一種水質採樣多旋翼飛行器的製造方法
2024-01-26 14:36:15 1
一種水質採樣多旋翼飛行器的製造方法
【專利摘要】本發明屬於多旋翼飛行器領域，涉及可以應用於江河、湖泊、淺海等遠離岸邊人工不易進行水質採樣的場合的一種水質採樣多旋翼飛行器。本發明包括自身裝載有自駕儀系統和取水系統，自駕儀系統由傳感系統、微處理器、動力系統構成，取水系統由舵機和水質採樣裝置組成，安裝於水質採樣多旋翼飛行器下方；傳感系統包括慣性導航傳感器由陀螺儀和加速度計組成，完成對水質採樣多旋翼飛行器的姿態檢測；導航定位傳感器由電子羅盤和GPS組成，得到水質採樣多旋翼飛行器的航向信息和空間位置、速度信息。本發明提供一種水質採樣多旋翼飛行器，成本較低，多旋翼飛行器操作方便快捷，省時省力，而且保證了採樣地點水質不被破壞。
【專利說明】 一種水質採樣多旋翼飛行器
【技術領域】
[0001]本發明屬於多旋翼飛行器領域，涉及可以應用於江河、湖泊、淺海等遠離岸邊人工不易進行水質採樣的場合的一種水質採樣多旋翼飛行器。
【背景技術】
[0002]在環境汙染的監測和水體汙染的調查工作中，要真實地反映水質汙染狀況，必須採集具有代表性的水樣，而水質採樣器就起到了這種效果。水質採樣器是採集水質樣品的一種裝置，分為水質人工採樣器和水質自動採樣器兩種。水質人工採樣器的材料必須對水樣的組成不產生影響，且易於洗滌，對先前的樣品不能有任何殘留。水質自動採樣器是適合於與流量成比例的鬥式採樣器，它是一種智能化多功能吸入式水樣分瓶採樣裝置，可以根據水樣採樣要求實現多種採樣方式(定量採樣、定時定量採樣、定時流量比例採樣、定流定量米樣和遠程控制米樣)及多種裝瓶方式(每瓶單次米樣一單米和每瓶多次米樣一混採)。上述的兩種傳統的水質採樣方式較為適用於企業排放水等人員可在岸邊操作的場合，遠離岸邊人工不易進行水質採樣的場合則需採樣人員乘船或汽艇至採樣地點進行水質採樣，但這種方法的弊端也很明顯，一方面採樣人員乘船或汽艇耗時又耗力，有時還需要多人合作才能完成任務；另一方面採樣人員所乘的船或汽艇駛向採樣地點，很可能破壞採樣地點水質，導致研究結果不準確。近年來小型多旋翼飛行器成為國內外各大高校及科研機構研究的熱點，已被應用於航空拍攝、電路巡線、森林防火、資源勘探等領域，具有廣闊的應用前景。將水質採樣裝置設計為機械臂裝置懸掛於小型多旋翼飛行器上，可以應用於江河、湖泊、淺海等遠離岸邊人工不易進行水質採樣的場合，用以自動採集水面水質樣品。使用起來方便簡單快捷，在應用該設備進行水質採樣時，可根據需要迅速採集不同地點水面水質樣品，是未來環保、科研等水質採樣時所必備的用具。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於提供一種解決江河、湖泊、淺海等遠離岸邊人工不易進行水質採樣的問題的水質採樣多旋翼飛行器。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
[0005]本發明包括自身裝載有自駕儀系統和取水系統，自駕儀系統由傳感系統、微處理器、動力系統構成，取水系統由舵機和水質採樣裝置組成，安裝於水質採樣多旋翼飛行器下方；傳感系統包括慣性導航傳感器由陀螺儀和加速度計組成，完成對水質採樣多旋翼飛行器的姿態檢測；導航定位傳感器由電子羅盤和GPS組成，得到水質採樣多旋翼飛行器的航向信息和空間位置、速度信息；所述的微處理器接收傳感系統的數據確定水質採樣多旋翼飛行器的飛行姿態、飛行位置及方向；接收人工發送控制舵機信號，發送PWM控制信號控制舵機；接收水位檢測裝置反饋的水位檢測信號，當水位達到設定值時，再次發送PWM控制信號控制舵機；舵機用以控制水質採樣裝置的高度，舵機正轉，使得水質採樣裝置下降；舵機反轉，使得水質採樣裝置上升，水質採樣裝置內部裝有水位檢測裝置實時監測水質採樣裝置水位。
[0006]本發明的有益效果在於:
[0007]傳統的水質採樣方式是採樣人員乘船或汽艇至採樣地點進行水質採樣，但這種方法的弊端也很明顯，一方面採樣人員乘船或汽艇耗時又耗力，有時還需要多人合作才能完成任務；另一方面採樣人員所乘的船或汽艇駛向採樣地點，很可能破壞採樣地點水質，導致研究結果不準確。本發明提供一種水質採樣多旋翼飛行器，完全可以避免以上弊端，由一位採樣人員就可以完成水質採樣任務，成本較低，多旋翼飛行器操作方便快捷，省時省力，而且保證了採樣地點水質不被破壞。該水質採樣多旋翼飛行器特別適用於江河、湖泊、淺海等遠離岸邊人工不易進行水質採樣的場合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1水質採樣多旋翼飛行器總體原理圖【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
[0010]本發明公開一種水質採樣多旋翼飛行器，涉及多旋翼無人機及液體採樣工具領域。本發明提供的一種水質採樣多旋翼飛行器，自身裝載有自駕儀系統和取水系統，自駕儀系統包括傳感系統、微處理器和動力系統，主要用於保證水質採樣多旋翼飛行器的穩定性和精確性；取水系統由舵機和水質採樣裝置組成，並在水質採樣裝置內部安裝有水位檢測裝置實時監測水位，主要完成水質採樣任務。水質採樣多旋翼飛行器操作方便快捷，省時省力，而且保證了採樣地點水質不被破壞，可用於江河、湖泊、淺海等遠離岸邊人工不易進行水質採樣的場合。
[0011]圖中:1自駕儀系統、11傳感系統、12微處理器、13動力系統、2取水系統、21舵機、
22水質採樣裝置。
[0012]傳統的水質採樣方式是採樣人員乘船或汽艇至採樣地點進行水質採樣，但這種方法的弊端也很明顯，一方面採樣人員乘船或汽艇耗時又耗力，有時還需要多人合作才能完成任務；另一方面採樣人員所乘的船或汽艇駛向採樣地點，很可能破壞採樣地點水質，導致研究結果不準確。水質採樣多旋翼飛行器可以避免以上弊端，由一位採樣人員完全可以完成水質採樣任務，成本較低，多旋翼飛行器操作方便快捷，省時省力，而且保證了採樣地點水質不被破壞。
[0013]本發明採用的技術方法是:
[0014]本發明提供一種水質採樣多旋翼飛行器，自身裝載有自駕儀系統和取水系統，自駕儀系統主要用於保證水質採樣多旋翼飛行器的穩定性和精確性；取水系統主要完成水質採樣任務。
[0015]上述的自駕儀系統進一步由傳感系統、微處理器、動力系統構成。所述的傳感系統具體包括:慣性導航傳感器由陀螺儀和加速度計組成，完成對水質採樣多旋翼飛行器的姿態檢測；導航定位傳感器由電子羅盤和GPS組成，得到水質採樣多旋翼飛行器的航向信息和空間位置、速度信息，從而使其精確到達目的地完成定點水質採樣任務。
[0016]上述的微處理器完成對傳感系統的數據處理，確定水質採樣多旋翼飛行器的飛行姿態、飛行位置及方向，最終實現水質採樣多旋翼飛行器的穩定飛行；接收人工發送控制舵機信號，信號處理後發送PWM控制信號控制舵機；接收水位檢測裝置反饋的水位檢測信號，當水位達到設定值時，再次發送PWM控制信號控制舵機。
[0017]上述的動力系統由電子調速器和直流無刷電機組成，其接收經過微處理器處理後輸出的控制命令，實時調節水質採樣多旋翼飛行器的飛行姿態、飛行位置及方向，安全準確的到達目的地。
[0018]所述的取水系統由舵機和水質採樣裝置組成，安裝於水質採樣多旋翼飛行器下方。
[0019]上述的水質採樣裝置，主要用於水質採樣，內部裝有水位檢測裝置，實時監測水位。
[0020]上述的舵機用以控制水質採樣裝置的高度。舵機正轉，使得水質採樣裝置下降；舵機反轉，使得水質採樣裝置上升。
[0021]參照圖1 一種水質採樣多旋翼飛行器，自身裝載有自駕儀系統I和取水系統2，自駕儀系統I主要用於保證水質採樣多旋翼飛行器的穩定性和精確性；取水系統2主要完成水質採樣任務。
[0022]所述的自駕儀系統I進一步由傳感系統11、微處理器12、動力系統13構成。所述的傳感系統11具體包括:慣性導航傳感器由陀螺儀和加速度計組成，加速度計在短時間內數據不準確，但是在經過長時間的測量之後，數據將變得準確，而陀螺儀的測量結果卻與加速度計效果相反，鑑於上述情況，為獲得比較精確的測量結果，將加速度計和陀螺儀結合使用，並將其獲得的數據進行數據融合，完成對水質採樣多旋翼飛行器的姿態檢測；導航定位傳感器由電子羅盤和GPS組成，GPS雖然在導航、定位等方面能起重要作用，但在其上方被遮蔽的環境中使用，如在橋梁下方進行水質採樣，由於GPS的數據是接收衛星數據進行解算得到，若處於橋梁下方等相對密閉的環境中或者在幹擾較強的環境中，GPS獲取數據誤差較大，因此常常將GPS與電子羅盤組合使用，組合後測得的數據進行數據融合將比單一傳感器更準確，從而得到水質採樣多旋翼飛行器的航向信息和空間位置、速度信息，從而使其精確到達目的地完成定點水質採樣任務。
[0023]所述的微處理器12接收傳感系統11的數據並做相應數據處理，確定水質採樣多旋翼飛行器的飛行姿態、飛行位置及方向，最終實現水質採樣多旋翼飛行器的穩定飛行；接收人工發送控制舵機信號，信號處理後發送PWM控制信號控制舵機21 ;接收水位檢測裝置反饋的水位檢測信號，當水位達到設定值時，再次發送PWM控制信號控制舵機21。
[0024]所述的動力系統13由電子調速器和直流無刷電機組成，其接收經過微處理器12處理後輸出的控制命令，實時調節水質採樣多旋翼飛行器的飛行姿態及飛行方向。
[0025]所述的取水系統2由舵機21和水質採樣裝置22組成，屬於一種機械臂裝置，安裝於水質採樣多旋翼飛行器下方。進一步所述的舵機21，用以控制水質採樣裝置22的高度。由人工遙控或自主導航的水質採樣多旋翼飛行器飛至水質採樣地點，懸停於水面之上，微處理器12向舵機21發送PWM控制信號，舵機21正轉，使得水質採樣裝置22下降至水中；所述的水質採樣裝置22，內部裝有水位檢測裝置，實時檢測水質採樣裝置22內部水位，當水位達到設定值時，將發送取樣成功信號至微處理器12，由微處理器12發送PWM控制信號控制舵機21，舵機21反轉，使得水質採樣裝置22上升，水質採樣完成，由人工遙控或自主導 航水質採樣多旋翼飛行器返回。
【權利要求】
1.一種水質採樣多旋翼飛行器，包括自身裝載有自駕儀系統(I)和取水系統(2)，其特徵在於:自駕儀系統(I)由傳感系統(11)、微處理器(12)、動力系統(13)構成，取水系統(2)由舵機(21)和水質採樣裝置(22)組成，安裝於水質採樣多旋翼飛行器下方；傳感系統包括慣性導航傳感器由陀螺儀和加速度計組成，完成對水質採樣多旋翼飛行器的姿態檢測；導航定位傳感器由電子羅盤和GPS組成，得到水質採樣多旋翼飛行器的航向信息和空間位置、速度信息；所述的微處理器(12)接收傳感系統(11)的數據確定水質採樣多旋翼飛行器的飛行姿態、飛行位置及方向；接收人工發送控制舵機信號，發送PWM控制信號控制舵機(21);接收水位檢測裝置反饋的水位檢測信號，當水位達到設定值時，再次發送PWM控制信號控制舵機(21);舵機(21)用以控制水質採樣裝置(22)的高度，舵機(21)正轉，使得水質採樣裝置(22)下降；舵機反轉(21)，使得水質採樣裝置(22)上升，水質採樣裝置(22)內部裝有水位檢測裝置實時監測水質採樣裝置(22)水位。
【文檔編號】G01N1/10GK103983474SQ201410206178
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】莫宏偉, 蔣興洲, 董會雲, 徐立芳, 孟祥雨, 劉曉龍, 呂甜甜 申請人:哈爾濱工程大學