适用于水面机器人装备配备的液体自动采集装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于公共安全技术领域，特别涉及一种适用于水面机器人装备配备的液体自动采集装置及方法。
【背景技术】
[0002]传统的对河流湖泊定期及长期水质监测、突发事件或地质灾害导致河流及湖泊受到有毒有害液体污染取样分析等工作多靠人工操作完成，而且传统的吸水装置具有体积大、重量大、功耗大等缺点，传统设备多应用于河流检测、水产品养殖池塘水质监测等领域，但无法满足与机器人装备的配合使用，再加上目前各种灾害事故、突发事件的严重后果、现场处置困难、灾害形势多样性等特点，传统的人工现场液体采集方式与传统设备已无法满足液体采集、水质测量与灾害救援等工作需要，因无法快速、精准的分析水域现场状况，导致大范围人身伤亡和大量财产损失现象多有发生，贻误战机、给救援工作增加难度。因此，开发适用于机器人配备的液体自动采集装置迫在眉睫。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于水面机器人装备配备的液体自动采集装置及方法。
[0004]本发明的技术方案是:
一种适用于水面机器人装备配备的液体自动采集装置，包括吸水器、控制器和控制终端;
所述吸水器通过固定安装在水面机器人船体的自配挂架上；
所述吸水器包括两个移动式液体采集头、直线导轨、步进电机、联轴器、上限位开关、下限位开关、液位检测开关、压扣密封装置、两个取样瓶、导管、同步带轮、同步带和轴承系统；
其中，移动式液体采集头、直线导轨、步进电机、联轴器、上限位开关、下限位开关、两个压扣密封装置、取样瓶、导管、同步带轮和同步带、轴承系统均安装在框架上；
压扣密封装置设有与取样瓶上盖紧密配合的进水孔，移动式液体采集头通过导管与压扣密封装置的上端连接，取样瓶按位置卡准方式插入压扣密封装置内，并与进水孔对接；液位检测开关安装在导管上；上限位开关、下限位开关分别安装在直线导轨的上限位位置、下限位位置；
步进电机的转轴端与联轴器的一端连接，联轴器的另一端与轴承系统连接，同步带轮安装在轴承转动轴上，同步带安装在同步带轮上，同步带轮与直线导轨的一端连接，同步带轮带动直线导轨运动，直线导轨的另一端连接移动式液体采集头；
所述控制器包括控制电路板、逆变装置和直流电源；
控制电路板的控制输出端连接步进电机的控制输入端，控制电路板的信号输入端分别连接上限位开关、下限位开关、液位检测开关；直流电源的输出端连接逆变装置的输入端，逆变装置的输出端连接控制电路板的供电端口；
控制电路板与控制终端之间通过RS485通讯模块进行通讯；控制终端与地面控制中心进行无线通信。
[0005]进一步地，所述压扣密封装置通过插销卡住取样瓶。
[0006]进一步地，所述控制电路板包括开关量输入电路、电源隔离电路芯片、单片机、RS485通讯模块和控制信号输出电路；
开关量输入电路的输入端分别连接上限位开关、下限位开关、液位检测开关，单片机的输入端连接开关量输入电路的输出端，单片机的输出端连接控制信号输出电路的输入端，控制信号输出电路的输出端分别连接移动式液体采集头的控制输入端、步进电机的控制输入端。
[0007]进一步地，所述吸水器框架外设置有机玻璃门，有机玻璃门只在更换取样瓶时打开。
[0008]进一步地，所述直流电源的输入端连接水面机器人的供电模块输出端或连接蓄电池。
[0009]进一步地，该液体自动采集装置所有通讯线、电源线均为航空插头插拔模式。
[0010]进一步地，所述单片机与控制终端之间通过RS485通讯模块进行通讯；直流电源的输出端连接逆变装置的输入端，逆变装置的输出端连接电源隔离电路芯片的输入端，电源隔离电路芯片的输出端连接单片机的供电端口。
[0011]进一步地，所述有机玻璃门采用下端限位和上端磁铁吸附方式进行安装。
[0012]进一步地，采用所述的适用于水面机器人装备配备的液体自动采集装置的液体自动采集方法，包括以下步骤:
步骤1:将吸水器通过夹具固定安装在水面机器人船体的自配挂架上；
步骤2:两个取样瓶分别插入两个压扣密封装置的进水孔并通过插销卡住，将各种电源线、通讯线连接完好，达到工作状态；
步骤3:水面机器人携带液体自动采集装置到指定水域位置；
步骤4:地面控制中心控制吸水器进行吸水工作；
步骤4-1:地面控制中心发出“工作”指令，控制吸水器的移动式液体采集头下移到水面，同时控制器向地面控制中心反馈到达指定位置的信息；
步骤4-2:地面控制中心发出“吸水”指令，该移动式液体采集头动作开始吸水，待取样瓶吸满后，控制器向地面控制中心反馈信息；
步骤4-3:地面控制中心发出“收回”指令，该取样瓶对应的移动式液体采集头上移到初始位置；
步骤4-4:待两只取样瓶均装满水后，控制器向地面控制中心反馈“工作完成”信息；步骤5:若继续采集液体，地面控制中间控制水面机器人返回岸边，人工进行现场更换取样瓶，再进行液体采集，返回步骤3。
[0013]进一步地，所述步骤4-1的具体步骤如下:
步骤4-1-1:地面控制中心发出“工作”指令经控制终端发送至控制电路板，控制电路板控制步进电机驱动同步带轮运动；
步骤4-1-2:同步带轮的运动带动直线导轨从上限位位置运动至下限位位置，即移动式液体采集头到达指定位置；
步骤4-1-3:下限位开关将达指定位置的信息发送给控制电路板，控制电路板经RS485通讯模块将该信息传至控制终端，进而反馈给地面控制中心。
[0014]进一步地，所述步骤4-2的具体步骤如下:
步骤4-2-1:地面控制中心发出“吸水”指令经控制终端发送至控制电路板，控制电路板控制移动式液体采集头动作开始吸水；
步骤4-2-2:液位检测开关检测到取样瓶吸满的信号，将取样瓶吸满的信号发送给控制电路板，控制电路板经RS485通讯模块将该信息传至控制终端，进而反馈给地面控制中心。
[0015]有益效果:
本发明提供的适用于水面机器人装备配备的液体自动采集装置，主要用于河流湖泊、城市水源泄露等液体自动采集，与水面机器人装备配合使用，可以到达一些危险、人员无法实施液体采集工作等水域，通过地面控制中心无线遥控，第一时间、高效便捷的拿到指定水域现场的“第一手”液体样本，为水域监测、灾害救援等工作有效实施提供权威数据与技术支撑。
[0016]本发明提供一种适用于水面机器人装备配备的液体自动采集装置及方法，重点基于某些区域人工操作无法实现的现场液体采集的难题，提高液体采集装置的采集、密封、保存等，减少和避免无法实现液体取样、取样不全、漏取、延误取样等现象的发生。
【附图说明】
[0017]图1是本发明【具体实施方式】的适用于水面机器人装备配备的液体自动采集装置结构示意图；
图2是本发明【具体实施方式】的吸水器结构示意图；
图3是本发明【具体实施方式】的吸水器外观示意图，其中，I一固定夹具，2—外罩，3—压扣密封装置，4一取样瓶，5—有机玻璃门；
图4是本发明【具体实施方式】的固定夹具示意图；
图5是本发明【具体实施方式】的控制器结构框图；
图6是本发明【具体实施方式】的液体自动采集装置的控制流程图；
图7是本发明【具体实施方式】的液体自动采集装置的控制器外部接线图；
图8是本发明【具体实施方式】的开关量输入电路原理图；
图9是本发明【具体实施方式】的电源隔离电路芯片电路原理图；
图10是本发明【具体实施