CN111417305A - 无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于向农田喷洒的无人机(10)。UAV具有储液器(20)、液体喷枪(30)和多组旋翼桨叶(40)。液体喷枪具有远离液体喷枪延伸的喷洒轴线。多组旋翼桨叶中的每一组连接至多个驱动轴(50)中的对应驱动轴。多个驱动轴中的第一驱动轴(51)具有纵向延伸穿过第一驱动轴的第一驱动轴线，该第一驱动轴被线配置为与喷洒轴线成第一角度。多个驱动轴中的第二驱动轴(52)具有纵向延伸穿过第二驱动轴的第二驱动轴线，该第二驱动轴线被配置为与喷洒轴线成第二角度。第一驱动轴线和第二驱动轴线基本上位于相同的第一‑第二平面中。第一角度在第一方向上远离喷洒轴线延伸，以及第二角度在第二方向上远离喷洒轴线延伸。第一方向不同于第二方向。从喷枪射出的液体产品至少部分地被来自与第一驱动轴连接的第一组旋翼桨叶的下洗气流和来自与第二驱动轴连接的第二组旋翼桨叶的下洗气流夹带。

Description

无人机

技术领域

本发明涉及一种用于向农田喷洒的无人机(unmanned aerial vehicle)。

背景技术

本发明的一般背景是将液体形式的活性成分施加于枝叶，由车辆使用例如喷杆式喷洒器(boom sprayer)施加。活性成分(例如除草剂、杀虫剂(pesticide)、灭害剂(insecticide)和营养补充剂)需要在农业环境中施加。控制作物中的杂草、昆虫和疾病是减少农业损失的重要要求。这通常是通过拖拉机、背负式喷洒器和无人机(UAV)(诸如无人飞机(drone)和无线电遥控直升机)的喷洒应用对作物进行叶面喷洒来实现的。越来越多地使用UAV，但是用活性成分喷洒的作物的宽度具有有限宽度，并且在施加过程中，在条带(swath)内或条带之间，对作物施加的活性成分可能会有所不同。

发明内容

使用UAV在农业环境中施加活性成分的改进手段将是有利的。

通过独立权利要求的主题解决了本发明的目的，其中在从属权利要求中并入了另外的实施例。

根据一个方面，提供了一种用于向农田喷洒的无人机，包括：

-储液器；

-液体喷枪；以及

-多组旋翼桨叶(rotor blade)。

储液器被配置为容纳将要被施加到农田的液体产品。液体喷枪与储液器液体连通，并且被配置为喷洒液体产品以将液体产品施加到农田。液体喷枪具有远离液体喷枪延伸的喷洒轴线，使得当液体产品从喷枪中射出时，其最初基本上以喷洒轴线为中心。多组旋翼桨叶中的每一组旋翼桨叶均连接至多个驱动轴中的对应驱动轴。多个驱动轴中的第一驱动轴具有纵向延伸穿过第一驱动轴的第一驱动轴线，该第一驱动轴线被配置为与喷洒轴线成第一角度。多个驱动轴中的第二驱动轴具有纵向延伸穿过第二驱动轴的第二驱动轴线，该第二驱动轴线被配置为与喷洒轴线成第二角度。第一驱动轴线和第二驱动轴线基本上位于相同的第一-第二平面中。第一角度在第一方向上远离喷洒轴线延伸，以及第二角度在第二方向上远离喷洒轴线延伸。第一方向不同于第二方向。这意味着当UAV操作时，从喷枪射出的液体产品至少部分地被来自多个旋翼桨叶中连接到第一驱动轴的第一组旋翼桨叶的下洗气流所夹带，并且至少部分地被来自多个旋翼桨叶中连接到第二驱动轴的第二组旋翼桨叶的下洗气流所夹带。

换句话说，反直觉地将UAV的两组旋翼桨叶以一定角度放置，使得当UAV处于正常操作配置时，下洗气流不会被垂直向下引导，并且因此旋翼桨叶效率不高，因为它们可能是用于上升(lift)目的。但是，下洗气流位于从UAV的喷枪射出的液体喷洒的任一侧，并且被朝外引导，因此，来自喷枪的喷洒可以被来自两组成角度的旋翼桨叶的成角度的下洗夹带或包含(contain)。因此，增加了击中作物的喷洒液滴的条带，并且可以将液体产品中的活性成分更高效且有效地施加于田地中的作物。换句话说，不是像普通UAV喷洒作物那样对作物进行一柱下降喷洒，并且在易漂移远离所需位置的重力的作用下，喷洒在由旋翼向地面沉淀(settling)时产生的空气柱之外，使用上述UAV，在成角度的下洗气流中夹带喷洒锥(或截头或椭圆锥)，使得更多作物由于UAV通过能够被准确地喷洒到，并且因为夹带喷洒，也减轻了喷洒漂移的影响。

在一个示例中，第一角度的大小等于第二角度的大小。

换句话说，旋翼的角度可以关于喷洒轴线对称，但不是必须的。例如，如果第一和第二组旋翼位于UAV的侧面并且有侧风，则旋翼桨叶可以适当地成角度以解决侧风，导致UAV下方的区域继续被喷洒。

在一个示例中，喷洒轴线基本上位于第一-第二平面中。

在一个示例中，前后平面在无人机的前后方向上延伸，并且其中，喷洒轴线位于该前后平面中，并且其中，第一驱动轴位于前后平面的一侧，以及第二驱动轴线位于该前后平面的相对侧。

换句话说，两组成角度的旋翼桨叶相对于前向方向位于UAV的任一侧，这样可以更好地夹带或包含喷洒。

在一个示例中，第一-第二平面垂直于前后平面。

换句话说，成角度的旋翼桨叶被定位在UAV的任一侧，该UAV的任一侧从UAV的前部在任一侧向后定位相同的距离。以这种方式，通过这种对称配置进一步更好地夹带了喷洒。

在一个示例中，等分平面垂直于第一-第二平面，并且其中，喷洒轴线位于该等分平面中。多个驱动轴中的第三驱动轴位于该等分平面中横向偏离喷枪的位置。这意味着，当UAV操作时，从喷枪射出的液体产品至少部分地被来自多个旋翼桨叶中与第三驱动轴连接的第三组旋翼桨叶的下洗气流夹带。

换句话说，两个成角度的旋翼位于喷枪的任一侧，而第三旋翼位于喷枪的另一侧。以这种方式，来自喷枪的喷洒进一步被来自两侧的成角度的下洗夹带和包含，并且在第三侧上通过空间上偏移的下洗气流而被夹带和包含。以这种方式，除了进一步夹带并包含喷洒之外，在需要时，例如当储液器充满液体时，第三旋翼还可用于提供附加的上升。

在一个示例中，第三驱动轴具有纵向延伸穿过第三驱动轴的第三轴线，并被配置为与喷洒轴线成第三角度。

以这种方式，以及横向偏离来自第三组旋翼桨叶的下洗是成角度的，从而提供了增加的被喷洒作物的面积。

在一个示例中，多个驱动轴中的第四驱动轴位于等分平面中在喷枪与第三驱动轴相对的一侧上空间偏离喷枪的位置。因此，当UAV操作时，从喷枪射出的液体产品至少部分地被来自多个旋翼桨叶中与第四驱动轴连接的第四组旋翼桨叶的下洗气流夹带。

在一个示例中，第四驱动轴具有纵向延伸穿过第四驱动轴的第四轴线，其被配置为与喷洒轴线成第四角度。

在一个示例中，多个驱动轴中的另外一个或两个驱动轴被定位成距喷枪的横向距离大于第一和第二驱动轴距喷枪的横向距离。

以此方式，另外驱动轴中的一个或两个驱动轴以及相关联组旋翼可以主要用于上升，用于UAV的转向和/或抵消侧风，并且可以改变它们随着UAV变得更轻而产生的上升。因此，至少两组旋翼桨叶以及可能的三组或四组旋翼桨叶可以被认为是“输送”旋翼桨叶，并且被用于将液体产品输送至作物。这些旋翼可以以与UAV在喷洒液体产品时变得更轻的相同方式操作，并且可以这样做，因为可以被认为是“辅助”旋翼桨叶的一组或多组旋翼桨叶可以主要用于上升与转向等。辅助旋翼产生的上升与输送旋翼产生的上升相结合，以保持UAV在空运(airborne)。然而，输送旋翼提供连续恒定的上升量，从而以连续的方式向作物提供液体产品，并且即使UAV变得更轻也这样做，因为辅助旋翼可以逐渐降低它们在UAV变得更轻时产生的上升，使得产生的总上升继续与UAV重量匹配。

在一个示例中，无人机的控制器被配置为控制多组旋翼桨叶以生成与无人机的重量匹配的升力。控制器被配置为随着重量改变来控制多组旋翼桨叶中除了连接至第一驱动轴和第二驱动轴的那些组旋翼桨叶之外的至少一组旋翼桨叶，以随着液体产品被施加到农田而改变升力。

换句话说，当UAV喷洒田地时，第一旋翼桨叶和第二旋翼桨叶可以以连续均匀的方式操作，从而提供均匀的向下气流(downdraught)，该向下气流夹带并包含喷洒液滴并以均匀的方式将喷洒液滴驱动到作物的枝叶中。但是，随着UAV喷洒田地，它必定会随着液体产品被喷洒而变轻，但是成角度的旋翼可以以相同的方式操作，通过控制至少另一组旋翼桨叶实现所需上升的减少，该至少另一组旋翼桨叶随着UAV变得越来越轻以不断减少上升生成的方式操作。另外，以这种方式控制多组旋翼桨叶使得UAV能够在喷洒期间保持其在作物冠层(canopy)上方的高度，在此期间，UAV的质量随着施加液体产品而改变，并且在此期间由于局部风造成的空气运动可以具有垂直分量也可以具有水平分量。因此，对多组旋翼桨叶的控制可以维持UAV的高度，从而减轻质量和垂直风运动的改变的影响，并使UAV能够保持其正确的横向位置，从而减轻横向风(cross wind)的影响以及以完美直线种植作物。

在一个示例中，控制器被配置为随着重量改变来控制多组旋翼桨叶中除了连接到第三驱动轴的那些组旋翼桨叶之外的至少一组旋翼桨叶，以随着液体产品被施加到农田而改变升力。

在一个示例中，控制器被配置为随着UAV的重量改变来控制多组旋翼桨叶中除了连接到第三和第四驱动轴的那些组旋翼桨叶之外的至少一组旋翼桨叶，以随着液体产品被施加到农田而改变升力。

在一个示例中，控制器被配置为根据所施加的液体产品来控制连接到第一和第二驱动轴的那些组旋翼桨叶。

在一个示例中，控制器被配置为根据液体喷枪的配置来控制连接到第一和第二驱动轴的那些组旋翼桨叶。

在一个示例中，控制器被配置为根据农田中的作物来控制连接到第一和第二驱动轴的那些组旋翼桨叶。

在一个示例中，控制器被配置为根据所施加的液体产品来控制连接到第一、第二和第三驱动轴的那些组旋翼桨叶。

在一个示例中，控制器被配置为根据液体喷枪的配置控制连接到第一、第二和第三驱动轴的那些组旋翼桨叶。

在一个示例中，控制器被配置为根据农田中的作物来控制连接到第一、第二和第三驱动轴的那些组旋翼桨叶。

在一个示例中，控制器被配置为根据所施加的液体产品来控制连接到第一、第二、第三和第四驱动轴的那些组旋翼桨叶。

在一个示例中，控制器被配置为根据液体喷枪的配置控制连接到第一、第二、第三和第四驱动轴的那些组旋翼桨叶。

在一个示例中，控制器被配置为根据农田中的作物来控制连接到第一、第二、第三和第四驱动轴的那些组旋翼桨叶。

以这种方式，被喷洒的不同液体可能具有不同的液滴尺寸，并且需要以不同的方式被夹带和包含，并且特定的液体可能需要以与其他液体不同的方式被驱动到作物中。例如，可能需要在整个植物上施加一种类型的活性成分，而仅需要在该植物的最上层叶子上喷洒第二类型的活性成分。在这种情况下，相对于后者，在前者中可以产生更大的下洗，以夹带液滴并且同时迫使液滴进入植物的大部分中。

在一个示例中，控制器被配置为根据所施加的液体产品来控制第一角度和第二角度的大小。

在一个示例中，控制器被配置为根据液体喷枪的配置来控制第一角度和第二角度的大小。

在一个示例中，控制器被配置为根据农田中的作物来控制第一角度和第二角度的大小。

在一个示例中，控制器被配置为根据所施加的液体产品来控制第一、第二和第三传动角。

在一个示例中，控制器被配置为根据液体喷枪的配置来控制第一、第二和第三传动角。

在一个示例中，控制器被配置为根据农田中的作物来控制第一、第二和第三传动角。

在一个示例中，控制器被配置为根据所施加的液体产品来控制第一、第二、第三和第四传动角。

在一个示例中，控制器被配置为根据液体喷枪的配置来控制第一、第二、第三和第四传动角。

在一个示例中，控制器被配置为根据农田中的作物来控制第一、第二、第三和第四传动角。

以这种方式，可以根据需要改变下洗的夹带和包含效果，并且还可以减轻侧风的影响。

参考下文描述的实施例，上述方面和示例将变得显而易见，并且将被阐明。

附图说明

下面将参考以下附图描述示例性实施例：

图1示出了用于向农田喷洒的无人机的示例的示意性设置；

图2示出了用于向农田喷洒的无人机的示例的后视图的示意性设置；

图3示出了用于向农田喷洒的无人机的示例的侧视图的示意性设置；

图4示出了用于向农田喷洒的无人机的示例的后视图的示意性设置；

图5示出了用于向农田喷洒的无人机的示例的侧视图的示意性设置；

图6示出了用于向农田喷洒的无人机的示例的后视图的示意性设置；

图7示出了用于向农田喷洒的无人机的示例的后视图的示意性设置；以及

图8示出了图7所示的用于向农田喷洒的无人机的示例的侧视图的示意性设置。

具体实施方式

图1示出了用于向农田喷洒的无人机10的示例。无人机(UAV)10包括储液器20、液体喷枪30和多组旋翼桨叶40。储液器20被配置为容纳将要被施加到农田的液体产品。液体喷枪30与储液器20液体连通，并且被配置为喷洒液体产品以将液体产品施加到农田。液体喷枪30具有远离液体喷枪延伸的喷洒轴线，使得从喷枪射出的液体产品最初基本上以喷洒轴线为中心。多组旋翼桨叶中的每一组均连接至多个驱动轴50中的对应驱动轴。多个驱动轴50中的第一驱动轴51具有纵向延伸穿过第一驱动轴的第一驱动轴线，第一驱动轴线被配置为与喷洒轴线成第一角度。多个驱动轴50中的第二驱动轴52具有纵向延伸穿过第二驱动轴的第二驱动轴线，该第二驱动轴线被配置为与喷洒轴线成第二角度。第一驱动轴线和第二驱动轴线基本上位于相同的第一-第二平面中。第一角度在第一方向上远离喷洒轴线延伸，以及第二角度在第二方向上远离喷洒轴线延伸。第一方向与第二方向不同，使得从喷枪射出的液体产品至少部分地被来自多个旋翼桨叶中与连接到第一驱动轴的第一组旋翼桨叶的下洗气流以及被来自多个旋翼桨叶中与连接到第二驱动轴的第二组旋翼桨叶的下洗气流夹带。

在一个示例中，液体喷枪相对于UAV的主体是可移动的。

在一个示例中，第一驱动轴相对于UAV的主体是可移动的以将第一驱动轴线定位在第一角度。

在一个示例中，第二驱动轴相对于UAV的主体是可移动的以将第二驱动轴线定位在第二角度。

根据一个示例，第一角度的大小等于第二角度的大小。

根据一个示例，喷洒轴线基本上位于第一-第二平面中。第二平面。

根据一个示例，前后平面在无人机的前后方向上延伸，并且喷洒轴线位于该前后平面中。第一驱动轴位于前后平面的一侧，而第二驱动轴位于前后平面的相对侧。

根据一个示例，第一-第二平面垂直于前后平面。

根据一个示例，等分平面垂直于第一-第二平面，并且其中，喷洒轴线位于等分平面中。多个驱动轴50中的第三驱动轴53位于等分平面中横向偏离喷枪的位置，使得从喷枪射出的液体产品至少部分地被来自多个旋翼桨叶中与第三驱动轴连接的第三组旋翼桨叶的下洗气流夹带。

在一个示例中，等分平面是前后平面。

根据一个示例，第三驱动轴具有纵向延伸穿过第三驱动轴的第三轴线，该第三轴线被配置为与喷洒轴线成第三角度。

在一个示例中，第三角度的大小大于第一角度的大小并且大于第二角度的大小。

在一个示例中，第三驱动轴相对于UAV的主体是可移动的，以将第三驱动轴定位在第三角度处。

因此，除了有助于夹带喷洒的液体之外，安装在第三驱动轴上的第三组旋翼桨叶可以用于上升目的，并且还可以用于使UAV转向或减轻侧风的影响。

根据一个示例，多个驱动轴50中的第四驱动轴54在等分平面中在喷枪与第三驱动轴相对的一侧上空间偏离喷枪空间的位置。定位使得从喷枪射出的液体产品至少部分地被来自多个旋翼桨叶中连接到第四驱动轴的第四组旋翼桨叶的下洗气流夹带。

根据一个示例，第四驱动轴具有纵向延伸穿过第四驱动轴的第四轴线，该第四轴线被配置为与喷洒轴线成第四角度。

在一个示例中，第四角度的大小大于第一角度的大小并且大于第二角度的大小。因此，以这种方式，可以在喷洒的液体周围提供“椭圆形”的夹带下洗气流，其可以以椭圆的长轴定向在UAV的前后轴线上，或者以垂直于前后轴线的长轴。通过这种方式，减轻喷洒的液滴的漂移，并且可以将每单位时间的喷洒沉积在精心控制的“覆盖区(footprint)”内，从而除了UAV每次通过时喷洒的作物面积增加，以这种方式可以在作物上施加正确且已知量的活性成分。

在一个示例中，第三角度在第三方向上远离喷洒轴线延伸，并且第四角度在第四方向上远离喷洒轴线延伸，其中，第三方向不同于第四方向。

在一个示例中，第四驱动轴相对于UAV的主体是可移动的以将第四驱动轴线定位在第四角度。

因此，除了与第一、第二和第三组旋翼一起帮助将喷洒的液体夹带之外，安装在第四驱动轴上的第四组旋翼桨叶还可以用于上升目的，还用于转向UAV或减轻侧风的影响，并且可以与第三组旋翼桨叶配合使用以达到这种效果。

根据一个示例，多个驱动轴50中的另外一个或两个驱动轴55、56定位成距喷枪的横向距离大于第一和第二驱动轴距喷枪的横向距离。

在一个示例中，当存在两个另外驱动轴时，这两个另外驱动轴位于喷枪彼此相对侧。

在一个示例中，两个另外驱动轴是第三和第四驱动轴。在一个示例中，两个另外驱动轴是除了第三和第四驱动轴之外。

根据一个示例，无人机的控制器60被配置为控制多组旋翼桨叶以生成与无人机的重量匹配的升力。控制器60被配置为随着重量改变来控制多组旋翼桨叶中除了连接至第一和第二驱动轴的那些组旋翼桨叶之外的至少一组旋翼桨叶，以随着液体产品被施加到农田而改变升力。

根据一个示例，控制器被配置为随着重量改变来控制多组旋翼桨叶中除了连接到第三驱动轴的那些组旋翼桨叶之外的至少一组旋翼桨叶，以随着液体产品被施加到农田而改变升力。

根据一个示例，控制器被配置为随着重量改变来控制多组旋翼桨叶中除了连接到第三和第四驱动轴的那些组旋翼桨叶之外的至少一组旋翼桨叶，以随着液体产品被施加到农田而改变升力。

根据一个示例，控制器被配置为根据所施加的液体产品和/或根据液体喷枪的配置和/或根据农田中的作物控制连接到第一和第二驱动轴的那些组旋翼桨叶；或其中控制器被配置为根据所施加的液体产品和/或根据液体喷枪的配置和/或根据农田中的作物来控制连接至第一、第二和第三驱动轴的那些组旋翼桨叶；或其中控制器被配置为根据所施加的液体产品和/或根据液体喷枪的配置和/或根据农田中的作物来控制连接到第一、第二、第三和第四驱动轴的那些组旋翼桨叶。

根据一个示例，控制器被配置为根据所施加的液体产品和/或根据液体喷枪的配置和/或根据农田中的作物来控制第一角度和第二角度的大小；或其中控制器被配置为根据所施加的液体产品和/或根据液体喷枪的配置和/或根据农田中的作物来控制第一、第二和第三传动角；或其中控制器被配置为根据所施加的液体产品和/或根据液体喷枪的配置和/或根据农田中的作物来控制第一、第二、第三和第四传动角。

在一个示例中，控制器被配置为控制喷枪相对于UAV的主体的定向，并且以此方式，如果UAV的主体由于执行转向或由于抵消侧风而倾斜，喷枪会相对于主体倾斜以保持指向下方。而且，成角度的旋翼可以同时倾斜，以例如保持它们相对于现在已经相对于UAV的主体移动的喷洒轴线的角度。

现在参考图2-8更详细地描述用于向农田喷洒的UAV。

这里描述的UAV用于将农药活性成分(a.i.s)和其他产品施加到农田，用于控制杂草、昆虫和疾病，这是减少农业产量损失的重要要求。在可耕作作物中，这通常是通过来自喷杆式喷洒器、背负式喷洒器、飞机和直升机以及无人机(UAV)(诸如无人飞机和无线电遥控直升机)的喷洒应用对作物进行叶面喷洒来实现的。但是，在农业中使用无人飞机通常意味着将喷洒设备附接到现有的无人飞机设计上，通常是泵和液压喷嘴，以模仿传统上通过地面喷洒器或背包喷洒器进行的应用。对于地面喷杆式喷洒器或背包喷洒器，可以将喷洒设备与移动该设备的机械分开考虑。但是，无人飞机更接近果园和葡萄园喷洒器或空气辅助喷杆式喷洒器，在这些喷洒器上，喷洒设备与气浪(air blast)或气幕(air curtain)系统仔细集成，用于将喷洒输送到密集的树冠中(喷洒夹带)。无人飞机的不同之处在于，将液滴运送到地面的气流也以与传统的空中应用相同的方式为整个设备提供上升。

如现在所讨论的，所描述的UAV解决了许多问题。

为支持UAV而移动的空气质量将随着有效载荷的消耗而改变。因此，在喷洒操作开始时称重20公斤有效载荷为10公斤的无人飞机将需要大约少三分之一的功率来在喷洒操作结束时保持高度。因此，UAV下的气流将随行进距离而变化，这对活性成分的有效施加具有影响。例如，将杀真菌剂施加到谷物中，其中，活性成分需要朝向树冠底部(例如，壳针孢属(Septoria)控制)，UAV可能会在移动过多的空气时开始，将喷洒驱逐出它在其中易于漂移的树冠，而在喷洒结束时，气流可能不足以将活性成分驱入足够深到树冠中。然而，目前描述的UAV解决了这个问题。如上所述，随着喷洒操作的完成，功率要求会随着有效载荷的损失而变化。因此，为了在树冠上保持最有效的气流，一组旋翼将“正确的”气流输送到树冠(“输送旋翼”)，而安装在由“输送旋翼”驱动的空气柱外部的第二组旋翼当有效负载较高时辅助升起无人飞机(“辅助旋翼”)。辅助旋翼可以安装在输送旋翼的前面和后面，以减少它们可能对条带样式产生的任何影响，也可以安装在足够远的侧面，以使来自旋翼的下冲气流不会明显影响条带样式。

对于传统的UAV，夹带喷洒的气流还用于无人飞机的定向控制，例如用于转向、补偿风向。例如，如果UAV在田地上上下运行，则到达树冠的喷洒条带需要平行且连续。如果由于风速的局部改变而迫使UAV偏离直航路线，则UAV会将气流逆风向引导。因此，旋翼下方或喷杆上的固定喷嘴将指向顺风方向，而不是垂直向下朝向作物枝叶。这增加了漂移的风险，并且还意味着条带不平行也不连续。当前描述的UAV解决了这一问题，因为辅助旋翼可用于使无人飞机转向并应对任何侧风的影响。为此，旋翼能够独立于输送旋翼而沿其长轴旋转。因此，UAV可以保持两点之间的直航路径(提供平行条带)，而不会干扰夹带喷洒的空气的结构以及在无人飞机飞行路径下活性成分的分布的均匀性。

对于常规UAV，UAV下的空气的质量约为一柱。因此，从将喷洒液滴向下运送到树冠的气流的角度来看，空气夹带的有效条带仅比跨UAV上的旋翼尖到旋翼尖的距离稍宽，而对于常规UAV而言，会有漂移远离所需位置的在气流柱的外部的喷洒。因此，条带要么在旋翼范围之内且非常狭窄(减少了工作负载)，要么是可变的(依靠旋翼冲洗以将活性成分分布到无人飞机的旋翼夹带的气流之外)。当前描述的UAV通过加宽条带来应对这一问题，在此条带中，空气夹带使液滴向下进入树冠。为此，使输送旋翼成角度，以便代替直接位于旋翼下方的空气柱(这是获得上升的最有效方式)，输送旋翼使用能量将空气柱改变为圆锥形，或更有效地将其变为椭圆形。椭圆形的宽度将受到限制，具体取决于生成椭圆形所需的能量，并且会产生上升损失。但是，在某点上，创建夹带空气的椭圆所需的能量会被UAV下方更宽且更可靠甚至更宽的条带偏移(工作效率提高)。

此外，在与常规UAV一起使用的常规喷洒系统中，液压喷嘴的液滴谱很宽-对于大多数中型农用喷嘴而言，通常为10至700μm。对于非常常用的-03型喷嘴，大约20％的体积是小于150μm的液滴，以及考虑到农用无人飞机的飞行高度，是会构成漂移风险的液滴尺寸的范围。使用更大更不易漂移的液滴的应用意味着，当液滴影响枝叶时(每公顷100升)，液滴将含有过量的活性成分，无法有效利用活性成分，或载体体积必须很大。当前所描述的UAV可以通过提供比从液压喷嘴可获得的液滴更窄的液滴分布来解决该问题，液滴的分布既不能太小以至于不能最小化喷洒漂移，也不能太大而避免过多的有效载荷需求或单个液滴的活性成分过载。这是通过使用旋转盘而不是泵和液压喷嘴来生成较窄的液滴谱来实现的。如果用类似于Micron Herbi洒施机的设备替换液压喷嘴，则可将具有很少的小液滴和很少的超大液滴的可控喷洒送入由输送旋翼生成的气流中。但是要注意的是，这样的液滴尺寸控制不是必需的，并且如上所述的输送和辅助旋翼即使对于普通喷洒系统也提供了所描述的优点，而对于旋转盘喷洒系统则提供了附加的优点。应当注意的是，喷枪喷嘴设计/控制也可以用于提供减小液滴尺寸(谱)的散布，并且还可以控制喷洒的液体以改变液滴谱，以便获得具有所需尺寸范围的液滴；如上所述，通过适当地控制旋转盘系统，也可以实现对喷洒的液体的这种控制以提供所需的改变的液滴谱。因此，如果需要减小的液滴尺寸谱，则可以以上述旋转盘系统示例以外的其他方式来实现，例如，压电或电动流体动力学喷雾器。

因此，目前描述的UAV具有多个旋翼，这些旋翼专用于将特定用途的气流向下输送到田地(树冠或空地)，每个旋翼都能够与飞行线成角度以创建椭圆形的空气锥，该椭圆形的空气锥夹带UAV下方生成的液滴。更多旋翼(辅助旋翼)安装在输送旋翼的前后，或安装在输送旋翼的侧边，以便在无人飞机满载时提供所需的额外上升，并使无人飞机转向以及补偿风向转变(wind shift)，而不会中断或干扰输送旋翼产生的夹带空气锥。辅助旋翼是可控的，并且能够在多个轴线上充分移动，以实现对无人飞机的控制(减速、转向、保持和改变高度)。在输送旋翼的下方安装了许多Herbi型屏蔽旋转盘，其带有内部喷洒回收、输送窄液滴尺寸谱的液滴以及通过改变出口狭缝的尺寸而可变的喷洒角度宽度。还可以将Herbi型喷雾器设置为绕着无人飞机的短轴(垂直于飞行路径的水平方向)旋转，以保持条带样式(所施加的喷洒的平行线)或补偿风向和风速。

现在，转向图2-8。

图2示出了UAV喷洒田地的示例的后视图。两组旋翼桨叶向侧面成角度，并且相关联的空气锥正夹带或包含由喷枪产生的含有活性成分的液体产品的液滴，在这里，喷枪可以具有如上所述的旋转盘液滴生成系统。对于特定的作物，以及在分发特定的液体产品和活性成分时，成角度的旋翼均以相同的方式操作，即使UAV的重量发生改变，也以一致的方式将活性成分驱动到作物的枝叶，并且每次UAV通过都会喷洒宽条带的作物。UAV具有一对附加的那些组旋翼桨叶，沿着UAV前后轴中心。这些可以用来增强由成角度的旋翼产生的上升，并且这些旋翼的确改变所产生的上升，以匹配施加液体产品时UAV的重量。使用循环控制，所有旋翼均可用于转向和前进运动目的。然而，为了确保成角度的旋翼以相同的方式操作，在该示例中，沿着中心线的旋翼用于转向和改变前进速度。这可以通过循环控制或通过可移动的旋翼的驱动轴使用。

图3示出了UAV喷洒田地的示例的侧视图。图3的UAV具有与图2所示的相同的两个成角度的旋翼，现在将它们示出为中心旋翼，但是现在前后旋翼也成角度。前后旋翼再次用于转向和改变前向运动目的，但是通过使这两个旋翼之一成角度，可以更好地控制施于作物的喷洒。

图4示出了UAV的示例的后视图。如上所述，不是使用循环控制来转向和改变前向运动，而是将前-后旋翼安装在可移动的驱动轴上，从而使UAV能够转向，这就是UAV在图4中所做的。

图5示出了UAV喷洒田地的示例的侧视图。图5的UAV具有与图4所示相同的两个成角度的旋翼和可移动的旋翼，它们现在被示为中心旋翼，但是现在前后旋翼也成角度。前后旋翼再次用于转向和改变前向运动目的，但是通过使这两个旋翼之一成角度，可以更好地控制施于作物的喷洒。

图6示出了UAV喷洒田地的示例的后视图。UAV处于转向或抵消侧风的过程中，这导致UAV的主体倾斜。然而，喷枪也已经倾斜以便垂直向下指向，并且两个侧向和向外指向的旋翼略微改变了它们的角度，以便使夹带并包含喷洒的圆锥形的下洗空气保持相同。因此，这些旋翼中的每个相对于垂直轴线都保持相同的“倾斜”角，但是由于UAV的主体倾斜，所以两个旋翼相对于UAV的主体所成角度不同。

如上所述，两个侧向和面向外的旋翼夹带并包含喷洒，以提供更宽的喷洒条带，而前-后旋翼则提供可控制的增强上升，这也可用于控制来自UAV的下洗气流的角度。前-后辅助旋翼可以定位在不影响喷洒的前后距离处，但也可以定位在成角度的侧面指向旋翼的外侧距离处，这有助于转向控制。实际上，图7和图8示出了这种UAV的示例，该UAV在喷枪周围具有四组旋翼桨叶以控制喷洒，但仅具有两个侧向指向的旋翼。然后，将附加的一对旋翼定位在控制喷洒的旋翼的侧面，不干扰喷洒的距离处。这些附加的旋翼可以前后定位，然后当只有两个成角度的侧面指向的旋翼桨叶时，这样的UAV可以例如图2和图4所示。

尽管已经在附图和前面的描述中详细地图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应被认为是说明性或示例性的而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例。通过研究附图、公开内容和从属权利要求，本领域技术人员在实践要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施这一事实，并不表示不能利用这些措施的组合来获得好处。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于向农田喷洒的无人机(10)，包括：

储液器(20)；

液体喷枪(30)；以及

多组旋翼桨叶(40)；

其中，所述储液器被配置为容纳将要被施加到农田的液体产品；其中，所述液体喷枪与所述储液器液体连通，并被配置为喷洒所述液体产品以将所述液体产品施加于所述农田；

其中，所述液体喷枪具有远离所述液体喷枪延伸的喷洒轴线，以使得从所述喷枪射出的所述液体产品最初基本上以所述喷洒轴线为中心；

其中，所述多组旋翼桨叶中的每一组被连接到多个驱动轴(50)中的对应驱动轴；

其中，所述多个驱动轴中的第一驱动轴(51)具有纵向延伸穿过所述第一驱动轴的第一驱动轴线，所述第一驱动轴线被配置为与所述喷洒轴线成第一角度，并且其中，所述多个驱动轴中的第二驱动轴(52)具有纵向延伸穿过所述第二驱动轴的第二驱动轴线，所述第二驱动轴线被配置为与所述喷洒轴线成第二角度，并且其中，所述第一驱动轴线和所述第二驱动轴线基本上位于相同的第一-第二平面中；以及

其中，所述第一角度在第一方向上远离所述喷洒轴线延伸，并且所述第二角度在第二方向上远离所述喷洒轴线延伸，其中，所述第一方向不同于所述第二方向，以使得从所述喷枪射出的所述液体产品至少部分地被来自所述多个旋翼桨叶中与所述第一驱动轴连接的第一组旋翼桨叶的下洗气流和来自所述多个旋翼桨叶中与所述第二驱动轴连接的第二组旋翼桨叶的下洗气流夹带。

2.根据权利要求1所述的无人机，其中，所述第一角度的大小等于所述第二角度的大小。

3.根据权利要求1-2中的任一项所述的无人机，其中，所述喷洒轴线基本上位于所述第一-第二平面中。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的无人机，其中，前后平面在所述无人机的前后方向上延伸，并且其中，所述喷洒轴线位于所述前后平面中，并且其中，所述第一驱动轴位于所述前后平面的一侧，所述第二驱动轴线位于所述前后平面的相对侧。

5.根据权利要求4所述的无人机，其中，所述第一-第二平面垂直于所述前后平面。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的无人机，其中，等分平面垂直于所述第一-第二平面，并且其中，所述喷洒轴线位于所述等分平面中，并且其中，所述多个驱动轴中的第三驱动轴(53)位于所述等分平面中横向偏离所述喷枪的位置，以使得从所述喷枪射出的所述液体产品至少部分地被来自所述多个旋翼桨叶中与所述第三驱动轴连接的第三组旋翼桨叶的下洗气流夹带。

7.根据权利要求6所述的无人机，其中，所述第三驱动轴具有纵向延伸穿过所述第三驱动轴的第三轴线，所述第三轴线被配置为与所述喷洒轴线成第三角度。

8.根据权利要求6-7中任一项所述的无人机，其中，所述多个驱动轴中的第四驱动轴(54)位于所述等分平面中在所述喷枪与所述第三驱动轴相对的一侧上空间偏离所述喷枪的位置，以使得从所述喷枪射出的所述液体产品至少部分地被来自所述多个旋翼桨叶中与所述第四驱动轴连接的第四组旋翼桨叶的下洗气流夹带。

9.根据权利要求8所述的无人机，其中，所述第四驱动轴具有纵向延伸穿过所述第四驱动轴的第四轴线，所述第四轴线被配置为与所述喷洒轴线成第四角度。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的无人机，其中，所述多个驱动轴中的另外一个或两个驱动轴(55、56)被定位成距所述喷枪的横向距离大于所述第一驱动轴和所述第二驱动轴距所述喷枪的横向距离。

11.根据权利要求1-10中的任一项所述的无人机，其中，所述无人机的控制器(60)被配置为控制所述多组旋翼桨叶以产生与所述无人机的重量匹配的升力，以及其中，所述控制器被配置为随着所述重量改变来控制所述多组旋翼桨叶中除了与所述第一驱动轴和所述第二驱动轴连接的那些组旋翼桨叶之外的至少一组旋翼桨叶，以随着所述液体产品被施加到所述农田而改变所述升力。

12.根据从属于权利要求6-7中任一项的权利要求11所述的无人机，其中，所述控制器被配置为随着所述重量改变来控制所述多组旋翼桨叶中除了与所述第三驱动轴连接的那组旋翼桨叶之外的至少一组旋翼桨叶，以随着所述液体产品被施加到所述农田而改变所述升力。

13.根据从属于权利要求8-9中的任一项的权利要求11所述的无人机，其中，所述控制器被配置为随着所述重量改变来控制所述多组旋翼桨叶中除了与所述第三驱动轴和所述第四驱动轴连接的那些组旋翼桨叶之外的至少一组旋翼桨叶，以随着所述液体产品被施加到所述农田而改变所述升力。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的无人机，其中，所述控制器被配置为根据被施加的所述液体产品和/或根据所述液体喷枪的配置和/或根据所述农田中的作物来控制与所述第一驱动轴和所述第二驱动轴连接的那些组旋翼桨叶；或其中，所述控制器被配置为根据被施加的所述液体产品和/或根据所述液体喷枪的配置和/或根据所述农田中的作物来控制与所述第一驱动轴、所述第二驱动轴和所述第三驱动轴连接的那些组旋翼桨叶；或其中，所述控制器被配置为根据被施加的所述液体产品和/或根据所述液体喷枪的配置和/或根据所述农田中的作物来控制与所述第一驱动轴、所述第二驱动轴、所述第三驱动轴和所述第四驱动轴连接的那些组旋翼桨叶。

15.根据权利要求11-14中任一项所述的无人机，其中，所述控制器被配置为根据被施加的所述液体产品和/或根据所述液体喷枪的配置和/或根据所述农田中的作物来控制所述第一角度和所述第二角度的大小；或其中，所述控制器被配置为根据被施加的所述液体产品和/或根据所述液体喷枪的配置和/或根据所述农田中的作物来控制所述第一传动角、所述第二传动角和所述第三传动角；或其中，所述控制器被配置为根据被施加的所述液体产品和/或根据所述液体喷枪的配置和/或根据所述农田中的作物来控制所述第一传动角、所述第二传动角、所述第三传动角和所述第四传动角。

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