CN112621706A - 一种深部空间环境微生物监测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深部空间环境微生物监测机器人，包括成像寻迹组件、无线和充电组件、行走机构、机器人外壳组件、微生物培养存贮组件、搬运升降机构、搬运机械手组件、采集和分析组件。通过成像寻迹组件、无线和充电组件、行走机构、机器人外壳组件、微生物培养存贮组件、搬运升降机构、搬运机械手组件、采集和分析组件的组合运动，能实现在深部空间采集和分析环境微生物浓度和种类，数据可以通过无线方式传输给终端，可实现深部环境微生物的自动采集分析、无人值守、提高了深部环境微生物采集和分析的工作效率和自动化程度。

Description

一种深部空间环境微生物监测机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，尤其涉及一种用于深部空间环境微生物监测机器人。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

发明人发现，目前公开关于深部空间环境微生物监测机器人技术存在如下问题：

1)大部分环境监测机器人监测的要素是环境大气中的有毒有害气体和粉尘浓度；

2)针对应用于深部空间环境微生物监测机器人相关技术较少。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可用于深部空间环境微生物监测的机器人，具有自动采集空气中微生物并分析监测功能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本技术方案的有效效果如下：

一种深部空间环境微生物监测机器人，机器人本体，在机器人本体内安装有采集分析组件、搬运机械手组件、搬运升降机构、微生物培养存贮组件；

所述的采集分析组件，包括采集仓、采集组件和分析组件，所述的采集组件与采集仓相连，采集组件用于采集空气中的微生物；在所述的采集仓内设有培养皿，所述的分析组件固定在机器人本体上；

所述的搬运机械手组件，用于将培养皿从采集仓搬运至升降机构或者从升降机构搬运至分析组件；

所述的搬运升降机构，用于将培养皿送入或者送出微生物培养存贮组件；

所述的微生物培养存贮组件，用于存贮培养皿。

作为进一步的技术方案，所述的分析组件包括微生物切割器、切割器固定板和取样相机；微生物切割器固定在切割器固定板上，切割器固定板通过立柱固定在采集仓上方，所述的取样相机位于微生物切割器一侧。

作为进一步的技术方案，所述的采集组件包括采集泵、采集管，所述的采集管与采集泵相连，采集泵与采集仓相连。

作为进一步的技术方案，所述的采集仓底部设有一个驱动电机，内部设有培养皿，顶部固定在一个固定板上。

作为进一步的技术方案，所述的搬运机械手组件固定在上述固定板底部，位于采集仓一侧，搬运机械手组件包括一个机械手，所述的机械手可转动。

作为进一步的技术方案，所述的搬运升降机构，包括升降臂，所述的升降臂通过驱动机构驱动其升降，在所述的升降臂上安装有称重传感器。

作为进一步的技术方案，所述微生物培养存贮组件，包括把手、培养皿存储库、定位光栅传感器、存储库连接座、驱动机构，所述把手固定在培养皿存储库，培养皿存储库固定在存储库连接座上，定位光栅传感器嵌在存储库连接座上，存储库连接座由驱动机构驱动其旋转。

作为进一步的技术方案，还包括成像寻迹组件，成像寻迹组件包括工业双目摄像头、摄像头云台、云台旋转轴和成像寻迹组件回转轴，工业双目摄像头固定在摄像头云台上，摄像头云台和云台旋转轴连接，云台旋转轴安装在成像寻迹组件回转轴上。

作为进一步的技术方案，还包括无线和充电组件，无线和充电组件包括雷达、太阳能电池充电板、连接杆、充电固定杆组成，在于太阳能电池充电板通过连接杆连接到一起并和雷达一起固定在充电固定杆上。

作为进一步的技术方案，还包括行走机构，所述的行走机构安装在机器人本体底部。

本发明的有益效果如下：

本发明通过成像寻迹组件、无线和充电组件、行走机构、机器人外壳组件、微生物培养存贮组件、搬运升降机构、搬运机械手组件、采集和分析组件的组合运动，采集和分析组件中的采集泵以恒定流量抽空气，空气以一定的速度冲击到微生物培养皿继而将微生物进行收集，搬运机械手组件中的机械手将微生物培养皿夹持住后，通过机械手驱动电机的带动下旋转180度将微生物培养皿送至搬运升降机构处，搬运机构通过滚珠丝杠模组带动微生物培养皿上下搬运至微生物培养存贮组件中，微生物培养存贮组件包含4个培养皿存储库，当其中一个培养皿存储库存储满了以后，存储库电机带动培养皿存储库旋转90°切换到下一个培养皿存储库存储，微生物存储库是一个带有恒温功能，当微生物培养皿在培养皿存储库中放置规定时间后由搬运升降机构带着上升至搬运机械手夹持位置，由机械手夹持后旋转一定角度搬运至采集和分析组件处，取样相机对微生物培养皿拍照取样，照片通过无线网络发送至微生物分析软件处，能实现在深部空间采集和分析环境微生物浓度和种类，数据可以通过无线方式传输给终端，可实现深部环境微生物的自动采集分析、无人值守、提高了深部环境微生物采集和分析的工作效率和自动化程度。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明深部环境微生物监测机器人等轴侧视图。

图2为本发明深部环境微生物监测机器人俯视图。

图3为本发明深部环境微生物监测机器人左视图。

图4为本发明深部环境微生物监测机器人主视图。

图5为本发明深部环境微生物监测机器人主视图去上盖。

图6为本发明深部环境微生物监测机器人去掉上盖俯视图。

图7为本发明深部环境微生物监测机器人主视图全剖视图。

图中：1、云台旋转轴；2、连接杆；3、开关门；4、三角轮固定轴；5、雷达；6、太阳能电池充电板；7、充电固定杆；8、外壳；9、工业双目摄像头；10、摄像头云台；11、成像寻迹组件回转轴；12、观察窗口；13、履带；14、行走三角轮；15、行走支撑臂；16、行走驱动轴；17、机器人回转地盘；18、把手；19、存贮库电机；20、培养皿存储库；21、存储库电机安装座；22、存储库电机联轴器；23、定位光栅传感器；24、存储库连接座；25、存储库联轴器；26、同步带主动轮；27、同步带；28、同步带从带轮；29、机器人驱动电路板；30、升降电机；31、升降联轴器；32、升降支撑柱；33、升降电机固定座；34、升降臂；35、称重传感器；36、滚珠丝杠直线模组；37、取样相机连接杆；38微生物切割器；39,、切割器固定板；40、切割器固定柱；41、采集仓固定板；42、微生物采集仓；43、采集泵；44、采集管；45、采集仓支撑座；46、机构固定板；47、采集仓回转电机；48、开关电源；49取样相机；50、机械手组件，51机械手驱动电机。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种深部空间环境微生物监测机器人。

如图1所示，本实施例公开了一种深部空间环境微生物监测机器人，包括成像寻迹组件、无线和充电组件、行走机构、机器人外壳组件、微生物培养存贮组件、搬运升降机构、搬运机械手组件和采集和分析组件，成像寻迹组件固定在机器人外壳组件上，无线和充电组件固定在机器人外壳组件上，微生物培养存贮组件、搬运升降机构、搬运机械手组件、采集和分析组件通过连接件安装在机器人外壳组件内部，行走机构安装在机器人外壳组件底部。

进一步的，本实施例中的成像寻迹组件包括工业双目摄像头9、摄像头云台10、云台旋转轴1和成像寻迹组件回转轴11，工业双目摄像头9固定在摄像头云台10上，摄像头云台10和云台旋转轴1连接，云台旋转轴1带动摄像头云台10上下摆动，云台旋转轴1安装在成像寻迹组件回转轴11上，成像寻迹组件回转轴11带动整个成像寻迹组件回转，工业双目摄像头9主要目的是寻迹，指挥机器人按照正常的轨迹行驶，摄像头云台10可以在空间内360°自由转动，扩大了机器人的视觉范围。

进一步的，本实施例中的无线和充电组件，包括雷达5、太阳能电池充电板6、连接杆2、充电固定杆7组成，太阳能电池充电板6通过连接杆2连接到一起并和雷达5一起固定在充电固定杆7上，用于传输无线信号和对设备充电，机器人在锂电池充电的基础上增加了太阳能充电，尽可能的使用清洁能源避免能源损耗。

进一步的，本实施例中的行走机构，包括行走支撑臂15、行走三角轮4、履带13、行走驱动轴16和机器人回转底盘，其中行走三角轮4包括两个，分别安装在行走支撑臂15的两端，履带13张紧于两个行走三角轮4上，行走驱动轴16固定行走支撑臂15上，行走驱动轴16旋转可以带动行走支撑臂15转动实现行走驱动臂带动机器人升降，行走驱动轴16固定于机器人回转底盘上，机器人回转底盘上回转可以带动整个机器人在空间360度回转，行走驱动轴16将电能传递给行走三角轮4从而带动履带13转动驱动整个机器人前进和后退，采用履带机构的机器人行走机构有益于轮式机构机器人方面：越障能力、地形适应能力强，可原地转弯。

进一步的，本实施例中的机器人外壳8组件，包括外壳8、观察窗口12、开关门3、机器人驱动电路板29、开关电源，其中开关门3和观察窗口12固定在外壳8上，机器人驱动电路板29和开关电源安装在外壳8底板上，开关门3用于送取微生物培养皿，观察窗口12用于观察微生物采集情况。

进一步的，本实施例中的微生物培养存贮组件，包括把手18、培养皿存储库20、定位光栅传感器23、存储库连接座24、存储库联轴器25、同步带27主动轮26、同步带27从动轮、同步带27、存储库电机联轴器22、存储库电机安装座21、存储库电机、机构固定板。把手18固定在培养皿存储库20，方便整体取出培养皿存储库20，培养皿存储库20固定在存储库连接座24上，定位光栅传感器23嵌在存储库连接座24上，用于培养皿存储库20旋转时角度定位；存储库连接座24通过螺钉固定在机构固定板上，存储库电机跟存储库电机联轴器22连接并安装在存储库电机安装座21上，同步带27、主动轮26与存储库电机联轴器22连接，通过同步带27张紧带动将存储库电机的运动传递给同步带从动轮，同步带从动轮与存储库联轴器25连接，从而带动整个微生物培养存贮组件在旋转一定角度，培养皿存储库20可以在空间内自由旋转，结构设计的目的为了增加培养皿存储库20的容量，目前市场上同类产品的培养皿存储库20只有单一库，通过旋转机构将存储库扩大了4倍。且进一步的，本实施例中培养皿上设有温度调节模块，可以控制器内部的温度保持在某个值，为微生物的培养创造一定的条件。

进一步的，本实施例中的搬运升降机构，包括滚珠丝杠直线模组36、升降臂34、称重传感器35、升降电机30固定座、升降支撑柱32、升降联轴器31、升降电机30；称重传感器35固定在升降臂34上，升降臂34连接在滚珠丝杠直线模组36上，称重传感器35的作用在于计量微生物培养皿重量从而计算出其个数，升降电机30通过升降支撑柱32固定在升降电机30固定座上并于升降联轴器31连接从而连接滚珠丝杠直线模组36，其运动过程为升降电机30通过升降联轴器31将运动传递给滚珠丝杠直线模组36，将升降电机30的旋转运动转换为滚珠丝杠直线模组36的直线运动从而带动升降臂34带动培养皿做升降运动，搬运升降机构通过称重和升降可以计算出培养皿的个数并通过升降来完成对培养皿的存储。

进一步的，所述搬运机械手组件，包括机械手组件50、机械手驱动电机51，机械手组件50跟机械手驱动电机51安装在一起，机械手组件50固定在采集仓固定板41上，机械手驱动电机51带动机械手组件50在平面上旋转，用于搬运微生物培养皿，机械手组件50在机械手驱动电机51的驱动下可以实现在平面内开合，搬运培养皿时，机械手组件50首先打开，当夹持住培养皿时收紧，此时机械手驱动电机51带动机械手组件50在空间内转动一定角度，到达指定位置时松开机械手完成对培养皿的搬运动作。

进一步的，所述采集和分析组件，包括微生物切割器38、切割器固定板39、切割器固定柱40、微生物采集仓42、采集仓固定板41、采集仓支撑座45、采集仓回转电机47、采集泵43、采集管44、取样相机连接杆37、取样相机49；微生物切割器38通过螺纹连接在切割器固定板39上，切割器固定板39通过切割器固定柱40安装在采集仓固定板41上，采集仓固定板41安装在机器人壳体上，采集仓回转电机固定在采集仓支撑座上，采集泵固定在机构固定板46上，采集泵通过采集管44连接到微生物采集仓42上，取样相机49连接在取样相机连接杆37上，取样相机连接杆37固定在外壳8上，采集和分析组件其工作原理为：采集仓回转电机47可以驱动微生物采集仓42旋转，采集泵43通过采集管44抽空气，空气中的微生物经过微生物切割器38过滤之后，进入到采集仓内，进而微生物采集到微生物培养皿上，微生物培养皿位于微生物采集仓42内，后续通过机械手组件以及升降组件等将微生物培养皿放入微生物存贮组件，在微生物存贮组件里培养后经过取样相机拍照传送到分析软件中识别出微生物种类和浓度。该组件用于收集采样空气中的微生物粒子，微生物粒子会随气流的撞击留在培养基上。随后培养皿可以取出，进行培养后，用菌落计算公式计算。

进一步的，本实施例中公开的深部空间环境微生物监测机器人还可以通过无线网络与终端进行通讯，实现采集图片的传输。

本发明公开的深部空间环境微生物检测机械人的使用方法如下:深部空间环境微生物检测机械人运送至深部空间指定工作位置后，机器人开机供电后，成像寻迹组件的搭载摄像头云台的工业双目摄像头监视四周环境将图像通过无线和充电组件传递给处于工作区的在线平台和深部空间的现场指挥离线控制端，工作人员通过判断现场环境指挥机器人的工作和运动路径，工作人员控制打开采集和分析组件的采集泵以恒定流量抽空气，空气以一定的速度冲击到微生物培养皿继而将微生物进行收集，搬运机械手组件中的机械手将微生物培养皿夹持住后，通过机械手驱动电机的带动下旋转180度将微生物培养皿送至搬运升降机构处，搬运机构通过滚珠丝杠模组带动微生物培养皿上下搬运至微生物培养存贮组件中，微生物培养存贮组件包含4个培养皿存储库，当其中一个培养皿存储库存储满了以后，存储库电机带动培养皿存储库旋转90°切换到下一个培养皿存储库存储，微生物存储库是一个带有恒温功能，当微生物培养皿在培养皿存储库中放置规定时间后由搬运升降机构带着上升至搬运机械手夹持位置，由机械手夹持后旋转一定角度搬运至采集和分析组件处，取样相机对微生物培养皿拍照取样，照片通过无线网络发送至微生物分析软件处，能实现在深部空间采集和分析环境微生物浓度和种类，数据可以通过无线方式传输给终端，可实现深部环境微生物的自动采集分析、无人值守、提高了深部环境微生物采集和分析的工作效率和自动化程度。

如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种深部空间环境微生物监测机器人，机器人本体，其特征在于，在机器人本体内安装有采集分析组件、搬运机械手组件、搬运升降机构、微生物培养存贮组件；

所述的采集分析组件，包括采集仓、采集组件和分析组件，所述的采集组件与采集仓相连，采集组件用于采集空气中的微生物；在所述的采集仓内设有培养皿，所述的分析组件固定在机器人本体上；

所述的搬运机械手组件，用于将培养皿从采集仓搬运至升降机构或者从升降机构搬运至分析组件；

所述的搬运升降机构，用于将培养皿送入或者送出微生物培养存贮组件；

所述的微生物培养存贮组件，用于存贮培养皿。

2.如权利要求1所述的深部空间环境微生物监测机器人，其特征在于，所述的分析组件包括微生物切割器、切割器固定板和取样相机；微生物切割器固定在切割器固定板上，切割器固定板通过立柱固定在采集仓上方，所述的取样相机位于微生物切割器一侧。

3.如权利要求1所述的深部空间环境微生物监测机器人，其特征在于，所述的采集组件包括采集泵、采集管，所述的采集管与采集泵相连，采集泵与采集仓相连。

4.如权利要求1所述的深部空间环境微生物监测机器人，其特征在于，所述的采集仓底部设有一个驱动电机，内部设有培养皿，顶部固定在一个固定板上。

5.如权利要求4所述的深部空间环境微生物监测机器人，其特征在于，所述的搬运机械手组件固定在上述固定板底部，位于采集仓一侧，搬运机械手组件包括一个机械手，所述的机械手可转动。

6.如权利要求1所述的深部空间环境微生物监测机器人，其特征在于，所述的搬运升降机构，包括升降臂，所述的升降臂通过驱动机构驱动其升降，在所述的升降臂上安装有称重传感器。

7.如权利要求1所述的深部空间环境微生物监测机器人，其特征在于，所述微生物培养存贮组件，包括把手、培养皿存储库、定位光栅传感器、存储库连接座、驱动机构，所述把手固定在培养皿存储库顶部，培养皿存储库具有温度控制模块，培养皿存储库固定在存储库连接座上，定位光栅传感器嵌在存储库连接座上，存储库连接座由驱动机构驱动其旋转。

8.如权利要求1所述的深部空间环境微生物监测机器人，其特征在于，还包括成像寻迹组件，成像寻迹组件包括工业双目摄像头、摄像头云台、云台旋转轴和成像寻迹组件回转轴，工业双目摄像头固定在摄像头云台上，摄像头云台和云台旋转轴连接，云台旋转轴安装在成像寻迹组件回转轴上。

9.如权利要求1所述的深部空间环境微生物监测机器人，其特征在于，还包括无线和充电组件，无线和充电组件包括雷达、太阳能电池充电板、连接杆、充电固定杆组成，在于太阳能电池充电板通过连接杆连接到一起并和雷达一起固定在充电固定杆上。

10.如权利要求1所述的深部空间环境微生物监测机器人，其特征在于，还包括行走机构，所述的行走机构安装在机器人本体底部。

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