CN108073205A - 一种仿生鱼鳔的无人机防荡液箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生鱼鳔的无人机防荡液箱，属于农业航空植保机械装备技术领域，包括箱体，箱体内设有一仿生气囊，仿生气囊的开口边缘贴合在箱体的底面；箱体的顶部设有加液口，并安装有一用于获取箱体内水位信息的液位传感器；箱体的底面设有用于将仿生气囊连通空气泵的充气口和用于输出箱体内液体的出液口，空气泵根据液位传感器的液位信息对仿生气囊进行充气。随着植保无人机的工作，药液从出液口喷洒到农田中，箱体内的药液相应减少，液位下降，液位传感器检测到液位下降的信息，控制器控制空气泵工作对仿生气囊充气，使仿生气囊的体积增大占据液体减少的空间，液位传感器间检测到该信息后又将信号传给控制器，控制空气泵停止工作。

Description

一种仿生鱼鳔的无人机防荡液箱

技术领域

本发明涉及农业航空植保机械装备技术领域，具体地说，涉及一种仿生鱼鳔的无人机防荡液箱。

背景技术

农业植保无人机是利用无人机搭载喷施装置，并通过控制系统和传感器进行操控，从而对作物进行定量精准喷施，克服了人工作业效率低、地面喷雾机具进地作业的难题。其具有喷洒效果好、安全高效、环境适用性好、成本低、污染少等特点，在农作物病虫害防治领域应用前景广阔。

但目前农业植保无人机仍存在较多问题，如产品成本过高、续航时间短、飞行控制系统不成熟等。其中，飞行稳定性不足是制约农业植保无人机发展的关键问题之一。液箱是无人机的重要部件，无人机在起停、加速、减速、转向等产生加速度的状态下，会引起液箱内液面产生较大晃动，导致无人机系统整体重心发生偏移。同时，在加速度的作用下，液箱内液体会对侧壁产生冲击力，以上两个因素直接影响无人机整体安全性与稳定性。

发明内容

本发明的目的为提供一种仿生鱼鳔的无人机防荡液箱，可保证液箱内液体保持充满状态，有效解决了因为药液量减少而产生的液面晃动振荡与重心变化问题。

为了实现上述目的，本发明提供的仿生鱼鳔的无人机防荡液箱包括箱体，箱体内设有一仿生气囊，该仿生气囊的开口边缘贴合在箱体的底面；箱体的顶部设有加液口，并安装有一用于获取箱体内水位信息的液位传感器；箱体的底面设有用于将仿生气囊连通空气泵的充气口和用于输出箱体内液体的出液口，空气泵根据液位传感器的液位信息对仿生气囊进行充气。

上述技术方案中，当箱体内装满药液时，仿生气囊的体积最小，随着植保无人机的工作，药液从出液口喷洒到农田中，箱体内的药液相应减少，液位下降，液位传感器检测到液位下降的信息，并将该信息传送给控制器，控制空气泵工作对仿生气囊充气，使仿生气囊的体积增大占据液体减少的空间，从而使箱体内液体回复到充满的状态，液位传感器间检测到该信息后又将信号传给控制器，控制空气泵停止工作。如此往复，直至仿生气囊的体积达到最大。在此过程中，形体内液体始终处于充满的状态，不会因为药液量减少而产生液面晃动振荡或整个箱体重心变化的问题。并且，该液箱具有强度高，容量大，结构简单，质量小，适用范围广的特点。装配该装置的无人机具有稳定安全的优点。

具体的方案为仿生气囊内设有一气压传感器；箱体底面设有连通仿生气囊的泄压阀，该泄压阀根据气压传感器的气压信息对仿生气囊进行泄压。当仿生气囊在充气的过程中，气压传感器检测到仿生气囊内的气压高于一定阀值时，控制器控制泄压阀开启，对仿生气囊进行泄压。

另一个具体的方案为箱体设有可拆卸的顶盖，液位传感器安装在顶盖上。可拆卸的顶盖可方便对箱体内进行清洁处理。

另一个具体的方案为箱体为圆柱形。

进一步具体的方案为箱体的箱壁上设有竖直方向的导流槽。由于仿生气囊在体积变化的过程中会与箱体内壁贴合，导致上部液体无法下流，设置导流槽可解决这一问题，使被仿生气囊隔离在箱体上部的液体也能顺畅流到下部，并在出液口流出。

再一个具体的方案为出液口包括分别设置在仿生气囊的开口边缘两侧的两个，两个出液口通过两根导管汇合在一起。更方便药液的流出。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的液箱内有一个类似鱼鳔的气囊，并配有空气泵。在无人机作业过程中，在空气泵的作用下，仿生气囊随着药液量的减少而变大，保证液箱内液体保持充满状态，有效解决了因为药液量减少而产生的液面晃动振荡与重心变化问题。并且，该液箱具有强度高，容量大，结构简单，质量小，适用范围广的特点。装配该装置的无人机具有稳定安全的优点。

附图说明

图1为本发明实施例的仿生鱼鳔的无人机防荡液箱的立体图；

图2为传统液箱在倾斜时液面示意图；

图3为本发明实施例的仿生鱼鳔的无人机防荡液箱在装满液体时的状态图；

图4为本发明实施例的仿生鱼鳔的无人机防荡液箱在消耗部分液体后的状态图；

图5为本发明实施例的仿生鱼鳔的无人机防荡液箱在消耗大量液体后的状态图。

其中：1、箱体；2、仿生气囊；3、气压传感器；4、泄压阀；5、液位传感器；6、空气泵；7、导流槽；8、加液口；9、出液口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

参见图1，本实施例的仿生鱼鳔的无人机防荡液箱包括圆柱形的箱体1，箱体1内设有仿生气囊2，仿生气囊2的开口边缘贴合在箱体1的底面。箱体1的顶部设有加液口8，并安装有用于获取箱体1内水位信息的液位传感器5。箱体1的底面设有充气口，用于将仿生气囊2连通空气泵6，空气泵6根据液位传感器5的液位信息对仿生气囊2进行充气。并且，在箱体1的底部位于仿生气囊2的两侧设有用于输出箱体1内液体的出液口9。

箱体1采用聚合塑料制成，具有强度高、质量小的特点。箱体1侧壁均匀分布有两个导流槽7，保证箱体1内液体可在仿生气囊2较大时自由流动。液箱1下表面各开口连接处均进行了密封处理。另外，箱体侧壁的导流槽数量包括但不限于附图中所画数量，可根据实际情况进行调整。

仿生气囊2采用高分子材料制成，具有良好的延展性和密闭性。其大小可以在较大范围内变化。其开口小于箱体1的下表面。空气泵6螺纹联接在箱体下表面(外)，充气口通过导管穿过箱体下表面与仿生气囊2相通。

仿生气囊2内设有气压传感器3，箱体1底面设有连通仿生气囊2的泄压阀4，该泄压阀4根据气压传感器3的气压信息对仿生气囊2进行泄压。

液位传感器5可实时监测液箱内药液的液面高度，并将信号发送给箱体控制器。气压传感器3安装液箱下表面(内)，可实时监测仿生气囊2内的气压，并将信号发送给箱体控制器。

箱体1下表面两侧的出液口9安装了可拆卸式过滤网，通过两根导管汇合在一起。

在无人机工作的过程中，箱体1内液体不断消耗，液面高度有下降的趋势。液位传感器5实时检测液体液面高度，箱体控制器通过对液面信息的分析处理，控制空气泵6对仿生气囊2进行充气工作，维持液箱在绝大部分时间为充满状态，同时维持箱体重心稳定在一定的高度范围，有效解决了因为液体量减少而产生的液面晃动振荡与重心变化问题。泄压阀4设定一上限，当仿生气囊2内压力过高则对仿生气囊2内气体做泄压处理。

下面结合附图2、附图3、附图4及附图5对仿生鱼鳔的无人机防荡液箱工作方式作进一步说明：

无人机在起停、加速、减速、转向等产生加速度的状态下，会引起液箱整体倾斜，传统液箱的液面会产生较大晃动与振荡，导致无人机系统整体重心发生偏移，可参见图2。本发明基于鱼鳔仿生，利用仿生气囊2，维持液箱在绝大部分时间为充满状态，同时维持液箱重心稳定在一定的高度范围，有效解决了因为液体量减少而产生的液面晃动振荡与重心变化问题。以下是实施步骤：

1、当无人机液箱装满液体时，空气泵6不工作，仿生气囊2体积最小，如图3所示。

2、随着无人机工作的进行，液箱内液体不断减少。液位传感器5检测到液面高度的变化。

3、空气泵6开始工作，仿生气囊2体积增大，直至液体再次充满液箱，空气泵6停止工作，如图4所示。

4、气压是否达到设定最大阈值，如是，则泄压阀4工作泄压。

5、以上步骤不断重复，直至仿生气囊2体积达到最大，气压传感器3检测到仿生气囊2内气压达到最大值P_max，空气泵6停止工作。进入步骤6。

6、喷施工作继续，液面继续下降，直至箱内液体用完，如图5所示。

以上阶段，液箱上方液体在导流槽7的作用下可自由流下。由于仿生气囊2的存在，液面的表面积大大减小，其晃动程度也相应减小，对无人机重心的影响也大大减小。

同时，本发明的液箱结构也可以利用到汽车、轮船等运动机械当中。其作用也是提高这些机械在运动过程中的稳定性。

Claims (6)

1.一种仿生鱼鳔的无人机防荡液箱，包括箱体，其特征在于：

所述箱体内设有一仿生气囊，该仿生气囊的开口边缘贴合在箱体的底面；

所述箱体的顶部设有加液口，并安装有一用于获取箱体内水位信息的液位传感器；

所述箱体的底面设有用于将仿生气囊连通空气泵的充气口和用于输出箱体内液体的出液口，所述空气泵根据所述液位传感器的液位信息对仿生气囊进行充气。

2.根据权利要求1所述的无人机防荡液箱，其特征在于：

所述的仿生气囊内设有一气压传感器；

所述的箱体底面设有连通所述仿生气囊的泄压阀，该泄压阀根据所述气压传感器的气压信息对仿生气囊进行泄压。

3.根据权利要求1所述的无人机防荡液箱，其特征在于：

所述的箱体设有可拆卸的顶盖，所述的液位传感器安装在顶盖上。

4.根据权利要求1所述的无人机防荡液箱，其特征在于：

所述的箱体为圆柱形。

5.根据权利要求4所述的无人机防荡液箱，其特征在于：

所述的箱体的箱壁上设有竖直方向的导流槽。

6.根据权利要求1所述的无人机防荡液箱，其特征在于：

所述的出液口包括分别设置在仿生气囊的开口边缘两侧的两个，两个出液口通过两根导管汇合在一起。