CN107416208B - 一种具有修剪植物功能的智能化无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有修剪植物功能的智能化无人机，包括机身、螺旋桨和支架，机身还包括修剪装置，修剪装置包括刀片、收放机构、旋转机构和固定机构，收放机构包括第一电机、第一圆柱齿轮、升降台和收放组件，旋转机构包括第二电机、主动轮、从动轮、皮带、转轴和转盘，固定机构包括第三电机、驱动板、固定板和固定组件，该具有修剪植物功能的智能化无人机，当人们需要对一些植物，如黄杨树等进行树枝的修剪时，可启动无人机的修剪装置，使得无人机边飞行边修剪植物，相比人工修剪，不仅省时省力，减轻劳动强度，还能使得修剪的高度始终保持一致，修剪效果更好，另外，用于修剪的刀片可快速从修剪装置上取下，无需进行拆卸，便于刀片的更换。
Description
技术领域
本发明涉及无人机领域，特别涉及一种具有修剪植物功能的智能化无人机。
背景技术
无人机是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器。无人机结构简单、使用成本低，不但能完成有人驾驶飞机执行的任务，更适用于有人飞机不宜执行的任务。
目前，无人机已被广泛地运用到生活、生产等各个领域，然而，在日常生活中，当人们需要对一些植物，如黄杨树等进行树枝的修剪时，现有的无人机还不具备修剪植物的功能，人们大都只能通过手动修剪，而手动修剪费时费力，劳动强度较大，并且人工修剪时仅靠目测，这就使得修剪的高度不能够完全保持一致，修剪效果较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有修剪植物功能的智能化无人机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有修剪植物功能的智能化无人机，包括机身、螺旋桨和支架，所述机身还包括修剪装置，所述修剪装置设置在机身内；
所述修剪装置包括刀片、收放机构、旋转机构和固定机构，所述旋转机构设置在收放机构和固定机构之间，所述刀片设置在固定机构上；
所述收放机构包括第一电机、第一圆柱齿轮、升降台和收放组件，所述第一电机与第一圆柱齿轮传动连接，所述收放组件与第一圆柱齿轮传动连接，所述升降台水平设置在收放组件的下方；
所述收放组件包括两个收放单元，两个收放单元关于第一圆柱齿轮对称设置，所述收放单元包括丝杆和第二圆柱齿轮，所述丝杆竖向设置，所述升降台的上端面设有螺纹孔，所述丝杆的顶端通过第一轴承与机身连接，所述丝杆的底端位于螺纹孔内，所述丝杆与升降台螺纹连接，所述第二圆柱齿轮套设在丝杆上，所述第一圆柱齿轮与第二圆柱齿轮啮合，所述旋转机构设置在升降台的下方；
所述旋转机构包括第二电机、主动轮、从动轮、皮带、转轴和转盘，所述第二电机与主动轮传动连接，所述转轴竖向设置，所述转轴的顶端通过第二轴承与升降台连接，所述转轴的底端与转盘连接，所述转盘水平设置在转轴的下方，所述从动轮套设在转轴上，所述主动轮通过皮带与从动轮传动连接，所述固定机构设置在转盘的下方；
所述固定机构包括第三电机、驱动板、固定板和固定组件，所述固定板为圆盘形，所述固定板水平设置，所述转盘上设有固定杆，所述固定板通过固定杆与转盘连接，所述驱动板为圆盘形，所述驱动板与固定板平行，所述第三电机的输出轴与驱动板垂直，所述驱动板的圆心与第三电机的输出轴连接，所述驱动板位于固定板和第三电机之间，所述驱动板与固定板同轴设置，所述驱动板的顶面设有第一限位槽，所述第一限位槽为圆弧形，所述第一限位槽沿着驱动板的顶面周向延伸且逐渐靠近驱动板的圆心处，所述第一限位槽有若干个，各第一限位槽沿着驱动板的圆心周向均匀设置，所述驱动板与固定组件传动连接；
所述固定组件包括若干个固定单元，各固定单元沿着固定板的圆心周向均匀设置，各固定单元分别与各第一限位槽一一对应，所述固定单元包括驱动块、连接块和夹紧块，所述连接块的中部与固定板铰接，所述驱动块上设有第一限位块，所述第一限位块位于第一限位槽内，所述第一限位块与第一限位槽滑动连接，所述连接块的一端与驱动块铰接，所述夹紧块设置在连接块的另一端，所述固定板和夹紧块之间设有固定块，所述固定块分别与固定板和夹紧块抵靠，所述固定块的下方竖向设有连杆，所述连杆与转轴同轴设置，所述刀片水平设置在连杆的下方，所述连杆与刀片的中心处连接，所述机身的底面设有开口，所述刀片位于开口的上方。
作为优选，为了提高刀片的稳固性，所述升降台上设有稳固机构，所述稳固机构包括气缸和第二限位块，所述气缸水平设置在升降台的一侧，所述气缸设置在升降台和第二限位块之间，所述气缸的输出轴与第二限位块连接，所述机身的内壁的一侧设有第二限位槽，所述第二限位块与第二限位槽匹配，所述第二限位槽位于第二限位块的下方。
作为优选，为了进一步提高刀片的稳固性，所述稳固机构有两个，两个稳固机构关于升降台的竖向中心轴线对称设置。
作为优选，为了保护机身，所述第二限位块的表面设有硅胶垫。
作为优选，为了使刀片快速收放，所述丝杆的表面设有防腐镀锌层。
作为优选，为了使夹紧块快速张开或夹紧，所述第一限位块的表面和第一限位槽的槽壁上均设有特氟隆涂层。
作为优选，为了避免刀片晃动，所述固定块的表面设有橡胶层。
作为优选，为了延长刀片的使用寿命，所述刀片的制作材料为不锈钢。
作为优选，为了实现刀片的自动收放和修剪，所述机身上设有红外线测距仪，所述机身内还设有PLC，所述红外线测距仪、第一电机和第二电机均与PLC电连接。
作为优选，为了便于操作，从而方便更换刀片，所述机身上设有开关，所述开关与第三电机电连接。
本发明的有益效果是，该具有修剪植物功能的智能化无人机，当人们需要对一些植物，如黄杨树等进行树枝的修剪时，可启动无人机的修剪装置，使得无人机边飞行边修剪植物，相比人工修剪，不仅省时省力，减轻劳动强度，还能使得修剪的高度始终保持一致，修剪效果更好，另外，用于修剪的刀片可快速从修剪装置上取下，无需进行拆卸，便于刀片的更换。
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是本发明的一种具有修剪植物功能的智能化无人机的结构示意图。
图2是本发明的一种具有修剪植物功能的智能化无人机的收放机构与稳固机构的连接结构示意图。
图3是本发明的一种具有修剪植物功能的智能化无人机的旋转机构的结构示意图。
图4是本发明的一种具有修剪植物功能的智能化无人机的刀片、连杆、固定块与固定机构的连接结构示意图。
图5是本发明的一种具有修剪植物功能的智能化无人机的固定机构的俯视图。
图中：1.机身，2.螺旋桨，3.支架，4.修剪装置，5.刀片，6.第一电机，7.第一圆柱齿轮，8.升降台，9.丝杆，10.第二圆柱齿轮，11.第二电机，12.主动轮，13.从动轮，14.皮带，15.转轴，16.转盘，17.第三电机，18.驱动板，19.固定板，20.驱动块，21.连接块，22.夹紧块，23.固定块，24.连杆，25.气缸，26.第二限位块。
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1-5所示，一种具有修剪植物功能的智能化无人机，包括机身1、螺旋桨2和支架3，所述机身1还包括修剪装置4，所述修剪装置4设置在机身1内；
当人们需要对一些植物，如黄杨树等进行树枝的修剪时，可启动无人机的修剪装置4，使得无人机边飞行边修剪植物，相比人工修剪，不仅省时省力，减轻劳动强度，还能使得修剪的高度始终保持一致，修剪效果更好，另外，用于修剪的刀片5可快速从修剪装置4上取下，无需进行拆卸，便于刀片5的更换。
所述修剪装置4包括刀片5、收放机构、旋转机构和固定机构，所述旋转机构设置在收放机构和固定机构之间，所述刀片5设置在固定机构上；
所述收放机构包括第一电机6、第一圆柱齿轮7、升降台8和收放组件，所述第一电机6与第一圆柱齿轮7传动连接，所述收放组件与第一圆柱齿轮7传动连接，所述升降台8水平设置在收放组件的下方；
所述收放组件包括两个收放单元，两个收放单元关于第一圆柱齿轮7对称设置，所述收放单元包括丝杆9和第二圆柱齿轮10，所述丝杆9竖向设置，所述升降台8的上端面设有螺纹孔，所述丝杆9的顶端通过第一轴承与机身1连接，所述丝杆9的底端位于螺纹孔内，所述丝杆9与升降台8螺纹连接，所述第二圆柱齿轮10套设在丝杆9上，所述第一圆柱齿轮7与第二圆柱齿轮10啮合，所述旋转机构设置在升降台8的下方；
所述旋转机构包括第二电机11、主动轮12、从动轮13、皮带14、转轴15和转盘16，所述第二电机11与主动轮12传动连接，所述转轴15竖向设置，所述转轴15的顶端通过第二轴承与升降台8连接，所述转轴15的底端与转盘16连接，所述转盘16水平设置在转轴15的下方，所述从动轮13套设在转轴15上，所述主动轮12通过皮带14与从动轮13传动连接，所述固定机构设置在转盘16的下方；
当人们需要对一些植物，如黄杨树等进行树枝的修剪时，可使无人机飞行至植物上方，再启动第一电机6，第一电机6驱动第一圆柱齿轮7转动，第一圆柱齿轮7通过两个第二圆柱齿轮10驱动两个丝杆9转动，使得升降台8下降，从而使刀片5下降，直到刀片5运动至与植物抵靠的位置，此时启动第二电机11，第二电机11驱动主动轮12转动，主动轮12通过皮带14驱动从动轮13转动，使得转轴15带动转盘16转动，进而使刀片5转动，再使无人机沿着水平面直线飞行，从而实现刀片5边贴着植物旋转切割边移动，使得无人机能够边飞行边修剪植物，相比人工修剪，不仅省时省力，减轻劳动强度，还能使得修剪的高度始终保持一致，修剪效果更好。
所述固定机构包括第三电机17、驱动板18、固定板19和固定组件，所述固定板19为圆盘形，所述固定板19水平设置，所述转盘16上设有固定杆，所述固定板19通过固定杆与转盘16连接，所述驱动板18为圆盘形，所述驱动板18与固定板19平行，所述第三电机17的输出轴与驱动板18垂直，所述驱动板18的圆心与第三电机17的输出轴连接，所述驱动板18位于固定板19和第三电机17之间，所述驱动板18与固定板19同轴设置，所述驱动板18的顶面设有第一限位槽，所述第一限位槽为圆弧形，所述第一限位槽沿着驱动板18的顶面周向延伸且逐渐靠近驱动板18的圆心处，所述第一限位槽有若干个，各第一限位槽沿着驱动板18的圆心周向均匀设置，所述驱动板18与固定组件传动连接；
所述固定组件包括若干个固定单元，各固定单元沿着固定板19的圆心周向均匀设置，各固定单元分别与各第一限位槽一一对应，所述固定单元包括驱动块20、连接块21和夹紧块22，所述连接块21的中部与固定板19铰接，所述驱动块20上设有第一限位块，所述第一限位块位于第一限位槽内，所述第一限位块与第一限位槽滑动连接，所述连接块21的一端与驱动块20铰接，所述夹紧块22设置在连接块21的另一端，所述固定板19和夹紧块22之间设有固定块23，所述固定块23分别与固定板19和夹紧块22抵靠，所述固定块23的下方竖向设有连杆24，所述连杆24与转轴15同轴设置，所述刀片5水平设置在连杆24的下方，所述连杆24与刀片5的中心处连接，所述机身1的底面设有开口，所述刀片5位于开口的上方。
当刀片5长期使用，需要更换时，启动第三电机17，第三电机17驱动驱动板18转动，使得驱动块20向靠近驱动板18圆心处的方向移动，随即带动连接块21沿固定板19转动，从而使夹紧块22张开，此时可将刀片5快速从固定板19上取下，无需进行拆卸，便于刀片5的更换。
作为优选，为了提高刀片5的稳固性，所述升降台8上设有稳固机构，所述稳固机构包括气缸25和第二限位块26，所述气缸25水平设置在升降台8的一侧，所述气缸25设置在升降台8和第二限位块26之间，所述气缸25的输出轴与第二限位块26连接，所述机身1的内壁的一侧设有第二限位槽，所述第二限位块26与第二限位槽匹配，所述第二限位槽位于第二限位块26的下方，当刀片5从机身1内伸出后，第二限位块26正好与第二限位槽对应，此时，启动气缸25，气缸25驱动第二限位块26运动，使得第二限位块26伸入第二限位槽内，从而使升降台8保持稳固，故能提高刀片5的稳固性。
作为优选，为了进一步提高刀片5的稳固性，所述稳固机构有两个，两个稳固机构关于升降台8的竖向中心轴线对称设置。
作为优选，为了保护机身1，所述第二限位块26的表面设有硅胶垫，由于硅胶具有一定的张力和柔韧性，故能在第二限位块26与机身1接触时形成一定的缓冲和保护作用。
作为优选，为了使刀片5快速收放，所述丝杆9的表面设有防腐镀锌层，由于锌腐蚀的产物对锌有较好的保护作用，所以腐蚀速度非常慢，寿命是未镀锌的l5～30倍，故能防止丝杆9表面生锈，避免影响升降台8的移动速度，从而使刀片5快速收放。
作为优选，为了使夹紧块22快速张开或夹紧，所述第一限位块的表面和第一限位槽的槽壁上均设有特氟隆涂层，由于特氟隆涂层具有较低的摩擦系数，其润滑性，特别是自润滑性非常好，对其他物质几乎不粘附，故可减小第一限位块与驱动板18间的摩擦力，使得驱动块20快速移动，从而使夹紧块22快速张开或夹紧。
作为优选，为了避免刀片5晃动，所述固定块23的表面设有橡胶层，由于橡胶具有较大的摩擦系数，能增大固定块23与固定板19间的摩擦力，避免固定块23发生位移，从而避免刀片5晃动。
作为优选，为了延长刀片5的使用寿命，所述刀片5的制作材料为不锈钢，由于不锈钢不易被腐蚀，故能延长刀片5的使用寿命。
作为优选，为了实现刀片5的自动收放和修剪，所述机身1上设有红外线测距仪，所述机身1内还设有PLC，所述红外线测距仪、第一电机6和第二电机11均与PLC电连接，当无人机下降到离植物一定距离时，红外线测距仪将信号传给PLC，PLC控制第一电机6和第二电机11配合工作，从而实现刀片5的自动收放和修剪。
作为优选，为了便于操作，从而方便更换刀片5，所述机身1上设有开关，所述开关与第三电机17电连接，可通过按下开关，使得刀片5被松开，从而方便更换刀片5。
与现有技术相比，该具有修剪植物功能的智能化无人机，当人们需要对一些植物，如黄杨树等进行树枝的修剪时，可启动无人机的修剪装置4，使得无人机边飞行边修剪植物，相比人工修剪，不仅省时省力，减轻劳动强度，还能使得修剪的高度始终保持一致，修剪效果更好，另外，用于修剪的刀片5可快速从修剪装置4上取下，无需进行拆卸，便于刀片5的更换。
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 (10)
1.一种具有修剪植物功能的智能化无人机，包括机身(1)、螺旋桨(2)和支架(3)，所述机身(1)还包括修剪装置(4)，所述修剪装置(4)设置在机身(1)内；
其特征在于，所述修剪装置(4)包括刀片(5)、收放机构、旋转机构和固定机构，所述旋转机构设置在收放机构和固定机构之间，所述刀片(5)设置在固定机构上；
所述收放机构包括第一电机(6)、第一圆柱齿轮(7)、升降台(8)和收放组件，所述第一电机(6)与第一圆柱齿轮(7)传动连接，所述收放组件与第一圆柱齿轮(7)传动连接，所述升降台(8)水平设置在收放组件的下方；
所述收放组件包括两个收放单元，两个收放单元关于第一圆柱齿轮(7)对称设置，所述收放单元包括丝杆(9)和第二圆柱齿轮(10)，所述丝杆(9)竖向设置，所述升降台(8)的上端面设有螺纹孔，所述丝杆(9)的顶端通过第一轴承与机身(1)连接，所述丝杆(9)的底端位于螺纹孔内，所述丝杆(9)与升降台(8)螺纹连接，所述第二圆柱齿轮(10)套设在丝杆(9)上，所述第一圆柱齿轮(7)与第二圆柱齿轮(10)啮合，所述旋转机构设置在升降台(8)的下方；
所述旋转机构包括第二电机(11)、主动轮(12)、从动轮(13)、皮带(14)、转轴(15)和转盘(16)，所述第二电机(11)与主动轮(12)传动连接，所述转轴(15)竖向设置，所述转轴(15)的顶端通过第二轴承与升降台(8)连接，所述转轴(15)的底端与转盘(16)连接，所述转盘(16)水平设置在转轴(15)的下方，所述从动轮(13)套设在转轴(15)上，所述主动轮(12)通过皮带(14)与从动轮(13)传动连接，所述固定机构设置在转盘(16)的下方；
所述固定机构包括第三电机(17)、驱动板(18)、固定板(19)和固定组件，所述固定板(19)为圆盘形，所述固定板(19)水平设置，所述转盘(16)上设有固定杆，所述固定板(19)通过固定杆与转盘(16)连接，所述驱动板(18)为圆盘形，所述驱动板(18)与固定板(19)平行，所述第三电机(17)的输出轴与驱动板(18)垂直，所述驱动板(18)的圆心与第三电机(17)的输出轴连接，所述驱动板(18)位于固定板(19)和第三电机(17)之间，所述驱动板(18)与固定板(19)同轴设置，所述驱动板(18)的顶面设有第一限位槽，所述第一限位槽为圆弧形，所述第一限位槽沿着驱动板(18)的顶面周向延伸且逐渐靠近驱动板(18)的圆心处，所述第一限位槽有若干个，各第一限位槽沿着驱动板(18)的圆心周向均匀设置，所述驱动板(18)与固定组件传动连接；
所述固定组件包括若干个固定单元，各固定单元沿着固定板(19)的圆心周向均匀设置，各固定单元分别与各第一限位槽一一对应，所述固定单元包括驱动块(20)、连接块(21)和夹紧块(22)，所述连接块(21)的中部与固定板(19)铰接，所述驱动块(20)上设有第一限位块，所述第一限位块位于第一限位槽内，所述第一限位块与第一限位槽滑动连接，所述连接块(21)的一端与驱动块(20)铰接，所述夹紧块(22)设置在连接块(21)的另一端，所述固定板(19)和夹紧块(22)之间设有固定块(23)，所述固定块(23)分别与固定板(19)和夹紧块(22)抵靠，所述固定块(23)的下方竖向设有连杆(24)，所述连杆(24)与转轴(15)同轴设置，所述刀片(5)水平设置在连杆(24)的下方，所述连杆(24)与刀片(5)的中心处连接，所述机身(1)的底面设有开口，所述刀片(5)位于开口的上方。
2.如权利要求1所述的具有修剪植物功能的智能化无人机，其特征在于，所述升降台(8)上设有稳固机构，所述稳固机构包括气缸(25)和第二限位块(26)，所述气缸(25)水平设置在升降台(8)的一侧，所述气缸(25)设置在升降台(8)和第二限位块(26)之间，所述气缸(25)的输出轴与第二限位块(26)连接，所述机身(1)的内壁的一侧设有第二限位槽，所述第二限位块(26)与第二限位槽匹配，所述第二限位槽位于第二限位块(26)的下方。
3.如权利要求2所述的具有修剪植物功能的智能化无人机，其特征在于，所述稳固机构有两个，两个稳固机构关于升降台(8)的竖向中心轴线对称设置。
4.如权利要求3所述的具有修剪植物功能的智能化无人机，其特征在于，所述第二限位块(26)的表面设有硅胶垫。
5.如权利要求1所述的具有修剪植物功能的智能化无人机，其特征在于，所述丝杆(9)的表面设有防腐镀锌层。
6.如权利要求1所述的具有修剪植物功能的智能化无人机，其特征在于，所述第一限位块的表面和第一限位槽的槽壁上均设有特氟隆涂层。
7.如权利要求1所述的具有修剪植物功能的智能化无人机，其特征在于，所述固定块(23)的表面设有橡胶层。
8.如权利要求1所述的具有修剪植物功能的智能化无人机，其特征在于，所述刀片(5)的制作材料为不锈钢。
9.如权利要求1所述的具有修剪植物功能的智能化无人机，其特征在于，所述机身(1)上设有红外线测距仪，所述机身(1)内还设有PLC，所述红外线测距仪和第一电机(6)、第二电机(11)均与PLC电连接。
10.如权利要求1所述的具有修剪植物功能的智能化无人机，其特征在于，所述机身(1)上设有开关，所述开关与第三电机(17)电连接。
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