CN108244089A - 专用于喷洒田埂除草剂的无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机技术领域，公开为专用于喷洒田埂除草剂的无人机，包括机架、旋翼和旋翼电机，机架安装有电池和用于控制无人机及远程通讯的信息处理器，所述机架下方设有第一弹性药箱，第一弹性药箱下方连接有第二弹性药箱，两个药箱之间设有自控阀门，所述自控阀门控制第一弹性药箱中的药液流进第二弹性药箱中，自控阀门包括传感器、控制器和阀门执行器；所述第二弹性药箱连通有水管和导流管，导流管的下端设有电动喷嘴和横梁，电动喷嘴与信息处理器电连接，横梁下方两侧各转动连接有限位爪，所述限位爪同时通过弹簧与横梁相连。本发明实现了使用无人机对田埂进行除草剂的喷洒，达到了节能的效果，且提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体为一种专用于喷洒田埂除草剂的无人机。
背景技术
无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操作的无人驾驶飞行器，无人机效率高、无人员伤亡风险、机动性能好且使用方便，所以无人机用途广泛，在现代战争中有及其重要的作用，在民用领域更有广阔的前景。从技术角度定义可以将无人机分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋转飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类。
以在民用领域有着广泛前景的旋翼无人机为例，现有技术中的旋翼无人机在民用领域主要用于实施图像检测、样品采集和小型物品运输等。其常见的结构如图1中所示，它包括机架01、旋翼02、旋翼电机03和支脚04几个主要部件，机架01上安装有电池和无线控制装置，然后再由用户根据使用需求分别搭载摄像头或机械手。在用于农药喷洒时，大多采用的是大体积的无人固定翼机，然而南方存在大规模的零散的农田，这些农田中间夹着这住户、小山丘等，其南方不像北方一样是一马平川的地貌，且南方农田面积大多较小，每块农田都由田埂围成，田埂上会长满各种杂草，农民需要定期将杂草除去，以免杂草蔓延到农田中，影响农作物的生长，目前对于田埂上的杂草，主要是采用喷洒如农达一样的除草剂，这些药物会对农作物造成伤害，所以喷洒时需要特别小心，防止喷到农作物上，于是南方就不便采用无人固定翼机来进行喷洒，所以南方很多农民都是进行人工喷洒。
为了解决上述问题，公告号为CN104494816B的中国专利公开了专用于喷洒田埂除草剂的无人机，主要包括机架、旋翼、旋翼电机、锂电池和信息处理器，机架下方安装有药箱，药箱下方安装有伸缩导流管，伸缩导流管下端安装有电动喷嘴，所述药箱下方还安装有伸缩连杆，伸缩连杆的下方连接有一根横梁，横梁的下方左右两侧各转动连接有一只限位柱，限位爪的下方连接有前后导向轮，前后导向轮的下方安装有上下导向块，所述限位爪同时通过弹簧与横梁相连，所述电动喷嘴固连在横梁上并与信息处理器电连接。该现有专利虽然解决了对田埂进行除草剂喷洒的专用于喷洒田埂除草剂的无人机，但是还存在以下缺点：
1、除草剂需要提前稀释好，然后装进无人机中的药箱，无人机会增加负重，无人机再飞到农田的田埂处时，其会消耗更多的能量，不节能；
2、由于药箱容积大小有限，当喷洒完药箱中的除草剂后，无人机又需要从田埂处飞回来添加药液，当需要对较多田埂除草时，无人机就得来回往复添加药液，不节能，且工作效率低。
发明内容
本发明意在提供专用于喷洒田埂除草剂的无人机，实现了使用无人机对田埂进行除草剂的喷洒，达到了节能的效果，且提高了工作效率。
本发明提供基础方案是：专用于喷洒田埂除草剂的无人机，包括机架、旋翼和旋翼电机，机架安装有用于给用电部件供电的电池和用于控制无人机及远程通讯的信息处理器，旋翼安装在机架上，旋翼下方连接旋翼电机，所述机架下方设有第一弹性药箱，第一弹性药箱下方连接有第二弹性药箱，两个药箱之间设有自控阀门，所述自控阀门控制第一弹性药箱中的药液流进第二弹性药箱中，所述自控阀门包括检测药液的传感器、接收传感器传输信号的控制器和受控制器指令操作的阀门执行器，所述传感器位于第二弹性药箱内壁下端；所述第二弹性药箱连通有水管和导流管，水管位于传感器上方，导流管的下端设有电动喷嘴和横梁，电动喷嘴与信息处理器电连接，横梁下方两侧各铰接有限位爪，限位爪下方设有前后导向轮，前后导向轮下方设有支撑块，所述限位爪同时通过弹簧与横梁相连。
基础方案的工作原理：第一弹性药箱装满除草剂，第二弹性药箱装入低于连通水管位置的除草剂，启动无人机，无人机飞至田埂处，在无人机下落时使得限位爪顺利夹住田埂的两侧，支撑块用于将限位爪稳固在田埂两侧。由于限位爪卡住田埂不动，那么无人机在继续往下飞时，无人机挤压第一弹性药箱和第二弹性药箱向下移动，第二弹性药箱便带动水管下移至农田中，在第二弹性药箱的下移过程中，第二弹性药箱内的空气就从水管处挤压出去，第二弹性药箱内的气压低于外部气压，水管插进田中的水后，使无人机向上飞行，从而带动第一弹性药箱和第二弹性药箱上移，第二弹性药箱在上移过程中，为了平衡第二弹性药箱和水中压强差，水便从水管进入到第二弹性药箱，进而对除草剂稀释，稀释后的除草剂药液不超过第二弹性药箱与水管的连通处。此时，信息处理器控制电动喷嘴，稀释后的除草剂便通过电动喷嘴洒在田埂的杂草上，前后导向轮跟随无人机的飞行便沿田埂走向前后移动，进行除草，其防止了除草剂洒在田埂两侧的农作物上。
除草一段时间过后，第二弹性药箱内的传感器未感应到除草剂药液，说明除草剂即将用完，则传感器将信号传输给控制器，控制器便发出指令来操作阀门执行器打开，此时第一弹性药箱内的除草剂流入第二弹性药箱，当传感器感应到除草剂药液时，传感器又给控制器传输信号，控制器便发出指令来操作阀门执行器关闭，第一弹性药箱内的除草剂不再流入第二弹性药箱。流入第二弹性药箱内的除草剂需要稀释，便重复上述步骤，先使无人机往下飞，水管进入到田中水后，再使无人机往上飞，水便从水管进入第二弹性药箱，第二弹性药箱内的除草剂就被稀释，从而又可给田埂喷洒除草剂。
基础方案的有益效果是：1、本发明设置限位爪、导向轮和支撑块，通过限位爪卡在田埂两侧，实现了无人机对田埂进行喷洒除草剂的功能，且避免了对田埂两侧农作物的伤害。限位爪与横梁连接弹簧，使得限位爪具有张力，可卡住在不同宽度的田埂两侧，提高了此无人机的利用率。
2、第二弹性药箱连通水管，实现了从农田里抽水稀释第二弹性药箱的除草剂，不需要将稀释后的除草剂添加到药箱后，再使无人机飞到田埂去，从而减轻了无人机在第一次飞出的负重，可达到节能效果。
3、在无人机上设有第一弹性药箱和第二弹性药箱，第一弹性药箱可装满除草剂，其通过自控阀门给第二弹性药箱提供原料，可及时给无人机添加除草剂，不需要无人机多次往复添加除草剂，提高了效率，进一步实现节能。
优选方案一：作为基础方案的优选，还包括卫星定位装置和自动导航装置，所述自动导航装置预先装有根据田埂位置制成的电子地图。
有益效果：无人机是由人工远程遥控的，对于田埂位置的识别是由人工目视识别，那么在无人机上添加卫星定位装置和自动导航装置，可实现无人机的自动识别，避免人跑到现场监控，减少了人力。
优选方案二：作为基础方案或优选方案一的优选，所述水管内设有过滤网。
有益效果：由于是加入农田中的水稀释除草剂，则在水管内设有过滤网，在第二弹性药箱吸水时，防止将农田中的泥沙一起吸进箱内。
优选方案三：作为优选方案二的优选，所述第一弹性药箱和第二弹性药箱均设有椭球型结构。
有益效果：采用该结构可以减小药箱的空气阻力，进一步降低无人机的能力消耗，不仅达到节能的效果，还美观。
优选方案四：作为优选方案三的优选，所述第一弹性药箱的上方通过四个卡爪与机架卡接，所述四个卡爪均匀分布在第一弹性药箱的上方。
有益效果：四个卡爪均匀分布，使得第一弹性药箱受力均匀，更加稳定和牢固地卡接在机架上。
优选方案五：作为基础方案或优选方案四的优选，所述第二弹性药箱内设有电动搅拌器。
有益效果：给第二弹性药箱内加水稀释除草剂时，电动搅拌器可对除草剂进行混合，使得药剂稀释均匀，达到最佳药效，并且也防止除草剂发生沉淀。
附图说明
图1为现有技术中的旋翼无人机的结构示意图；
图2为本发明专用于喷洒田埂除草剂的无人机实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：机架1、旋翼2、旋翼电机3、第一弹性药箱4、第二弹性药箱5、卡爪6、水管7、导流管8、过滤网9、横梁10、电动喷嘴11、限位爪12、弹簧13、支撑块14、前后导向轮15。
如图2所示的专用于喷洒田埂除草剂的无人机，包括机架1、旋翼2和旋翼电机3，旋翼2为四个，并且通过横向连杆安装于机架1的四周，每个旋翼2下方连接有一台旋翼电机3，机架1上还安装有用于给用电部件供电的锂电池和用于控制无人机及远程通讯的信息处理器。机架1的下方安装有第一弹性药箱4，第一弹性药箱4的下方连接有第二弹性药箱5，第一弹性药箱4和第二弹性药箱5均为椭球型结构，且都为透明塑料橡胶材料制成，用户可以直观地看见药箱里的药液情况。第一弹性药箱4的上方通过四个卡爪6与机架1卡接，四个卡爪6均匀设置在第一弹性药箱4上，第二弹簧13药箱内设有电动搅拌器。第一弹性药箱4与第二弹性药箱5之间设有自控阀门，自控阀门控制第一弹性药箱4内的药液进入到第二弹性药箱5内，自控阀门包括传感器、控制器和阀门执行器，传感器设在第二弹性药箱5内壁的下端，其距离第二弹性药箱5底端8cm，控制器通过传感器检测第二弹性药箱5内药液的高度，当控制器检测到第二弹性药箱5内药液高度高于预设值时控制阀门执行器关闭；当控制器检测到第二弹性药箱5内药液高度低于预设值时控制阀门执行器打开，第一弹性药箱4内的药液就流进第二弹性药箱5内。其中，传感器选用LC-SW1型水位传感器，控制器选用DFZK型控制器，阀门执行器选用NR230A球阀器。
第二弹性药箱5连通有水管7和导流管8，水管7内设有过滤网9，水管7位于传感器上方，其水管7距离第二弹性药箱5底端5cm。导流管8连通在第二弹性药箱5底端的中间位置，导流管8下端固连有横梁10，横梁10的中心处固连有电动喷嘴11，电动喷嘴11与信息处理器电连接。横梁10下方两侧各铰接有限位爪12，横梁10下方两侧设有转轮，限位爪12连接在转轮上，限位爪12同时通过弹簧13与横梁10相连。限位爪12的下端固连有支撑块14，支撑块14与限位爪12套有前后导向轮15。
在本实施例中，还加装有卫星定位装置和自动导航装置，自动导航装置装有事先将田埂位置制成的电子地图，从而可实现无人机的自动识别，避免人跑到现场监控，减少了人力。
具体工作时，第一弹性药箱4装满除草剂，第二弹性药箱5装入低于连通水管7位置的除草剂，启动无人机，通过无人机的自动导航控制其飞至田埂处，在无人机下落时使得限位爪12顺利夹住田埂的两侧，支撑块14用于稳固限位爪12夹住在田埂两侧。由于限位爪12卡住田埂不动，那么无人机在继续往下飞时，无人机挤压第一弹性药箱4和第二弹性药箱5向下移动，第二弹性药箱5便带动水管7下移至农田中，在第二弹性药箱5的下移过程中，第二弹性药箱5内的空气就从水管7处挤压出去，其第二弹性药箱5内的气压低于外部气压，水管7插进田中的水后，使无人机向上飞行，从而带动第一弹性药箱4和第二弹性药箱5上移，第二弹性药箱5在上移过程中，为了平衡第二弹性药箱5和水中压强差，水便从水管7进入到第二弹性药箱5，水经过水管7中的过滤网9滤除了水中的泥沙，进而对除草剂稀释，稀释后的除草剂药液不超过第二弹性药箱5与水管7的连通处。此时，信息处理器控制电动喷嘴11，稀释后的除草剂便通过电动喷嘴11洒在田埂的杂草上，前后导向轮15跟随无人机的飞行便沿田埂走向前后移动，进行除草。
除草一段时间过后，第二弹性药箱5内的传感器未感应到除草剂药液，说明除草剂即将用完，则传感器将信号传输给控制器，控制器便发出指令来操作阀门执行器打开，此时第一弹性药箱4内的除草剂流入第二弹性药箱5，当传感器感应到除草剂药液时，传感器又给控制器传输信号，控制器便发出指令来操作阀门执行器关闭，第一弹性药箱4内的除草剂不再流入第二弹性药箱5。流入第二弹性药箱5内的除草剂需要稀释，便重复上述步骤，先使无人机往下飞，水管7进入到田中水后，再使无人机往上飞，水便从水管7进入第二弹性药箱5，第二弹性药箱5内的除草剂就被稀释，从而又可给田埂喷洒除草剂。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (6)
1.专用于喷洒田埂除草剂的无人机，包括机架、旋翼和旋翼电机，机架安装有用于给用电部件供电的电池和用于控制无人机及远程通讯的信息处理器，旋翼安装在机架上，旋翼下方连接旋翼电机，其特征在于：所述机架下方设有第一弹性药箱，第一弹性药箱下方连接有第二弹性药箱，两个药箱之间设有自控阀门，所述自控阀门控制第一弹性药箱中的药液流进第二弹性药箱中，自控阀门包括检测药液的传感器、接收传感器传输信号的控制器和受控制器指令操作的阀门执行器，所述传感器位于第二弹性药箱内壁下端；所述第二弹性药箱连通有水管和导流管，水管位于传感器上方，导流管的下端设有电动喷嘴和横梁，电动喷嘴与信息处理器电连接，横梁下方两侧各铰接有限位爪，限位爪下方设有前后导向轮，前后导向轮下方设有支撑块，所述限位爪同时通过弹簧与横梁相连。
2.根据权利要求1所述的专用于喷洒田埂除草剂的无人机，其特征在于：还包括卫星定位装置和自动导航装置，所述自动导航装置预先装有根据田埂位置制成的电子地图。
3.根据权利要求1或2所述的专用于喷洒田埂除草剂的无人机，其特征在于：所述水管内设有过滤网。
4.根据权利要求3所述的专用于喷洒田埂除草剂的无人机，其特征在于：所述第一弹性药箱和第二弹性药箱均设有椭球型结构。
5.根据权利要求4所述的专用于喷洒田埂除草剂的无人机，其特征在于：所述第一弹性药箱的上方通过四个卡爪与机架卡接，所述四个卡爪均匀分布在第一弹性药箱的上方。
6.根据权利要求1或5所述的专用于喷洒田埂除草剂的无人机，其特征在于：所述第二弹性药箱内设有电动搅拌器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180706 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |