CN105905301A - 一种用于农业生产的智能浇灌无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于农业生产的智能浇灌无人机，包括主体、设置在主体两侧的飞行机构、设置在主体上方的取水机构、设置在取水机构上方的浇灌机构、支撑板和两个竖向设置的支柱，该用于农业生产的智能浇灌无人机通过工作电源电路中的第三电容进行降噪和集成电路实时进行电压调节，从而提高了输出电压的稳定性，由于集成电路有热断路和输出限流功能，不需设置外保护电路，从而降低了工作电源模块的生产成本，提高了无人机的市场竞争力，不仅如此，在浇灌机构中，利用升降单元中第二驱动电机的转动带动框体高度发生变化，从而实时改变喷头的高度，使水流经过喷头后作平抛运动的落地点发生改变，形成了特定的落地范围，从而扩大了浇灌范围。

Description

一种用于农业生产的智能浇灌无人机
技术领域
本发明涉及一种用于农业生产的智能浇灌无人机。
背景技术
传统的农业灌溉中，为了保证灌溉的范围，通常在地面上设置多个灌溉点进行浇水作业，虽然可以保证作业范围，但是由于需要设置多个灌溉点，使得整个灌溉结构的成本较高。随着无人机的问世，人们在灌溉结构设置在无人机上，在无人机飞行移动的过程中进行浇灌，较以往的浇灌结构节省了成本。
但是在现有的灌溉结构中，通常由于灌溉结构其本结构单一且固定，水流通过浇灌结构喷洒在地面上的范围十分有限，需要无人机来回飞行浇灌保证其浇灌范围，同时，在无人机的工作过程中，需要对其提供稳定的工作电压，这里离不开工作电源模块对其的可靠支持，但是由于目前的工作电源模块输出的杂波比较高，影响了输出电压的稳定性，不仅如此，为了要对工作电源模块进行输出限流保护，从而增加了外围电路，提高了生产成本，降低了无人机的市场竞争力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中浇灌范围有限且工作电源不稳定、生产成本高的不足，提供一种浇灌范围大且工作电源稳定、生产成本低的用于农业生产的智能浇灌无人机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于农业生产的智能浇灌无人机，包括主体、设置在主体两侧的飞行机构、设置在主体上方的取水机构、设置在取水机构上方的浇灌机构、支撑板和两个竖向设置的支柱，两个所述支柱均设置在主体的上方且位于取水机构的两侧，所述支撑板架设在支柱上，所述取水机构与浇灌机构连接，所述浇灌机构固定在支撑板上；
所述取水机构包括设置在主体上方的水箱、设置在水箱上方的抽水泵和导水管，所述水箱内设有抽水管，所述抽水管通过抽水泵与导水管连通；
所述浇灌机构包括升降单元、水平设置的喷头和竖向设置且固定在升降单元上的喷水管，所述喷头设置在喷水管的顶端且与喷水管连通，所述喷水管与导水管连通；
所述升降单元包括第二驱动电机和矩形框体，所述第二驱动电机固定在支撑板上，所述喷水管固定在框体上，所述框体的内壁左右两侧均设有若干从动齿，所述框体的中心设有驱动轮，所述驱动轮的直径等于框体的宽度，所述驱动轮的外周上设有若干主动齿，各主动齿沿驱动轮的圆心分布在驱动轮的半圆面上，所述从动齿与驱动轮的主动齿相匹配，所述框体的单侧内壁上的从动齿形成齿条，所述齿条的长度等于驱动轮的圆周的周长的一半；
所述主体中设有中央处理器和工作电源模块，所述第一驱动电机与抽水泵均与中央处理器电连接；
所述工作电源模块包括工作电源电路，所述工作电源电路包括集成电路、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻和二极管，所述集成电路的型号为HIP5600，所述集成电路的输入端通过第一电容接地，所述集成电路的调节端通过第二电容接地，所述集成电路的调节端分别与第一电阻和第二电阻连接，所述集成电路的调节端与二极管的阳极连接，所述集成电路的输出端通过第一电阻和第二电阻组成的串联电路接地，所述集成电路的输出端与二极管的阴极连接，所述集成电路的输出端通过第三电容接地。
作为优选，为了保证无人机的安全降落，所述缓冲机构包括缓冲块、受震块和若干竖直设置的弹簧，所述弹簧的底端固定在受震块的上方，所述弹簧的顶端固定在缓冲块的下方。
作为优选，为了保证无人机的稳定飞行，所述飞行机构包括两个飞行单元，所述飞行单元设置在主体的两侧，所述飞行单元包括水平设置的支杆、竖向设置的第一驱动电机、驱动轴和若干周向均匀分布在驱动轴上的桨叶，所述支杆的一端固定在主体上，所述第一驱动电机固定在支杆的另一端上，所述第一驱动电机通过驱动轴与桨叶传动连接，所述第一驱动电机与中央处理器电连接。
作为优选，利用橡胶棉弹性强不易变形的特点，为了提高缓冲机构的缓冲能力，所述缓冲块为橡胶棉。
作为优选，为了保证升降单元在升降过程中始终与导水管连通，所述导水管为软水管。
作为优选，利用梯形齿耐磨的特点，为了保证驱动轮与框体的耐磨性，所述主动齿和从动齿均为梯形齿。
作为优选，利用直流电机驱动力强的特点，为了提高第一直流电机和第二直流电机的驱动能力，所述第一驱动电机和第二驱动电机均为直流电机。
作为优选，为了提高工作电源电路对温度的抗干扰能力，所述第一电阻和第二电阻的温漂系数均为5％ppm。
本发明的有益效果是，该用于农业生产的智能浇灌无人机通过工作电源电路中的第三电容进行降噪和集成电路实时进行电压调节，从而提高了输出电压的稳定性，由于集成电路有热断路和输出限流功能，不需设置外保护电路，从而降低了工作电源模块的生产成本，提高了无人机的市场竞争力，不仅如此，在浇灌机构中，利用升降单元中第二驱动电机的转动带动框体高度发生变化，从而实时改变喷头的高度，使水流经过喷头后作平抛运动的落地点发生改变，形成了特定的落地范围，从而扩大了浇灌范围。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的用于农业生产的智能浇灌无人机的结构示意图；
图2是本发明的用于农业生产的智能浇灌无人机的取水机构的结构示意图；
图3是本发明的用于农业生产的智能浇灌无人机的浇灌机构的结构示意图；
图4是本发明的用于农业生产的智能浇灌无人机的缓冲机构的结构示意图；
图5是本发明的用于农业生产的智能浇灌无人机的工作电源电路的电路原理图；
图中：1.主体，2.取水机构，3.浇灌机构，4.缓冲机构，5.支柱，6.支撑板，7.第一驱动电机，8.支杆，9.驱动轴，10.桨叶，11.水箱，12.抽水管，13.抽水泵，14.导水管，15.框体，16.喷水管，17.第二驱动电机，18.驱动轮，19.喷头，20.从动齿，21.主动齿，22.缓冲块，23.弹簧，24.受震块，U1.集成电路，C1.第一电容，C2.第二电容，C3.第三电容，R1.第一电阻，R2.第二电阻，D1.二极管。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图5所示，一种用于农业生产的智能浇灌无人机，包括主体1、设置在主体1两侧的飞行机构、设置在主体1上方的取水机构2、设置在取水机构2上方的浇灌机构3、支撑板6和两个竖向设置的支柱5，两个所述支柱5均设置在主体1的上方且位于取水机构2的两侧，所述支撑板6架设在支柱5上，所述取水机构2与浇灌机构3连接，所述浇灌机构3固定在支撑板6上；
所述取水机构2包括设置在主体1上方的水箱11、设置在水箱11上方的抽水泵13和导水管14，所述水箱11内设有抽水管12，所述抽水管11通过抽水泵13与导水管14连通；
所述浇灌机构3包括升降单元、水平设置的喷头19和竖向设置且固定在升降单元上的喷水管16，所述喷头19设置在喷水管16的顶端且与喷水管16连通，所述喷水管16与导水管14连通；
所述升降单元包括第二驱动电机17和矩形框体15，所述第二驱动电机17固定在支撑板6上，所述喷水管16固定在框体15上，所述框体15的内壁左右两侧均设有若干从动齿20，所述框体15的中心设有驱动轮18，所述驱动轮18的直径等于框体15的宽度，所述驱动轮18的外周上设有若干主动齿21，各主动齿21沿驱动轮18的圆心分布在驱动轮18的半圆面上，所述从动齿20与驱动轮18的主动齿21相匹配，所述框体15的单侧内壁上的从动齿20形成齿条，所述齿条的长度等于驱动轮18的圆周的周长的一半；
所述主体1中设有中央处理器和工作电源模块，所述第一驱动电机7与抽水泵13均与中央处理器电连接；
所述工作电源模块包括工作电源电路，所述工作电源电路包括集成电路U1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2和二极管D1，所述集成电路U1的型号为HIP5600，所述集成电路U1的输入端通过第一电容C1接地，所述集成电路U1的调节端通过第二电容C2接地，所述集成电路U1的调节端分别与第一电阻R1和第二电阻R2连接，所述集成电路U1的调节端与二极管D1的阳极连接，所述集成电路U1的输出端通过第一电阻R1和第二电阻R2组成的串联电路接地，所述集成电路U1的输出端与二极管D1的阴极连接，所述集成电路U1的输出端通过第三电容C3接地。
作为优选，为了保证无人机的安全降落，所述缓冲机构4包括缓冲块22、受震块24和若干竖直设置的弹簧23，所述弹簧23的底端固定在受震块24的上方，所述弹簧23的顶端固定在缓冲块22的下方。
作为优选，为了保证无人机的稳定飞行，所述飞行机构包括两个飞行单元，所述飞行单元设置在主体1的两侧，所述飞行单元包括水平设置的支杆8、竖向设置的第一驱动电机7、驱动轴9和若干周向均匀分布在驱动轴9上的桨叶10，所述支杆8的一端固定在主体1上，所述第一驱动电机7固定在支杆8的另一端上，所述第一驱动电机7通过驱动轴9与桨叶10传动连接，所述第一驱动电机7与中央处理器电连接。
作为优选，利用橡胶棉弹性强不易变形的特点，为了提高缓冲机构4的缓冲能力，所述缓冲块22为橡胶棉。
作为优选，为了保证升降单元在升降过程中始终与导水管14连通，所述导水管14为软水管。
作为优选，利用梯形齿耐磨的特点，为了保证驱动轮18与框体15的耐磨性，所述主动齿21和从动齿22均为梯形齿。
作为优选，利用直流电机驱动力强的特点，为了提高第一直流电机7和第二直流电机17的驱动能力，所述第一驱动电机7和第二驱动电机17均为直流电机。
作为优选，为了提高工作电源电路对温度的抗干扰能力，所述第一电阻R1和第二电阻R2的温漂系数均为5％ppm。
该无人机飞行时，所消耗的电能由主体1内部的工作电源模块提供，此时工作电源电路开始运行，在该工作电源电路中，集成电路U1的型号为HIP5600，其具有输出杂波低的特点，而且通过第三电容C3能够对输出电压进行降噪，提高了输出电压的稳定性，通过集成电路U1的调节端对分压电阻间的分压进行实时监控，从而进行实时调节，进一步提高了输出电压的稳定性；同时该集成电路U1有热断路和输出限流功能，不需设置外保护电路，从而降低了工作电源模块的生产成本，提高了无人机的市场竞争力。
在无人机飞行的同时，主体1上方的取水机构2中，由抽水泵13通过抽水管12抽取水箱11中的水源，并将水流引入导水管14，之后进入浇灌机构3，在浇灌机构3中，固定在支撑板6上的第二驱动电机17作匀速转动，带动驱动轮18转动，在驱动轮18外周的主动齿21与框体15内侧左右两壁从动齿20的相互作用下，驱动轮18转动，框体15上下移动，带动固定在框体15上的喷水管16高度位置发生变化，喷头19的高度也随之发生变化，水流从导水管14中进入喷水管16，最后经喷头19流出作平抛运动，由于喷头19的高度位置发生周期性变化，作平抛运动的水流落在地面的位置也发生周期性的变化，水流因喷头19的高度变化而形成了特定的落地范围，从而扩大了浇灌范围。
与现有技术相比，该用于农业生产的智能浇灌无人机通过工作电源电路中的第三电容C3进行降噪和集成电路U1实时进行电压调节，从而提高了输出电压的稳定性，由于集成电路U1有热断路和输出限流功能，不需设置外保护电路，从而降低了工作电源模块的生产成本，提高了无人机的市场竞争力，不仅如此，在浇灌机构3中，利用升降单元中第二驱动电机17的转动带动框体15高度发生变化，从而实时改变喷头19的高度，使水流经过喷头19后作平抛运动的落地点发生改变，形成了特定的落地范围，从而扩大了浇灌范围。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种用于农业生产的智能浇灌无人机，其特征在于，包括主体(1)、设置在主体(1)两侧的飞行机构、设置在主体(1)上方的取水机构(2)、设置在取水机构(2)上方的浇灌机构(3)、支撑板(6)和两个竖向设置的支柱(5)，两个所述支柱(5)均设置在主体(1)的上方且位于取水机构(2)的两侧，所述支撑板(6)架设在支柱(5)上，所述取水机构(2)与浇灌机构(3)连接，所述浇灌机构(3)固定在支撑板(6)上；
所述取水机构(2)包括设置在主体(1)上方的水箱(11)、设置在水箱(11)上方的抽水泵(13)和导水管(14)，所述水箱(11)内设有抽水管(12)，所述抽水管(11)通过抽水泵(13)与导水管(14)连通；
所述浇灌机构(3)包括升降单元、水平设置的喷头(19)和竖向设置且固定在升降单元上的喷水管(16)，所述喷头(19)设置在喷水管(16)的顶端且与喷水管(16)连通，所述喷水管(16)与导水管(14)连通；
所述升降单元包括第二驱动电机(17)和矩形框体(15)，所述第二驱动电机(17)固定在支撑板(6)上，所述喷水管(16)固定在框体(15)上，所述框体(15)的内壁左右两侧均设有若干从动齿(20)，所述框体(15)的中心设有驱动轮(18)，所述驱动轮(18)的直径等于框体(15)的宽度，所述驱动轮(18)的外周上设有若干主动齿(21)，各主动齿(21)沿驱动轮(18)的圆心分布在驱动轮(18)的半圆面上，所述从动齿(20)与驱动轮(18)的主动齿(21)相匹配，所述框体(15)的单侧内壁上的从动齿(20)形成齿条，所述齿条的长度等于驱动轮(18)的圆周的周长的一半；
所述主体(1)中设有中央处理器和工作电源模块，所述第一驱动电机(7)与抽水泵(13)均与中央处理器电连接；
所述工作电源模块包括工作电源电路，所述工作电源电路包括集成电路(U1)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和二极管(D1)，所述集成电路(U1)的型号为HIP5600，所述集成电路(U1)的输入端通过第一电容(C1)接地，所述集成电路(U1)的调节端通过第二电容(C2)接地，所述集成电路(U1)的调节端分别与第一电阻(R1)和第二电阻(R2)连接，所述集成电路(U1)的调节端与二极管(D1)的阳极连接，所述集成电路(U1)的输出端通过第一电阻(R1)和第二电阻(R2)组成的串联电路接地，所述集成电路(U1)的输出端与二极管(D1)的阴极连接，所述集成电路(U1)的输出端通过第三电容(C3)接地。
2.如权利要求1所述的用于农业生产的智能浇灌无人机，其特征在于，所述缓冲机构(4)包括缓冲块(22)、受震块(24)和若干竖直设置的弹簧(23)，所述弹簧(23)的底端固定在受震块(24)的上方，所述弹簧(23)的顶端固定在缓冲块(22)的下方。
3.如权利要求1所述的用于农业生产的智能浇灌无人机，其特征在于，所述飞行机构包括两个飞行单元，所述飞行单元设置在主体(1)的两侧，所述飞行单元包括水平设置的支杆(8)、竖向设置的第一驱动电机(7)、驱动轴(9)和若干周向均匀分布在驱动轴(9)上的桨叶(10)，所述支杆(8)的一端固定在主体(1)上，所述第一驱动电机(7)固定在支杆(8)的另一端上，所述第一驱动电机(7)通过驱动轴(9)与桨叶(10)传动连接，所述第一驱动电机(7)与中央处理器电连接。
4.如权利要求1所述的用于农业生产的智能浇灌无人机，其特征在于，所述缓冲块(22)为橡胶棉。
5.如权利要求1所述的用于农业生产的智能浇灌无人机，其特征在于，所述导水管(14)为软水管。
6.如权利要求1所述的用于农业生产的智能浇灌无人机，其特征在于，所述主动齿(21)和从动齿(22)均为梯形齿。
7.如权利要求1所述的用于农业生产的智能浇灌无人机，其特征在于，所述第一驱动电机(7)和第二驱动电机(17)均为直流电机。
8.如权利要求1所述的用于农业生产的智能浇灌无人机，其特征在于，所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的温漂系数均为5％ppm。
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