CN107380435A - 一种便于装卸的四轴植保无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便于装卸的四轴植保无人机,包括机架主体,机架主体四个边角均分别连接有悬臂,悬臂端部连接有电机,电机输出轴连接有螺旋桨,机架主体包括方形机架、电池组及药箱，方形机架包括两个对称设置的控制器安装盒及两个连接管件，两个连接管件相对的侧面均设置有多组滑轮组，药箱设置在两个连接管件之间且侧面与滑轮组内滑轮接触，药箱中部内凹形成有安装槽，电池组设置在安装槽内，且电池组两端的连接管件对应有滑轮组。本发明的机架主体采用模块化结构装配，通过将控制器安装盒、电池组及药箱进行模块化设计后再分别装配在主体上，从而装卸方便，并且结构分类清晰，方便了后续装卸和维护维修。

Description

一种便于装卸的四轴植保无人机

技术领域

本发明涉及无人机，属于无人机技术领域，更具体地说，本发明涉及一种便于装卸的四轴植保无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。[1]

与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

植保无人机，顾名思义是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，该型无人飞机由飞行平台(固定翼、直升机、多轴飞行器)、导航飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或导航飞控，来实现喷洒作业，可以喷洒药剂、种子、粉剂等。

据宇辰网2016年出的《中国民用无人机市场分析及前景预测(2016试发行)》一书介绍，我国的农业植保无人机目前尚处于起步阶段，据统计，2014年我国植保无人机保有量为695架，总作业面积426万亩；2015年我国植保无人机保有量为2324架(31个省统计)，总作业面积1152.8万亩，增长幅度分别为234％、170.6％。虽然涨幅明显，但整体而言，我国的植保无人机体系尚未成熟。[1]目前国内植保无人机技术和产品性能参差不齐，众多产品中绝少有能够满足大面积高强度植保喷洒要求。

植保无人机作为新兴技术产品,已经逐渐运用于农业、种植业、园林环保等领域，虽然技术已趋于成熟，但在现如今的植保无人机产品中，在制造、组装及使用过程中，依然存在一些问题或缺陷，比如：1、无人机在制造过程中，其主体与悬臂、螺旋桨等都是一体式结构，在加工和运输过程中极为不便，其次也不便于更换损坏的主体、悬臂或螺旋桨；2、无人机的主体基本都是采用一体式结构，即无人机的飞行控制系统、导航系统、电池、各类控制器和传感器以及药箱等都是集成内置在机壳内，装卸时极为不便，并且当单一电器件损坏时，需要拆卸整个机壳方可进行更换，极为麻烦，费时费力，且也不利于维修维护。 3、无人机由于电器件较多，因此走线复杂，极易造成线路相互缠绕，极其混乱，不利于故障排查和检修，甚至会造成线路损坏引起的整体电器件故障。4、无人机在结构装配的过程中还需要同时实现电路的连接，给装配带来了不便，并且后续更换电器件、结构件的时候还要重新查找对应的线路，给装配、维修带来了不便。5、无人机主体大多都是注塑成型的整体式结构，其结构、尺寸制造完成后即唯一不便，针对不用的环境、喷洒需求，则需要采用不同容量、型号的机型，这无疑限制了无人机的使用范围和领域，无法满足无人机的大范围适用性要求。6、无人机主体上的机架在装配后无法折叠，导致运输过程中占据较大空间，浪费了运输材料，增加了运输成本。7、现有无人机的螺旋桨一般是通过电机直接安装在悬臂端部，无法根据需要选择其与主体的间距，从而在主体出现5的情况时，还需要更换相应的悬臂，以满足螺旋桨对其的升力作用。

基于以上技术问题分析，我们需要设计一种能解决以上技术问题的无人机。

发明内容

基于以上技术问题，本发明提供了一种便于装卸的四轴植保无人机，从而解决了现有技术中无人机悬臂无法拆卸和折叠，造成无人机加工、运输及维护维修十分不便的技术问题。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种便于装卸的四轴植保无人机,包括机架主体,机架主体四个边角均分别连接有悬臂,悬臂端部连接有电机,电机输出轴连接有螺旋桨,

其中,

所述机架主体包括方形机架、电池组及药箱，所述方形机架包括两个对称设置的控制器安装盒及连接在两个控制器安装盒之间的两个连接管件，两个连接管件相对的侧面均设置有多组滑轮组，所述药箱设置在两个连接管件之间且侧面与滑轮组内滑轮接触，所述药箱中部内凹形成有安装槽，所述电池组设置在安装槽内，且电池组两端的连接管件对应有所述滑轮组。

作为上述技术方案的优化方案，所述控制器安装盒、连接管件及悬臂均为两端开口、内部中空的空腔结构，所述转动连接件与控制器安装盒、连接管件及悬臂的连接端同样均设置开口。

作为上述技术方案的优化方案，所述电池组两端的连接管件相对设置有电源线插口，电源线插口与控制器安装盒内的电器件连接，所述电池组设置有与电源线插口连接的连接头。

作为上述技术方案的优化方案，所述连接管件由多个套接管相互套接组成，套接管任意一端沿长度方向设置有套接管开口槽，所述套接管开口槽开口端外侧对称设置有带通孔的套接管连接部，套接管连接部之间可通过贯穿其通孔的套接管连接件将相互套接的套接管固定。

作为上述技术方案的优化方案，所述机架主体还包括设置在方形机架下端的机脚，机脚通过机脚连接件与所述方形机架连接，所述机脚连接件包括与方形机架连接的固定块及与固定块转动连接的转动板，转动板下端连接所述机脚，所述转动板上端间隔设置有两个带卡口的卡板，所述固定块内部设置有卡块，所述固定块端部水平设置有两个螺栓件，两个螺栓件依次贯穿并螺纹配合所述固定块和卡块，所述螺栓件可带动卡块水平移动从而卡入或退出卡口。

作为上述技术方案的优化方案，所述卡块中部位于两个卡板之间间隔的部分向固定块外侧延伸形成导向板。

作为上述技术方案的优化方案，所述悬臂端部还设置有电机连接件，电机连接件包括与悬臂套接的套环及与套环连接的电机连接板，所述套环包括两个相对设置的U型板，U型板的开口端向外延伸形成套环连接部，套环连接部通过螺栓连接并可收紧U型板，所述U型板内部为与悬臂外形匹配的通口结构，所述电机连接板设置有电机安装孔及环形设置在电机安装孔外侧的散热孔。

作为上述技术方案的优化方案，述悬臂端部的开口端还插接有挡板。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的机架主体采用模块化结构装配，通过将控制器安装盒、电池组及药箱进行模块化设计后再分别装配在主体上，从而装卸方便，并且结构分类清晰，方便了后续装卸和维护维修。

2、本发明的控制器安装盒、连接管件及悬臂均为两端开口、内部中空的空腔结构，从而安装盒在方便安装电器件的同时，电器件走线、电池组走线均可通过连接管件和悬臂内部走线，避免线路暴露在外而损坏，并且内部走线连接方便、分类清晰，便于装配和检修。

3、本发明通过设置电源线插口与电池组直连，并且电源线插口与控制器安装盒内的电器件连接，从而在完成装配的过程中同时实现了线路连接，无需再行连接电路，不仅简化了装配工艺，方便了线路排查，并且也方便了装卸和维护维修。

4、本发明连接管件为拼接式结构，从而可根据喷洒和环境需求，装配不同尺寸的无人机使用，无人机使用更为广泛，并且在检修时也便于拆卸和线路检修。

5、本发明的机脚可折叠，从而可以减少无人机运输空间，降低运输成本。

6、本发明的螺旋桨通过套接方式与悬臂连接，可根据需要调节其与主体间隔，改变螺旋升力，也能适用于范围更狭窄的区域使用。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的正视图；

图3是本发明的左视图；

图4是本发明的俯视图；

图5是转动连接件的第一结构示意图；

图6是转动连接件的第二结构示意图；

图7是转动连接件去除主体架的第一结构示意图；

图8是转动连接件去除主体架的第二结构示意图；

图9是转动连接件去除主体架的第三结构示意图；

图10是机架主体的结构示意图；

图11是药箱的结构示意图；

图12是套接管的结构示意图；

图13是机脚的结构示意图；

图14是机脚连接件的结构示意图；

图15是机脚连接件去除固定块的结构示意图；

图16是悬臂的装配结构示意图；

图17是电机连接件的第一结构示意图；

图18是电机连接件的第二结构示意图；

图中的标号分别是：1、电池组；2、药箱；3、机架主体；4、转动连接件；5、悬臂； 6、螺旋桨；7、电机；8、主体架；9、第一转动销；10、多边形套筒；11、锁紧板；12、直角转动板；13、第二转动销；14、插接端；15、弧形板部；16、第三转动销；17、直板部；18、锁紧槽；19、转动端；20、连接部；21、开口槽；22、滑轮组；23、电源线插口； 24、连接管件；25、控制器安装盒；26、安装槽；27、套接管；28、套接管连接部；29、机脚连接件；30、机脚；31、固定块；32、转动板；33、卡块；34、卡板；35、导向板； 36、螺栓件；37、挡板；38、电机连接件；39、套环；40、电机连接板；41、套环连接部； 42、U型板；43、电机安装孔；44、散热孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

如图1-图18所示，一种便于装卸的四轴植保无人机,包括机架主体3,机架主体3四个边角均分别连接有悬臂5,悬臂5端部连接有电机7,电机7输出轴连接有螺旋桨6,所述机架主体3包括方形机架、电池组1及药箱2，所述方形机架包括两个对称设置的控制器安装盒25及连接在两个控制器安装盒25之间的两个连接管件24，两个连接管件24相对的侧面均设置有多组滑轮组22，所述药箱2设置在两个连接管件24之间且侧面与滑轮组22内滑轮接触，所述药箱2中部内凹形成有安装槽26，所述电池组1设置在安装槽26内，且电池组 1两端的连接管件24对应有所述滑轮组22。

本实施例的控制器安装盒25、电池组1及药箱2进行模块化设计后再分别装配在主体上，结构分类设置，装卸方法简单，并且方形机架内侧设置滑轮组22，三者在装卸时也极为方便，同时，两个控制器安装盒25内分别安装所需的飞控系统、导航系统、灌溉控制系统等，每个系统单独设置在控制器安装盒25，方便了加工、装卸和维护维修，并且线路清楚不混乱，可减少线路混乱带来的危害。

基于以上实施例，所述控制器安装盒25、连接管件24及悬臂5均为两端开口、内部中空的空腔结构，所述转动连接件4与控制器安装盒25、连接管件24及悬臂5的连接端同样均设置开口。电器件的连接线路可通过连接管件24和悬臂5内部设置，方便布线和检修。

基于以上实施例，所述电池组1两端的连接管件24相对设置有电源线插口23，电源线插口23与控制器安装盒25内的电器件连接，所述电池组1设置有与电源线插口23连接的连接头。本实施例通过设置电源线插口23直接与电池组1配合连接，在装配电池组1的同时即完成了电路线的连接，从而简化了电器件的连接，节约了装配时间，也便于后续维护维修。

基于以上实施例，所述连接管件24由多个套接管27相互套接组成，套接管27任意一端沿长度方向设置有套接管开口槽，所述套接管开口槽开口端外侧对称设置有带通孔的套接管连接部28，套接管连接部28之间可通过贯穿其通孔的套接管连接件将相互套接的套接管27固定。套接管27相互套接，可组成不同长度的连接管件24，从而可以根据使用环境、灌溉量等改变无人机尺寸，保证不同使用环境的需求。

基于以上实施例，所述机架主体3还包括设置在方形机架下端的机脚30，机脚30通过机脚连接件29与所述方形机架连接，所述机脚连接件29包括与方形机架连接的固定块31及与固定块31转动连接的转动板32，转动板32下端连接所述机脚30，所述转动板32上端间隔设置有两个带卡口的卡板34，所述固定块31内部设置有卡块33，所述固定块31端部水平设置有两个螺栓件36，两个螺栓件36依次贯穿并螺纹配合所述固定块31和卡块33，所述螺栓件36可带动卡块33水平移动从而卡入或退出卡口。

在搬运或装卸无人机时，可转动螺栓件36带动卡块33平移，使得卡块33卡入或退出卡口，从而将转动板32锁死或解锁，方便将机脚30固定或转动以便折叠，实现机脚30的状态改变。

在以上实施例基础上，所述卡块33中部位于两个卡板34之间间隔的部分向固定块31 外侧延伸形成导向板35。导向板35可位于两个卡板34之间间隔的部分平移，可以保证在旋转螺栓件36过程中，卡块33始终平移，便于其卡入或退出卡口。

基于以上实施例，所述悬臂5端部还设置有电机连接件38，电机连接件38包括与悬臂 5套接的套环39及与套环39连接的电机连接板40，所述套环39包括两个相对设置的U型板42，U型板42的开口端向外延伸形成套环连接部41，套环连接部41通过螺栓连接并可收紧U型板42，所述U型板42内部为与悬臂5外形匹配的通口结构，所述电机连接板40 设置有电机安装孔43及环形设置在电机安装孔43外侧的散热孔44。套环39通过螺栓可收紧在悬臂5上，可根据需求设置不同长度的悬臂5，也可以将套环39套在悬臂5的不同长度，而螺旋桨6的电机7通过螺栓直接安装在电机连接板40上，电机7下端设置在电机安装孔43定位，散热孔44则增加电机的散热。

在以上实施例基础上，所述悬臂5端部的开口端还插接有挡板37。挡板37直接插接在悬臂5端部，防止在飞行时螺旋桨6反向力而带动套环39沿悬臂5端部滑动，避免螺旋桨 6移位掉落，可增加无人机安全性。

为了本实施例技术方案的进一步完善与实施，本实施例还公开了如下技术方案：

所述机架主体3与悬臂5之间通过转动连接件4连接,转动连接件4包括与机架主体3 活动连接的主体架8,主体架8通过第一转动销9连接有多边形套筒10,所述悬臂5插接在多边形套筒10内；所述主体架8上还连接有直角转动板12,直角转动板12的两个直角边端部分别连接有第二转动销13和第三转动销16,所述第二转动销13与主体架8转动连接,所述第三转动销16转动连接有锁紧板11,锁紧板11位于第三转动销16两端分别为直板部17 和弧形板部15,所述直板部17可与多边形套筒10任意一面贴合；所述多边形套筒10两端分别为插接端14和转动端19,所述转动端19外部还设置有与直板部17相互锁紧的锁紧槽18, 所述插接端14沿多边形套筒长度方向设置有开口槽21,所述插接端14位于开口槽21开口端外部对称设置有带通孔的连接部20,连接部20之间可通过贯穿其通孔的连接件将插接在插接端14的悬臂5锁死固定。

本技术方案的悬臂5通过转动连接件4连接在机架主体上，其包括两个状态：

1、锁死状态：将悬臂5插入插接端14，两个连接部20之间通过贯穿通孔的连接件(螺栓、螺钉、固定销等)将悬臂5锁紧，转动多边形套筒10使其绕第一转动销9向直角转动板12方向旋转，然后转动直角转动板12，使其绕第二转动销13转动，当锁紧板11与多边形套筒10表面接触时，保证直板部17端部卡入锁紧槽18，然后反向旋转多边形套筒10，在转动过程中直板部17与多边形套筒10任意一面逐渐贴紧形成面接触，直到多边形套筒 10无法再圆周转动，多边形套筒10锁死，悬臂5安装完成。

2、转动状态：压紧弧形板部15，使得直板部17与多边形套筒10贴紧的面部分分离，直板部17端部在锁紧槽18内翘起，使得直板部17与锁紧槽18形成有一定转动间隙，此时转动多边形套筒10使其绕第一转动销9向直角转动板12方向旋转，多边形套筒10可转动转动间隙的距离，转动后再次压紧弧形板部15，使得直板部17与多边形套筒10贴紧的面再次部分分离，直板部17端部在锁紧槽18内再次翘起形成转动间隙，然后再次转动转动间隙的距离，如此多次直到直板部17端部退出锁紧槽18，此时转动直角转动板12，使其绕第二转动销13转动直到锁紧板11与多边形套筒10完全分离，此时多边形套筒10处于可圆周转动的自由状态，可带动悬臂5转动与机架主体3侧面贴合，并且可卸下连接件 20将悬臂5取下。

转动连接件4设置在控制器安装盒25和连接管件24连接处的外侧，通过转动连接件4 可以实现悬臂5的连接，并且可以锁死其位置，保证飞行稳定的需求，同时还可解锁使得悬臂5可自由转动，从而在搬运过程中可将悬臂5转动到机架主体3侧面与之贴紧，从而减少无人机搬运空间，搬运更为方便，也能保护悬臂5和螺旋桨6，其次，当机架主体3或悬臂5损坏后，其余部件仍可使用，进一步降低成本，而悬臂5采用插接方式也方便了装卸和更换。

如上所述即为本发明的实施例。前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本实用新型的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种便于装卸的四轴植保无人机,包括机架主体(3),机架主体(3)四个边角均分别连接有悬臂(5),悬臂(5)端部连接有电机(7),电机(7)输出轴连接有螺旋桨(6),其特征在于:

其中，

所述机架主体(3)包括方形机架、电池组(1)及药箱(2)，所述方形机架包括两个对称设置的控制器安装盒(25)及连接在两个控制器安装盒(25)之间的两个连接管件(24)，两个连接管件(24)相对的侧面均设置有多组滑轮组(22)，所述药箱(2)设置在两个连接管件(24)之间且侧面与滑轮组(22)内滑轮接触，所述药箱(2)中部内凹形成有安装槽(26)，所述电池组(1)设置在安装槽(26)内，且电池组(1)两端的连接管件(24)对应有所述滑轮组(22)。

2.根据权利要求1所述的一种便于装卸的四轴植保无人机,其特征在于:所述控制器安装盒(25)、连接管件(24)及悬臂(5)均为两端开口、内部中空的空腔结构，所述转动连接件(4)与控制器安装盒(25)、连接管件(24)及悬臂(5)的连接端同样均设置开口。

3.根据权利要求1或2所述的一种便于装卸的四轴植保无人机,其特征在于:所述电池组(1)两端的连接管件(24)相对设置有电源线插口(23)，电源线插口(23)与控制器安装盒(25)内的电器件连接，所述电池组(1)设置有与电源线插口(23)连接的连接头。

4.根据权利要求1所述的一种便于装卸的四轴植保无人机,其特征在于:所述连接管件(24)由多个套接管(27)相互套接组成，套接管(27)任意一端沿长度方向设置有套接管开口槽，所述套接管开口槽开口端外侧对称设置有带通孔的套接管连接部(28)，套接管连接部(28)之间可通过贯穿其通孔的套接管连接件将相互套接的套接管(27)固定。

5.根据权利要求1所述的一种便于装卸的四轴植保无人机,其特征在于:所述机架主体(3)还包括设置在方形机架下端的机脚(30)，机脚(30)通过机脚连接件(29)与所述方形机架连接，所述机脚连接件(29)包括与方形机架连接的固定块(31)及与固定块(31)转动连接的转动板(32)，转动板(32)下端连接所述机脚(30)，所述转动板(32)上端间隔设置有两个带卡口的卡板(34)，所述固定块(31)内部设置有卡块(33)，所述固定块(31)端部水平设置有两个螺栓件(36)，两个螺栓件(36)依次贯穿并螺纹配合所述固定块(31)和卡块(33)，所述螺栓件(36)可带动卡块(33)水平移动从而卡入或退出卡口。

6.根据权利要求5所述的一种便于装卸的四轴植保无人机,其特征在于:所述卡块(33)中部位于两个卡板(34)之间间隔的部分向固定块(31)外侧延伸形成导向板(35)。

7.根据权利要求1所述的一种便于装卸的四轴植保无人机,其特征在于:所述悬臂(5)端部还设置有电机连接件(38)，电机连接件(38)包括与悬臂(5)套接的套环(39)及与套环(39)连接的电机连接板(40)，所述套环(39)包括两个相对设置的U型板(42)，U型板(42)的开口端向外延伸形成套环连接部(41)，套环连接部(41)通过螺栓连接并可收紧U型板(42)，所述U型板(42)内部为与悬臂(5)外形匹配的通口结构，所述电机连接板(40)设置有电机安装孔(43)及环形设置在电机安装孔(43)外侧的散热孔(44)。

8.根据权利要求1所述的一种便于装卸的四轴植保无人机,其特征在于:所述悬臂(5)端部的开口端还插接有挡板(37)。