CN107487445A - 一种离心式药物喷洒多旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心式药物喷洒多旋翼无人机，包括机身、机臂和电机座，所述电机座连接有喷头系统，所述喷头系统包括壳体和用于雾化药物的叶轮，所述电机座内安装有双头电机，所述双头电机驱动连接所述旋翼和叶轮；所述机身下方安装有带加压泵的储仓，所述储仓与所述壳体之间设置有输送管；所述加压泵上安装有开关模块，所述开关模块与无人机的控制模块连接。利用多旋翼无人机搭载重量较小、飞行可操控性强的特点，适用于中小型农田药物喷洒，且可以重点喷洒，将电机设置为双头电机，在不增加驱动装置的基础上，利用高速转动的叶轮将药水雾化、喷洒，替代体力劳动，降低成本，且无需在农田间预留用于步行垄沟，提高了农田利用率。

Description

一种离心式药物喷洒多旋翼无人机

技术领域

本发明涉及农用无人机领域，具体的说，是一种离心式药物喷洒多旋翼无人机。

背景技术

无人机即“无人驾驶飞机”的简称，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。无人机的概念最早出现于20世纪20年代，随着科技日新月异，无人机技术越来越成熟，无人机的应用逐渐走入公众视野，无人机在民用方面的应用越来越广泛，无人机+行业应用，是现今无人机真正的刚需。

在传统农业生产中，农民施肥、喷洒农药、以及对病虫害灾情的预防全凭经验，在作业过程中，对每片土地和庄稼事必躬亲，这种粗放的作业方式，强度大、效率又低，并且为了便于后期喷洒药物，还需要在农作物间预留垄沟，降低了农田利用率和农作物产量。随着无人机科技的发展，我们可以利用无人机来喷洒药物，替代繁重的体力劳动，解放生产力，并降低成本、提高效益。但现有的药物喷洒无人机多为固定翼无人机，固定翼无人机必须要有一定的与空气的相对速度才会有升力来飞行，因为这个原理，固定翼飞行器具有飞行速度快，比较经济，运载能力大的特点，多适用于大型农田，若用于小型农田则成本较高，且只能进行无差别喷洒，不能对某一区域重点喷洒，现急需一种适用于中小型农田的药物喷洒无人机，且可以进行重点喷洒。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离心式药物喷洒多旋翼无人机，适用于中小型农田喷洒药物，用于替代体力劳动、降低成本、提高效益，且可以进行重点喷洒，可操作性强。

本发明通过下述技术方案实现：

一种离心式药物喷洒多旋翼无人机，包括多旋翼无人机机身、机臂和与所述机臂固定连接的电机座，所述电机座下方可拆卸固定连接有喷头系统，所述喷头系统包括侧壁带有开口的筒状壳体和用于雾化药物的叶轮，所述电机座内安装有带上输出端和下输出端的双头电机，所述上输出端上安装有用于提供升力的旋翼，所述下输出端与所述叶轮驱动连接；所述机身下方安装有带加压泵的储仓，所述储仓顶部设置有进药口、底部设置有出药口，所述出药口与所述壳体的开口之间设置有用于联通的输送管；所述加压泵上安装有开关模块，所述开关模块与无人机的控制模块连接。本发明利用多旋翼无人机搭载储存药水的储仓和用于喷洒药水的喷头系统，多旋翼无人机依靠多个旋翼产生的升力来平衡飞行器的重力，让飞行器可以飞起来，通过改变每个旋翼的转速来控制飞行器的平稳和姿态，所以多旋翼飞行器可以悬停，在一定速度范围内以任意的速度飞行。多旋翼无人机平稳性好、可操作性强，搭载重量相对固定翼无人机较小，可以适用于中小型农田的药物喷洒工作，并且对于需要重点喷洒的农田区域可以放慢速度甚至悬停来进行重点喷洒，解决现有技术中无法重点喷洒的问题。通过将驱动旋翼旋转的电机设置为双头电机，所述双头电机的上输出端驱动所述旋翼旋转来提供飞行必须的升力，所述双头电机的下输出端驱动叶轮转动，再将所述储仓的出药口与所述壳体侧壁上的开口通过输送管连接，从而所述储仓内的加压泵工作将药水通过输送管泵送至所述壳体内，利用高速转动的叶轮将药水雾化，并喷洒至农田，实现替代体力劳动的效果，减少人力资源投入，降低了成本，同时采用无人机喷洒药物时，人可以不必进入农田，无需在农田间预留用于步行垄沟，提高了农田利用率。

优选的，所述壳体内部安装有带中心孔的筛网，所述筛网边缘为实心圆环，所述实心圆环上固定设置有多孔筛壁，所述多孔筛壁的孔径大于所述筛网的孔径。所述多孔筛壁与所述壳体之间形成环形空腔，所述储仓内的加压泵工作，药水通过输送管泵送至喷头系统，药水进入所述壳体和所述多孔筛壁之间的环形空腔，再通过所述多孔筛壁四周的孔隙均匀渗出，再通过筛网均匀滴落，经过所述多孔筛壁和所述筛网后，滴落的药水更为均匀，不会集中于某一处滴落，水滴也更小，更有利于药水通过所述叶轮充分雾化，提高药水利用率，降低成本、提高效益。

优选的，所述储仓呈倒置的圆锥体或正多边形棱锥体，所述储仓的最下端设置有出药口，所述出药口上安装有球形分支器，所述球形分支器包括空心球形腔体和连接出药口的主管，以及连接输送管的支管。通过将所述储仓设置为倒置的圆锥体或正多边形棱锥体，无论药水的存量为多少，所述储仓的重心始终位于无人机机身的中心，避免无人机重心不稳，同时在所述储仓的最下端设置出药口，利于药水输出，并在所述出药口安装球形分支器，所述球形分支器的各支管处的水压力相等，通过设置所述球形分支器，各喷头系统处的水量相等，喷洒更为均匀，避免漏喷、多喷，提高工作效率和效益。

优选的，所述壳体下端为喇叭口，便于雾化的药水喷出。

优选的，所述叶轮带有驱动杆，所述驱动杆与所述下输出端螺纹连接，所述筛网的中心孔内固定有隔离套管，所述隔离套管与所述驱动杆轴承连接。

优选的，所述储仓、机身和机臂表面均设置有用于固定所述输送管的环形卡扣。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）多旋翼无人机依靠多个旋翼产生的升力来平衡飞行器的重力，让飞行器可以飞起来，通过改变每个旋翼的转速来控制飞行器的平稳和姿态，所以多旋翼飞行器可以悬停，在一定速度范围内以任意的速度飞行。本发明利用多旋翼无人机搭载储存药水的储仓和用于喷洒药水的喷头系统，多旋翼无人机平稳性好、可操作性强，搭载重量相对固定翼无人机较小，可以适用于中小型农田的药物喷洒工作，并且对于需要重点喷洒的农田区域可以放慢速度甚至悬停来进行重点喷洒，解决现有技术中固定翼药物喷洒无人机搭载重量大，用于中小型农田的药物喷洒时成本较高，且无法重点喷洒的问题。

（2）通过将驱动旋翼旋转的电机设置为双头电机，所述双头电机的上输出端驱动所述旋翼旋转来提供飞行必须的升力，所述双头电机的下输出端驱动叶轮转动，在不另外增加驱动装置的基础上，实现所述叶轮旋转，耗电量低，且负重小，增强无人机续航能力，再将所述储仓的出药口与所述壳体侧壁上的开口通过输送管连接，从而所述储仓内的加压泵工作将药水通过输送管泵送至所述壳体内，利用高速转动的叶轮将药水雾化，并喷洒至农田，实现替代体力劳动的效果，减少人力资源投入，降低了成本，同时采用无人机喷洒药物时，人可以不必进入农田，无需在农田间预留用于步行垄沟，提高了农田利用率。

（3）通过设置多孔筛壁和筛网，滴落的药水更为均匀，不会集中于某一处滴落，水滴也更小，更有利于药水通过所述叶轮充分雾化，提高药水利用率，降低成本、提高效益。

（4）通过将所述储仓设置为倒置的圆锥体或正多边形棱锥体，并在所述储仓的最下端设置出药口，在所述出药口处安装球形分支器，无论药水的存量为多少，所述储仓的重心始终位于无人机机身的中心，避免无人机重心不稳，且所述球形分支器的各支管处的水压力相等，各喷头系统处的水量相等，喷洒更为均匀，避免漏喷、多喷，提高工作效率和效益。

附图说明

图1为本发明平面结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1中A部分内部结构示意图；

图4为图3中B-B剖面图；

图5为喷头系统立体结构示意图；

图6为球形分支器立体结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为环形卡扣平面结构示意图；

其中1-机身；2-机臂；3-储仓；4-电机座；5-旋翼；6-喷头系统；7-球形分支器；8-输送管；41-双头电机；42-上输出端；43-下输出端；61-叶轮；62-多孔筛壁；63-筛网；64-壳体。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1-3所示，一种离心式药物喷洒多旋翼无人机，包括多旋翼无人机机身1、机臂2和与所述机臂2固定连接的电机座4，所述电机座4下方可拆卸固定连接有喷头系统6，如附图3所示，所述喷头系统6包括侧壁带有开口的筒状壳体64和用于雾化药物的叶轮61，所述电机座4内安装有带上输出端42和下输出端43的双头电机41，所述上输出端42上安装有用于提供升力的旋翼5，所述下输出端43与所述叶轮61驱动连接；所述机身1下方安装有带加压泵的储仓3，所述储仓顶部设置有进药口、底部设置有出药口，所述出药口与所述壳体64的开口之间设置有用于联通的输送管8；所述加压泵上安装有开关模块，所述开关模块与无人机的控制模块连接。

本发明利用多旋翼无人机搭载储存药水的储仓3和用于喷洒药水的喷头系统6，多旋翼无人机依靠多个旋翼产生的升力来平衡飞行器的重力，让飞行器可以飞起来，通过改变每个旋翼的转速来控制飞行器的平稳和姿态，所以多旋翼飞行器可以悬停，在一定速度范围内以任意的速度飞行。多旋翼无人机平稳性好、可操作性强，搭载重量相对固定翼无人机较小，可以适用于中小型农田的药物喷洒工作，并且对于需要重点喷洒的农田区域可以放慢速度甚至悬停来进行重点喷洒，解决现有技术中无法重点喷洒的问题。通过将驱动旋翼5旋转的电机设置为双头电机41，所述双头电机41的上输出端42驱动所述旋翼5旋转来提供飞行必须的升力，所述双头电机41的下输出端43驱动叶轮61转动，再将所述储仓3的出药口与所述壳体64侧壁上的开口通过输送管8连接，从而所述储仓3内的加压泵工作将药水通过输送管8泵送至所述壳体64内，利用高速转动的叶轮61将药水雾化，并喷洒至农田，实现替代体力劳动的效果，减少人力资源投入，降低了成本，同时采用无人机喷洒药物时，人可以不必进入农田，无需在农田间预留用于步行垄沟，提高了农田利用率。另外，将电机设置为双头电机41，在不另外增加驱动装置的基础上，实现所述叶轮61旋转，耗电量低，且负重小，增强无人机续航能力。

在此对本发明原理进一步阐述：

所述加压泵上安装有开关模块，所述开关模块包括控制器、接收器和开关装置，无人机的控制模块设置有发射器。

所述储仓3搭载于机身1下方，搭载方式有多种，可以为焊接、胶接、螺栓连接等等多种固定连接或可拆卸固定连接的方式，所述储仓3内的加压泵与机身1内的蓄电池电连接，再用所述输送管8连接所述出药口和所述壳体64的开口，所述输送管8的设置方式为可拆卸固定连接，可以为插接、套接、螺纹连接等方式，通过所述储仓3的进药口加入药物，并参照药物使用说明按比例添加净水配置药水。由于所述储仓3的位置低于所述旋翼5的位置，药水的液面低于所述喷头系统6，药水不会自动流出，药水流出可以控制。无人机飞行至农田上空后，通过无人机的控制模块向所述加压泵的开关模块发送指令，所述开关模块接收指令并打开加压泵，具体的，所述控制模块上设置的发射器向所述开关模块发送电信号，所述开关模块的接收器接收电信号，并将电信号传递给控制器，所述控制器向所述开关装置发送开启的指令，所述加压泵开始工作，将药水泵送至所述喷头系统6。所述加压泵关闭的原理同理。所述控制模块和所述开关模块为现有技术，本领域技术人员应当理解，在此不再详述。在无人机飞行时，所述双头电机41工作，所述双头电机41的下输出端43驱动叶轮61高速转动，药水进入所述壳体64并穿过所述叶轮61下落，药水在高速旋转的所述叶轮61作用下雾化，在重力作用下，药水洒向农田，实现喷洒。

对于局部病害严重或农作物浓密等需要重点防治的区域，可以操作控制多旋翼减速飞行甚至悬停在重点区域，在药水泵送流量不变的情况下，实现重点喷洒的效果。

值得说明的是，带喷洒的药水储存在所述储仓3内，并通过所述储仓3内的加压泵泵出，所述加压泵由无人机的蓄电池提供电力驱动，加压泵的设置和工作原理为现有技术，本领域工作人员应当理解，在此不做详述。

实施例2：

在实施例1的基础上，结合附图4、5所示，进一步的，所述壳体64内部安装有带中心孔的筛网63，所述筛网边缘为实心圆环，所述实心圆环上固定设置有多孔筛壁62，所述多孔筛壁62的孔径大于所述筛网63的孔径。

所述多孔筛壁62与所述壳体64之间形成环形空腔，所述储仓3内的加压泵工作，药水通过输送管8泵送至喷头系统6，药水进入所述壳体64和所述多孔筛壁62之间的环形空腔，再通过所述多孔筛壁62四周的孔隙均匀渗出，由于所述多孔筛壁62的孔径大于所述筛网63的孔径，所述筛网63的进水量大于出水量，所述筛网63上存留有一定深度的药水，所述筛网63各处的压强相等，药水通过筛网63均匀滴落，不会集中于某一处滴落，且药水水滴细化，更有利于药水通过所述叶轮61充分雾化，提高药水利用率，降低成本、提高效益。

实施例3：

在实施例1或2的基础上，结合附图1、6、7所示，所述储仓3呈倒置的圆锥体或正多边形棱锥体，所述储仓3的最下端设置有出药口，所述出药口上安装有球形分支器7，所述球形分支器7包括空心球形腔体和连接出药口的主管，以及连接输送管8的支管。

通过将所述储仓3设置为倒置的圆锥体或正多边形棱锥体，无论药水的存量为多少，所述储仓3的重心始终位于无人机机身的中心，避免无人机重心不稳，同时在所述储仓3的最下端设置出药口，利于药水输出，并在所述出药口安装球形分支器7，所述球形分支器7的各支管处的水压力相等，通过设置所述球形分支器7，各喷头系统6处的水量相等，喷洒更为均匀，避免漏喷、多喷，提高工作效率和效益。

进一步的，结合附图3所示，所述壳体64下端为喇叭口，便于雾化的药水喷出，并扩大覆盖面积。

进一步的，所述叶轮61带有驱动杆，所述驱动杆与所述下输出端43螺纹连接，所述筛网63的中心孔内固定有隔离套管，所述隔离套管与所述驱动杆轴承连接。

进一步的，结合附图8所示，所述储仓3、机身1和机臂2表面均设置有用于固定所述输送管8的环形卡扣。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种离心式药物喷洒多旋翼无人机，包括多旋翼无人机机身（1）、机臂（2）和与所述机臂（2）固定连接的电机座（4），其特征在于，所述电机座（4）下方可拆卸固定连接有喷头系统（6），所述喷头系统（6）包括侧壁带有开口的筒状壳体（64）和用于雾化药物的叶轮（61），所述电机座（4）内安装有带上输出端（42）和下输出端（43）的双头电机（41），所述上输出端（42）上安装有用于提供升力的旋翼（5），所述下输出端（43）与所述叶轮（61）驱动连接；所述机身（1）下方安装有带加压泵的储仓（3），所述储仓（3）的顶部设置有进药口、底部设置有出药口，所述出药口与所述壳体（64）的开口之间设置有用于联通的输送管（8）；所述加压泵上安装有开关模块，所述开关模块与无人机的控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种离心式药物喷洒多旋翼无人机，其特征在于，所述壳体（64）内部安装有带中心孔的筛网（63），所述筛网（63）边缘为实心圆环，所述实心圆环上固定设置有多孔筛壁（62），所述多孔筛壁（62）的孔径大于所述筛网（63）的孔径。

3.根据权利要求1或2所述的一种离心式药物喷洒多旋翼无人机，其特征在于，所述储仓（3）呈倒置的圆锥体或正多边形棱锥体，所述储仓（3）的最下端设置有出药口，所述出药口上安装有球形分支器（7），所述球形分支器（7）包括空心球形腔体和连接出药口的主管，以及连接输送管（8）的支管。

4.根据权利要求3所述的一种离心式药物喷洒多旋翼无人机，其特征在于，所述壳体（64）下端为喇叭口。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种离心式药物喷洒多旋翼无人机，其特征在于，所述叶轮（61）带有驱动杆，所述驱动杆与所述下输出端（43）螺纹连接，所述筛网（63）的中心孔内固定有隔离套管，所述隔离套管与所述驱动杆轴承连接。

6.根据权利要求5所述的一种离心式药物喷洒多旋翼无人机，其特征在于，所述储仓（3）、机身（1）和机臂（2）表面均设置有用于固定所述输送管（8）的环形卡扣。