作品名稱:海陸空三棲復雜環境采樣機器人及監測基站設計優化
學校名稱:山東理工大學
參賽隊伍:機械之翼
隊伍編號:203119
參賽學生:牛成濤 宋振 馬可
指導老師:秦榛
投票日期:2024年10月08日 00:00->2024年12月05日 15:00
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開發背景:習近平總書記指出,“創新是一個民族進步的靈魂,是一個國家興旺發達的不竭動力,也是中華民族最深沉的民族稟賦”。 黨的二十大突出創新在現代化建設全局中的核心地位,明確提出到2035年建成教育強國、科技強國、人才強國的目標。黨的二十屆三中全會對統籌推進教育科技人才體制機制一體改革作出部署,并統一于構建支持全面創新體制機制。這充分體現了以習近平同志為核心的黨中央對創新本質和規律的深刻洞察,充分體現了以改革促創新促發展的鮮明導向和工作方法。近年來,我國正處在污染防治攻堅戰的關鍵時期,機器人事業的迅速發展也給污染防治提供了新思路。傳統機器人由于技術限制以及功能不足無法應用于環境治理中,隨著科技的創新,一些小型機器人已應用于環境監測中,給環境治理帶來便利。
結構說明:海陸空災后環境檢測機器人及移動基站主要由六部分組成:多足式全地形移動底盤、回轉支承裝置、艙門、光伏發電模塊、土壤樣本自動化采集與檢測單元、三棲機器人,以及升降機構和樣本自動分揀裝置,如圖1所示。
圖1 海陸空災后環境檢測機器人及基站各組成部分
功能及使用說明:本研究報告提出一種海陸空三棲復雜環境采樣機器人及其監測基站的設計。以環境監測,救援勘測等關鍵問題為切入點,從全地形偵查、無人工成本等角度出發,建立以海陸空三棲作業裝置為主體的全地形全領域檢測勘察機器人。
海陸空災后環境檢測機器人及移動基站總體工作方式是該移動基站通過其多足式全地形移動底盤,能夠高效且穩定地將三棲機器人及樣本采集檢測設備精確投放到災后需進行環境監測的指定區域。艙體結構上集成的光伏發電模塊,配合回轉支承穩定裝置,實現了對太陽光的自動追蹤,確保了能源的持續穩定供應。當艙門開啟后,起降平臺將無人機提升至預定高度,為任務執行做準備。三棲機器人隨即展開旋翼,利用其靈活的機動性前往指定的樣本采集點。其內部集成的氣壓傳動系統不僅支持氣體、液體樣本的高效采集,還能為氣囊充氣使無人機在水面上實現穩定漂浮。此外,三棲機動平臺采用折疊履帶設計,以適應陸地復雜地形,并利用土壤探測設備對污染嚴重的表層土壤進行精確檢測。同時,基站前部的土壤樣本自動化采集與檢測單元也開始工作。該單元通過螺旋絞龍式土壤采集器精確采集土壤樣本,并利用自動套袋設備完成樣本封裝,隨后通過傳送帶將樣本運送至土壤檢測設備中進行檢測。檢測完成后,樣本被自動送入廢棄處理單元。三棲機器人攜帶采集好的樣本回到基站并落到起降平臺上。三棲機動平臺完成樣本采集任務后,攜帶樣本返回基站,并平穩降落在起降平臺上。氣體和液體樣本在氣壓的作用下被注入試劑管,并與溶劑混合。隨后,試劑管通過小傳送帶送至指定區域,樣本自動分揀系統將其精確送往對應的檢測儀器。檢測完成后,樣本被送入廢棄處理單元,同時分揀系統自動更換傳送帶上的試劑管組。為確保系統的清潔與高效運行,氣液樣本流經的管路和儲藏區在每次使用后都會進行徹底清洗。氣體流經區域通過氣缸驅動活塞進行高效清潔,而液體流經區域則通過液壓泵連接起降平臺中的管路,泵入清水進行清洗。廢水最終流入廢棄處理單元,實現了對環境的保護。