一种不扰动土探井取样机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种不扰动土探井取样机器人，包括安装在地面上的第一卷扬机和第二卷扬机，以及与第一卷扬机配合且伸入至探井内的取样机器人和与第二卷扬机配合且下放至所述取样机器人上的样本框。本实用新型专利技术利用支撑气囊膨胀实现取样机器人与探井之间的固定，利用机器人刻槽取样，采用取样机构平稳准确的获取土样，利用平衡气囊平衡放样过程中土样对样本框的扰动，能使工人在不进入井内的前提下，将不扰动土取出，以保证工人的人身安全，体积小、质量轻、智能化程度高，可广泛用于各类土体取样，为科研设计提供优质的研究样本。

A kind of undisturbed sampling robot for exploratory well

【技术实现步骤摘要】
一种不扰动土探井取样机器人
本技术属于不扰动土探井取样
，具体涉及一种不扰动土探井取样机器人。
技术介绍
目前，在工程及科研工作中，由于机械采取土样会对土体产生扰动，所以，为了得到土体真实的物理力学指标，通常需要在野外进行探井取样。一般的探井取样，是用洛阳铲成井至设计深度后，再由经验丰富的工人进入井下，自上而下的在井壁上刻取出不同深度的不扰动土样(一般直径或边长为20厘米到30厘米的试块)，然后进行蜡封储存或直接进行现场物理指标的试验；探井取样对土的扰动性影响很小，其试验数据相对更准确，但该方法存在较大的安全隐患，特别是随着开挖深度的增大，隐患也随之增大。工程上因工人在井下作业而导致的伤亡事故也屡见不鲜，如井口碎石掉落砸伤，井内缺氧窒息死亡，甚至井壁坍塌掩埋等，这些隐患对工人的人身安全造成极大的危害。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种不扰动土探井取样机器人，其设计新颖合理，利用支撑气囊膨胀实现取样机器人与探井之间的固定，利用机器人刻槽取样，采用取样机构平稳准确的获取土样，利用平衡气囊平衡放样过程中土样对样本框的扰动，能使工人在不进入井内的前提下，将不扰动土取出，以保证工人的人身安全，同时还具有体积小、质量轻、智能化程度高、效率高、投入少的优点，可广泛用于各类土体取样，为科研设计提供优质的研究样本，便于推广使用。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：一种不扰动土探井取样机器人，其特征在于：包括安装在地面上的第一卷扬机和第二卷扬机，以及与第一卷扬机配合且伸入至探井内的取样机器人和与第二卷扬机配合且下放至所述取样机器人上的样本框，样本框为顶部和前部均敞口的样本框，所述取样机器人包括基座、安装在基座上的转盘和安装在转盘上且用于限定升降柱升降路径的中空结构的限位座，基座和转盘的横截面尺寸小于探井的横截面尺寸，基座的周向端面上设置有环形结构且用于固定基座位置的支撑气囊，支撑气囊位于基座和探井之间的空隙中，基座的底部安装有用于为支撑气囊供气的第一气泵，第一气泵为支撑气囊供气的管路上安装有第一电磁阀，升降柱的顶端固定安装有机身，机身的背部安装有平衡气囊，机身上开设有出气孔和用于与样本框配合的安装槽，所述安装槽为顶部和前部均为敞口的安装槽，机身的底板内开设有用于供取样机构水平滑动的取样机构滑轨，机身内设置有平衡气囊放气管、为取样机构提供推拉动力的取样动力机构和为平衡气囊供气的第二气泵，平衡气囊放气管的一端与平衡气囊连通，平衡气囊放气管的另一端与所述出气孔连通，平衡气囊放气管与平衡气囊连通的管路上安装有第二电磁阀，机身的两外侧面上分别设置有机械臂，机械臂远离机身的一端安装有切取土样的刮铲；样本框的外侧壁上安装有旋转伸缩杆，旋转伸缩杆远离机身的一端固定安装有推板；取样机构包括承托板和设置在承托板上部且与机身为一体的限位板，限位板位于机身前侧的下边缘设置有限位块，承托板和限位板之间形成间隙，承托板上设置有与限位块配合的L形推送板，L形推送板的竖直面板与限位块抵接，L形推送板的水平面板上设置有取样板，L形推送板的水平面板和取样板之间设置有多个升降支墩，L形推送板的水平面板的厚度与取样板的厚度之和小于限位块的下表面与承托板的上表面之间的间距。上述的一种不扰动土探井取样机器人，其特征在于：所述取样动力机构为电动自动伸缩机构，所述电动自动伸缩机构包括两个旋转电机以及一个用于推拉承托板的第一推拉伸缩杆和一个用于推拉L形推送板的第二推拉伸缩杆，第一推拉伸缩杆与两个旋转电机中的一个旋转电机传动连接，第二推拉伸缩杆与两个旋转电机中的另一个旋转电机传动连接。上述的一种不扰动土探井取样机器人，其特征在于：所述基座内设置有第一集成电路板，所述第一集成电路板上集成有第一微控制器和与所述第一微控制器连接的第一电机，第一电机的输出轴伸出基座与转盘同轴连接，升降柱为电动升降柱，所述电动升降柱、第一气泵和第一电磁阀均由所述第一微控制器控制；机身内设置有第二集成电路板，所述第二集成电路板上集成有第二微控制器，旋转电机、第二气泵、第二电磁阀和机械臂均由所述第二微控制器控制；L形推送板内设置有第三集成电路板，所述第三集成电路板上集成有第三微控制器，升降支墩为电动升降支墩，所述电动升降支墩由所述第三微控制器控制；样本框内设置有第四集成电路板，所述第四集成电路板上集成有第四微控制器，旋转伸缩杆包括安装在样本框的外侧壁上的第二电机和与所述第二电机的转轴连接且随转轴同步转动的多节电动推杆，推板与所述多节电动推杆远离转轴的一端固定连接，所述第二电机由所述第四微控制器控制。上述的一种不扰动土探井取样机器人，其特征在于：所述机身的上表面上与第一吊绳的一端连接，第一吊绳的另一端与第一卷扬机的钢丝绳连接，样本框的顶端安装有样本框连接架，样本框连接架的顶端与第二吊绳的一端连接，第二吊绳的另一端与第二卷扬机的钢丝绳连接。上述的一种不扰动土探井取样机器人，其特征在于：所述机身的两外侧面上分别设置有刮铲收纳座，两个刮铲收纳座分别与两个机械臂配合，刮铲为铁质刮铲，刮铲收纳座内设置有磁铁。上述的一种不扰动土探井取样机器人，其特征在于：所述机械臂为蛇形机械臂。上述的一种不扰动土探井取样机器人，其特征在于：所述承托板和取样板远离平衡气囊的端部均为楔形结构。上述的一种不扰动土探井取样机器人，其特征在于：所述支撑气囊和平衡气囊的外表面均设置有耐磨保护层。本技术与现有技术相比具有以下优点：1、本技术通过第一卷扬机悬吊伸入至探井内的取样机器人，通过第二卷扬机悬吊样本框，当样本框携带土样上至地面上时，支撑气囊支撑取样机器人的同时，利用第一卷扬机为取样机器人起到安全悬吊的作用，避免取样机器人与地面失联，样本框为顶部和前部均敞口的样本框的目的是一方面便于土样从样本框的前部进行入样本框，另一方面便于从地面上部观察土样进入样本框的情况；样本框的外侧壁上安装有旋转伸缩杆，旋转伸缩杆远离机身的一端固定安装有推板，推板的设置一是便于推动土样，实现土样移动至样本框内，二是为装有土样的样本框补全侧板，避免由于土样在样本框中放置不平衡，导致样本框上升过程中的翻倒；旋转伸缩杆为推板推动土样以及补全样本框侧板提供动力，使用效果好。2、本技术通过在基座的周向端面上设置环形结构且用于固定基座位置的支撑气囊，利用支撑气囊的膨胀实现取样机器人与探井之间的固定，通过将机身固定安装在升降柱的顶端，调节样本框底板上表面与土样底面等高，通过控制转盘转动，进而带动限位座、升降柱和机身同步转动，直至机身上的安装槽前部敞口正对土样，机身的背部安装平衡气囊的目的是利用平衡气囊平衡放样过程中土样对样本框的扰动，可靠稳定，使用效果好。3、本技术设计新颖合理，体积小，取样机构设置在机身的底板内，利用取样动力机构为取样机构提供推拉动力，限位板与机身为一体且限位板位于机身前侧的下边缘设置限位块的目的是与L形推送板配合，避免L形推送板在承托板上移动时，滑出承托板，L形推送板的水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不扰动土探井取样机器人，其特征在于：包括安装在地面上的第一卷扬机(3)和第二卷扬机(5)，以及与第一卷扬机(3)配合且伸入至探井(2)内的取样机器人和与第二卷扬机(5)配合且下放至所述取样机器人上的样本框(8)，样本框(8)为顶部和前部均敞口的样本框，所述取样机器人包括基座(9)、安装在基座(9)上的转盘(10)和安装在转盘(10)上且用于限定升降柱(13)升降路径的中空结构的限位座(12)，基座(9)和转盘(10)的横截面尺寸小于探井(2)的横截面尺寸，基座(9)的周向端面上设置有环形结构且用于固定基座(9)位置的支撑气囊(11)，支撑气囊(11)位于基座(9)和探井(2)之间的空隙中，基座(9)的底部安装有用于为支撑气囊(11)供气的第一气泵(14)，第一气泵(14)为支撑气囊(11)供气的管路上安装有第一电磁阀(15)，升降柱(13)的顶端固定安装有机身(16)，机身(16)的背部安装有平衡气囊(20)，机身(16)上开设有出气孔和用于与样本框(8)配合的安装槽，所述安装槽为顶部和前部均为敞口的安装槽，机身(16)的底板内开设有用于供取样机构(17)水平滑动的取样机构滑轨(29)，机身(16)内设置有平衡气囊放气管(21)、为取样机构(17)提供推拉动力的取样动力机构(18)和为平衡气囊(20)供气的第二气泵(19)，平衡气囊放气管(21)的一端与平衡气囊(20)连通，平衡气囊放气管(21)的另一端与所述出气孔连通，平衡气囊放气管(21)与平衡气囊(20)连通的管路上安装有第二电磁阀(22)，机身(16)的两外侧面上分别设置有机械臂(25)，机械臂(25)远离机身(16)的一端安装有切取土样(23)的刮铲(26)；样本框(8)的外侧壁上安装有旋转伸缩杆(28)，旋转伸缩杆(28)远离机身(16)的一端固定安装有推板(24)；/n取样机构(17)包括承托板(17-1)和设置在承托板(17-1)上部且与机身(16)为一体的限位板(17-2)，限位板(17-2)位于机身(16)前侧的下边缘设置有限位块(17-3)，承托板(17-1)和限位板(17-2)之间形成间隙(17-7)，承托板(17-1)上设置有与限位块(17-3)配合的L形推送板(17-4)，L形推送板(17-4)的竖直面板与限位块(17-3)抵接，L形推送板(17-4)的水平面板上设置有取样板(17-5)，L形推送板(17-4)的水平面板和取样板(17-5)之间设置有多个升降支墩(17-6)，L形推送板(17-4)的水平面板的厚度与取样板(17-5)的厚度之和小于限位块(17-3)的下表面与承托板(17-1)的上表面之间的间距。/n...

【技术特征摘要】
1.一种不扰动土探井取样机器人，其特征在于：包括安装在地面上的第一卷扬机(3)和第二卷扬机(5)，以及与第一卷扬机(3)配合且伸入至探井(2)内的取样机器人和与第二卷扬机(5)配合且下放至所述取样机器人上的样本框(8)，样本框(8)为顶部和前部均敞口的样本框，所述取样机器人包括基座(9)、安装在基座(9)上的转盘(10)和安装在转盘(10)上且用于限定升降柱(13)升降路径的中空结构的限位座(12)，基座(9)和转盘(10)的横截面尺寸小于探井(2)的横截面尺寸，基座(9)的周向端面上设置有环形结构且用于固定基座(9)位置的支撑气囊(11)，支撑气囊(11)位于基座(9)和探井(2)之间的空隙中，基座(9)的底部安装有用于为支撑气囊(11)供气的第一气泵(14)，第一气泵(14)为支撑气囊(11)供气的管路上安装有第一电磁阀(15)，升降柱(13)的顶端固定安装有机身(16)，机身(16)的背部安装有平衡气囊(20)，机身(16)上开设有出气孔和用于与样本框(8)配合的安装槽，所述安装槽为顶部和前部均为敞口的安装槽，机身(16)的底板内开设有用于供取样机构(17)水平滑动的取样机构滑轨(29)，机身(16)内设置有平衡气囊放气管(21)、为取样机构(17)提供推拉动力的取样动力机构(18)和为平衡气囊(20)供气的第二气泵(19)，平衡气囊放气管(21)的一端与平衡气囊(20)连通，平衡气囊放气管(21)的另一端与所述出气孔连通，平衡气囊放气管(21)与平衡气囊(20)连通的管路上安装有第二电磁阀(22)，机身(16)的两外侧面上分别设置有机械臂(25)，机械臂(25)远离机身(16)的一端安装有切取土样(23)的刮铲(26)；样本框(8)的外侧壁上安装有旋转伸缩杆(28)，旋转伸缩杆(28)远离机身(16)的一端固定安装有推板(24)；
取样机构(17)包括承托板(17-1)和设置在承托板(17-1)上部且与机身(16)为一体的限位板(17-2)，限位板(17-2)位于机身(16)前侧的下边缘设置有限位块(17-3)，承托板(17-1)和限位板(17-2)之间形成间隙(17-7)，承托板(17-1)上设置有与限位块(17-3)配合的L形推送板(17-4)，L形推送板(17-4)的竖直面板与限位块(17-3)抵接，L形推送板(17-4)的水平面板上设置有取样板(17-5)，L形推送板(17-4)的水平面板和取样板(17-5)之间设置有多个升降支墩(17-6)，L形推送板(17-4)的水平面板的厚度与取样板(17-5)的厚度之和小于限位块(17-3)的下表面与承托板(17-1)的上表面之间的间距。


2.按照权利要求1所述的一种不扰动土探井取样机器人，其特征在于：所述取样动力机构(18)为电动自动伸缩机构，所述电动自动伸缩机构包括两...

【专利技术属性】
技术研发人员：井彦林，王梁鑫，王魏魏，陶春亮，王昊，贾卓龙，张旭彬，黄月，赵庄，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61