CN111959773B - 一种用于喷药的防坠无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于喷药的防坠无人机，包括无人机本体，无人机本体上螺旋桨的旋转轴与第一转盘转动连接，螺旋桨的旋转轴固定若干限位凸齿，第一转轴和第二转轴分别与第一转盘转动连接，第一转轴固定有第一限位杆，第一限位杆的一端与限位凸齿接触用于限制限位凸齿转动，另一端转动连接有第一铰接臂，第一铰接臂与第二铰接臂铰接，涡卷弹簧分别连接第一转盘和第二转轴，第一限位杆与限位块接触时第一铰接臂与第二铰接臂的夹角达到最大，第一铰接臂与第二铰接臂的最大夹角为160°～170°。在撞击力度达到阈值后旋转轴与第一转盘相对转动，第一限位杆相对限位凸齿的作用力迅速减小，螺旋桨可以脱离第一转盘的驱动，保护螺旋桨。

Description

一种用于喷药的防坠无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种用于喷药的防坠无人机。

背景技术

无人机在农业植保上得到了广泛的应用，无人机在飞行过程中撞击到障碍物后，电机如果仍然持续给螺旋桨提供动力，螺旋桨持续拍打障碍物导致螺旋桨损坏。现有技术的无人机为了减少螺旋桨的损坏，用一定的作用力将螺旋桨的旋转轴卡紧在电机的输出轴上，在撞击力度大于阈值时螺旋桨相对电机的旋转轴转动，避免螺旋桨受力过大，但是在螺旋桨相对电机的输出转转动后作用力并没有快速减小，而是持续保持恒定的夹紧力，电机仍然对螺旋桨提供持续驱动力，螺旋桨容易损坏。

发明内容

针对上述现有技术，本发明在于提供一种用于喷药的防坠无人机，在撞击力度达到阈值后旋转轴与第一转盘相对转动，第一限位杆相对限位凸齿的作用力迅速减小，螺旋桨可以脱离第一转盘的驱动，保护螺旋桨。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于喷药的防坠无人机，包括无人机本体，所述无人机本体包括螺旋桨和用于驱动所述螺旋桨转动的第一电机，所述第一电机驱动所述第一转盘转动，所述螺旋桨的旋转轴与所述第一转盘转动连接，所述螺旋桨的旋转轴固定若干限位凸齿，所述第一转盘设有第一转轴、第二转轴和涡卷弹簧，所述第一转轴和第二转轴分别与所述第一转盘转动连接，所述第一转轴固定有第一限位杆，所述第一限位杆的一端与所述限位凸齿接触用于限制所述限位凸齿转动，另一端转动连接有第一铰接臂，所述第二转轴固定有第二铰接臂，所述第一铰接臂与第二铰接臂铰接，所述涡卷弹簧一端与所述第二转轴连接，另一端与所述第一转盘连接，所述第一转盘设有限制第一限位杆转动角度的限位块，所述第一限位杆与限位块接触时第一铰接臂与第二铰接臂的夹角达到最大，所述第一铰接臂与第二铰接臂的最大夹角为160°～170°。

进一步的，所述第一转盘外周的无人机本体上设有防护筒，所述防护筒的上方设有盖子，所述盖子设有穿过所述旋转轴的通孔，所述通孔内设有轴承座，所述旋转轴与所述轴承座连接。

进一步的，所述第一电机的输出轴连接有第二转盘，所述第一转盘与所述第二转盘转动连接，所述第二转盘设有扭力弹簧，所述扭力弹簧一端和所述第二转盘连接，另一端与所述第一转盘连接。

进一步的，所述第二转轴固定有第二限位杆，所述无人机本体设有内齿圈，所述第一铰接臂与第二铰接壁夹角减小时第二限位杆向所述内齿圈靠近，所述第二限位杆与内齿圈接触时所述第一转盘被卡住。

进一步的，还包括喷药装置，喷药装置固定在所述无人机底部，所述喷药装置包括储药箱、液氮罐、水泵、空压机和若干个喷头，所述喷头包括第一针管、第二针管、环形管、分割球和连接线，所述第二针管连通所述第一针管，所述第二针管的底部连通有所述环形管，所述环形管的内径和所述第二针管内径相同，所述环形管内设有若干等间距的所述分割球，所述分割球通过所述连接线串联成闭合的环形，所述第一针管通过第一管道和所述水泵连接，所述第二针管通过第二管道和所述空压机连通，所述液氮罐和冷凝器连通，所述喷头正对着冷凝器并间歇性向所述冷凝器喷出液态药物颗粒，所述冷凝器将所述液态药物颗粒冻结成固态药物颗粒，所述无人直升机上设有将固态药物颗粒从冷凝器刮下的刮除机构。

进一步的，所述冷凝器包括输送带、冷却板、辊轮和电机，所述辊轮设于所述冷却板的两端，所述输送带绕在所述辊轮上，所述电机驱动所述辊轮转动，所述输送带的上部和所述冷却板贴合，所述冷却板内设有空腔，所述空腔和所述液氮罐连通。

进一步的，所述刮除机构包括气刀，所述气刀通过第三管道和所述空压机连通。

进一步的，所述冷却板设有若干条形槽，所述条形槽设于所述喷头的两侧，所述条形槽正上方设有所述气刀，所述气刀朝所述条形槽方向喷气。

进一步的，所述冷凝器套有罩体，所述罩体下方设有出料口，所述罩体的两侧设有导向槽，所述导向槽和所述条形槽对齐。

本发明的有益效果在于：

无人机的四个角安装有螺旋浆，螺旋桨转动时产生向上的升力，带动无人机向上升以及移动。在螺旋桨的桨叶受到撞击时产生很大的冲击力，限位凸齿推动第一限位杆的力度迅速增大，第一限位杆上的第一铰接臂通过第二铰接臂推动第二转轴转动，在第二转轴转动后第一铰接臂与第二铰接臂的夹角减小，第一铰接臂推动第二转轴转动的力矩增大，使得第一限位杆推动第二转轴需要的力度迅速减小，从而达到在螺旋桨撞击后可以迅速解除第一电机对螺旋桨的驱动，避免螺旋桨在受到撞击后持续供给动力造成螺旋桨损坏。无人机与撞击物脱离后，在涡卷弹簧的作用下复位，恢复到原先第一限位杆卡住限位凸齿的状态，螺旋桨的动力恢复，持续保持动力供给，无人机恢复动力保持飞行，避免无人机直接坠毁，保留的动力可以让无人机在撞击不大的情况下返航。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1一种用于喷药的防坠无人机的正面结构示意图；

图2为图1中的A-A剖面结构示意图；

图3为本发明实施例2一种用于喷药的防坠无人机的正面结构示意图；

图4为图3中的B-B剖面结构示意图；

图5为图3中的C-C剖面结构示意图；

图6为本发明实施例3一种用于喷药的防坠无人机的正面结构示意图；

图7为本发明实施例3一种用于喷药的防坠无人机的喷药装置结构示意图；

图8为本发明实施例3一种用于喷药的防坠无人机的喷头的结构示意图；

图9为本发明实施例3一种用于喷药的防坠无人机的冷凝板和罩体的剖面结构示意图；

图中，1无人机本体，2旋转轴，3第一电机，4第一转盘，5限位凸齿，6第一转轴，7第二转轴，8涡卷弹簧，9第一限位杆，10第一铰接臂，11第二铰接臂，12防护筒，13盖子，14通孔，15轴承座，16第二转盘，17扭力弹簧，18第二限位杆，19内齿圈，20喷药装置，21储药箱，22液氮罐，23水泵，24空压机，25喷头，26第一针管，27第二针管，28环形管，29分割球，30连接线，31第一管道，32第二管道，33冷凝板，34输送带，35冷却板，36辊轮，37第二电机，38空腔，39气刀，40第三管道，41条形槽，42罩体，43出料口，44导向槽。

具体实施方式

为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

参见图1～2，一种用于喷药的防坠无人机，包括无人机本体1，所述无人机本体1包括螺旋桨和用于驱动所述螺旋桨转动的第一电机3，所述第一电机3驱动所述第一转盘4转动，所述螺旋桨的旋转轴2与所述第一转盘4转动连接，所述螺旋桨的旋转轴2固定若干限位凸齿5，所述第一转盘4设有第一转轴6、第二转轴7和涡卷弹簧8，所述第一转轴6和第二转轴7分别与所述第一转盘4转动连接，所述第一转轴6固定有第一限位杆9，所述第一限位杆9的一端与所述限位凸齿5接触用于限制所述限位凸齿5转动，另一端转动连接有第一铰接臂10，所述第二转轴7固定有第二铰接臂11，所述第一铰接臂10与第二铰接臂11铰接，所述涡卷弹簧8一端与所述第二转轴7连接，另一端与所述第一转盘4连接，所述第一转盘4设有限制第一限位杆9转动角度的限位块，所述第一限位杆9与限位块接触时第一铰接臂10与第二铰接臂11的夹角达到最大，所述第一铰接臂10与第二铰接臂11的最大夹角为160°～170°。

无人机的四个角安装有螺旋浆，螺旋桨转动时产生向上的升力，带动无人机向上升以及移动。在第一电机3驱动螺旋桨转动的过程中，第一电机3先驱动第一转盘4转动，螺旋桨的旋转轴2和第一转盘4转动连接，转盘无法直接带动螺旋桨转动。螺旋桨的旋转轴2固定若干限位凸齿5，第一转盘4设有第一转轴6、第二转轴7和涡卷弹簧8，第一转轴6和第二转轴7分别与所述第一转盘4转动连接，第一转轴6上固定着第一限位杆9，第一限位杆9可以第一转轴6的轴心为中心旋转，第一限位杆9的一端和限位凸齿5接触，在第一限位杆9与限位凸齿5接触的时候第一限位杆9限制限位凸齿5相对转盘转动。因此，在第一限位杆9与限位凸齿5接触时转盘可以驱动螺旋桨的旋转轴2转动。第一限位杆9的一端和凸齿接触，另一端连接第一铰接臂10转动连接，第一铰接臂10又和第二铰接臂11的一端转动连接，第二铰接臂11固定在第一转轴6上，且在第一限位杆9与限位块接触时第一铰接臂10与第二铰接臂11的夹角达到最大，所述第一铰接臂10与第二铰接臂11的最大夹角为160°～170°，在第一限位杆9与限位凸齿5接触时，第一铰接臂10与第二铰接臂11的夹角大，使得第一铰接臂10推动第二转轴7转动的力矩很小，涡卷弹簧8一端与所述第二转轴7连接，另一端与所述第一转盘4连接，第二转轴7难以克服涡卷弹簧8的扭力转动。在螺旋桨的桨叶受到撞击时产生大的冲击力，限位凸齿5推动第一限位杆9的力度迅速增大，第一限位杆9上的第一铰接臂10通过第二铰接臂11推动第二转轴7转动，在第二转轴7转动后第一铰接臂10与第二铰接臂11的夹角减小，第一铰接臂10推动第二转轴7转动的力矩增大，使得第一限位杆9推动第二转轴7更容易，从而达到在螺旋桨撞击后可以迅速解除第一电机3对螺旋桨的驱动，避免螺旋桨在受到撞击后持续供给动力造成螺旋桨损坏。无人机与撞击物脱离后，在涡卷弹簧8的作用下复位，恢复到原先第一限位杆9卡住限位凸齿5的状态，螺旋桨的动力恢复，持续保持动力供给，无人机恢复动力保持飞行，避免无人机直接坠毁，保留的动力可以让无人机在撞击不大的情况下返航。即使无人机坠落了，在无人机坠落后也可以避免螺旋桨打在地面上，最大程度保护螺旋桨。

具体的，所述第一转盘4外周的无人机本体1上设有防护筒12，所述防护筒12的上方设有盖子13，所述盖子13设有穿过所述旋转轴2的通孔14，所述通孔14内设有轴承座15，所述旋转轴2与所述轴承座15连接。防护筒12可以起到保护的作用，避免第一转盘4上的运动部件与外界接触，防止运动过程被卡死，还起到防尘的作用。防护筒12的上方设置有盖子13，盖子13设置有穿过旋转轴2的通孔14，盖子13起到支撑旋转轴2的作用，提高旋转轴2转动的稳定性。在通孔14内设置有轴承座15，旋转轴2和轴承座15连接，减小旋转轴2转动的阻力。

实施例2

参见图3～5，本实施例与实施例1的区别在于，所述第一电机3的输出轴连接有第二转盘16，所述第一转盘4与所述第二转盘16转动连接，所述第二转盘16设有扭力弹簧17，所述扭力弹簧17一端和所述第二转盘16连接，另一端与所述第一转盘4连接。第一电机3的输出轴和第二转盘16固定连接，第一转盘4与所述第二转盘16转动连接，使得第二转盘16不能直接带动第一转盘4转动。第二转盘16设有扭力弹簧17，扭力弹簧17一端和所述第二转盘16连接，另一端与所述第一转盘4连接，在第一转盘4和第二转盘16相对转动时扭力弹簧17发生形变，在第一电机3驱动第二转盘16转动时，扭力弹簧17先蓄力达到一定程度后再带动第一转盘4转动。

具体的，所述第二转轴7固定有第二限位杆18，所述无人机本体1设有内齿圈19，所述第一铰接臂10与第二铰接壁夹角减小时第二限位杆18向所述内齿圈19靠近，所述第二限位杆18与内齿圈19接触时所述第一转盘4被卡住。在第一限位杆9解除与限位凸齿5的接触的同时，第二限位杆18与内齿圈19接触限制第一转盘4转动，使得第一转盘4固定在无人机本体1上，第一转盘4被固定后第二转盘16在第一电机3的驱动下继续转动，扭力弹簧17扭转发生形变，从而进行蓄力，在第二转盘16接触限制后，扭力弹簧17释放弹性势能驱动螺旋桨转动，使得在螺旋桨恢复转动时或者更大的驱动力，提高转速使得受撞击的螺旋桨提高升力，加速无人机本体1恢复平衡。

实施例3

参见图6～9，本实施例与实施例1的区别在于，还包括喷药装置20，喷药装置20固定在所述无人机底部，所述喷药装置20包括储药箱21、液氮罐22、水泵23、空压机24和若干个喷头25，所述喷头25包括第一针管26、第二针管27、环形管28、分割球29和连接线30，所述第二针管27连通所述第一针管26，所述第二针管27的底部连通有所述环形管28，所述环形管28的内径和所述第二针管27内径相同，所述环形管28内设有若干等间距的所述分割球29，所述分割球29通过所述连接线30串联成闭合的环形，所述第一针管26通过第一管道31和所述水泵23连接，所述第二针管27通过第二管道32和所述空压机24连通，所述液氮罐22和冷凝器连通，所述喷头25正对着冷凝器并间歇性向所述冷凝器喷出液态药物颗粒，所述冷凝器将所述液态药物颗粒冻结成粉末状的固态药物颗粒，所述无人直升机上设有将固态药物颗粒从冷凝器刮下的刮除机构。

无人直升机带着喷药装置20飞行在橡胶的顶部，无人直升机飞行时桨叶产生向下的风场，喷药装置20固定在所述无人直升机底部，风场将喷出的固态药物颗粒向下压，促进药液到达下层的叶片。喷药装置20包括储药箱21、液氮罐22、水泵23、空压机24和若干个喷头25，储药箱21内存储有液态的药液，可选的，药液为冰水混合态的药液。水泵23设于储药箱21内，水泵23工作时将液态的药液抽到第一管道31内，并通过第一管道31输送至第一针管26，液体从第一针管26喷出。第一针管26和第二针管27连通，第一针管26和通过第二管道32和空压机24连通，空压机24产生高压气体并输送至第二针管27内，第二针管27连通有环形管28，环形管28的内径和所述第二针管27内径相同，环形管28内设有若干等间距的所述分割球29，分割球29将环形管28分割为若干个独立的空间，分割球29在环形管28里面循环时，分割球29会经过第二针管27，间歇性的遮挡气体的流动，使得第二针管27周期性的向第一针管26内吹气，气体将第一针管26内的液体分给开，第一针管26向外吹气时，由于气体将第一针管26内的液体分割了，因此第一针管26喷出的液体是一粒一粒的，液态药物颗粒喷在冷凝器上，由于冷凝器和液氮罐22连通，液氮罐22向冷凝器提供制冷液，使得冷凝器的温度降低，一粒粒的液态药物颗粒喷在冷凝器上被冻结成固态药物颗粒，刮除机构在将冷凝器上的固态药物颗粒刮下，向下喷洒出。由于喷出的药物是固态药物颗粒，在空气中运动时不会被空气切割成若干细小的液滴而雾化，细小的粉末固态药物颗粒可以达到下层橡胶叶的表面并覆盖。气体在第二针管27内流动时会吹动分割球29运动，利用气体自身的动力推动分割球29运动，不需要设置额外的驱动机构。

具体的，所述冷凝器包括输送带34、冷却板35、辊轮36和电机，所述辊轮36设于所述冷却板35的两端，所述输送带34绕在所述辊轮36上，所述电机驱动所述辊轮36转动，所述输送带34的上部和所述冷却板35贴合，所述冷却板35内设有空腔38，所述空腔38和所述液氮罐22连通，液氮罐22向空腔38内输送液氮，降低冷却板35的温度。喷头25设于输送带34的上方，输送带34和冷却板35贴合使输送带34温度降低。输送带34的表面为防水材料制成，避免水渗透到输送带34下方。辊轮36设于所述冷却板35的两端，输送带34绕在辊轮36上，电机带动辊轮36转动时驱动输送带34转动，喷头25不停的向正下方的输送带34喷出液态药物颗粒，液态药物颗粒在输送带34上凝结成固态药物颗粒之后随着输送带34的移动被输送走，最后被刮除结构从输送带34刮掉。

具体的，刮除机构包括气刀39，所述气刀39通过第三管道40和所述空压机24连通。空压机24产生高压气体，空压机24通过第三管道40向气刀39输送高压气体，高压气体从气刀39喷出吹向输送带34，从而将输送带34上的固态药物颗粒刮除。气刀39喷出的是气体，通过气体对固态药物颗粒刮除，在气体的流动下带动固态药物颗粒向下喷出。并且不需要刮板等固体杆件和输送带34接触，可以避免结冰黏住刮除机构。

可选的，所述液氮罐22通过冷却液管道与所述空腔38形成循环回路，所述冷却液管道设有促进液氮流动的管道泵。

具体的，所述冷却板35设有若干条形槽42，所述条形槽42设于所述喷头25的两侧，所述条形槽42正上方设有所述气刀39，所述气刀39朝所述条形槽42方向喷气。条形槽42的方向与输送带34移动的方向垂直。气刀39吹出气体，气体将输送带34压到凹槽内，气体溢出时沿着凹槽的表面流动，避免气体向两侧的输送带34流动，避免影响药液凝结。

具体的，所述冷凝器套有罩体42，所述罩体42下方设有出料口43，所述罩体42的两侧设有导向槽44，所述导向槽44和所述条形槽42对齐。从条形槽42刮除出来的粉末状固态药物颗粒喷到导向槽44内，沿着导向槽44向下运动，最后从罩体42下方的出料口43排出，避免粉末状的固态药物颗粒向四周扩散，影响药液在输送带34上结冰。可选的，所述冷却板35的上表面为拱形，在气刀39的气流作用下，粉末状的固态药物颗粒从冷却板35的两侧喷出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于喷药的防坠无人机，包括无人机本体，所述无人机本体包括螺旋桨和用于驱动所述螺旋桨转动的第一电机，其特征在于，所述第一电机驱动第一转盘转动，所述螺旋桨的旋转轴与所述第一转盘转动连接，所述螺旋桨的旋转轴固定若干限位凸齿，所述第一转盘设有第一转轴、第二转轴和涡卷弹簧，所述第一转轴和第二转轴分别与所述第一转盘转动连接，所述第一转轴固定有第一限位杆，所述第一限位杆的一端与所述限位凸齿接触用于限制所述限位凸齿转动，另一端转动连接有第一铰接臂，所述第二转轴固定有第二铰接臂，所述第一铰接臂与第二铰接臂铰接，所述涡卷弹簧一端与所述第二转轴连接，另一端与所述第一转盘连接，所述第一转盘设有限制第一限位杆转动角度的限位块，所述第一限位杆与限位块接触时第一铰接臂与第二铰接臂的夹角达到最大，所述第一铰接臂与第二铰接臂的最大夹角为160°～170°。

2.根据权利要求1所述的一种用于喷药的防坠无人机，其特征在于，所述第一转盘外周的无人机本体上设有防护筒，所述防护筒的上方设有盖子，所述盖子设有穿过所述旋转轴的通孔，所述通孔内设有轴承座，所述旋转轴与所述轴承座连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于喷药的防坠无人机，其特征在于，所述第一电机的输出轴连接有第二转盘，所述第一转盘与所述第二转盘转动连接，所述第二转盘设有扭力弹簧，所述扭力弹簧一端和所述第二转盘连接，另一端与所述第一转盘连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于喷药的防坠无人机，其特征在于，所述第二转轴固定有第二限位杆，所述无人机本体设有内齿圈，所述第一铰接臂与第二铰接壁夹角减小时第二限位杆向所述内齿圈靠近，所述第二限位杆与内齿圈接触时所述第一转盘被卡住。

5.根据权利要求1所述的一种用于喷药的防坠无人机，其特征在于，还包括喷药装置，喷药装置固定在所述无人机底部，所述喷药装置包括储药箱、液氮罐、水泵、空压机和若干个喷头，所述喷头包括第一针管、第二针管、环形管、分割球和连接线，所述第二针管连通所述第一针管，所述第二针管的底部连通有所述环形管，所述环形管的内径和所述第二针管内径相同，所述环形管内设有若干等间距的所述分割球，所述分割球通过所述连接线串联成闭合的环形，所述第一针管通过第一管道和所述水泵连接，所述第二针管通过第二管道和所述空压机连通，所述液氮罐和冷凝器连通，所述喷头正对着冷凝器并间歇性向所述冷凝器喷出液态药物颗粒，所述冷凝器将所述液态药物颗粒冻结成固态药物颗粒，所述无人机上设有将固态药物颗粒从冷凝器刮下的刮除机构。

6.根据权利要求5所述的一种用于喷药的防坠无人机，其特征在于，所述冷凝器包括输送带、冷却板、辊轮和电机，所述辊轮设于所述冷却板的两端，所述输送带绕在所述辊轮上，所述电机驱动所述辊轮转动，所述输送带的上部和所述冷却板贴合，所述冷却板内设有空腔，所述空腔和所述液氮罐连通。

7.根据权利要求6所述的一种用于喷药的防坠无人机，其特征在于，所述刮除机构包括气刀，所述气刀通过第三管道和所述空压机连通。

8.根据权利要求7所述的一种用于喷药的防坠无人机，其特征在于，所述冷却板设有若干条形槽，所述条形槽设于所述喷头的两侧，所述条形槽正上方设有所述气刀，所述气刀朝所述条形槽方向喷气。

9.根据权利要求8所述的一种用于喷药的防坠无人机，其特征在于，所述冷凝器套有罩体，所述罩体下方设有出料口，所述罩体的两侧设有导向槽，所述导向槽和所述条形槽对齐。

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