CN110329510B - 一种无人机机载多种生物制剂投放装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无人机生物防治技术领域，特别涉及一种无人机机载多种生物制剂投放装置及方法。该装置包括机架、点触式信号接收器、控制推杆、齿轮推进机构、控制复位弹簧、凸轮机构、投放推杆、生物制剂存储箱和远程控制终端；所述控制复位弹簧、凸轮机构、齿轮推进机构、控制推杆和点触式信号接收器由上至下依次位于同一竖直轴线上；多个生物制剂存储箱以凸轮机构为圆心，周向均匀地布置在机架上；每个生物制剂存储箱与凸轮机构之间水平地设置一投放推杆。本发明能够在无人机一次作业任务中执行多种生物制剂的长时间、多循环、大范围投放任务。
Description
技术领域
本发明属于无人机生物防治技术领域，特别涉及一种无人机机载多种生物制剂投放装置及方法。
背景技术
无人机作为一种新型的信息获取载体被社会广泛关注。伴随着无人机技术的不断成熟，无人机载重量的不断增大，操作的灵活性、工作适应性与可操作性、抗干扰性不断提高，无人机逐渐在越来越多的领域得到了广泛地应用，并逐渐成为农业作业中的一种新型设备。无人机正在为农业提供一种现代化的高效率、低成本的生产方式。
生物防治技术是利用生物之间在自然界的长期形成的食物链与食物网中的竞争、捕食、寄生等关系来达到抑制害虫的目的。生物防治是农作物病虫害综合防治的重要内容之一，而生物农药则是生物防治中使用最广泛，应用面积最大的措施。当前，人们越来越重视环境、生态和谐与可持续发展，提出了“公共植保，绿色植保”的理念，生物农药面临着新的发展机遇。由于化学农药的长期使用，一些害虫产生了很强的抗药性，同时相当多害虫的天敌因化学农药的使用而大量减少，两项原因综合使得害虫的数量又逐渐增加，农作物产量减产，化学农药的使用进而增多，从而产生化学农药和害虫数量之间的恶性循环。这种恶性循环势必会对中国的环境产生恶劣的影响，势必会与中国发展绿色、可持续发展、现代化农业的理念相悖，而生物防治技术的日渐发展对害虫防治提出了一种新型的解决办法。
无人机技术和生物防治相结合的技术是建设绿色和环保的可持续发展的现代化农业的新型农业发展时期的时代要求。现阶段与无人机配套的机载生物制剂投放装置只能进行一种生物制剂的投放，如需进行多种病害防治需反复升降无人机，这不仅降低了作业效率，还增加了作业成本。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种无人机机载多种生物制剂投放装置，能够在无人机一次作业任务中执行多种生物制剂的长时间、多循环、大范围投放任务。
本发明的另一个目的是提供一种无人机机载多种生物制剂投放方法。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种无人机机载多种生物制剂投放装置，该装置包括机架、点触式信号接收器1、控制推杆2、齿轮推进机构3、控制复位弹簧4、凸轮机构5、投放推杆7、生物制剂存储箱9和远程控制终端12。
所述控制复位弹簧4、凸轮机构5、齿轮推进机构3、控制推杆2和点触式信号接收器1由上至下依次位于同一竖直轴线上；多个生物制剂存储箱9以凸轮机构5为圆心，沿周向均匀地布置在机架上；每个生物制剂存储箱9与凸轮机构5之间水平地设置一投放推杆7。
所述齿轮推进机构3包括上下对应布置的转动齿轮块31和推进齿轮块32，所述推进齿轮块32的上表面和转动齿轮块31的下表面均设有相互对应的斜形楔子，所述转动齿轮块31的上表面与凸轮机构5的底端固接，所述推进齿轮块32的下表面与控制推杆2的顶端固接，所述点触式信号接收器1设置在控制推杆2的底端，并与机架固接，接收来自远程控制终端12的控制信号，间歇地触动控制推杆2产生竖直向上运动的推力；所述控制复位弹簧4的顶端与机架固接，底端与凸轮机构5的顶端接触。
所述凸轮机构5的侧表面上设有一个用于推动投放推杆7的凸起6。
所述生物制剂存储箱9为立方体结构，包括一存储箱底板11，所述存储箱底板11的中部设有一底板投放孔13，所述存储箱底板11的上方设有一平行于存储箱底板11的投放隔板10，所述投放隔板10上设有隔板投放孔14。
所述投放推杆7的一端与投放隔板10固接，所述投放隔板10能够在生物制剂存储箱9内沿投放推杆7的轴向水平滑动；投放推杆7的另一端靠近凸轮机构5；凸轮机构5的凸起6与投放推杆7接触并位于其推动投放推杆7的极限位置时，投放隔板10上的隔板投放孔14位于存储箱底板11的底板投放孔13的正上方。
所述投放推杆7上套设有投放复位弹簧8，所述投放复位弹簧8靠近生物制剂存储箱9的一端固接在机架上，另一端与投放推杆7固接。
所述生物制剂存储箱9的顶部设有存储箱盖15，所述存储箱盖15上设有为保证生物制剂呼吸的存储箱呼吸孔16。
所述无人机机载生物制剂投放装置设置四个生物制剂存储箱9，并在不同的生物制剂存储箱9内储存不同生物制剂。
点触式信号接收器1每一次触动控制推杆2，转动齿轮块31转动45°。
生物制剂存储箱9的长为0.5米，宽为0.3米，高为0.6米。
一种利用所述的装置的无人机机载多种生物制剂投放方法，该方法包括如下步骤：
(1)将无人机机载生物制剂投放装置搭载在无人机上并在不同的生物制剂存储箱9内储存不同生物制剂；
(2)当无人机飞行到距离喷洒地面上空后，通过远程控制终端12发射信号，点触式信号接收器1收到信号，触动控制推杆2产生竖直向上运动的推力，推进齿轮块32在控制推杆2的推力作用下向上运动，推进齿轮块32的斜形楔子与转动齿轮块31的斜形楔子相互啮合，斜形楔子产生斜向推力，带动转动齿轮块31转动，凸轮机构5随之转动并向上移动挤压控制复位弹簧4，凸轮机构5的凸起6与一个投放推杆7接触，推动投放推杆7向生物制剂存储箱9移动，进而带动投放隔板10水平滑动，使得投放隔板10上的隔板投放孔14与存储箱底板11的底板投放孔13重合，投放生物制剂；
控制复位弹簧4受到挤压储存弹性势能，当控制推杆2的推力消失，控制推杆2带动推进齿轮块32向下复位，控制复位弹簧4存储的弹性势能释放，推动凸轮机构5和旋转齿轮块31向下移动，为下次推动做准备；
(3)当需要关闭已开启的生物制剂存储箱9时，远程控制终端12发射信号，点触式信号接收器1收到信号，再次触动控制推杆2，再次带动凸轮结构5旋转，凸起6与当前的投放推杆7分离，投放推杆7在投放复位弹簧8的作用下复位，使得投放隔板10上的隔板投放孔14与存储箱底板11的底板投放孔13不重合，结束生物制剂投放；
(4)当需要转换其他生物制剂存储箱9进行投放时，远程控制终端12再次发射信号，凸轮结构5旋转，凸起6与下一个投放推杆7接触，实现不同生物制剂投放。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的无人机机载多种生物制剂投放装置能够在无人机一次作业任务中执行多种生物制剂的长时间、多循环、大范围投放任务，并且生物制剂的投放采用孔洞式投放，相较于一次性倾倒式，播撒更均匀；本发明可以固接到多种型号无人机上，生物防治时无需单独购买无人机，这降低了作业成本和人力成本。
附图说明
图1为本发明的无人机机载多种生物制剂投放装置(隐去存储箱盖15)的俯视结构示意图；
图2为本发明的无人机机载多种生物制剂投放装置的侧视结构示意图；
图3为齿轮推进机构3的结构示意图；
图4为生物制剂存储箱9的结构示意图；
图5为投放推杆7与生物制剂存储箱9的连接示意图。
其中的附图标记为：
1 点触式信号接收器
2 控制推杆
3 齿轮推进机构
31 转动齿轮块
32 推进齿轮块
4 控制复位弹簧
5 凸轮机构
6 凸起
7 投放推杆
8 投放复位弹簧
9 生物制剂存储箱
10 投放隔板
11 存储箱底板
12 远程控制终端
13 底板投放孔
14 隔板投放孔
15 存储箱盖
16 存储箱呼吸孔
箭头方向为控制推杆2的运动方向
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
如图1和图2所示，一种无人机机载多种生物制剂投放装置，包括机架(附图中未示出)、点触式信号接收器1、控制推杆2、齿轮推进机构3、控制复位弹簧4、凸轮机构5、投放推杆7、生物制剂存储箱9和远程控制终端12。
所述控制复位弹簧4、凸轮机构5、齿轮推进机构3、控制推杆2和点触式信号接收器1由上至下依次位于同一竖直轴线上；多个生物制剂存储箱9以凸轮机构5为圆心，沿周向均匀地布置在机架上；每个生物制剂存储箱9与凸轮机构5之间水平地设置一投放推杆7。
如图3所示，所述齿轮推进机构3包括上下对应布置的转动齿轮块31和推进齿轮块32，所述推进齿轮块32的上表面和转动齿轮块31的下表面均设有相互对应的斜形楔子，所述转动齿轮块31的上表面与凸轮机构5的底端固接，所述推进齿轮块32的下表面与控制推杆2的顶端固接，所述点触式信号接收器1设置在控制推杆2的底端，并与机架固接，接收来自远程控制终端12的控制信号，间歇地触动控制推杆2产生竖直向上运动的推力；所述控制复位弹簧4的顶端与机架固接，底端与凸轮机构5的顶端接触；推进齿轮块32在控制推杆2的推力作用下向上运动，推进齿轮块32的斜形楔子与转动齿轮块31的斜形楔子相互啮合，斜形楔子产生斜向推力，带动转动齿轮块31转动并向上移动；凸轮机构5随之转动并向上移动挤压控制复位弹簧4，控制复位弹簧4受到挤压储存弹性势能，当控制推杆2的推力消失，控制推杆2带动推进齿轮块32向下复位，控制复位弹簧4存储的弹性势能释放，推动凸轮机构5和转动齿轮块31向下移动，为下次推动做准备。
所述凸轮机构5的侧表面上设有一个用于推动投放推杆7的凸起6。凸轮机构5每转动两次，凸轮机构5的凸起6就与其中一个投放推杆7接触，推动其朝生物制剂存储箱9移动。
如图4和图5所示，所述生物制剂存储箱9为立方体结构，包括一存储箱底板11，所述存储箱底板11的中部设有一底板投放孔13，所述存储箱底板11的上方设有一平行于存储箱底板11的投放隔板10，所述投放隔板10上设有隔板投放孔14。
所述投放推杆7的一端与投放隔板10固接，所述投放隔板10能够在生物制剂存储箱9内沿投放推杆7的轴向水平滑动。投放推杆7的另一端靠近凸轮机构5。凸轮机构5的凸起6与投放推杆7接触并位于其推动投放推杆7的极限位置时，投放隔板10上的隔板投放孔14位于存储箱底板11的底板投放孔13的正上方。
所述投放推杆7上套设有投放复位弹簧8，所述投放复位弹簧8靠近生物制剂存储箱9的一端固接在机架上，另一端与投放推杆7固接。
凸轮机构5旋转时，凸起6与投放推杆7接触，推动投放推杆7向生物制剂存储箱9移动，进而带动投放隔板10水平滑动，使得投放隔板10上的隔板投放孔14位于存储箱底板11的底板投放孔13的正上方，使得生物制剂由隔板投放孔14和底板投放孔13排出，实现生物制剂投放；过程中，投放复位弹簧8受压存储弹性势能，当凸轮机构5继续旋转，凸起6与投放推杆7分离，投放复位弹簧8的弹性势能释放，带动投放推杆7复位，使得投放隔板10上的隔板投放孔14与存储箱底板11的底板投放孔13不重合，结束生物制剂投放。
优选地，所述生物制剂存储箱9的顶部设有存储箱盖15，所述存储箱盖15上设有为保证生物制剂呼吸的存储箱呼吸孔16。
优选地，所述无人机机载生物制剂投放装置设置四个生物制剂存储箱9，并在不同的生物制剂存储箱9内储存不同生物制剂。
优选地，点触式信号接收器1每一次触动控制推杆2，转动齿轮块31转动45°。
优选地，生物制剂存储箱9的长为0.5米，宽为0.3米，高为0.6米。
本发明的工作过程如下：
(1)将无人机机载生物制剂投放装置搭载在无人机上并在不同的生物制剂存储箱9内储存不同生物制剂。
(2)当无人机飞行到距离喷洒地面上空10m后，通过远程控制终端12发射信号，点触式信号接收器1收到信号，触动控制推杆2产生竖直向上运动的推力，推进齿轮块32在控制推杆2的推力作用下向上运动，推进齿轮块32的斜形楔子与转动齿轮块31的斜形楔子相互啮合，斜形楔子产生斜向推力，带动转动齿轮块31转动，凸轮机构5随之转动并向上移动挤压控制复位弹簧4，凸轮机构5的凸起6与投放推杆7接触，推动投放推杆7向生物制剂存储箱9移动，进而带动投放隔板10水平滑动，使得投放隔板10上的隔板投放孔14与存储箱底板11的底板投放孔13重合，投放生物制剂。
控制复位弹簧4受到挤压储存弹性势能，当控制推杆2的推力消失，控制推杆2带动推进齿轮块32向下复位，控制复位弹簧4存储的弹性势能释放，推动凸轮机构5和旋转齿轮块31向下移动，为下次推动做准备。
(3)当需要关闭已开启的生物制剂存储箱9时，远程控制终端12发射信号，点触式信号接收器1收到信号，再次触动控制推杆2，再次带动凸轮结构5旋转，凸起6与当前的投放推杆7分离，投放推杆7在投放复位弹簧8的作用下复位，使得投放隔板10上的隔板投放孔14与存储箱底板11的底板投放孔13不重合，结束生物制剂投放。
(4)当需要转换其他生物制剂存储箱9进行投放时，远程控制终端12再次发射信号，凸轮结构5旋转，凸起6与下一个投放推杆7接触，实现不同生物制剂投放。
Claims (4)
1.一种无人机机载多种生物制剂投放装置，包括机架，其特征在于：该装置还包括点触式信号接收器(1)、控制推杆(2)、齿轮推进机构(3)、控制复位弹簧(4)、凸轮机构(5)、投放推杆(7)、生物制剂存储箱(9)和远程控制终端(12)；
所述控制复位弹簧(4)、凸轮机构(5)、齿轮推进机构(3)、控制推杆(2)和点触式信号接收器(1)由上至下依次位于同一竖直轴线上；多个生物制剂存储箱(9)以凸轮机构(5)为圆心，沿周向均匀地布置在机架上；每个生物制剂存储箱(9)与凸轮机构(5)之间水平地设置一投放推杆(7)；
所述齿轮推进机构(3)包括上下对应布置的转动齿轮块(31)和推进齿轮块(32)，所述推进齿轮块(32)的上表面和转动齿轮块(31)的下表面均设有相互对应的斜形楔子，所述转动齿轮块(31)的上表面与凸轮机构(5)的底端固接，所述推进齿轮块(32)的下表面与控制推杆(2)的顶端固接，所述点触式信号接收器(1)设置在控制推杆(2)的底端，并与机架固接，接收来自远程控制终端(12)的控制信号，间歇地触动控制推杆(2)产生竖直向上运动的推力；所述控制复位弹簧(4)的顶端与机架固接，底端与凸轮机构(5)的顶端接触；
所述凸轮机构(5)的侧表面上设有一个用于推动投放推杆(7)的凸起(6)；
所述生物制剂存储箱(9)为立方体结构，包括一存储箱底板(11)，所述存储箱底板(11)的中部设有一底板投放孔(13)，所述存储箱底板(11)的上方设有一平行于存储箱底板(11)的投放隔板(10)，所述投放隔板(10)上设有隔板投放孔(14)；
所述投放推杆(7)的一端与投放隔板(10)固接，所述投放隔板(10)能够在生物制剂存储箱(9)内沿投放推杆(7)的轴向水平滑动；投放推杆(7)的另一端靠近凸轮机构(5)；凸轮机构(5)的凸起(6)与投放推杆(7)接触并位于其推动投放推杆(7)的极限位置时，投放隔板(10)上的隔板投放孔(14)位于存储箱底板(11)的底板投放孔(13)的正上方；
所述投放推杆(7)上套设有投放复位弹簧(8)，所述投放复位弹簧(8)靠近生物制剂存储箱(9)的一端固接在机架上，另一端与投放推杆(7)固接；
所述生物制剂存储箱(9)的顶部设有存储箱盖(15)，所述存储箱盖(15)上设有为保证生物制剂呼吸的存储箱呼吸孔(16)；
生物制剂存储箱(9)的长为0.5米，宽为0.3米，高为0.6米。
2.根据权利要求1所述的无人机机载多种生物制剂投放装置，其特征在于：所述无人机机载多种生物制剂投放装置设置四个生物制剂存储箱(9)，并在不同的生物制剂存储箱(9)内储存不同生物制剂。
3.根据权利要求2所述的无人机机载多种生物制剂投放装置，其特征在于：点触式信号接收器(1)每一次触动控制推杆(2)，转动齿轮块(31)转动45°。
4.一种利用权利要求1-3任一项所述的装置的无人机机载多种生物制剂投放方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)将无人机机载多种生物制剂投放装置搭载在无人机上并在不同的生物制剂存储箱(9)内储存不同生物制剂；
(2)当无人机飞行到距离喷洒地面上空后，通过远程控制终端(12)发射信号，点触式信号接收器(1)收到信号，触动控制推杆(2)产生竖直向上运动的推力，推进齿轮块(32)在控制推杆(2)的推力作用下向上运动，推进齿轮块(32)的斜形楔子与转动齿轮块(31)的斜形楔子相互啮合，斜形楔子产生斜向推力，带动转动齿轮块(31)转动，凸轮机构(5)随之转动并向上移动挤压控制复位弹簧(4)，凸轮机构(5)的凸起(6)与一个投放推杆(7)接触，推动投放推杆(7)向生物制剂存储箱(9)移动，进而带动投放隔板(10)水平滑动，使得投放隔板(10)上的隔板投放孔(14)与存储箱底板(11)的底板投放孔(13)重合，投放生物制剂；
控制复位弹簧(4)受到挤压储存弹性势能，当控制推杆(2)的推力消失，控制推杆(2)带动推进齿轮块(32)向下复位，控制复位弹簧(4)存储的弹性势能释放，推动凸轮机构(5)和旋转齿轮块(31)向下移动，为下次推动做准备；
(3)当需要关闭已开启的生物制剂存储箱(9)时，远程控制终端(12)发射信号，点触式信号接收器(1)收到信号，再次触动控制推杆(2)，再次带动凸轮结构(5)旋转，凸起(6)与当前的投放推杆(7)分离，投放推杆(7)在投放复位弹簧(8)的作用下复位，使得投放隔板(10)上的隔板投放孔(14)与存储箱底板(11)的底板投放孔(13)不重合，结束生物制剂投放；
(4)当需要转换其他生物制剂存储箱(9)进行投放时，远程控制终端(12)再次发射信号，凸轮结构(5)旋转，凸起(6)与下一个投放推杆(7)接触，实现不同生物制剂投放。
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