CN107719676B - 一种喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，包括主体、农药箱、水管、喷头、两个支脚和四个飞行机构，主体的下方设有调节机构，调节机构包括第一电机、调节杆、延伸机构和平衡机构，延伸机构包括驱动组件、固定块、移动块、伸缩架、铰接块和两个第一连杆，平衡机构包括平衡杆、滑环和两个平衡组件，平衡组件包括连接块、伸缩单元和两个平衡单元，该喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机通过延伸机构带动喷头向远离主体的方向移动，使喷头远离旋翼转动时产生的气流的作用范围，保证了农药喷洒精准，不仅如此，通过平衡机构改变平衡杆的位置，使无人机的重心与主体的中心重合，从而保证了无人机的平稳飞行。

Description

一种喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机。

背景技术

无人驾驶飞机，简称无人机(UAV)，是一种处在迅速发展中的新概念武器装备，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低的优点。无人机通过搭载多类传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，无人机的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域，具体在电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。

在现有的植保无人机中，通过无人机在农作物上方飞行将农药喷洒在农作物上，不仅节省了人力成本，而且相比于人力喷洒，无人机农药喷洒速度更快、效率更高，但是由于无人机飞行时，旋翼转动产生的风力会使农作物的叶子发生扭曲变形，因此当无人机飞离后，农作物为恢复原来状态会将沉积在作物上的液滴回弹出去，从而降低了雾滴附着率，使农药不能精准地停留在作物的叶子上，降低了喷洒效果，使无人机的实用性下降。

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，提供一种喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，包括主体、农药箱、水管、喷头、两个支脚和四个飞行机构，所述农药箱固定在主体的上方，所述喷头设置在主体的下方，所述农药箱通过水管与喷头连通，所述水管内设有阀门，两个支脚分别设置在主体的下方的两侧，四个飞行机构周向均匀分布在主体的外周，所述主体的下方设有调节机构，所述调节机构与喷头传动连接；

所述调节机构包括第一电机、调节杆、延伸机构和平衡机构，所述第一电机固定在主体的下方，所述第一电机与调节杆传动连接，所述延伸机构设置在调节杆的一侧，所述平衡机构设置在调节杆的另一侧；

所述延伸机构包括驱动组件、固定块、移动块、伸缩架、铰接块和两个第一连杆，所述固定块固定在调节杆上，所述驱动组件与移动块传动连接，所述伸缩架的一端的两侧分别与固定块和移动块铰接，所述伸缩架的另一端的两侧分别通过两个第一连杆与铰接块铰接，所述喷头与铰接块固定连接；

所述平衡机构包括平衡杆、滑环和两个平衡组件，所述平衡组件设置在平衡杆与调节杆之间，所述滑环套设在平衡杆上，两个平衡组件中，其中一个平衡组件与平衡杆连接，另一个平衡组件与滑环连接；

所述平衡组件包括连接块、伸缩单元和两个平衡单元，两个平衡单元分别设置在伸缩单元的两侧，所述平衡单元包括第二连杆和第三连杆，所述第二连杆的一端与调节杆铰接，所述第二连杆的另一端通过第三连杆与连接块铰接，两个平衡单元中的第二连杆相互铰接，两个平衡单元中的第三连杆相互铰接，两个平衡组件的连接块中，其中一个连接块与平衡杆固定连接，另一个连接块与滑环固定连接。

作为优选，为了实现无人机的飞行功能，所述飞行机构包括侧杆、第二电机、第二驱动轴和两个旋翼，所述第二电机通过侧杆与主体固定连接，两个旋翼分别设置在第二驱动轴的两侧，所述第二电机通过第二驱动轴与旋翼传动连接。

作为优选，为了保证第二电机的驱动力，所述第二电机为直流伺服电机。

作为优选，为了提高设备的续航能力，所述农药箱的上方设有太阳能板。

作为优选，为了驱动伸缩架伸缩，所述驱动组件包括第三电机和第三驱动轴，所述第三电机位于移动块的远离固定块的一侧，所述第三电机固定在调节杆上，所述第三驱动轴设置在第三电机和固定块之间，所述第三驱动轴的外周设有外螺纹，所述移动块套设在第三驱动轴上，所述移动块内设有内螺纹，所述移动块内的内螺纹与第三驱动轴上的外螺纹相匹配。

作为优选，为了限制调节杆的转动范围，防止喷头转动至飞行机构产生的气流下方，所述调节杆的两侧均设有两个限位杆，所述限位杆的顶端固定在主体的下方。

作为优选，为了调节第二连杆和第三连杆的夹角，进而改变平衡杆的位置，所述伸缩单元包括气泵、气缸和两个活塞，所述气泵固定在气缸上，所述活塞与伸缩单元一一对应，两个活塞分别设置在气缸的两侧，所述活塞的一端设置在气缸内，所述活塞的另一端与第二连杆的远离调节杆的一端铰接。

作为优选，为了防止滑环脱离平衡杆，所述平衡杆的靠近滑环的一端设有凸块。

作为优选，为了减轻支脚的重量同时保证支脚的坚固性，所述支脚的材质为钛合金。

作为优选，为了便于无线遥控，所述主体内设有蓝牙。

本发明的有益效果是，该喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机通过延伸机构带动喷头向远离主体的方向移动，使喷头远离旋翼转动时产生的气流的作用范围，保证了农药喷洒精准，与传统的延伸机构，该延伸机构利用伸缩架调节喷头的位置，使无人机的结构更为紧凑，不仅如此，通过平衡机构改变平衡杆的位置，使无人机的重心与主体的中心重合，从而保证了无人机的平稳飞行。与传统的平衡机构相比，该平衡机构带动平衡杆移动的同时还能调节平衡杆的转动，使重心调节操作更为方便快捷，进而提高了设备的实用性。

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是本发明的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机的结构示意图；

图2是本发明的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机的排气机构的仰视图；

图3是本发明的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机的延伸机构的结构示意图；

图4是本发明的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机的平衡机构的结构示意图；

图中：1.主体，2.农药箱，3.水管，4.喷头，5.支脚，6.阀门，7.第一电机，8.调节杆，9.固定块，10.移动块，11.伸缩架，12.铰接块，13.第一连杆，14.平衡杆，15.滑环，16.连接块，17.第二连杆，18.第三连杆，19.侧杆，20.第二电机，21.第二驱动轴，22.旋翼，23.太阳能板，24.第三电机，25.第三驱动轴，26.限位杆，27.气泵，28.气缸，29.活塞，30.凸块。

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所示，一种喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，包括主体1、农药箱2、水管3、喷头4、两个支脚5和四个飞行机构，所述农药箱2固定在主体1的上方，所述喷头4设置在主体1的下方，所述农药箱2通过水管3与喷头4连通，所述水管3内设有阀门6，两个支脚5分别设置在主体1的下方的两侧，四个飞行机构周向均匀分布在主体1的外周，所述主体1的下方设有调节机构，所述调节机构与喷头4传动连接；

该无人机中，由飞行机构带动主体1飞行，在无人机飞行时，由调节机构调整喷头4的位置，使喷头4远离飞行机构产生的风力作用范围后，打开水管3内的阀门6，农药箱2中的农药顺着水管3从喷头4喷出，由于农药喷洒位置远离飞行机构产生的气流作用范围，从而保证了农药喷洒的精准性。

如图2所示，所述调节机构包括第一电机7、调节杆8、延伸机构和平衡机构，所述第一电机7固定在主体1的下方，所述第一电机7与调节杆8传动连接，所述延伸机构设置在调节杆8的一侧，所述平衡机构设置在调节杆8的另一侧；

在调节机构中，由调节杆8的一侧的延伸机构带动喷头4移动，使喷头4远离飞行机构的作用范围，在喷头4移动的过程中，调节杆8的另一侧的平衡机构运行，调节无人机的重心位置，使无人机的重心位置调整到主体1的中心处，便于保证无人机的平稳飞行，而第一电机7可带动调节杆8转动，便于带动喷头4转动，从不同位置进行喷洒农药。

如图3所述，所述延伸机构包括驱动组件、固定块9、移动块10、伸缩架11、铰接块12和两个第一连杆13，所述固定块9固定在调节杆8上，所述驱动组件与移动块10传动连接，所述伸缩架11的一端的两侧分别与固定块9和移动块10铰接，所述伸缩架11的另一端的两侧分别通过两个第一连杆13与铰接块12铰接，所述喷头4与铰接块12固定连接；

延伸机构内，由驱动组件带动移动块10移动，进而改变固定块9和移动块10之间的距离，从而驱动伸缩架11伸缩，使两个第一连杆13的夹角减小，铰接块12远离主体1，进而带动喷头4远离飞行机构的作用范围，保证农药喷洒精准。

如图2和图4所示，所述平衡机构包括平衡杆14、滑环15和两个平衡组件，所述平衡组件设置在平衡杆14与调节杆8之间，所述滑环15套设在平衡杆14上，两个平衡组件中，其中一个平衡组件与平衡杆14连接，另一个平衡组件与滑环15连接；

所述平衡组件包括连接块16、伸缩单元和两个平衡单元，两个平衡单元分别设置在伸缩单元的两侧，所述平衡单元包括第二连杆17和第三连杆18，所述第二连杆17的一端与调节杆8铰接，所述第二连杆17的另一端通过第三连杆18与连接块16铰接，两个平衡单元中的第二连杆17相互铰接，两个平衡单元中的第三连杆18相互铰接，两个平衡组件的连接块16中，其中一个连接块16与平衡杆14固定连接，另一个连接块16与滑环15固定连接。

通过两个平衡组件可改变平衡杆14的位置和角度，进而调整无人机的重心位置，使无人机的中心与主体1中心重合，便于无人机的平稳飞行，在平衡组件中，通过伸缩单元调节第二连杆17和第三连杆18的夹角，使平衡组件的整体长度发生变化，在两个平衡组件中，其中一个平衡组件可带动滑环15移动，滑环15在平衡杆14上滑动的同时改变了平衡杆14的角度，进而调整了无人机的重心位置，便于无人机平稳飞行。

如图1所示，所述飞行机构包括侧杆19、第二电机20、第二驱动轴21和两个旋翼22，所述第二电机20通过侧杆19与主体1固定连接，两个旋翼22分别设置在第二驱动轴21的两侧，所述第二电机20通过第二驱动轴21与旋翼22传动连接。

飞行机构中，由侧杆19固定了第二电机20的位置，第二电机20运行带动第二驱动轴21旋转，使两侧的旋翼22转动，产生向下的气流，从而实现了无人机的飞行功能。

作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第二电机20的驱动力，所述第二电机20为直流伺服电机。

作为优选，为了提高设备的续航能力，所述农药箱2的上方设有太阳能板23。在无人机喷洒农药的同时，太阳能板23吸收太阳光，进行光伏发电，将转化过后的电能用于提高无人机的飞行能源，从而提高了设备的续航能力。

如图3所示，所述驱动组件包括第三电机24和第三驱动轴25，所述第三电机24位于移动块10的远离固定块9的一侧，所述第三电机24固定在调节杆8上，所述第三驱动轴25设置在第三电机24和固定块9之间，所述第三驱动轴25的外周设有外螺纹，所述移动块10套设在第三驱动轴25上，所述移动块10内设有内螺纹，所述移动块10内的内螺纹与第三驱动轴25上的外螺纹相匹配。

第三电机24运行，带动第三驱动轴25旋转，使第三驱动轴25上的外螺纹作用于移动块10内的内螺纹，进而带动移动块10沿着第三驱动轴25的轴向方向移动，从而改变了移动块10和固定块9之间的距离，驱动伸缩架11伸缩。

作为优选，为了限制调节杆8的转动范围，防止喷头4转动至飞行机构产生的气流下方，所述调节杆8的两侧均设有两个限位杆26，所述限位杆26的顶端固定在主体1的下方。

如图4所示，所述伸缩单元包括气泵27、气缸28和两个活塞29，所述气泵27固定在气缸28上，所述活塞29与伸缩单元一一对应，两个活塞29分别设置在气缸28的两侧，所述活塞29的一端设置在气缸28内，所述活塞29的另一端与第二连杆17的远离调节杆8的一端铰接。

利用气泵27可调节气缸28中的气压，根据气压大小使两个活塞29发生移动，进而带动第二连杆17和第三连杆18转动，改变第二连杆17与第三连杆18之间的夹角，当两个活塞29相互远离时，第二连杆17与第三连杆18的夹角缩小，平衡杆14靠近调节杆8，反之当两个活塞29靠近时，第二连杆17与第三连杆18的铰接增大，平衡杆14远离调节杆8。

作为优选，为了防止滑环15脱离平衡杆14，所述平衡杆14的靠近滑环15的一端设有凸块30。

作为优选，为了减轻支脚5的重量同时保证支脚5的坚固性，所述支脚5的材质为钛合金。钛合金具有轻巧坚固的特点，因此，采用钛合金作为支脚5使时，不仅可以减小无人机飞行的负担，还能保证无人机飞行时支脚5能够承受足够的作用力，防止变形，实现安全着陆。

作为优选，利用蓝牙可无线通讯的特点，为了便于无线遥控，所述主体1内设有蓝牙。

该农业植保无人机在飞行过程中，通过驱动组件带动移动块10靠近固定块9，使伸缩架11伸缩，通过两个第一连杆13和铰接块12使喷头4远离飞行机构产生的风力作用范围，防止喷头4喷洒农药时受旋翼22转动产生的气流影响，从而保证了农药的喷洒精准，不仅如此，在喷头4远离主体1的同时，利用两个平衡组件带动平衡杆14移动和转动，改变平衡杆14的位置，从而调节无人机的重心位置，使无人机的重心与主体1的中心重合，有利于无人机的平稳飞行。

与现有技术相比，该喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机通过延伸机构带动喷头4向远离主体1的方向移动，使喷头4远离旋翼22转动时产生的气流的作用范围，保证了农药喷洒精准，与传统的延伸机构，该延伸机构利用伸缩架11调节喷头4的位置，使无人机的结构更为紧凑，不仅如此，通过平衡机构改变平衡杆14的位置，使无人机的重心与主体1的中心重合，从而保证了无人机的平稳飞行。与传统的平衡机构相比，该平衡机构带动平衡杆14移动的同时还能调节平衡杆14的转动，使重心调节操作更为方便快捷，进而提高了设备的实用性。

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)

1.一种喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，包括主体(1)、农药箱(2)、水管(3)、喷头(4)、两个支脚(5)和四个飞行机构，所述农药箱(2)固定在主体(1)的上方，所述喷头(4)设置在主体(1)的下方，所述农药箱(2)通过水管(3)与喷头(4)连通，所述水管(3)内设有阀门(6)，两个支脚(5)分别设置在主体(1)的下方的两侧，四个飞行机构周向均匀分布在主体(1)的外周，其特征在于，所述主体(1)的下方设有调节机构，所述调节机构与喷头(4)传动连接；

所述调节机构包括第一电机(7)、调节杆(8)、延伸机构和平衡机构，所述第一电机(7)固定在主体(1)的下方，所述第一电机(7)与调节杆(8)传动连接，所述延伸机构设置在调节杆(8)的一侧，所述平衡机构设置在调节杆(8)的另一侧；

所述延伸机构包括驱动组件、固定块(9)、移动块(10)、伸缩架(11)、铰接块(12)和两个第一连杆(13)，所述固定块(9)固定在调节杆(8)上，所述驱动组件与移动块(10)传动连接，所述伸缩架(11)的一端的两侧分别与固定块(9)和移动块(10)铰接，所述伸缩架(11)的另一端的两侧分别通过两个第一连杆(13)与铰接块(12)铰接，所述喷头(4)与铰接块(12)固定连接；

所述平衡机构包括平衡杆(14)、滑环(15)和两个平衡组件，所述平衡组件设置在平衡杆(14)与调节杆(8)之间，所述滑环(15)套设在平衡杆(14)上，两个平衡组件中，其中一个平衡组件与平衡杆(14)连接，另一个平衡组件与滑环(15)连接；

所述平衡组件包括连接块(16)、伸缩单元和两个平衡单元，两个平衡单元分别设置在伸缩单元的两侧，所述平衡单元包括第二连杆(17)和第三连杆(18)，所述第二连杆(17)的一端与调节杆(8)铰接，所述第二连杆(17)的另一端通过第三连杆(18)与连接块(16)铰接，两个平衡单元中的第二连杆(17)相互铰接，两个平衡单元中的第三连杆(18)相互铰接，两个平衡组件的连接块(16)中，其中一个连接块(16)与平衡杆(14)固定连接，另一个连接块(16)与滑环(15)固定连接。

2.如权利要求1所述的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，其特征在于，所述飞行机构包括侧杆(19)、第二电机(20)、第二驱动轴(21)和两个旋翼(22)，所述第二电机(20)通过侧杆(19)与主体(1)固定连接，两个旋翼(22)分别设置在第二驱动轴(21)的两侧，所述第二电机(20)通过第二驱动轴(21)与旋翼(22)传动连接。

3.如权利要求2所述的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，其特征在于，所述第二电机(20)为直流伺服电机。

4.如权利要求1所述的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，其特征在于，所述农药箱(2)的上方设有太阳能板(23)。

5.如权利要求1所述的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，其特征在于，所述驱动组件包括第三电机(24)和第三驱动轴(25)，所述第三电机(24)位于移动块(10)的远离固定块(9)的一侧，所述第三电机(24)固定在调节杆(8)上，所述第三驱动轴(25)设置在第三电机(24)和固定块(9)之间，所述第三驱动轴(25)的外周设有外螺纹，所述移动块(10)套设在第三驱动轴(25)上，所述移动块(10)内设有内螺纹，所述移动块(10)内的内螺纹与第三驱动轴(25)上的外螺纹相匹配。

6.如权利要求1所述的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，其特征在于，所述调节杆(8)的两侧均设有两个限位杆(26)，所述限位杆(26)的顶端固定在主体(1)的下方。

7.如权利要求1所述的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，其特征在于，所述伸缩单元包括气泵(27)、气缸(28)和两个活塞(29)，所述气泵(27)固定在气缸(28)上，所述活塞(29)与伸缩单元一一对应，两个活塞(29)分别设置在气缸(28)的两侧，所述活塞(29)的一端设置在气缸(28)内，所述活塞(29)的另一端与第二连杆(17)的远离调节杆(8)的一端铰接。

8.如权利要求1所述的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，其特征在于，所述平衡杆(14)的靠近滑环(15)的一端设有凸块(30)。

9.如权利要求1所述的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，其特征在于，所述支脚(5)的材质为钛合金。

10.如权利要求1所述的喷洒精准且飞行平稳的智能型农业植保无人机，其特征在于，所述主体(1)内设有蓝牙。