CN108496939B - 植保无人机自动灌药系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植保无人机自动灌药系统，包括基座、用于停靠无人机的站台、设置在基座上用于灌装药液的注液组件以及充电装置，还包括设置于基座上用于驱动站台靠近或远离注液组件运动的输送装置和设置于药桶上部的自闭式桶盖；所述注液组件包括导液管、与导液管连接的注液管、与基座单自由度滑动连接的用于支撑注液管的悬臂梁和用于控制注液管注液的电动水阀；所述站台包括承载无人机的承载平台、设置在承载平台上的用于称量药桶内液体重量的称量元件和用于对无人机限位的定位装置。本发明给无人机及时的补给电能和药液，并且加药时无需更换药桶整个过程无需人工参与，省时省力。

Description

植保无人机自动灌药系统

技术领域

本发明涉及一种无人机补给系统，尤其涉及一种植保无人机自动灌药系统。

背景技术

随着技术的发展和信息技术的发展，植保无人机被更多的用来取代人工施肥和喷药。但目前植保无人机的药桶容量有限，在植保过程中需要将空药桶取下将满载的药桶安装在无人机上，为了满足工作的需要必须人工频繁的更换药桶费时费力；其次，每次向药桶内加注药液时均需要将药桶盖打开，当药桶灌满后在将药桶盖合上，无法在不打开桶盖的情况下进行灌药，因此其灌装效率低；同时当药桶将被加注满时药桶内部的药液会向外涌溅，造成大量药液流出，导致药桶不能被完全被灌满继而使药桶初始所承装的药液更少极大的影响了植保的效率；最后，现有植保无人机还存一下两个凸出问题：一是，其电能消耗快电池储存的能量有限，无法实现单机单块电池完成大面积的植保工作；二是，无人机机翼或其他薄弱元件容易被压坏所以其转运比较困难。因此，有必要对现有技术改进以解决上述技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种植保无人机自动灌药系统，其可以给能够给无人机及时的补给电能和药液，并且加药时无需更换药桶整个过程无需人工参与，具体而言通过以下技术方案实现：

本发明所述的植保无人机自动灌药系统，包括基座、用于停靠无人机的站台、设置在基座上用于灌装药液的注液组件以及充电装置，还包括设置于基座上用于驱动站台靠近或远离注液组件运动的输送装置和设置于药桶上部的自闭式桶盖；所述自闭式桶盖，包括设置药桶上部的桶盖、设置于桶盖内部沿桶盖轴线转动连接的阀芯和设置于桶盖与阀芯之间的复位元件；

所述阀芯轴截面为“H型”，其上部设置有第一出液口；所述桶盖侧壁上设置有与第一出液口配合的第二出液口。

所述注液组件包括导液管、与导液管连接的注液管、与基座单自由度滑动连接的用于支撑注液管的悬臂梁和用于控制注液管注液的电动水阀；所述站台包括承载无人机的承载平台、设置在承载平台上的用于称量药桶内液体重量的称量元件和用于对无人机限位的定位装置。

进一步，所述输送装置包括与所述承载平台滑动连接的轨道和用于驱动承载平台运动的第一驱动装置，所述第一驱动装置设置于所述轨道上；还包括用于驱动轨道上下竖直运动的举升装置；所述承载平台、轨道和举升装置均设置于所述基座内部。

进一步，所述站台设置有多个，其承载平台均与滑轨单自由度滑动连接；所述第一驱动装置包括固定连接两相邻于承载平台的杆件、分别设置于任一承载平台两侧的绳索和用于缠绕绳索的绕线器，所述绳索沿承载平台运动方向设置；所述绕线器至少设置有两个。

进一步，所述基座设置于地平面以下且其上还设置有用于密封基座上部的密封盖，所述密封盖下端设置有齿条，所述基座上还设置有驱动元件，所述驱动元件上设置有与所述齿条啮合的齿轮。

进一步，所述定位装置包括用于定位无人机支脚定位块、电磁盘和用于驱动定位块的第二驱动装置；所述定位块与承载平台单自由度滑动连接，所述电磁盘与定位块垂直设置且固定连接于承载平台上端。

进一步，所述充电装置为无线充电装置，所述无线充电装置与发电装置连接。

本发明还提供了一种适用于所述植保无人机自动灌药系统的自闭式桶盖，其可以在不打开桶盖的情况下实现向药桶内加注药液且能使被加注的药液沿药桶内壁流入药桶内,具体而言通过以下技术方案实现：

进一步，所述阀芯上位于第一出液口的相对侧的上方设置有凸轮槽，所述注液管外壁上设置有与凸轮槽配合的凸起部。

进一步，所述阀芯内部上端设置有第一密封环；所述桶盖的内壁和阀芯外壁之间设置有第二密封环，所第二密封环位于第一出液口的上部，所述第一密封环设置于第一出液口和凸轮槽之间。

进一步，所述复位元件为涡旋弹簧，所述涡旋弹簧设置于阀芯下部。

进一步，所述桶盖位于第二出液阀上方设置有用于与药桶连接的螺纹结构。

本发明的有益效果：本发明所述植保无人机自动灌药系统实现了智能化为无人机加注药液且无需更换药壶，极大的提高了无人的植保效率同时降低了人工劳动强度且避免了药液对人的致敏现象的发生；本发明所述的植保无人机自动灌药系统既可以设置于地平面以下又可以设置于运输车车辆上，使无人机封藏于地下或随运输车辆移动极大的方便了无人机的周转且周转效率高、无人机被压坏现象极大的减少。

本发明所述适用于所述植保无人机自动灌药系统的自闭式桶盖不仅能满足自动加注药液的需要且无被药液从药桶内向外涌溅的现象发生。

本发明的其他有益效果将结合下文具体实施例中进行进一步的说明。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为植保无人机自动灌药系统结构示意图；

图2为自闭式桶盖结构示意图；

图3为自闭式桶盖正视图；

图4为注液管结构示意图。

图中：1、基座；2、剪刀式举升机；3、轨道；4、绕线器Ⅱ；5、导轮Ⅱ；6、驱动元件；7、密封盖；8、第二驱动装置；9、承载平台；10、一号无人机；11、自闭式桶盖；12、无人机支脚；13、电磁盘；14、定位块；15、绳索；16、感应开关；17、注液管；18、电动水阀；19、太阳能发电系统；20、悬臂梁；21、电磁发生器；22、导轮Ⅰ；23、绕线器Ⅰ；24、杆件；25、齿条；26、二号无人机；111、阀芯；112、第一出液口；113、涡旋弹簧；114、桶盖；115、第二出液口；116、凸轮槽；117、第一密封环；118、第二密封环。

具体实施方式

如图1-3所示：本实施例中的植保无人机自动灌药系统，包括基座1、用于停靠无人机的站台、设置在基座1上用于灌装药液的注液组件以及充电装置，还包括设置于基座1上用于驱动站台靠近或远离注液组件运动的输送装置和设置于药桶上部的自闭式桶盖11；所述注液组件包括导液管(图中未标识)、与导液管连接的注液管17、与基座1单自由度滑动连接的用于支撑注液管17的悬臂梁20和用于控制注液管注液的电动水阀18；所述站台包括承载无人机的承载平台9、设置在承载平台9上的用于称量药桶内液体重量的称量元件(图中未标识)和用于对无人机限位的定位装置。当然还包括用于存储药液的储药罐，所述导液管另一端与储药罐连接。进一步，所述单自由度滑动连接可以采用T型槽和燕尾槽的形式来实现也可以采用类似于滑轨滑块机构的方式来实现；所述电动水阀18可以是电磁阀也可是现有技术中其他的电动阀门；所述称量元件可以为压力传感器也可以是称重传感器或者电子秤；所述充电装置优先采用下文无线充电装置，此为现有技术在此不再赘述。

在本实施例中，所述输送装置包括与所述承载平台9滑动连接的轨道3和用于驱动承载平台9运动的第一驱动装置，所述第一驱动装置设置于所述轨道3上；还包括用于驱动轨道3上下竖直运动的举升装置；所述承载平台9、轨道3和举升装置均设置于所述基座1内部。所述滑动连接优先选用单自由度滑动连接，则其第一驱动装置可以采用下文中的具体绳索牵引式驱动结构当然也可用现有技术中其他的直线驱动结构，所述举升装置可以采用剪刀式举升机2或液压缸，此为现有技术，在此不再赘述。所述第一驱动装置、承载平台9配合上文中的定位装置实现了对无人机连同其上的药桶水平输送，使药桶上自闭式桶盖11准确置于所述注液管17正下方，所述举升装置在不破坏自闭式桶盖11与注液管17相对位置的情况下实现了对轨道3及与设置在轨道3上的零件的整体上移或下移，便于本发明所述植保无人机自动灌药系统整体的隐藏于所述基座1内部。在使用本发明所述植保无人机自动灌药系统时有利于注液管17准确插入自闭式桶盖11内，在使用或周转本发明所述植保无人机自动灌药系统时有利减少对无人机的风阻和减低整个系统的重心，使存放或周转时减小晃动能有效避免无人机损坏。

在本实施例中，所述站台设置有多个，其承载平台9均与轨道3单自由度滑动连接；所述第一驱动装置包括固定连接两相邻于承载平台9的杆件24、分别设置于任一承载平台9两侧的绳索15和用于缠绕绳索15的绕线器，所述绳索15沿承载平台9运动方向设置；所述绕线器至少设置有两个分别为绕线器Ⅰ23和绕线器Ⅱ4。用绕线器Ⅰ23和绕线器Ⅱ4转过的转数来确定承载平台9移动的距离，以便使自闭式桶盖11能与注液管17在承载平台9移动后能够相对。为了能使绕线器布置到轨道3的下方且使绳索15运动的更平顺可在轨道3两端增设两导轮分别为导轮Ⅰ22和导轮Ⅱ5，当绳索15运动的平顺时有利于精确控制承载平台9移动的距离即有利于自闭式桶盖11能与注液管17在承载平台9移动后能够相对。为了保证更好的自闭式桶盖11能与注液管17相对的位置效果便于注液管17顺利插入自闭式桶盖11内，可在轨道3两端增设感应开关16。所述的感应开关16可以是接近开关、限位开关等，用于检测无人机是否停使自闭式桶盖11与注液管17上下相对以便注液管17顺利插入自闭式桶盖11。设置多个站台的好处在于可以实现向一排上的多个无人机药桶内同时加注药液，极大的提高了工作效率；另一个好处在于，在灌药作业时可以把其他要灌药的无人机停靠而不受悬臂梁20的影响。进一步，采用本发明所述的第一驱动装置相比于链条驱动的好处在于：前者更耐磨损，对环境的要求低更能适应本发明所述植保无人机自动灌药系统应用于田间风沙的环境中。

在本实施例中，所述基座1设置于地平面以下且其上还设置有用于密封基座1上部的密封盖7，所述密封盖7下端设置有齿条25，所述基座1上还设置有驱动元件6，所述驱动元件6上设置有与所述齿条25啮合的齿轮(图中未标识)。所述驱动元件6可以是电机或液压马达等，优先电机。设置密封盖7可以使无人机长久放置而不受天气和风沙的影响同时在长久储存无人机时可在密封盖7上部通车不影响正常的交通极大的方便了本发明所述植保无人机自动灌药系统在田间的位置的布置。

在本实施例中，所述定位装置包括用于定位无人机支脚定位块14、电磁盘13和用于驱动定位块的第二驱动装置8；所述定位块14与承载平台9单自由度滑动连接，所述电磁盘13与定位块14垂直设置且固定连接于承载平台9上端。设置上述的定位装使得无人机降落在承载平台9时无需精确停靠也能保证药桶上部的自闭式桶盖11与注液管17的相对位置。具体的为：无人机任意停靠在承载平台9由定位块在第二驱动装置8的作用下将无人机支脚X方向定位，然后在给电磁盘13通电，则电磁盘13对无人机支脚产生磁力使无人机支脚Y方向定位。通过对无人机支脚的X方向和Y方向的准确定位使得无人机每次在承载平台9上的任意降落均能变成唯一的停靠即无人机最终的停靠位置相对承载平台9是唯一不变的，这样有利于保证保证药桶上部的桶盖11与注液管17的相对位置。需要说明的是所述X方向和Y方向仅是为了表述的方便并不对本发明产生限定，所述的Y方向垂直纸面向内图1中用标识。进一步，所述第二驱动装置8优选双杆气缸，当然也可采用现有技术中其他的直线驱动装置在此不再赘述。

在本实施例中，所述充电装置为无线充电装置，所述无线充电装置与发电装置连接。所述无线充电装置可以采用电磁感应式的无线充电装置、无线电波无线充电装置、磁共振作用无线充电装置等等，例如：磁共振作用无线充电装置包括电磁发生器21和设置在无人机上的电磁接收器(图中未标识)以及电磁转换器(图中未标识)此为现有技术在此不再赘述。进一步的设置无线充电装置相比传统的有线在无人机起落时无需人工插拔充电器便于无人机的起降，前者更适合本发明所述植保无人机自动灌药系统应用。进一步，所述无线充电装置与太阳能发电系统19连接，以便使本发明所述植保无人机自动灌药系统自动化程度更高。

一种适应于所述植保无人机自动灌药系统的自闭式桶盖，包括设置药桶上部的桶盖114、设置于桶盖114内部与桶盖114转动连接的阀芯111和设置于桶盖114与阀芯111之间的复位元件；所述阀芯111轴截面为“H型”，其上部设置有第一出液口112，与第一出液口112的相对侧设置有凸轮槽；所述桶盖114侧壁上设置有与第一出液口112配合的第二出液口115。进一步，所述复位元件可以是下文中的涡旋弹簧113可以是是普通的圆柱形弹簧还可以是现有技术中其他的复位元件。进一步的，所述第一出液口112与第二出液口115在注液管17未插入所述自闭式桶盖11前两者是错位设置的，此时第一出液口112与第二出液口115不贯通。由于第一出液口112与第二出液口115分别位于阀芯111和桶盖114的侧壁上，所以药液流向药桶内臂，因此不易溅起水花。

在本实施例中，所述复位元件为涡旋弹簧113，所述涡旋弹簧113设置于阀芯111下部。桶盖114、阀芯111、涡旋弹簧113安装完成后既可以充当一个传统的桶盖来用也可是当做一个插拔式自闭阀来应用同时这样设置结构紧凑、造价成本低且便于组装。

在本实施例中，所述阀芯111内部设置有第一密封环117；所述桶盖114的内壁和阀芯111外壁之间设置有第二密封环118，所述第一密封环117、第二密封118环均位于第一出液口112的上部。设置第一密封环117好处在于在注液管17插入阀芯111内进行灌药作业时阻止了阀芯111内部药液沿液管17外壁外流，设置第二密封环118的好处在于阻止在无人机植保作业时药桶的药液沿阀芯111外流。

在本实施例中，所述桶盖114位于第二出液口115上方设置有用于与药桶连接的螺纹结构，所述螺纹结构优先选用密封密螺纹，以便于桶盖114与药桶接触时的密封防止药桶内的药液外溢。

工作原理：首先启动本系统，此时密封盖7开启，在剪刀式举升机2将轨道3连同站台升起且悬臂梁20沿基座1向上滑动；然后，无人机搭载空的药桶降落在承载平台9上，此时安装在承载平台9的电子秤感应到信号，之后定位块14在双杆气缸的带上下将无人机支脚X方向定位，再给电磁盘13通电，则电磁盘13对无人机支脚产生磁力使无人机支脚Y方向定位；再后，承载平台9在第一驱动装置作用将一号无人机送至注液管17下，然后根据电子秤称量的数据确定需灌药量；最后，注液管17在驱动元件的带动下向下移动插入阀芯111内，此时注液管17上的凸起与阀芯11上的凸轮槽116配合驱动阀芯111在桶盖114内转动使得第一出液口112与第二出液口115重合。同时电子秤感应到此时压力，当电子秤达到一定的数值后电动水阀18开启进行灌药作业。当药桶被灌满时，电子秤有到达最高值，此时注液管17在驱动元件的带动下向上移动驱动阀芯111在桶盖114内转动使得第一出液口112与第二出液口115错位的状态，涡旋弹簧113将这种错位状态保持，其他装置进行复位等待下次灌药的开始。进一步，当灌药作业的同时若再有无人机飞来需要灌药，例如二号无人机26灌药，则其可降落到另一排的承载平台上，其灌药作业与上述相同在此不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种植保无人机自动灌药系统，其特征在于：包括基座、用于停靠无人机的站台、设置在基座上用于灌装药液的注液组件以及充电装置，还包括设置于基座上用于驱动站台靠近或远离注液组件运动的输送装置和设置于药桶上部的自闭式桶盖，自闭式桶盖包括设置药桶上部的桶盖、设置于桶盖内部沿桶盖轴线转动连接的阀芯和设置于桶盖与阀芯之间的复位元件；所述阀芯轴截面为“H型”，其上部设置有第一出液口；所述桶盖侧壁上设置有与第一出液口配合的第二出液口；

所述注液组件包括导液管、与导液管连接的注液管、与基座单自由度滑动连接的用于支撑注液管的悬臂梁和用于控制注液管注液的电动水阀；所述站台包括承载无人机的承载平台、设置在承载平台上的用于称量药桶内液体重量的称量元件和用于对无人机限位的定位装置；所述输送装置包括与所述承载平台滑动连接的轨道和用于驱动承载平台运动的第一驱动装置，所述第一驱动装置设置于所述轨道上；还包括用于驱动轨道上下竖直运动的举升装置；所述承载平台、轨道和举升装置均设置于所述基座内部。

2.根据权利要求1所述的植保无人机自动灌药系统，其特征在于：所述站台设置有多个，其承载平台均与滑轨单自由度滑动连接；所述第一驱动装置包括固定连接两相邻于承载平台的杆件、分别设置于任一承载平台两侧的绳索和用于缠绕绳索的绕线器，所述绳索沿承载平台运动方向设置；所述绕线器至少设置有两个。

3.根据权利要求2所述的植保无人机自动灌药系统，其特征在于：所述基座设置于地平面以下且其上还设置有用于密封基座上部的密封盖，所述密封盖下端设置有齿条，所述基座上还设置有驱动元件，所述驱动元件上设置有与所述齿条啮合的齿轮。

4.根据权利要求1所述的植保无人机自动灌药系统，其特征在于：所述定位装置包括用于定位无人机支脚定位块、电磁盘和用于驱动定位块的第二驱动装置；所述定位块与承载平台单自由度滑动连接，所述电磁盘与定位块垂直设置且固定连接于承载平台上端。

5.根据权利要求1所述的植保无人机自动灌药系统，其特征在于：所述充电装置为无线充电装置，所述无线充电装置与发电装置连接。

6.一种适应于1-6任一权利要求所述植保无人机自动灌药系统的自闭式桶盖，其特征在于：所述阀芯上位于第一出液口的相对侧的上方设置有凸轮槽，所述注液管外壁上设置有与凸轮槽配合的凸起部。

7.根据权利要求6所述的自闭式桶盖，其特征在于：所述阀芯内部上端设置有第一密封环；所述桶盖的内壁和阀芯外壁之间设置有第二密封环，所第二密封环位于第一出液口的上部，所述第一密封环设置于第一出液口和凸轮槽之间。

8.根据权利要求7所述的自闭式桶盖，其特征在于：所述复位元件为涡旋弹簧，所述涡旋弹簧设置于阀芯下部。

9.根据权利要求8所述的自闭式桶盖，其特征在于：所述桶盖位于第二出液阀上方设置有用于与药桶连接的螺纹结构。