CN109552633A - 用于农药喷洒作业的中小型旋翼无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于农药喷洒作业的中小型旋翼无人机，包括机架以及固定在机架上的旋翼系统、供药系统、电源系统、起落架和中央控制系统，所述电源系统通过电线先连接到中央控制系统并通过中央控制系统集中供电，中央控制系统与旋翼系统和供药系统连接并控制其工作，所述旋翼系统安置在无人机机架的四个角上并采用电机驱动四旋翼方式作业，所述供药系统通过电泵将农药经由下方的多组喷头喷洒，所述的起落架安装在机架的机臂下方并承担无人机的运输及起降缓冲。本发明应用于植保作业时，续航时间延长、环境噪音小、供药效率高，另外本发明的无人机机体结构具有比强度高、占地面积小、装卸运输简单、有效载荷利用率高的优点，具有技术创新性和普及价值。
Description
技术领域
本发明涉及无人机应用技术领域，具体是一种用于农药喷洒作业的中小型旋翼无人机。
背景技术
我国国土面积较大，具有丰富的农业、林业资源，农业植保作业年需求量大。在进行农药喷洒作业时，传统的人工作业方式具有效率不高、施药不均匀、农药有残留、费水费药的缺点，亟需通过机械化作业方式提高效率。
将无人机这一生产手段引入农业生产具有极大的实用价值。在进行农药喷洒作业时，无人机比人工打药成本低，且作业效率高、能省水省药。我国的农业植保无人机项目方兴未艾，市场需求量大、无人机保有量和总作业面积逐年增高，但目前国内用于农业生产的无人机产品构型及工作方式存在很大的差别，不同产品的质量良莠不齐。
目前，用于农药喷洒作业的无人机的构型主要有无人直升机和多轴飞行器，动力来源主要是油动和电动。无人直升机多采用油动方式，具有载药量高、航时较长的优点，缺点是销售及维护价格高、燃油污染较大、发动机磨损大；多轴飞行器多采用环保的蓄电池，操作维护简便，造价较低，但载药量较少、航时较短，因而作业面积较小。另外，对于多旋翼无人机而言，较为轻小的构型限制了无人机机体对蓄电池和农药的搭载，还导致了旋翼系统对喷洒农药过程的干扰，进而限制了多旋翼无人机的工作效率。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种用于农药喷洒作业的中小型旋翼无人机，可以解决现有旋翼无人机工作时间短、载药量少、雾化效果不高等问题，可以把多旋翼无人机结构简单的优点和无人直升机载药量高的优点结合起来。
本发明包括机架以及固定在机架上的旋翼系统、供药系统、电源系统、起落架和中央控制系统，所述电源系统通过电线连接到中央控制系统并通过中央控制系统集中供电，中央控制系统与旋翼系统和供药系统连接并控制其工作，所述旋翼系统安置在无人机机架的四个角上并采用电机驱动四旋翼方式作业，所述供药系统通过电泵将农药经由下方的多组喷头喷洒，所述的起落架安装在机架的机臂下方并承担无人机的运输及起降缓冲。
进一步改进，所述的旋翼系统每个角上均具有旋转方向相反的两套旋翼，上下两个旋翼共轴且转向相反，用来抵消反扭矩。
进一步改进，所述的机架为若干高强度复合材料空心圆管组成的框架结构，空心圆管之间通过金属轴套固定，各结构的供电线路内埋在空心圆管内。
进一步改进，所述的中央控制系统通过搭载平台搭载在机架平面上的中心位置；所述的电源系统为若干蓄电池组，蓄电池组均匀分布在中央控制系统两侧的搭载平台。
进一步改进，所述的供药系统均匀分布在中央控制系统两侧，每侧均包括农药桶、电泵和喷头，农药桶通过橡胶软管连接到电泵，电泵通过金属硬管与喷头连接，机架下方安装有装载箱，农药桶、电泵和电源系统设置在装载箱内部，喷头设置在装载箱外部，连接喷头的金属硬管通过卡箍与装载箱底部固定。
进一步改进，所述起落架有四个并通过轴套固定在机架下方，起落架底部安装有耐磨橡胶套以应对无人机日常运输及起降时的缓冲。
本发明有益效果在于：
1、该农药喷洒无人机融合了无人直升机和多旋翼无人机的优势，一方面能够像无人直升机一样具有大的载药量、高的工作效率和良好的雾化效果，另一方面能够像多旋翼无人机一样结构简单、操作简便。
2、针对多旋翼无人机的农药载荷大多数集中在机身轴线，从而装药量少的特点，采用了无人机机臂对称搭载药箱的构型。农药不再像传统方式那样在中央布置，而是改为由两侧的箱体对称搭载农药箱等有效载荷，这样增加了装药量，同时有利于机身平衡，还可以获得更大的喷洒面积。
3、针对多旋翼无人机蓄电池比燃油发动机寿命更长的优势，采用蓄电池供能；针对多旋翼无人机多为轻型、蓄电池较小的特点，采用多组蓄电池对无人机续航功能加以强化升级；采用了无人机机臂两侧对称挂载蓄电池的构型，两组蓄电池对称安装在控制平板上，另外四组蓄电池对称布置在两侧箱体内，这样既有利于重心的稳定，又增大了无人机的续航时间。
4、采用把六组蓄电池通过电线连接到控制系统再统一供电的形式，有利于飞行安全；采用把两个农药箱通过橡胶管通过泵压集中供药的形式，有利于农药喷洒均匀。
5、对起落架底部配备耐磨橡胶，有利于无人机起降的缓冲保护。
附图说明
图1是中小型旋翼无人机的等轴测视图。
图2是中小型旋翼无人机的俯视图。
图3是中小型旋翼无人机的底视图。
图4是中小型旋翼无人机的侧视图。
图5是中小型旋翼无人机机架的等轴侧视图。
图6是中小型旋翼无人机的单个电池。
图7是中小型旋翼无人机电源系统与控制系统的连接关系1。
图8是中小型旋翼无人机电源系统与控制系统的连接关系2。
图9是中小型旋翼无人机机架的控制系统。
图10是中小型旋翼无人机供药系统与控制系统的连接关系1。
图11是中小型旋翼无人机供药系统与控制系统的连接关系2。
图12是中小型旋翼无人机的农药箱。
图13是中小型旋翼无人机的农药箱和电池组在装载箱内的布局。
图14是中小型旋翼无人机的泵和喷头。
图15是中小型旋翼无人机的单个旋翼系统。
图16是中小型旋翼无人机所有旋翼系统的布局。
图17是中小型旋翼无人机的起落架。
图中：1.机架，2.旋翼系统，3.供药系统，4.电源系统，5.起落架，6.中央控制系统，7.机臂，8.大卡箍，9.小卡箍，10.轴套，11.蓄电池箱，12.蓄电池箱卡箍，13.电线，14.控制系统箱，15.电泵，16.装载箱，17.搭载平台，18.喷头，19. 起落架支撑杆，20. 橡胶软管，21.农药桶，22.金属硬管，23.电机基座，24.电机，25.旋翼，26耐磨橡胶层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明一种具体实施方式如图1-17所示，其轴测图和三视图分别为图1-图4，包括机架1以及固定在机架1上的旋翼系统2、供药系统3、电源系统4、起落架5和中央控制系统6，所述电源系统4通过电线连接到中央控制系统6并通过中央控制系统6集中供电，中央控制系统6与旋翼系统2和供药系统3连接并控制其工作，所述旋翼系统2安置在无人机机架1的四个角上并采用电机驱动四旋翼方式作业，所述供药系统3通过电泵将农药经由下方的多组喷头喷洒，所述的起落架5安装在机架1的机臂下方并承担无人机的运输及起降缓冲。
机架1如图5所示，机架1为若干高强度复合材料空心圆管组成的框架结构，空心圆管之间通过金属轴套固定，各结构的供电线路内埋在空心圆管内。机架1用于固定中央控制系统6的为机臂7，用于固定旋翼系统2和起落架5的为侧臂。
中央控制系统6如图9所示，安装在控制系统箱14内，控制系统箱14搭载平台17上，搭载平台17通过小卡箍9搭载在机架1平面上的中心位置；所述的电源系统4为若干蓄电池组，单个蓄电池箱11如图6所示，通过蓄电池箱卡箍12固定在搭载平台17上。电源系统与控制系统的连接关系如图7和图8所示，蓄电池组均匀分布在中央控制系统6两侧，通过电线13与中央控制系统6连接。
所述的供药系统3如图10-14所示，均匀分布在中央控制系统6两侧，每侧均包括农药桶21、电泵15和喷头18，农药桶21通过橡胶软管20连接到电泵15，电泵15通过金属硬管22与喷头18连接，机架1的机臂7下方通过大卡箍8安装有装载箱16，农药桶21、电泵15和电源系统4设置在装载箱内部，喷头18设置在装载箱16外部，连接喷头18的金属硬管22通过卡箍与装载箱16底部固定。在进行农药喷洒作业时，中央控制系统6通控制电泵15工作，由于泵压的作用，两个农药桶21内的农药通过底部的橡胶管路20集中到一起再经由底部的两排喷头18喷洒到农作物上；两排有多个喷头且布置在无人机机架底部并均匀散开，是基于尽可能增大覆盖范围、尽可能增强雾化效果的考量。
所述的旋翼系统2安置在无人机机架1的四个角上，单个旋翼系统2如图15所示，包括固定在电机基座23内的电机24，电机24上下分别安装有共轴且转向相反的旋翼25，用来抵消反扭矩。
整体旋翼结构如图16所示，中央控制系统6接收操纵者发出的指令，并通过电线驱动电机24进而带动旋翼25旋转，使得无人机能够完成空中飞行的各种动作。
所述起落架5有四个并通过轴套10固定在机架1下方，单个起落架5如图17所示，包括起落架支撑杆19和耐磨橡胶层26，其中起落架支撑杆19通过轴套10与机架1的侧臂固定，起落架支撑杆19底部套有耐磨橡胶层26以应对无人机日常运输及起降时的缓冲。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于农药喷洒作业的中小型旋翼无人机，其特征在于：包括机架（1）以及固定在机架（1）上的旋翼系统（2）、供药系统（3）、电源系统（4）、起落架（5）和中央控制系统（6），所述电源系统（4）通过电线连接到中央控制系统（6）并通过中央控制系统（6）集中供电，中央控制系统（6）与旋翼系统（2）和供药系统（3）连接并控制其工作，所述旋翼系统（2）安置在无人机机架（1）的四个角上并采用电机驱动四旋翼方式作业，所述供药系统（3）通过电泵将农药经由下方的多组喷头喷洒，所述的起落架（5）安装在机架（1）的机臂下方并承担无人机的运输及起降缓冲。
2.根据权利要求1所述的用于农药喷洒作业的中小型旋翼无人机，其特征在于：所述的旋翼系统（2）每个角上均具有旋转方向相反的两套旋翼，上下两个旋翼共轴且转向相反。
3.根据权利要求1所述的用于农药喷洒作业的中小型旋翼无人机，其特征在于：所述的机架（1）为若干高强度复合材料空心圆管组成的框架结构，空心圆管之间通过金属轴套固定，各结构的供电线路内埋在空心圆管内。
4.根据权利要求1所述的用于农药喷洒作业的中小型旋翼无人机，其特征在于：所述的中央控制系统（6）通过搭载平台（17）搭载在机架（1）平面上的中心位置；所述的电源系统（4）为若干蓄电池组，蓄电池组均匀分布在中央控制系统（6）两侧的搭载平台（17）。
5.根据权利要求1所述的用于农药喷洒作业的中小型旋翼无人机，其特征在于：所述的供药系统（3）均匀分布在中央控制系统（6）两侧，每侧均包括农药桶、电泵和喷头，农药桶通过橡胶软管连接到电泵，电泵通过金属硬管与喷头连接，机架（1）下方安装有装载箱，农药桶、电泵和电源系统（4）设置在装载箱内部，喷头设置在装载箱外部，连接喷头的金属硬管通过卡箍与装载箱底部固定。
6.根据权利要求1所述的用于农药喷洒作业的中小型旋翼无人机，其特征在于：所述起落架（5）有四个并通过轴套固定在机架（1）下方，起落架底部安装有耐磨橡胶套。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |