CN107697264A

CN107697264A - 可调整重量的长形植保飘及其调整重量的方法

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Publication number: CN107697264A
Application number: CN201711075287.4A
Authority: CN
Inventors: 杨京广; 陈宏�; 陈宏一; 杨晓虹
Original assignee: Zhengzhou Air Port Iot Technology Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Air Port Iot Technology Co Ltd
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2018-02-16

Abstract

本发明属于值保技术领域，涉及可调整重量的长形植保飘及其调整重量的方法。其包括机身，机架，药箱，旋轴，螺旋桨，螺旋桨转速检测传感器，连接杆，组合气囊控制装置，可组合可拆分式氦气囊，电机，驱动控制器，连接管，药泵，药杆和喷嘴；可组合可拆分式氦气囊采用长方形或椭圆形中的一种，其包括有向下飞行氦气球，向下飞行氦气球可飞离框架而离开本装置。本发明可以随着药量的消耗，使飞行器与药量相加的总重量保持在最佳范围，且利用氦气具有升空的特点，克服一部分飞行器的重量，减少了飞行器因载重大而需要的大载重零部件，大大减少了制造成本，增加了载药量，提高了续航时间和工作效率。

Description

可调整重量的长形植保飘及其调整重量的方法

技术领域

本发明属于飘航技术领域，尤其涉及可调整重量的长形植保飘及其调整重量的方法。

背景技术

飘航，是一种可在低空中和房间中悬浮、移动、作业的日常生活用品、工具、玩具、设备、仪表、飞行机器人等一大类空中物品的总称，根据功能、特点、用途，飘航行业内包括有消除了声音的静飘、房间内的屋飘、超低空中的近地飘、夜晚工作的光飘、快速飞行的飞飘、可载人的人飘、智能化程序高的智飘、可进入水中又可飘在空中的水飘、深入到洞穴井底的洞飘、不怕火烧和高温的火飘、在狭小空间中的微飘等等。飘航行业开创了将人们日常生活中的人和物搬上空中的一种新技术路线，飘航行业与通航、民航、航天行业的区别有三点：第一目的不同，通航、民航、航天行业以“行进”为目的，“悬空”只是手段，飘航行业以“悬空”为目的，“移动”只是手段；第二应用的领域不同，通航、民航、航天行业替代和发展的只是水平和垂直的运输行业，所以应用范围极其狭窄；飘航技术几乎可以应用于所有行业，几乎可以替代和发展所有行业，涉足的领域极其广泛，当一件物品让其“悬浮”在空中时，会产生很多意想不到的奇妙效果；第三文化不同，通航、民航、航天技术完全是以西方文化指导下产生的技术，死板、机械、无人性，飘航技术是以中华根文化指导下产生的技术，以人为本，其具有安静、安全、日常生活化、人性化的特性。

随着农业的发展，各地的农业都趋向于集中化，农民逐渐消失，由农业种植公司的工人所代替。大片的农田集中后，播种、施肥、喷洒农药、收割等工作须要依靠现代化的设备进行，而现代化的值保设备分为地面的和天空中飞行的，地面设备因地面复杂性带来的不方便、机械本身对农作物的损害，效率低下，在空中悬飘的值保设备不存在这些问题，所以空中悬飘的值保机械更适合农业机械的发展，是未来发展的方向。

现在农药喷洒时，已经开始使用直升机、无人机等大型飞行器，但是直升机成本较高，每年的维修成本及耗能较大，需要专业的飞手才能驾驶，尤其是不能贴近地面进行工作，存在不精准洒药和浪费农药等储多问题。

多旋翼无人机操作简单，可悬浮可精准飞行，非常适合普通人进行植保作业，但是载农药量一般不超过30公斤，而且一次升空后在天空工作时间极短，一般在15分种以下，就需要续航，撒药范围小，效率低，在深山高山上作业，刚飞到作业地点，可能就需要返回续电，甚至飞不到作业地点。我们在实地实验中，采用氦气囊的提升力，在飞行器上方安装氦气囊，可以增加载农药量，并减轻植保无人机载药后的整体重量，大幅延长飞行器的续航时间，但是存在着一个非常大的难点：药量不消耗时，可以达到了我们增加载重量和延长续航时间的目的，但如果药量渐渐的减少，飞行器会向空中飘走，而无法控制。

另外目前的多旋翼植保机都是圆形，圆型为点状，长形为线状，点状的圆形并不适合植保作业，线状的长形比较适合植保作业，而且效率也高。

因此，在飘航领域发明一种可调整重量的长形植保飘及其调整重量的方法显得非常必要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供可调整重量的长形植保飘及其调整重量的方法，以解决现有的飞行器续航时间飞不到特殊的作业地点，载药量小，不能长时间持续喷药，喷药面积小，喷药效率低的问题，安装上氦气囊又存在药量消耗后，飞行器升空飘飞走的问题。

本发明采用以下技术方案。

可调整重量的长形植保飘，包括机身1，机架2，药箱3，旋轴4，螺旋桨5，螺旋桨转速检测传感器6，连接杆7，组合气囊控制装置8，可组合可拆分式氦气囊9，电机10，驱动控制器11，连接管12，药泵13，药杆14和喷嘴15，所述的机身1安装在机架2的外部并在内部固定安装药箱3；所述的螺旋桨5通过旋轴4固定在机架2上并与所述的电机10电性连接；所述的螺旋桨转速检测传感器6设置在机身1的上部中心位置；所述的可组合可拆分式氦气囊9通过连接杆7安装在机身1上；所述的组合气囊控制装置8设置在连接杆7和可组合可拆分式氦气囊9的连接处；所述的驱动控制器11与电机10电性连接；所述的药泵13一端通过连接管12与药箱3连通，另一端与所述的药杆14连通；所述的喷头15设置在药杆14上。

所述的组合气囊控制装置8包括控制外壳81，安装头82，电磁阀83，控制器84和脱落控制扣85，所述的安装头82固定在控制外壳81的顶部并与可组合可拆分式氦气囊9活性连接；所述的电磁阀83与安装头82连通；所述的控制器84与电磁阀83电性连接；所述的脱落控制扣85设置在电磁阀83上。

所述的控制器84根据螺旋桨转速检测传感器6的信号控制电磁阀83的开合状态，利用脱落控制扣85控制各个向下飞行氦气球脱离或者扣紧，有利于该飞行器飞行状态的重量控制在一定范围内。

所述的可组合可拆分式氦气囊9采用长方形或椭圆形的一种；所述的可组合可拆分式氦气囊9可根据实际使用情况灵活调整大小。

所述的可组合可拆分式氦气囊9包括，向下飞行氦气球91，框架92，向下飞行氦气球91安装在框架92内，并由连接线固定，而不会升空飞走；向下飞行氦气球91包括，氦气球91，向下飞行螺旋桨912，纽扣电池913，皮筋914，空心杯微型小电机915，微动开关916；氦气球911与空心杯微型小电机915连接，空心杯微型小电机915上安装有纽扣电池913，空心杯微型小电机915的转轴上安装有螺旋桨912，空心杯微型小电机915的转轴上缠绕有皮筋914，微动开关916安装在向下飞行螺旋桨912和转轴的连接处，当向下飞行螺旋桨912不再旋转向上推动时，其本身的重量就会下落，而触动微动开关916。

氦气球911根据需要调整大小和数量，向下飞行氦气球91安装在固定框架内，之间留有空隙，降低风阻，氦气球911与氦气球911可组合在一起，也可拆分开，利用氦气的浮力来克服一部分重量，有利于提高载药量，进一步有利于延长喷药作业时间和提高喷药效率。

可组合可拆分式氦气囊9的上面没有阻档向下飞行氦气球91升飞离开的盖或者杆，开始药重量大，需可组合可拆分式氦气囊9和飞行器的螺旋桨5共同来克服整个飞行器的重量，当药量在作业过程中越来越少，螺旋桨5转速越来越小，所产生的气流也越来越小，螺旋桨转速检测传感器6检测到螺旋桨5产生的气流小到一定程度时，螺旋桨转速检测传感器6向控制器84发出电信号，当螺旋桨转速检测传感器6发出脱落信号时，控制器84控制向下飞行氦气球91的连接线松开，向下飞行氦气球91向上飘升离开本装置，几秒钟后，向下飞行螺旋桨92开始旋转，向下飞行氦气球91向下飘落。

向下飞行氦气球91包括氦气球911，向下飞行螺旋桨912，纽扣电池913，皮筋914，空心杯微型小电机915，微动开关916；氦气球911与空心杯微型小电机915连接，空心杯微型小电机915上安装有纽扣电池913，空心杯微型小电机915的转轴上安装有螺旋桨912，空心杯微型小电机915的转轴上缠绕有皮筋914，微动开关916安装在向下飞行螺旋桨912和转轴的连接处，当向下飞行螺旋桨912不再旋转向上推动时，其本身的重量就会下落，而触动微动开关916。

一个向下飞行氦气球91脱离本装置后，本装置整体重量再次增大，螺旋桨5转速增大，整体重量控制在一定较小的范围，保证飞行器在不使用昂贵的零部件也能更好地工作，以此循环往复。

向下飞行氦气球91脱离本装置时，采用对角相对和等距离相隔脱离本装置，尽量减少不平衡性，保证飞行器的平稳作业。

所述的药箱3具体采用矩形玻璃钢箱；所述的药箱3底部呈弧状并在最低点连接所述的连接管，有利于使药液被充分利用，降低残留量。

所述的药杆14具体延伸出机架的外部轮廓,所述的药杆14上面均匀设置喷嘴15，有利于提高单次飞行喷药的宽度，进一步有利于提高效率。

所述的电机10采用多个并一一与所述的螺旋桨5配对连接，配合驱动控制器11的设置，帮助该飞行器在飞行过程中完成速度、方向的灵活调整。

本发明具有如下有益效果：本发明的可调整重量的长形植保飘广泛应用于植物作业技术领域。同时，本发明的还有以下有益效果：

1. 本发明利用氦气具有升空的特点克服一部分飞行器的重量，进而提升载药量，减少飞行器频繁换药的麻烦，提高喷药效率。

2. 本发明可以随着药量的消耗，使飞行器与药量相加的总重量保持在最佳范围，防止了飞行器飘升飞走，提高了续航时间。

3. 本发明虽然载重量很大，但对于电机和螺旋桨来说，并不需要太大的动力，所以就减少了飞行器因载重大而需要的大载重零部件，大大减少了制造成本。

4. 本发明电磁阀和控制器的配合设置，有利于根据喷药时间、飞行状态的变化、植物种类和地地貌情况，调整氦气量，进一步有利于提升飞行的稳定性。

5. 本发明的长方形设计，使药杆加长，提高单次飞行的喷药宽度，进一步有利于提升喷药效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明机架的结构示意图。

图3是本发明的控制装置结构示意图。

图4是本发明的可组合可拆分式氦气囊结构示意图。

图5是本发明的向下飞行氦气球结构示意图。

图中：

1-机身，2-机架，3-药箱，4-旋轴，5-螺旋桨，6-螺旋桨转速检测传感器，7-连接杆，8-组合气囊控制装置，81-控制外壳，82-安装头，83-电磁阀，84-控制器，85-脱落控制扣，9-可组合可拆分式氦气囊，91-向下飞行氦气球，911-氦气球，912-向下飞行螺旋桨，913-纽扣电池，914-皮筋，915-空心杯微型小电机，916-微动开关，92-框架，10-电机，11-驱动控制器，12-连接管，13-药泵，14-药杆，15-喷嘴。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明做进一步描述：

如附图1至附图5所示

所述的可组合可拆分式氦气囊9包括，向下飞行氦气球91，框架92，向下飞行氦气球91安装在框架92内，并由连接线固定，而不会升空飞走；向下飞行氦气球91包括，气球91，向下飞行螺旋桨912，纽扣电池913，皮筋914，空心杯微型小电机915，微动开关916；气球911与空心杯微型小电机915连接，空心杯微型小电机915上安装有纽扣电池913，空心杯微型小电机915的转轴上安装有螺旋桨912，空心杯微型小电机915的转轴上缠绕有皮筋914，微动开关916安装在向下飞行螺旋桨912和转轴的连接处，当向下飞行螺旋桨912不再旋转向上推动时，其本身的重量就会下落，而触动微动开关916。

一个向下飞行氦气球91脱离本装置后，本装置整体重量再次增大，螺旋桨5转速增大，保证飞行器正常工作，以此循环往复。

实施例一：

在中华秦岭南岸的深山谷的崖壁上，给树丛喷洒杀虫药，人无法到达崖壁，可用本发明来解决这一难题。飞行器安装的可组合可拆分式氦气囊，里面设置了6个可提升5公斤重的向下飞行氦气球，共计可对消30公斤的重量。飞行器带上45公斤的杀虫药，飞行器加氦气囊加喷药装置共计6公斤。45公斤药水加6公斤本装置重量减去30公斤氦气球可对消的重量，整体重为21公斤。

人站立在可到达的离崖壁最近处，放飞飞行器，5分钟飞行器到达崖壁上的树丛上空，喷洒杀虫药，6分钟后，杀虫剂消耗掉15公斤，本装置整体重为6公斤，这时，螺旋桨速度降低到螺旋桨转速检测传感器发出放飞向下飞行氦气球的信号，一个可提升5公斤重的向下飞行氦气球离开本装置，本装置整体重新上升为11公斤。

2分钟后，杀虫剂又消耗掉5公斤，本装置整体重又回到了6公斤，再次放飞一个向下飞行氦气球，本装置整体重又上升为11公斤。

循环反复依次将6个向下飞行氦气球全部放飞，45公斤洒杀虫药全部喷洒完，这时飞行器整体重量为6公斤，5分钟后返航回到人站立处，共计用了28分钟。

放飞的向下飞行氦气球，飘落到深山谷底，由在那里守候的人，检回下次再用。

实施例二：

在中华中原平原上，种着一望无际小麦，小麦如海平面一样平整，需要给这些农场的小麦洒农药，过去采用的植保无人机是圆型的，一次只能带15公斤农药，单次喷洒宽度是2米。

本发明安装的可组合可拆分式氦气囊，里面设置了8个可提升7公斤重的向下飞行氦气球，共计可对消56公斤的重量。飞行器带上70公斤的农药，飞行器加氦气囊加喷药装置共计10公斤。70公斤药水加10公斤本装置重量减去56公斤氦气球可对消的重量，整体重为24公斤。

农药消耗掉14公斤后，本装置整体重为10公斤，这时，螺旋桨速度降低到螺旋桨转速检测传感器发出放飞向下飞行氦气球的信号，一个可提升7公斤重的向下飞行氦气球离开本装置，本装置整体重上升为17公斤。循环反复8次，本装置整体重一直保持在10公斤至17公斤之间。

本发明设置为长方形，螺旋桨为两排，一排设置有6个螺旋桨，一排总长度为4米，药杆设置为4.5米，单次喷洒宽度为5米

利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims

1.可调整重量的长形植保飘，其特征在于，其包括,机身（1），机架（2），药箱（3），旋轴（4），螺旋桨（5），螺旋桨转速检测传感器（6），连接杆（7），组合气囊控制装置（8），可组合可拆分式氦气囊（9），电机（10），驱动控制器（11），连接管（12），药泵（13），药杆（14）和喷嘴（15），所述的机身（1）安装在机架（2）的外部并在内部固定安装药箱（3）；所述的螺旋桨（5）通过旋轴（4）固定在机架（2）上并与所述的电机（10）电性连接；所述的螺旋桨转速检测传感器（6）设置在机身（1）的上部中心位置；所述的可组合可拆分式氦气囊（9）通过连接杆（7）安装在机身（1）上；所述的组合气囊控制装置（8）设置在连接杆（7）和可组合可拆分式氦气囊（9）的连接处；所述的驱动控制器（11）与电机（10）电性连接；所述的药泵（13）一端通过连接管（12）与药箱（3）连通，另一端与所述的药杆（14）连通；所述的喷头（15）设置在药杆（14）上;

所述的可组合可拆分式氦气囊（9）包括，向下飞行氦气球（91），框架（92），4至32个向下飞行氦气球（91）安装在框架（92）内，之间留有空隙，降低风阻，向下飞行氦气球（91）与向下飞行氦气球（91）可组合在一起，也可拆分开;控制器（84）控制向下飞行氦气球（91）的连接线脱开或扣紧；向下飞行氦气球（91）包括氦气球（911），向下飞行螺旋桨（912），纽扣电池（913），皮筋（914），空心杯微型小电机（915），微动开关（916）；氦气球（911）与空心杯微型小电机（915）连接，空心杯微型小电机（915）上安装有纽扣电池（913），空心杯微型小电机（915）的转轴上安装有螺旋桨（912），空心杯微型小电机（915）的转轴上缠绕有皮筋（914），微动开关（916）安装在向下飞行螺旋桨（912）和转轴的连接处，当向下飞行螺旋桨（912）不再旋转向上推动时，其本身的重量就会下落，而触动微动开关（916）。

2.如权利要求1所述的可调整重量的长形植保飘，其特征在于，组合气囊控制装置（8）包括控制外壳（81），安装头（82），电磁阀（83），控制器（84和脱落控制扣（85），所述的安装头（82）固定在控制外壳（81）的顶部并与可组合可拆分式氦气囊（9）活性连接；所述的电磁阀（83）与安装头（82）连通；所述的控制器（84）与电磁阀（83）电性连接；所述的脱落控制扣（85）设置在电磁阀（83）上；所述的控制器（84）根据螺旋桨转速检测传感器（6）的信号控制电磁阀（83）的开合状态，利用脱落控制扣（85）逐步减少向下飞行氦气球（91）的数量。

3.如权利要求2所述的可调整重量的长形植保飘，其特征在于，所述的氦气囊（9）采用长方形或椭圆形的一种；所述的药箱（3）采用矩形轻质有机玻璃箱。

4.如权利要求1所述的可调整重量的长形植保飘，其特征在于，所述的药杆（14）具体延伸出机架（2）的外部轮廓,所述的药杆（14）上面均匀设置喷嘴（15）。

5.如权利要求1所述的可调整重量的长形植保飘调整重量的方法，其特征在于，可组合可拆分式氦气囊（9）的上面没有阻档向下飞行氦气球（91）升飞离开的盖或者杆，开始药水满重量大，需可组合可拆分式氦气囊（9）和飞行器的螺旋桨（5）共同来克服整个飞行器的重量，当药量在作业过程中越来越少，螺旋桨（5）转速越来越小，所产生的气流也越来越小，螺旋桨转速检测传感器（6）检测到螺旋桨（5）产生的气流小到一定程度时，螺旋桨转速检测传感器（6）向控制器（84）发出电信号，当螺旋桨转速检测传感器（6）发出脱落信号时，控制器（84）控制向下飞行氦气球（91）的连接线松开，向下飞行氦气球（91）在氦气升力作用下向上飘升离开本装置，上紧劲的皮筋（914）开始释放扭劲，向下飞行螺旋桨（912）在皮筋（914）扭劲的作用下旋转，给向下飞行氦气球（91）一个向上的力，几秒钟后，皮筋（914）扭劲释放完毕，皮筋拉长，向下飞行螺旋桨（912）在重力作用下向下移动而触动微动开关（916），接通纽扣电池（913），纽扣电池（913）向空心杯微型小电机（915）供电，向下飞行螺旋桨（912）开始反方向旋转，向下飞行氦气球（91）向下飞行，并缓慢飘落着地；一个向下飞行氦气球（91）脱离本装置后，可调整重量的长形植保飘整体重量再次增大，螺旋桨（5）转速增大，保证飞行器的重量在一定范围内正常工作，以此循环往复。