为解决传统人工生态采样受高原、沼泽、陡坡等复杂地形限制、采样效率低、高危环境作业安全风险高,以及现有自动化采样设备多适用于单一场景、适应性不足的痛点,本文研究设计了一款适配野外多样化恶劣环境的生态采样机器人。该机器人通过模块化集成基体、行进、采样、能源、控制等关键系统,实现零部件精准适配与整机功能协同,核心目标是替代人工在湿地、深山、偏远海岛等生态脆弱区完成多类型样本采集与长周期监测,填补传统采样技术的应用盲区。
生态采样机器人采用履带行进、仿生机械臂、双能源供给和智能采样收纳的核心架构,构建全流程自动化作业体系。履带模块通过宽幅履带垫与防滑齿纹设计增大接地面积、降低接地比压,避免松软地形下陷;仿生机械臂可自主剪切灌木、推移石块清除障碍,陷车时能支撑机体脱困,采样前还可清理表层杂草与枯枝;电动螺旋采样器可采集 0-50cm 表层土壤及深层岩石样本,配合多关节采样机械臂与智能分区收纳箱,实现土壤、地表水、小型植物样本的分类采集与密封存储;锂电池—太阳能双能源模块优化布局,锂电池满电使用可保障单次 28 小时连续作业,全流程减少人工干预。
生态采样机器人具备强环境适配性、全流程自主性、多维度采样能力与高效协同性四大核心特点,控制精度达 ±15cm+1mm,可在 - 30°C~80°C 温度范围、12 级风力及大型暴雨条件下稳定运行,最大载荷 1t、行驶速度 30km/h。其通过标准化采样流程同步记录采样点温湿度、GPS 坐标等关键数据,为生态保护、生物多样性研究及环境动态评估提供精准样本与可靠数据支撑,既规避了人工在高危环境的作业风险,又将采样效率提升至传统人工的数倍,推动生态采样技术 向全域连续监测、向智能自主升级。
关键词 生态采样机械 人工智能 生态保护 环境检测