CN114304114B - 一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，包括升力体机构、脚架以及固定在脚架上的喷洒机构；所述喷洒机构包括储液桶、动力液腔、多个活塞管、多个药液腔以及多个喷洒头；所述储液桶与药液腔连通；所述动力液腔通过活塞管与药液腔一端连通；所述活塞管内密封滑动套设有活塞；所述喷洒头设置在药液腔的另一端；所述动力液腔内设置有电极；一电路通过所述电极在动力液腔内产生液电效应，推动活塞挤压活塞管和药液腔内的药液使其由喷洒头喷出；该无人机喷洒设备结构简单、重量轻，能够使无人机能够携带更多的药液，大大延长滞空时间，还能减小无人机的体积，使其所需移动空间更小，能更灵活的在林木之间的间隙间穿梭，进行精准喷洒。

Description

一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备

技术领域

本发明涉及园林管理辅助设备领域，具体为一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备。

背景技术

随着国家“金山银山不如绿水青山”的环保政策，也随着现代人对绿色环境越来越重视，园林产业的规模和重要性显著提高，对园林的规模化和精细化管理的需求越发迫切。

对于园林管理，需要定期或根据具体情况喷洒农药或杀虫剂，以保障林木的健康生长和成活率，但采用人工喷洒农药或杀虫剂不仅工作量大，需要大量的人工，成本极高，而且农药和杀虫剂会对操作人员的健康产生极大的威胁，并且由于很多林木较高，因此采用人工喷洒的方式难以企及。

现有技术中，开始将无人机喷洒应用于林木喷洒作业，无人机的升力体机构需要携带药箱和喷洒机构升空进行喷洒，喷洒机构需要使用水泵来为喷洒头提供压力，从而使药液喷出，水泵通常分为蠕动泵、齿轮泵或高压泵；这其中存在一些不足，一是水泵重量大，极大占有无人机的载重量，造成无人机无法携带太多药液，滞空时间大大缩短，无人机体型和功率需要很大，难以自由的在林木之间穿梭，喷洒不均匀、不充分，工作噪音大；二是水泵工作过程中会产生旋转动量，对无人机的飞行姿态造成很大的干扰，无人机操控困难，容易炸机；三是水泵的工作状态是连续的，无法频繁快速启停，因此药液的喷洒是连续不断的，造成很多无效的喷洒，药液浪费严重，消耗快，工作效率低，浪费无人机电能，滞空时间短，连续的喷洒只适合农田这种密级种植的低矮作物，不适合园林中大部分需要间距种植，高度较高的林木。

发明内容

本发明提供一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，该无人机喷洒设备结构简单、重量轻，能够使无人机能够携带更多的药液，大大延长滞空时间，还能减小无人机的体积，使其所需移动空间更小，能更灵活的在林木之间的间隙间穿梭，进行精准喷洒；并且在工作过程中，力相互平衡，不会产生额外的旋转动量，对无人机的操作性和安全性都较为友好；而且其工作状态时脉冲方式的，能够实现精准快速的喷洒作业，药液利用率显著提高，工作效率高，还能显著减少无人机的电能浪费，延长其滞空时间；非常适合园林中大部分需要间距种植，高度较高的林木。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，包括升力体机构、脚架以及固定在脚架上的喷洒机构；所述喷洒机构包括储液桶、动力液腔、多个活塞管、多个药液腔以及多个喷洒头；所述储液桶与药液腔连通；所述动力液腔通过活塞管与药液腔一端连通；所述活塞管内密封滑动套设有活塞；所述喷洒头设置在药液腔的另一端；所述动力液腔内设置有电极；一电路通过所述电极在动力液腔内产生液电效应，推动活塞挤压活塞管和药液腔内的药液使其由喷洒头喷出。

其中，所述动力液腔为蝶形，多个所述活塞管均匀分布在动力液腔的外圆周处并与所述动力液腔圆滑过渡连通。

其中，所述活塞管与药液腔一端圆滑过渡连通；所述药液腔的另一端为缩径结构。

其中，所述药液腔另一端内设置有弹性开瓣结构，在设计阈值压力下，所述弹性开瓣结构成闭合状态，使药液腔与喷洒头隔绝；超过设计阈值压力，所述弹性开瓣结构在压力作用下张开，使药液腔与喷洒头连通。

其中，所述活塞配置有复位装置。

其中，所述复位装置包括连接在活塞与动力液腔之间的弹簧。

其中，所述复位装置的弹簧的数量至少有两个，绕活塞的中心轴中心对称分布。

其中，所述储液桶与药液腔的连通处位于活塞与药液腔之间，且紧挨静力状态位置的活塞，使活塞向药液腔移动时及时封闭储液桶与药液腔的连通口；所述活塞的宽度使其在最远行程时仍处于封堵储液桶与药液腔的连通口的状态。

其中，所述喷洒头的位置高于药液腔的底面且朝向为斜向下方。

其中，所述喷洒设备的喷洒方法为：

①升力体机构在操作人员遥控下移动至喷洒位置；

②操作人员遥控电路为电极产生瞬时高压强电场，巨大的能量瞬间释放于电极之间的放电通道内，通道中的动力液体迅速汽化、膨胀并引起爆炸；

③膨胀爆炸的动力液体快速推动活塞，克服弹簧的拉力向药液腔一侧移动，并封堵储液桶与药液腔的连通口；

④快速移动的活塞推动药液腔中的药液克服弹性开瓣结构的闭合弹力由喷洒头成液滴状喷出；

⑤活塞在弹簧的回复力作用下回复至初始位置，并重新露出储液桶与药液腔的连通口；

⑥药液腔内产生负压，在重力和负压共同作用下储液桶内的药液由连通口补充至药液腔；在此过程中弹性开瓣结构在回复力作用下重新封闭；

⑦重复步骤②的过程，由操作人员自主操作每次喷洒过程，或由系统预设操作一次自动喷洒的次数。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：

1、本发明的无人机喷洒设备结构简单、重量轻，能够使无人机能够携带更多的药液，大大延长滞空时间，还能减小无人机的体积，使其所需移动空间更小，能更灵活的在林木之间的间隙间穿梭，进行精准喷洒；并且在工作过程中，力相互平衡，不会产生额外的旋转动量，对无人机的操作性和安全性都较为友好；而且其工作状态时脉冲方式的，能够实现精准快速的喷洒作业，药液利用率显著提高，工作效率高，还能显著减少无人机的电能浪费，延长其滞空时间。

2、本发明不同于传动的水泵驱动药液喷洒的模式，利用了液电效应，结构简单，重量轻，故障率低，瞬时产生的爆炸性压力大，喷洒过程精确可控，喷洒距离远；其传动力所需的动力液只需要使用水即可，所需量仅需足够覆盖活塞表面积即可，所需量很少，所占重量很小。

3、本发明的活塞的作用不仅用来传递压力，推动药液喷洒，而且还起到了隔绝药液腔和动力液腔的分隔作用，还在运动过程中同时起到了对储液桶与药液腔的连通口封闭的自动操控作用，从而与电极配合实现了循环脉冲喷洒作业。

4、本发明所需的电子元器件少，仅需通讯机构，电压升压机构，控制机构即可，操作人员可灵活的选择手动按次数精确喷洒，也可预先设置一次操作的喷洒次数，不同于连续的喷洒只适合农田这种密级种植的低矮作物，本发明非常适合园林中大部分需要间距种植，高度较高的林木的喷洒作业。

5、本发明设置的弹性开瓣结构，进依靠如橡胶等材质自身特性即可简单的实现药液腔在脉冲喷洒的过程中的自动开闭，实现在未施加额外压力的情况下药液在药液腔中的填充且不向外泄露，而在压力喷洒过程中的张开释放药液，还能够额外提高药液释放的压力，提高喷洒的距离和均匀性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明还未挤压喷洒时的示意图；

图3是本发明挤压喷洒时的示意图。

图中标号：1、升力体机构；2、脚架；3、喷洒机构；31、储液桶；32、动力液腔；33、活塞管；34、药液腔；35、喷洒头；36、活塞；37、电极；38、弹性开瓣结构；39、弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-3所示，本发明提供一种技术方案，一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，包括升力体机构1、脚架2以及固定在脚架2上的喷洒机构3；所述喷洒机构3包括储液桶31、动力液腔32、多个活塞管33、多个药液腔34以及多个喷洒头35；所述储液桶31与药液腔34连通；所述动力液腔32通过活塞管33与药液腔34一端连通；所述活塞管33内密封滑动套设有活塞36；所述喷洒头35设置在药液腔34的另一端；所述动力液腔32内设置有电极37；一电路通过所述电极37在动力液腔32内产生液电效应，推动活塞36挤压活塞管33和药液腔34内的药液使其由喷洒头35喷出。

进一步的，所述动力液腔32为蝶形，多个所述活塞管33均匀分布在动力液腔32的外圆周处并与所述动力液腔32圆滑过渡连通。

进一步的，所述活塞管33与药液腔34一端圆滑过渡连通；所述药液腔34的另一端为缩径结构。

进一步的，所述药液腔34另一端内设置有弹性开瓣结构38，在设计阈值压力下，所述弹性开瓣结构38成闭合状态，使药液腔34与喷洒头35隔绝；超过设计阈值压力，所述弹性开瓣结构38在压力作用下张开，使药液腔34与喷洒头35连通。

进一步的，所述活塞36配置有复位装置。

进一步的，所述复位装置包括连接在活塞36与动力液腔32之间的弹簧39。

进一步的，所述复位装置的弹簧39的数量至少有两个，绕活塞36的中心轴中心对称分布。

进一步的，所述储液桶31与药液腔34的连通处位于活塞36与药液腔34之间，且紧挨静力状态位置的活塞36，使活塞36向药液腔34移动时及时封闭储液桶31与药液腔34的连通口；所述活塞36的宽度使其在最远行程时仍处于封堵储液桶31与药液腔34的连通口的状态。

进一步的，所述喷洒头35的位置高于药液腔34的底面且朝向为斜向下方。

所述喷洒设备的喷洒方法为：

①升力体机构1在操作人员遥控下移动至喷洒位置；

②操作人员遥控电路为电极37产生瞬时高压强电场，巨大的能量瞬间释放于电极37之间的放电通道内，通道中的动力液体迅速汽化、膨胀并引起爆炸；

③膨胀爆炸的动力液体快速推动活塞36，克服弹簧39的拉力向药液腔34一侧移动，并封堵储液桶31与药液腔34的连通口；

④快速移动的活塞36推动药液腔34中的药液克服弹性开瓣结构38的闭合弹力由喷洒头35成液滴状喷出；

⑤活塞36在弹簧39的回复力作用下回复至初始位置，并重新露出储液桶31与药液腔34的连通口；

⑥药液腔34内产生负压，在重力和负压共同作用下储液桶31内的药液由连通口补充至药液腔34；在此过程中弹性开瓣结构38在回复力作用下重新封闭；

⑦重复步骤②的过程，由操作人员自主操作每次喷洒过程，或由系统预设操作一次自动喷洒的次数。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，其特征在于：包括升力体机构(1)、脚架(2)以及固定在脚架(2)上的喷洒机构(3)；所述喷洒机构(3)包括储液桶(31)、动力液腔(32)、多个活塞管(33)、多个药液腔(34)以及多个喷洒头(35)；所述储液桶(31)与药液腔(34)连通；所述动力液腔(32)通过活塞管(33)与药液腔(34)一端连通；所述活塞管(33)内密封滑动套设有活塞(36)；所述喷洒头(35)设置在药液腔(34)的另一端；所述动力液腔(32)内设置有电极(37)；一电路通过所述电极(37)在动力液腔(32)内产生液电效应，推动活塞(36)挤压活塞管(33)和药液腔(34)内的药液使其由喷洒头(35)喷出。

2.如权利要求1所述的一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，其特征在于：所述动力液腔(32)为蝶形，多个所述活塞管(33)均匀分布在动力液腔(32)的外圆周处并与所述动力液腔(32)圆滑过渡连通。

3.如权利要求2所述的一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，其特征在于：所述活塞管(33)与药液腔(34)一端圆滑过渡连通；所述药液腔(34)的另一端为缩径结构。

4.如权利要求3所述的一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，其特征在于：所述药液腔(34)另一端内设置有弹性开瓣结构(38)，在低于设计阈值压力下，所述弹性开瓣结构(38)成闭合状态，使药液腔(34)与喷洒头(35)隔绝；超过设计阈值压力，所述弹性开瓣结构(38)在压力作用下张开，使药液腔(34)与喷洒头(35)连通。

5.如权利要求4所述的一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，其特征在于：所述活塞(36)配置有复位装置。

6.如权利要求5所述的一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，其特征在于：所述复位装置包括连接在活塞(36)与动力液腔(32)之间的弹簧(39)。

7.如权利要求6所述的一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，其特征在于：所述复位装置的弹簧(39)的数量至少有两个，绕活塞(36)的中心轴中心对称分布。

8.如权利要求7所述的一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，其特征在于：所述储液桶(31)与药液腔(34)的连通处位于活塞(36)与药液腔(34)之间，且紧挨静力状态位置的活塞(36)，使活塞(36)向药液腔(34)移动时及时封闭储液桶(31)与药液腔(34)的连通口；所述活塞(36)的宽度使其在最远行程时仍处于封堵储液桶(31)与药液腔(34)的连通口的状态。

9.如权利要求1所述的一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，其特征在于：所述喷洒头(35)的位置高于药液腔(34)的底面且朝向为斜向下方。

10.如权利要求8所述的一种基于园林管理的苗木用无人机喷洒设备，其特征在于，所述喷洒设备的喷洒方法为：

①升力体机构(1)在操作人员遥控下移动至喷洒位置；

②操作人员遥控电路为电极(37)产生瞬时高压强电场，巨大的能量瞬间释放于电极(37)之间的放电通道内，通道中的动力液体迅速汽化、膨胀并引起爆炸；

③膨胀爆炸的动力液体快速推动活塞(36)，使其克服弹簧(39)的拉力向药液腔(34)一侧移动，并封堵储液桶(31)与药液腔(34)的连通口；

④快速移动的活塞(36)推动药液腔(34)中的药液克服弹性开瓣结构(38)的闭合弹力由喷洒头(35)成液滴状喷出；

⑤活塞(36)在弹簧(39)的回复力作用下回复至初始位置，并重新露出储液桶(31)与药液腔(34)的连通口；

⑥药液腔(34)内产生负压，在重力和负压共同作用下储液桶(31)内的药液由连通口补充至药液腔(34)；在此过程中弹性开瓣结构(38)在回复力作用下重新封闭；

⑦重复步骤②的过程，由操作人员自主操作每次喷洒过程，或由系统预设操作一次自动喷洒的次数。

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