人。其特征在于：所述地面控制站用于航线规划，无人机状态监测；所述无人机用于携带采泥机器人至采集地点；所述采泥机器人用于底泥采集，其内部包括控制模块、传感器模块、驱动模块和采泥模块；控制模块为单片机，与传感器模块、驱动模块和采泥模块相连接；单片机接收传感器信号，发出驱动与采集信号，控制采泥机器人的整个底泥采集过程。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的河口湿地底泥样品智能采集装置，其特征在于：采泥机器人落地点为其静态基点，利用陀螺仪检测采泥机器人偏航角速度，进而推算出采泥机器人的实时偏行角度；利用编码器检测采泥机器人左右行走轮的旋转角速度，进而推算出采泥机器人整机的实时前进速度。根据实时偏航角度和整机实时前进速度确定采泥机器人行走的轨迹，最终实现Z字轨迹行走，采集多点样本。在这些样本采集点，采泥机器人暂停行走，其机身上的电机驱动类似钻头的螺旋叶片钻入底泥，底泥通过螺旋叶片的空隙进入收集箱。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的河口湿地底泥样品智能采集装置，其特征在于：减速电机驱动行走轮前轮，通过由带轮到同步带，再到带轮的传动方式，将该减速电机的动力传递给行走轮后轮，实现左边一前一后两个行走轮同向同速转动。相同的，右边的两个行走轮由另一套减速电机及同步带、带轮传动机构实现同向同速转动。两个减速电机独立控制，相互配合，可以实现采泥机器人的前进、后退、左转和右转。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的河口湿地底泥样品智能采集装置，其特征在于：采泥机器人机身被设计成分体双机身形式，相当于左右对称的两个船身，不仅可以减小在泥地上的压强，减少陷入泥中的危险，提高采泥机器人的行走稳定性，而且在涨潮时，可以产生浮力，使采泥机器人在水中浮起并保持平衡。

5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的河口湿地底泥样品智能采集装置，其特征在于：无人机对采泥机器人起吊时，采用电磁铁自动找正，对于无人机的起吊钩和采泥机器人的起吊框架之间相互对准的位置精度要求可以大幅度降低。同时，用宽的柔性带代替普通的绳索，可以降低起吊绳索的扭转幅度，提高起吊的稳定性，减小由于起吊采泥机器人而对无人机飞行稳定性产生的影响。

6.根据权利要求1所述的一种基于无人机的河口湿地底泥样品智能采集装置，其特征在于：用无人机底部安装的摄像头实时监控采泥机器人的位置和姿态，该位姿状态信息通过无线模块传给地面控制站，在显示屏上显示。通过观察显示屏信息，操作人员遥控无人机，实现对采泥机器人的起吊和运回。