CN104670499B - 一种植保无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植保无人机，包括机体，该机体包括动力机架、下机架、快拆喷头、管道和水泵，水泵安装于下机架，下机架连接于动力机架底部，动力机架包括第一安装架和设于第一安装架周向上的多个机臂，机臂的一端固定于第一安装架上，机臂的另一端安装有第一电机和由第一电机驱动旋转的旋翼；快拆喷头以可拆卸的方式固定于机臂并一一对应位于各旋翼下方，水泵通过一多通接头并经所述管道连通至各个快拆喷头。本发明体积小、工作效率高、续航长。

Description

一种植保无人机

技术领域

本发明涉及一种植保无人机。

背景技术

植保无人机，是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，该型无人飞机有飞行平台(固定翼、单旋翼、多旋翼)、GPS飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或GPS飞控，来实现喷洒作业，可以喷洒药剂、种子、粉剂等，其喷洒过程是通过喷头进行喷洒。

但是，目前的植保无人机具有以下缺陷：

(1)泵压系统结构复杂、体积庞大，且出口压力在0Mpa-8Mpa之间的水泵，不仅体积大，而且比较笨重，加重了无人机的负荷，影响飞行续航时间，且不便携带；而若体积小且重量轻的水泵，又达不到需要的压力；

(2)喷头都是通过螺丝或绑带固定在无人机机身上或者固定在一机身的长杆上，拆装不便，不易维护；

(3)其机架结构的上部用于安装动力装置，下部包括脚架和用于放置喷洒物、电池以及水泵等装置的框架，现有技术中，植保无人机的机架结构一般为一体结构，当电池或喷洒物用尽时，需要将植保无人机降落后，再单独更换电池或补给喷洒物，增加了作业间隙时间，降低了工作效率；再者，一体化的机架结构体积较大，不利于长时间续航，运输较为不便。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种植保无人机，其体积小、工作效率高、续航长。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种植保无人机，包括机体，该机体包括动力机架、下机架、快拆喷头、管道和水泵，水泵安装于下机架，下机架连接于动力机架底部，动力机架包括第一安装架和设于第一安装架周向上的多个机臂，机臂的一端固定于第一安装架上，机臂的另一端安装有第一电机和由第一电机驱动旋转的旋翼；快拆喷头以可拆卸的方式固定于机臂并一一对应位于各旋翼下方，水泵通过一多通接头并经所述管道连通至各个快拆喷头。

优选地，所述动力机架还包括与机臂一一对应的快拆组件，该快拆组件包括固定部、活动杆和锁紧件，固定部固设于机臂上，活动杆的一端铰接于固定部上，锁紧件安装于活动杆上并与活动杆螺纹配合；下机架包括第二安装架和多个脚架，脚架的固设于第二安装架上，第二安装架上设有载物板和与多个机臂一一对应的连接部，载物板用于安装水泵、喷洒物存储装置和电池，连接部用于被锁紧件锁紧于固定部上，连接部上设有用于容纳活动杆的容纳槽，容纳槽的一侧设有可供活动杆穿过并远离该容纳槽的槽口。

优选地，所述第二安装架包括支撑框架，载物板通过连接杆固定连接于支撑框架下方，多个连接部均固设于支撑框架上；载物板包括间隔设置的上载物板和下载物板。

优选地，所述快拆喷头包括喷嘴、与所述管道连通的喷座、用于夹紧于机臂的夹套组件、活动轴、弹簧和第一支撑件，喷嘴以可拆卸的方式固定于喷座并通过该喷座与管道连通，喷座一侧延伸出有插板，该插板上开有供活动轴插入的插孔，插板活动穿接于夹套组件，第一支撑件固定于夹套组件，活动轴活动穿接于该第一支撑件并与插板垂直，弹簧套装于活动轴，该弹簧的一端与第一支撑件相抵，该弹簧的另一端与活动轴下端连接。

优选地，所述夹套组件包括相互对接的上座体、下座体，下座体上开有供插板穿过的第一插口，所述喷座一侧还延伸出有定位板，该定位板与插板相隔，喷座对应开有与定位板限位插装配合的第二插口。

优选地，所述快拆喷头结构还包括第二支撑件，该第二支撑件固定于下座体且位于插板上方，该第二支撑件开有用于对活动轴导向限位的导向孔。

优选地，所述快拆喷头结构还包括推件，该推件固定套装于活动轴上端并与第一支撑件的顶部相抵；所述活动轴的上端螺接有锁紧螺母，所述推件夹设于锁紧螺母与第一支撑件之间；所述喷座经一螺母接头与管道对接连通。

优选地，所述水泵包括箱体、套筒、第二电机、活塞轴、偏心轮、轴承和泵缸，箱体固定于载物板，泵缸对接于箱体一侧，活塞轴活动穿接在箱体内并伸入泵缸，该活塞轴的轴身上设有扁位，轴承的外圈固定于该扁位，偏心轮的外周固定于轴承的内圈，且该偏心轮的中心固定套装于第二电机的下端输出轴；第二电机内置于套筒内，套筒固定于箱体顶部。

优选地，所述第二电机的顶部固定有固定盘，该固定盘上罩设有风罩，风罩内置有散热风扇，该散热风扇固定套装于第二电机的上端输出轴。

优选地，所述泵缸的外侧端封盖有泵盖，与活塞轴相对的箱体一侧封盖有封盖；所述箱体的一侧开有进油口，该进油口上螺接有螺帽；所述第二电机为无刷电机。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明快拆喷头装在旋翼的正下方，快拆喷头喷出的液滴在旋翼的涡旋里下均匀地洒向下方，覆盖面均匀，而且在旋翼旋力的作用下，药液雾滴可以附着在植被叶子的反面，从而解决了传统喷洒中药液无法喷洒到叶子背面而药效不佳的难题，提升工作效率，而且，由于水泵的输出经过管道后分流进入各个快拆喷头，因此其可简化结构，收纳运输方便，易维护，且结构轻巧，体积小，利于长时间续航使用；

(2)本发明在水泵有故障，或者喷洒物存储装置和电池用尽需要更换时，先控制该植保无人机返航，接着，先松开锁紧件，再向上转动活动杆，使活动杆穿过槽口并远离容纳槽，使连接部可脱离快拆组件的约束，从而可将下机架从动力机架上拆卸，更换上另一个装有完好的水泵、足量喷洒物的喷洒物存储装置和足够电量的电池的下机架，然后，再次向下转动活动杆至容纳槽内，并旋紧锁紧件，便完成了更换，可再次飞行作业，减少了作业间隙时间，提高了工作效率，降低了维修成本，可分离的下机架和动力机架更便于运输；

(3)本发明通过活动轴插入插板的插孔来使喷座固定于夹套组件，进而对喷嘴实现了固定，同时，对活动轴进行上提动作，即可使活动轴脱离对插板的约束，使喷座得以拆卸，因此实现了喷嘴、喷座的快速方便的装拆功能，便于维护；

(4)本发明的水泵通过第二电机带动偏心轮转动，进而以偏心轮的转动配合轴承来使活塞轴在箱体内作往复运动，以挤压喷洒药剂、种子、粉剂等液体进入泵缸后产生高压输出，由于其偏心轮的转动转化率高，因此其实现了小体积基础上的较高压力输出，以降低无人机的负荷，延长飞行续航时间，且便于携带。

附图说明

图1为本发明植保无人机的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大示意图；

图3为本发明的快拆组件与机臂装配的结构示意图；

图4为图3的装配分解示意图；

图5为本发明的下机架的结构示意图；

图6为本发明的动力机架的结构示意图；

图7为本发明管道与快拆喷头的连接示意图；

图8为本发明快拆喷头的结构示意图；

图9为本发明下座体的结构示意图；

图10为本发明喷座的结构示意图；

图11为本发明水泵的结构示意图；

图12为图1去除套筒和箱体后的结构示意图；

图13为本发明偏心轮的结构示意图。

图中：10、动力机架；11、第一安装架；12、机臂；13、控制模块放置板；20、快拆组件；21、固定部；211、开口；22、活动杆；23、锁紧件；24、转轴；30、下机架；31、第二安装架；311、载物板；3111、上载物板；3112、下载物板；312、连接部；3121、容纳槽；31211、槽口；313、支撑框架；314、连接杆；32、脚架；40、第一电机；50、旋翼；60、水泵；70、喷洒物存储装置；80、电池；100、机体；200、管道；300、螺母接头；300、螺母接头；400、多通接头；500、快拆喷头；51、喷嘴；52、喷座；521、插板；5211、插孔；522、定位板；53、夹套组件；531、上座体；532、下座体；5321、第一插口；5322、第二插口；54、活动轴；55、弹簧；56、第一支撑件；57、锁紧螺钉；58、第二支撑件；581、导向孔；59、推件；591、锁紧螺母；610、箱体；6101、封盖；6102、进油口；6103、螺帽；620、套筒；630、第二电机；640、活塞轴；6401、扁位；650、偏心轮；660、轴承；670、泵缸；6701、泵盖；680、固定盘；6801、风罩；6802、散热风扇。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

如图1～6所示的一种植保无人机，包括机体100，该机体100包括动力机架10、下机架30、快拆喷头500、管道200和水泵60，水泵60安装于下机架30，下机架30连接于动力机架10底部，动力机架10包括第一安装架11和设于第一安装架11周向上的多个机臂12，机臂12的一端固定于第一安装架11上，机臂12的另一端安装有第一电机40和由第一电机40驱动旋转的旋翼50；快拆喷头500以可拆卸的方式固定于机臂12并一一对应位于各旋翼50下方，如图7所示，水泵60通过一多通接头400并经所述管道200连通至各个快拆喷头500。

本例优选采用四个机臂12，对应设置的多通接头400为四通接头。机体100上一般配置有电池80、喷洒物存储装置70等植保无人机的常规部件。本例的快拆喷头500可以方便快速地从机臂12上拆下，也利于组装和拆卸维护。

快拆喷头500喷出的液滴在旋翼50的涡旋里下均匀地洒向下方，覆盖面均匀，而且在旋翼50旋力的作用下，药液雾滴可以附着在植被叶子的反面，从而解决了传统喷洒中药液无法喷洒到叶子背面而药效不佳的难题，提升工作效率，而且，由于水泵60的输出经过管道200后分流进入各个快拆喷头500，因此其可简化结构，收纳运输方便，易维护，且结构轻巧，体积小，利于长时间续航使用。

作为优选的实施方式，动力机架10还包括与机臂12一一对应的快拆组件20，该快拆组件20包括固定部21、活动杆22和锁紧件23，固定部21固设于机臂12上，活动杆22的一端铰接于固定部21上，锁紧件23安装于活动杆22上并与活动杆22螺纹配合；下机架30设于动力机架10下方，下机架30包括第二安装架31和多个脚架32，脚架32的固设于第二安装架31上并用于在该植保无人机降落时支撑地面，第二安装架31上设有载物板311和与多个机臂12一一对应的连接部312，载物板311用于安装水泵60、喷洒物存储装置70和电池80，连接部312用于被锁紧件23锁紧于固定部21上，连接部312上设有用于容纳活动杆22的容纳槽3121，容纳槽3121的一侧设有可供活动杆22穿过并远离该容纳槽3121的槽口31211。

在使用时，将水泵60、喷洒物存储装置70和电池80固定于载物板311上，将下机架30置于动力机架10下方，向下转动快拆组件20的活动杆22，使活动杆22穿过槽口31211位于容纳槽3121内，并使连接部312位于固定部21和锁紧件23之间，向上旋紧锁紧件23将连接部312和固定部21锁紧，从而完成下机架30和动力机架10的装配。

当水泵60有故障，或者喷洒物存储装置70和电池80用尽需要更换时，该植保无人机返航，接着，先松开锁紧件23，再向上转动活动杆22，使活动杆22穿过槽口31211并远离容纳槽3121，使连接部312可脱离快拆组件20的约束，从而可将下机架30从动力机架10上拆卸，更换上另一个装有完好的水泵60、足量喷洒物的喷洒物存储装置70和足够电量的电池80的下机架30，然后，再次向下转动活动杆22至容纳槽3121内，并旋紧锁紧件23，便完成了更换，可再次飞行作业。减少了作业间隙时间，提高了工作效率，降低了维修成本，可分离的下机架30和动力机架10更便于运输。

进一步，活动杆22通过转轴24铰接于固定部21的中部，固定部21的一侧还设置有用于供活动杆22穿过的开口211。应当注意，活动杆22也可以铰接于固定部21的下端或者侧面上，这样，便无需设置开口211。

进一步，第二安装架31包括支撑框架313，载物板311通过连接杆314固定连接于支撑框架313下方，多个连接部312均固设于支撑框架313上；脚架32通过连接件与支撑框架313固定连接。应当注意，第二安装架31也可以是现有植保无人机中的其他结构，只要可供载物板311和脚架32安装固设即可。

进一步，载物板311包括间隔设置的上载物板3111和下载物板3112，上载物板3111和下载物板3112均固定于连接杆314上。这样，可增加载物的空间，可将水泵60、喷洒物存储装置70和电池80分开安装，比如，将水泵60和喷洒物存储装置70安装于上载物板3111，将电池80安装于下载物板3112。

如图6所示，进一步，动力机架10还包括控制模块放置板13，控制模块放置板13通过支撑脚固设于第一安装架11上方，用于放置控制模块，并且，在移动动力机架10时，工作人员可以手握控制模块放置板13将动力机架10提起，更加方便工作人员拆装和运输。

作为快拆喷头500的优选实施方式：

如图8～10所示，本例的快拆喷头500包括喷嘴51、用于与所述管道200连通的喷座52、用于夹紧机臂12的夹套组件53、活动轴54、弹簧55和第一支撑件56，喷嘴51以可拆卸的方式固定于喷座52并通过该喷座52与管道200连通，喷座52一侧延伸出有插板521，该插板521上开有供活动轴54插入的插孔5211，插板521活动穿接于夹套组件53，第一支撑件56固定于夹套组件53，活动轴54活动穿接于该第一支撑件56并与插板521垂直，弹簧55套装于活动轴54，该弹簧55的一端与第一支撑件56相抵，该弹簧55的另一端与活动轴54下端连接。

通过活动轴54插入插板521的插孔5211来使喷座52固定于夹套组件53，进而对喷嘴51实现了固定，同时，对活动轴54进行上提动作，即可使活动轴54脱离对插板521的约束，使喷座52得以拆卸，因此实现了喷嘴51、喷座52的快速方便的装拆功能，便于维护。具体地，弹簧55起到了对活动轴54的弹力束缚作用，使活动轴54在不受外力时时刻保持插装在插孔5211中，以保证喷座52与夹套组件53的牢固固定，而插板521穿接在夹套组件53的方式也利于喷座52与夹套组件53的对接固定，再通过夹套组件53对机臂12的夹紧，则实现了喷嘴51与无人机机臂12之间的固定安装。管道200进入的药剂、种子、粉剂等可经喷嘴51向外喷洒。

作为本发明夹套组件53的优选实施方式，夹套组件53包括相互对接的上座体531、下座体532，下座体532上开有供插板521穿过的第一插口5321，所述喷座52一侧还延伸出有定位板522，该定位板522与插板521相隔，喷座52对应开有与定位板522限位插装配合的第二插口5322。对应可在上座体531、下座体532上设置半圆槽，以对接形成圆孔以抱紧圆管状的机臂12。上座体531和下座体532的对接固定方式可用锁紧螺钉57来锁紧固定。另外，定位板522与第二插口5322的插装配合可以结合插板521与第一插口5321的插装配合，形成喷座52与下座体532更加牢固的定位，防止喷座52转动。

为对活动轴54进行稳定导向，防止活动轴54跑偏，本快拆喷头结构还包括第二支撑件58，该第二支撑件58固定于下座体532且位于插板521上方，该第二支撑件58开有用于对活动轴54导向限位的导向孔581。上述第一支撑件56、第二支撑件58均可通过螺钉的锁紧方式来固定于下座体532。

为更加方便地上提活动轴54，进而更加方便地装拆，本快拆喷头结构还包括推件59，该推件59固定套装于活动轴54上端并与第一支撑件56的顶部相抵。当对推件59进行拨动动作后，由于推件59的底部对第一支撑件56进行挤压，则推件59将带动活动轴54上提。具体地，本例的活动轴54的上端螺接有锁紧螺母591，所述推件59夹设于锁紧螺母591与第一支撑件56之间，则推件59的顶部可通过锁紧螺母591带动活动轴54上提，其中，锁紧螺母591的设置也便于活动轴54、弹簧55、推件59的简易装拆。

喷座52经一螺母接头300与管道200对接连通，以便管道200实现与喷座52的简易装拆。喷嘴51与喷座52的连接方式以及喷座52与管道200的连接方式均可采用螺接，以进一步方便装拆。

如图11～13所示，作为水泵60的优选实施方式，本例的水泵60包括箱体610、套筒620、第二电机630、活塞轴640、偏心轮650、轴承660和泵缸670，箱体610固定于载物板311，泵缸670对接于箱体610一侧，活塞轴640活动穿接在箱体610内并伸入泵缸670，该活塞轴640的轴身上设有扁位6401，轴承660的外圈固定于该扁位6401，偏心轮650的外周固定于轴承660的内圈，且该偏心轮650的中心固定套装于第二电机630的下端输出轴；第二电机630内置于套筒620内，套筒620固定于箱体610顶部。

通过第二电机630带动偏心轮650转动，进而以偏心轮650的转动配合轴承660来使活塞轴640在箱体610内作往复运动，以挤压喷洒药剂、种子、粉剂等液体进入泵缸670后产生高压输出，由于其偏心轮650的转动转化率高，因此其实现了小体积基础上的较高压力输出，以降低无人机的负荷，延长飞行续航时间，且便于携带。具体地，第二电机630下端输出轴输出的旋转动力将带动偏心轮650转动，偏心轮650的转动将带动轴承660内圈转动，由于轴承660外圈被限位于扁位6401内，而活塞轴640又被限位在箱体610内作滑动动作，因此偏心轮650的转动动作将转化为活塞轴640的往复滑动动作，以使活塞轴640挤压泵缸670内的液体，循环产生挤压力而形成较高的出口压力，该压力最高可达8Mpa，正常工作压力为4Mpa～5Mpa。

第二电机630优选使用无刷电机，则可用信号远程控制其转速，以达到控制流量和压力大小。

为保持更加长久的第二电机630工作，防止第二电机630过热损坏，第二电机630的顶部固定有固定盘680，该固定盘680上罩设有风罩6801，风罩6801内置有散热风扇6802，该散热风扇6802固定套装于第二电机630的上端输出轴，同时风罩6801可以阻挡异物干扰散热风扇6802和第二电机630。

为增强箱体610的密封性能，所述泵缸670的外侧端封盖6101有泵盖6701，与活塞轴640相对的箱体610一侧封盖6101有封盖6101。此外，也可在各元件的连接部位增设O型密封圈、油封的密封器件，以保持箱体610的高密封状态，以利于输出高压压力。

为对箱体610内的各元件进行润滑，所述箱体610的一侧开有进油口6102，该进油口6102上螺接有螺帽6103。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种植保无人机，包括机体，其特征在于：该机体包括动力机架、下机架、快拆喷头、管道和水泵，所述水泵安装于所述下机架，所述下机架连接于所述动力机架底部，所述动力机架包括第一安装架和设于所述第一安装架周向上的多个机臂，所述机臂的一端固定于所述第一安装架上，所述机臂的另一端安装有第一电机和由所述第一电机驱动旋转的旋翼；所述快拆喷头以可拆卸的方式固定于所述机臂并一一对应位于各所述旋翼下方，所述水泵通过一多通接头并经所述管道连通至各个所述快拆喷头；

所述快拆喷头包括喷嘴、与所述管道连通的喷座、活动轴、夹套组件、弹簧及第一支撑件，所述喷嘴固定于所述喷座并通过所述喷座与所述管道连通，所述夹套组件设于所述机臂上，所述喷座一侧延伸出有插板，所述插板活动穿接于所述夹套组件，所述插板上开有供所述活动轴插入的插孔，所述第一支撑件固定于所述夹套组件，所述活动轴活动穿接于所述第一支撑件，所述弹簧套装于所述活动轴，所述弹簧的一端与所述第一支撑件相抵，所述弹簧的另一端与所述活动轴下端连接，所述弹簧能够阻止所述活动轴脱离所述插孔。

2.根据权利要求1所述的植保无人机，其特征在于：所述动力机架还包括与所述机臂一一对应的快拆组件，该快拆组件包括固定部、活动杆和锁紧件，所述固定部固设于所述机臂上，所述活动杆的一端铰接于所述固定部上，所述锁紧件安装于所述活动杆上并与所述活动杆螺纹配合；所述下机架包括第二安装架和多个脚架，所述脚架固设于所述第二安装架上，所述第二安装架上设有载物板和与多个所述机臂一一对应的连接部，所述载物板用于安装所述水泵、喷洒物存储装置和电池，所述连接部用于被所述锁紧件锁紧于所述固定部上，所述连接部上设有用于容纳所述活动杆的容纳槽，所述容纳槽的一侧设有可供所述活动杆穿过并远离该容纳槽的槽口。

3.根据权利要求2所述的植保无人机，其特征在于：所述第二安装架包括支撑框架，所述载物板通过连接杆固定连接于所述支撑框架下方，多个所述连接部均固设于所述支撑框架上；所述载物板包括间隔设置的上载物板和下载物板。

4.根据权利要求1所述的植保无人机，其特征在于：所述夹套组件包括相互对接的上座体、下座体，所述下座体上开有供所述插板穿过的第一插口，所述喷座一侧还延伸出有定位板，该定位板与所述插板相隔，所述喷座对应开有与所述定位板限位插装配合的第二插口。

5.根据权利要求4所述的植保无人机，其特征在于：所述快拆喷头结构还包括第二支撑件，该第二支撑件固定于所述下座体且位于所述插板上方，该第二支撑件开有用于对所述活动轴导向限位的导向孔。

6.根据权利要求4或5所述的植保无人机，其特征在于：所述快拆喷头结构还包括推件，该推件固定套装于所述活动轴上端并与所述第一支撑件的顶部相抵；所述活动轴的上端螺接有锁紧螺母，所述推件夹设于所述锁紧螺母与所述第一支撑件之间；所述喷座经一螺母接头与所述管道对接连通。

7.根据权利要求2所述的植保无人机，其特征在于：所述水泵包括箱体、套筒、第二电机、活塞轴、偏心轮、轴承和泵缸，所述箱体固定于所述载物板，所述泵缸对接于所述箱体一侧，所述活塞轴活动穿接在所述箱体内并伸入所述泵缸，该活塞轴的轴身上设有扁位，所述轴承的外圈固定于该扁位，所述偏心轮的外周固定于所述轴承的内圈，且该偏心轮的中心固定套装于所述第二电机的下端输出轴；所述第二电机内置于所述套筒内，所述套筒固定于所述箱体顶部。

8.根据权利要求7所述的植保无人机，其特征在于：所述第二电机的顶部固定有固定盘，该固定盘上罩设有风罩，所述风罩内置有散热风扇，该散热风扇固定套装于所述第二电机的上端输出轴。

9.根据权利要求7所述的植保无人机，其特征在于：所述泵缸的外侧端封盖有泵盖，与所述活塞轴相对的所述箱体一侧封盖有封盖；所述箱体的一侧开有进油口，该进油口上螺接有螺帽；所述第二电机为无刷电机。