[发明专利]基于无人机平台的笼罩式植物采样机械手及其采样方法

权利要求书

1.基于无人机平台的笼罩式植物采样机械手，包括剪切收集机构、分离器和安装连接件，其特征在于：所述的剪切收集机构包括底座、刀片、旋转架、三爪传动件、弧形连接杆、电机支架和减速电机；所述减速电机的壳体与电机支架固定；弧形连接杆设有至少三根；所述弧形连接杆的两端分别与底座和电机支架固定；三爪传动件设有至少三根，三爪传动件的一端与减速电机的输出轴固定，另一端与旋转架固定；所述的旋转架与底座构成转动副；旋转架开设有圆弧槽和n个径向槽，n≥3；各径向槽的槽底均与圆弧槽连通；底座开设有n个圆柱孔；n片刀片层叠置于旋转架的圆弧槽内，且n片刀片的一端与n个圆柱孔分别通过销铰接；各刀片的另一端顶面均固定有导向柱，n个导向柱与旋转架的n个径向槽分别构成滑动副；

所述的分离器包括亚克力管、活塞缸盖、活塞杆、橡胶活塞、单向阀和气动阀门；所述活塞杆的顶端与安装连接件固定，底端与橡胶活塞固定；所述的亚克力管与活塞缸盖固定，并与橡胶活塞构成滑动副；所述的活塞缸盖与电机支架固定；所述的单向阀与活塞缸盖固定，且单向阀的一端通过活塞缸盖开设的一个通孔与亚克力管和橡胶活塞之间的密闭空间连通；单向阀的开启方向朝向亚克力管和橡胶活塞之间的密闭空间；所述的气动阀门与活塞缸盖固定，且气动阀门的一端通过活塞缸盖开设的另一个通孔与亚克力管和橡胶活塞之间的密闭空间连通。

2.根据权利要求1所述基于无人机平台的笼罩式植物采样机械手，其特征在于：所述的刀片倾斜设置。

3.根据权利要求1所述基于无人机平台的笼罩式植物采样机械手，其特征在于：每相邻两根弧形连接杆与底座合围成的空间内固定有一片笼罩薄膜。

4.根据权利要求1所述基于无人机平台的笼罩式植物采样机械手，其特征在于：所述的底座上固定有限位环，所述限位环的底面与旋转架的顶面接触。

5.根据权利要求1所述基于无人机平台的笼罩式植物采样机械手，其特征在于：所述的活塞缸盖与电机支架通过分离器连接柱固定。

6.根据权利要求1所述基于无人机平台的笼罩式植物采样机械手，其特征在于：所述的安装连接件包括安装板和吊钩；所述安装板的底面与活塞杆顶端固定，顶面固定有阵列排布的四个吊钩。

7.根据权利要求1至6中任一项所述基于无人机平台的笼罩式植物采样机械手的采样方法，其特征在于：该方法具体如下：

S1：打开气动阀门，将橡胶活塞移动至亚克力管的最底部；然后，关闭气动阀门，调节单向阀的开启压力阈值；

S2：将安装连接件安装在无人机下方，启动无人机，将无人机遥控至采样点上方；

S3：减速电机正转，驱动三爪传动件和旋转架旋转；刀片一端与底座的圆柱孔铰接，另一端固定的导向柱在旋转架带动下旋转并在旋转架的径向槽内滑动；所有刀片在旋转架带动下向底座中心聚拢，使所有刀片合围成的空间逐渐缩小直至闭合，完成植物样本剪切，被剪切的植物样本直接由各刀片支撑，被收集在剪切收集机构内；

S4：无人机上升至飞行高度飞回，减速电机反转，所有刀片合围成的空间逐渐增大，从所有刀片合围成的空间内取出采集的植物样本。