CN111758370B - 一种无人机草坪修剪装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机草坪修剪装置，包括无人机，无人机下侧设有夹持机构，夹持机构下端设有维持水平的平衡机构，平衡机构下端设有除草机构，除草机构底端设有保持除草机构高度的辅助机构，除草机构上端设有挡料机构，本发明的有益效果：本发明通过刀片产生向上的气流，草屑上升后被第二刀片切碎，便于草屑腐烂在草坪上为其他作物提供养分，无须使用人员清理草屑，降低了劳动强度。

Description

一种无人机草坪修剪装置

技术领域

本发明属于无人飞行器领域，涉及无人机辅助装置，尤其是涉及一种无人机草坪修剪装置。

背景技术

无人机草坪修剪机可对草坪自动修剪，节省人力和时间，但存草坪切割不平整的问题。为此，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。

例如，中国专利文献公开了一种基于无人机的草坪修剪系统[申请号：201910167094.4]，包括无人机本体和控制中心，无人机本体包括切割装置、电源模块、动力模块、智能检测模块、定位导航模块和高度测量模块；动力模块用于提供无人机本体的飞行动力和驱动切割装置；切割装置设置在无人机本体的底部，包括齿轮箱、旋转轴、夹刀盘和金属刀片，齿轮箱的输入端和输出端分别与传动齿轴、旋转轴连接，旋转轴安装有固定所述金属刀片的夹刀盘；控制中心与无人机本体通讯连接，用于接收无人机飞行坐标数据、草坪高度数据和实景图像，并规划无人机的飞行高度和飞行路线。本发明实现了对不同种类草坪的自动修剪，修剪高度符合标准，节省了人力和时间。

上述方案中通过金属刀片切下的草渣过长，草屑短时间内无法腐烂，需要人工进行清理，提高了使用人员的劳动强度。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种无人机草坪修剪装置，通过刀片产生向上的气流，草屑上升后被第二刀片切碎，便于草屑腐烂在草坪上为其他作物提供养分，无须使用人员清理草屑，降低了劳动强度。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本无人机草坪修剪装置包括无人机，其特征在于：所述无人机下侧设有夹持机构，所述夹持机构下端设有维持水平的平衡机构，所述平衡机构下端设有除草机构，所述除草机构底端设有保持所述除草机构高度的辅助机构，所述除草机构上端设有挡料机构。

本发明创造性地设计了所述除草机构通过刀片产生向上的气流，草屑上升后被所述第二刀片切碎，便于草屑腐烂在草坪上为其他作物提供养分，且所述第一刀架和所述第二刀架旋转方向相反，产生的扭矩可相互平衡，提高了本发明的稳定性。

在上述的无人机草坪修剪装置中，所述夹持机构包括连接架，所述连接架设于所述无人机下侧，所述连接架两端各设有空腔，所述空腔内设有移动板，所述移动板与所述空腔内壁之间设有弹簧，所述空腔两端各设有滑槽，所述移动板两端各设有滑块并设于所述滑槽内，所述移动板外端延伸至所述空腔外侧并设有连接管，所述连接管内设有移动块，所述移动块内连接有旋钮，所述旋钮与所述移动块螺纹旋合，所述旋钮下端延伸至所述连接管外侧，所述移动块上端设有固定板，所述固定板前端设于所述无人机上侧。

在上述的无人机草坪修剪装置中，所述平衡机构包括主控板，所述连接架中间设有隔板，所述主控板设于所述隔板上，所述连接架中间设有连接柱，所述连接架下侧设有平衡架，所述平衡架中间设有圆球状的第一连接槽，所述连接柱下端设有第一圆球并设于所述第一连接槽内，所述隔板上设有若干均匀分布的电动马达，所述电动马达下端设有螺杆，所述螺杆与所述隔板螺纹旋合，所述平衡架内设有与所述螺杆相对应的第二连接槽，所述螺杆下端设有第二圆球并设于所述第二连接槽内，所述隔板两端各设有角速度传感器，所述连接架下端设有防尘板，所述防尘板设于所述平衡架外侧。

在上述的无人机草坪修剪装置中，所述除草机构包括电动机，所述平衡架下端设有动力腔，所述电动机设于所述动力腔内，所述动力腔下端设有第一轴管，所述电动机下端设有动力轴并设于所述第一轴管内，所述动力轴下端设有伸缩管，所述伸缩管下端延伸至所述第一轴管下侧并设有传动腔，所述伸缩管底端延伸至所述传动腔内并设有主动锥齿轮，所述传动腔内两端各设有支杆，所述支杆上设有传动锥齿轮，所述传动锥齿轮与所述主动锥齿轮相啮合，所述传动锥齿轮下侧设有与所述传动锥齿轮相啮合的从动锥齿轮，所述从动锥齿轮内连接有传动轴，所述传动腔下端设有第二轴管，所述传动轴下端延伸至所述第二轴管下侧并设有第一刀架，所述第一刀架外端设有若干均匀分布的倾斜的第一刀片，所述第二轴管中间设有第二刀架，所述第二刀架外端设有若干均匀分布的倾斜的第二刀片。

在上述的无人机草坪修剪装置中，所述辅助机构包括螺纹管，所述螺纹管设于所述传动轴底端，所述螺纹管外侧设有缓冲管，所述缓冲管与所述螺纹管螺纹旋合，所述缓冲管下端设有缓冲腔，所述缓冲管下侧设有缓冲头，所述缓冲头上端设有限位板并设于所述缓冲腔内，所述限位板与所述缓冲腔内壁之间设有缓冲弹簧。

在上述的无人机草坪修剪装置中，所述挡料机构包括第一基座，所述第一基座设于所述第一轴管中间，所述第一基座一侧设有第二基座，所述第一基座两端各设有连接杆，所述连接杆通过所述第二基座延伸至所述第二基座另一侧并设有螺母，所述第一基座下端设有第一挡板，所述第二基座下端设有第二挡板。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明中的夹持机构使修剪装置与无人机之间的连接更加灵活，外拉移动板使连接管置于无人机两侧，并在弹簧的弹力作用下夹紧无人机两侧，并旋转旋钮使移动块上端的固定板下端面与无人机上端面贴合，能够实现快速夹持和分离，无人机耗尽电量后可以通过更换无人机来增加工作时间，无须充电等待，提高了工作效率。

2.本发明中的平衡机构可以保持设备结构的重心不变，当无人机快速移动时会发生倾斜，除草机构随之倾斜将改变重心，无人机控制难度增大，同时刀架倾斜容易使刀片与地面碰撞而损坏刀片，则在无人机快速移动时会发生倾斜时，角速度传感器检测相应的倾斜角度并通过主控板控制相应的电动马达启动驱使螺杆升降使平衡架倾斜，平衡架倾斜角度抵消无人机倾斜角度，使除草机构始终保持竖直状态，提高了本发明的稳定性。

3.本发明中的除草机构通过刀片产生向上的气流，使杂草呈竖直向上的状态，便于切割，同时草屑随气流上升后被第二刀片切碎，便于草屑腐烂在草坪上为其他作物提供养分，且第一刀架和第二刀架旋转方向相反，产生的扭矩可相互平衡，提高了本发明的稳定性。

4.本发明中的辅助机构通过缓冲头抵在草坪上来维持刀片与草坪之间的距离，防止无人机飞行高度变动影响草坪留茬高度，提高了本发明的除草质量，同时旋转缓冲管可调整缓冲头与第一刀架之间的距离，适用于不同草坪留茬高度的要求，提高了本发明的实用性。

5.本发明中的挡料机构通过第一挡板和第二挡板阻挡草屑飞扬，同时外端向下倾斜可对刀片产生的上升气流向下导流，能够防止草屑影响无人机飞行，同时第一挡板和第二挡板承受刀片产生的上升气流，可减轻本发明的重力，降低无人机的飞行负荷，提高了实用性。

附图说明

图1是本发明的设备结构的主视图。

图2是本发明的设备结构的仰视图。

图3是本发明中图1中A截面夹持机构的局部剖视图。

图4是本发明中图2中B截面平衡机构的俯视局部剖视图。

图5是本发明中图1中C截面挡料机构的局部剖视图。

图6是本发明中图2中D截面除草机构的俯视局部剖视图。

图7是本发明中图2中E截面辅助机构的局部剖视图。

图中，1、无人机；2、滑槽；4、第一轴管；10、夹持机构；11、连接架；12、空腔；13、移动板；14、弹簧；15、连接管；16、移动块；17、旋钮；18、固定板；19、滑块；20、平衡机构；21、主控板；22、隔板；23、连接柱；24、第一圆球；25、平衡架；26、第一连接槽；27、电动马达；28、螺杆；29、第二圆球；30、第二连接槽；31、角速度传感器；32、防尘板；40、除草机构；41、电动机；42、动力腔；43、动力轴；44、伸缩管；45、传动腔；46、主动锥齿轮；47、支杆；48、传动锥齿轮；49、从动锥齿轮；50、传动轴；51、第二轴管；52、第二刀架；53、第二刀片；54、第一刀架；55、第一刀片；60、辅助机构；61、螺纹管；62、缓冲管；63、缓冲腔；64、缓冲头；65、限位板；66、缓冲弹簧；70、挡料机构；71、第一基座；72、第二基座；73、连接杆；74、螺母；75、第一挡板；76、第二挡板。

具体实施方式

如图1至图7所示，本发明无人机草坪修剪装置包括无人机1，无人机1下侧设有夹持机构10，夹持机构10下端设有维持水平的平衡机构20，平衡机构20下端设有除草机构40，除草机构40底端设有保持除草机构40高度的辅助机构60，除草机构40上端设有挡料机构70。

夹持机构10包括连接架11，连接架11设于无人机1下侧，连接架11上端面与无人机1下端面贴合，连接架11两端各设有空腔12，空腔12内设有移动板13，移动板13与空腔12为滑动配合，移动板13与空腔12内壁之间设有弹簧14，空腔12两端各设有滑槽2，移动板13两端各设有滑块19并设于滑槽2内，滑块19与滑槽2为滑动配合，滑块19能限制移动板13最大拉出距离，防止，移动板13脱离空腔12，移动板13外端延伸至空腔12外侧并设有连接管15，连接管15内端面与无人机1侧面贴合，连接管15内设有移动块16，移动块16与连接管15为滑动配合，移动块16内连接有旋钮17，旋钮17与移动块16螺纹旋合，旋钮17下端延伸至连接管15外侧，旋钮17通过间隙配合与连接管15可转动连接，移动块16上端设有固定板18，固定板18前端设于无人机1上侧，固定板18下端面与无人机1上端面贴合，外拉移动板13使连接管15置于无人机两侧，并在弹簧14的弹力作用下夹紧无人机1两侧，并旋转旋钮17使移动块16上端的固定板18下端面与无人机1上端面贴合，能够实现快速夹持和分离，无人机1耗尽电量后可以通过更换无人机1来增加工作时间，无须充电等待，提高了工作效率。

平衡机构20包括主控板21，连接架11中间设有隔板22，主控板21设于隔板22上，连接架11中间设有连接柱23，连接架11下侧设有平衡架25，平衡架25中间设有圆球状的第一连接槽26，连接柱23下端设有第一圆球24并设于第一连接槽26内，第一圆球24通过间隙配合与第一连接槽26可转动连接，第一圆球24可朝任意方向转动30°，隔板22上设有至少四个均匀分布的电动马达27，电动马达27下端设有螺杆28，螺杆28与隔板22螺纹旋合，平衡架25内设有与螺杆28相对应的第二连接槽30，螺杆28下端设有第二圆球29并设于第二连接槽30内，第二圆球29通过间隙配合与第二连接槽30可转动连接，第二圆球29可朝任意方向转动30°，隔板22两端各设有角速度传感器31，角速度传感器31和电动马达27通过电路与主控板21相连，连接架11下端设有防尘板32，防尘板32设于平衡架25外侧，防尘板32可防止灰尘进入平衡架25内，可保持平衡架25内清洁，可以保持设备结构的重心不变，当无人机1快速移动时会发生倾斜，除草机构40随之倾斜将改变重心，无人机1控制难度增大，同时刀架倾斜容易使刀片与地面碰撞而损坏刀片，则在无人机快速移动发生倾斜时，角速度传感器31检测相应的倾斜角度并通过主控板21控制相应的电动马达27启动驱使螺杆28升降使平衡架25倾斜，平衡架25倾斜角度抵消无人机1倾斜角度，使除草机构40始终保持竖直状态，提高了本发明的稳定性。

除草机构40包括电动机41，平衡架25下端设有动力腔42，电动机41设于动力腔42内，动力腔42下端设有第一轴管4，电动机41下端设有动力轴43并设于第一轴管4内，动力轴43通过轴承与动力腔42可转动连接，动力轴43下端设有伸缩管44，伸缩管44内径大于动力轴43外径，伸缩管44可通过现有锁定组件技术固定位置，伸缩管44通过键与键槽的配合关系与动力轴43同步旋转，伸缩管44下端延伸至第一轴管4下侧并设有传动腔45，伸缩管44通过间隙配合与第一轴管4可转动连接，伸缩管44底端延伸至传动腔45内并设有主动锥齿轮46，主动锥齿轮46通过过盈配合与伸缩管44同步旋转，传动腔45内两端各设有支杆47，支杆47上设有传动锥齿轮48，传动锥齿轮48通过轴承与支杆47可转动连接，传动锥齿轮48与主动锥齿轮46相啮合，传动锥齿轮48下侧设有与传动锥齿轮48相啮合的从动锥齿轮49，从动锥齿轮49内连接有传动轴50，从动锥齿轮49通过过盈配合与传动轴50同步旋转，传动腔45下端设有第二轴管51，传动轴50下端延伸至第二轴管51下侧并设有第一刀架54，传动轴50通过间隙配合与第二轴管51可转动连接，第一刀架54通过过盈配合与传动轴50同步旋转，第一刀架54外端设有至少四个均匀分布的倾斜的第一刀片55，第二轴管51中间设有第二刀架52，第二刀架52通过过盈配合与第二轴管51同步旋转，第二刀架52外端设有至少四个均匀分布的倾斜的第二刀片53，第一刀片55和第二刀片53的倾斜方向相反，通过刀片产生向上的气流，使杂草呈竖直向上的状态，便于切割，同时草屑随气流上升后被第二刀片53切碎，便于草屑腐烂在草坪上为其他作物提供养分，且第一刀架54和第二刀架52旋转方向相反，产生的扭矩可相互平衡，提高了本发明的稳定性。

辅助机构60包括螺纹管61，螺纹管61设于传动轴50底端，螺纹管61通过轴承与传动轴50可转动连接，螺纹管61外侧设有缓冲管62，缓冲管62与螺纹管61螺纹旋合，缓冲管62下端设有缓冲腔63，缓冲管62下侧设有缓冲头64，缓冲头64上端设有限位板65并设于缓冲腔63内，限位板65通过间隙配合与缓冲腔63可转动连接，限位板65与缓冲腔63内壁之间设有缓冲弹簧66，通过缓冲头64抵在草坪上来维持刀片与草坪之间的距离，防止无人机1飞行高度变动影响草坪留茬高度，提高了本发明的除草质量，同时可调整缓冲头64与第一刀架54之间的距离，适用于不同草坪留茬高度的要求，提高了本发明的实用性。

挡料机构70包括第一基座71，第一基座71设于第一轴管4中间，第一基座71后侧设有第二基座72，第一基座71两端各设有连接杆73，连接杆73通过第二基座72延伸至第二基座72后侧并设有螺母74，第一基座71和第二基座72内壁与第一轴管4外端贴合，第一基座71和第二基座72通过摩擦力固定在第一轴管4外端，第一基座71下端设有第一挡板75，第二基座72下端设有第二挡板76，通过第一挡板75和第二挡板76阻挡草屑飞扬，同时外端向下倾斜可对刀片产生的上升气流向下导流，能够防止草屑影响无人机飞行，同时第一挡板75和第二挡板76承受刀片产生的上升气流，可减轻本发明的重力，降低无人机的飞行负荷，提高了实用性。

本发明的具体实施例的具体操作方式为：本发明电源为设置在无人机1内部的蓄电池，夹持无人机1时，根据无人机1宽度外拉连接管15调整距离，将无人机1放置在两侧的连接管15之间后松开连接管15，移动板13在弹簧14的作用下带动连接管15向内侧移动，连接管15内壁与无人机1两端贴合，夹紧无人机1两侧，旋转旋钮17调整移动块16的高度，使移动块16前端的固定板18下端面与无人机1上端面贴合，实现夹持功能，启动电动机41通过动力轴43带动伸缩管44旋转，伸缩管44带动传动腔45和主动锥齿轮46旋转，传动腔45通过第二轴管51带动第二刀架52旋转，同时主动锥齿轮46通过传动锥齿轮48带动从动锥齿轮49旋转，从动锥齿轮49通过传动轴50带动第一刀架54旋转，则第一刀架54和第二刀架52的旋转方向相反，并同时产生上升气流，第一刀片55切割杂草，第二刀片53切割草屑，此外缓冲头64底端与草坪接触，缓冲头64底端与第一刀架54之间的距离为草坪留茬高度，旋转缓冲管62可改变缓冲头64的高度。

当无人机1移动过快发生倾斜时，角速度传感器31检测到倾斜并发送电信号至主控板21，主控板21控制相应的电动马达27启动，电动马达27带动螺杆28旋转，螺杆28升降即可使平衡架25发生倾斜，平衡架25倾斜角度抵消无人机1的倾斜角度，使除草机构保持竖直状态。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了连接柱、连接管、移动块、支杆、伸缩杆、第一圆球、第一连接槽、缓冲管、缓冲头、第一基座、连接杆等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (3)

1.一种无人机草坪修剪装置，包括无人机（1），其特征在于：所述无人机（1）下侧设有夹持机构（10），所述夹持机构（10）下端设有维持水平的平衡机构（20），所述平衡机构（20）下端设有除草机构（40），所述除草机构（40）底端设有保持所述除草机构（40）高度的辅助机构（60），所述除草机构（40）上端设有挡料机构（70）；

所述夹持机构（10）包括连接架（11），所述连接架（11）设于所述无人机（1）下侧，所述连接架（11）两端各设有空腔（12），所述空腔（12）内设有移动板（13），所述移动板（13）与所述空腔（12）内壁之间设有弹簧（14），所述空腔（12）两端各设有滑槽（2），所述移动板（13）两端各设有滑块（19）并设于所述滑槽（2）内，所述移动板（13）外端延伸至所述空腔（12）外侧并设有连接管（15），所述连接管（15）内设有移动块（16），所述移动块（16）内连接有旋钮（17），所述旋钮（17）与所述移动块（16）螺纹旋合，所述旋钮（17）下端延伸至所述连接管（15）外侧，所述移动块（16）上端设有固定板（18），所述固定板（18）前端设于所述无人机（1）上侧；

所述平衡机构（20）包括主控板（21），所述连接架（11）中间设有隔板（22），所述主控板（21）设于所述隔板（22）上，所述连接架（11）中间设有连接柱（23），所述连接架（11）下侧设有平衡架（25），所述平衡架（25）中间设有圆球状的第一连接槽（26），所述连接柱（23）下端设有第一圆球（24）并设于所述第一连接槽（26）内，所述隔板（22）上设有若干均匀分布的电动马达（27），所述电动马达（27）下端设有螺杆（28），所述螺杆（28）与所述隔板（22）螺纹旋合，所述平衡架（25）内设有与所述螺杆（28）相对应的第二连接槽（30），所述螺杆（28）下端设有第二圆球（29）并设于所述第二连接槽（30）内，所述隔板（22）两端各设有角速度传感器（31），所述连接架（11）下端设有防尘板（32），所述防尘板（32）设于所述平衡架（25）外侧；

所述除草机构（40）包括电动机（41），所述平衡架（25）下端设有动力腔（42），所述电动机（41）设于所述动力腔（42）内，所述动力腔（42）下端设有第一轴管（4），所述电动机（41）下端设有动力轴（43）并设于所述第一轴管（4）内，所述动力轴（43）下端设有伸缩管（44），所述伸缩管（44）下端延伸至所述第一轴管（4）下侧并设有传动腔（45），所述伸缩管（44）底端延伸至所述传动腔（45）内并设有主动锥齿轮（46），所述传动腔（45）内两端各设有支杆（47），所述支杆（47）上设有传动锥齿轮（48），所述传动锥齿轮（48）与所述主动锥齿轮（46）相啮合，所述传动锥齿轮（48）下侧设有与所述传动锥齿轮（48）相啮合的从动锥齿轮（49），所述从动锥齿轮（49）内连接有传动轴（50），所述传动腔（45）下端设有第二轴管（51），所述传动轴（50）下端延伸至所述第二轴管（51）下侧并设有第一刀架（54），所述第一刀架（54）外端设有若干均匀分布的倾斜的第一刀片（55），所述第二轴管（51）中间设有第二刀架（52），所述第二刀架（52）外端设有若干均匀分布的倾斜的第二刀片（53）。

2.根据权利要求1所述的一种无人机草坪修剪装置，其特征在于：所述辅助机构（60）包括螺纹管（61），所述螺纹管（61）设于所述传动轴（50）底端，所述螺纹管（61）外侧设有缓冲管（62），所述缓冲管（62）与所述螺纹管（61）螺纹旋合，所述缓冲管（62）下端设有缓冲腔（63），所述缓冲管（62）下侧设有缓冲头（64），所述缓冲头（64）上端设有限位板（65）并设于所述缓冲腔（63）内，所述限位板（65）与所述缓冲腔（63）内壁之间设有缓冲弹簧（66）。

3.根据权利要求1所述的一种无人机草坪修剪装置，其特征在于：所述挡料机构（70）包括第一基座（71），所述第一基座（71）设于所述第一轴管（4）中间，所述第一基座（71）一侧设有第二基座（72），所述第一基座（71）两端各设有连接杆（73），所述连接杆（73）通过所述第二基座（72）延伸至所述第二基座（72）另一侧并设有螺母（74），所述第一基座（71）下端设有第一挡板（75），所述第二基座（72）下端设有第二挡板（76）。

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