CN114348269A - 一种植保无人机及喷施方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种植保无人机及喷施方法，包括飞行器本体、喷洒组件、升降调节组件、伸缩调节组件、摆动调节组件以及控制单元，所述飞行器本体底端对称安装有起落架。本发明的喷洒组件采用隔膜泵喷洒，根据外界环境风速、风向和飞行器本体飞行速度借助控制单元对伸缩调节组件、摆动调节组件以及升降调节组件进行协调控制，可以根据不同作业参数进行喷头调整，且动作灵活、稳定、可靠，不影响飞行器本体起降及飞行过程，实现均匀喷洒，并满足飞行器本体高速作业速度要求，可广泛用于荷叶、荸荠、菱角等水生蔬菜的植保，根据不同的装置结构，采用特定的预设喷洒方法，可以确保喷洒区域全覆盖且分布均匀，方便工作人员自行调控使用。

Description

一种植保无人机及喷施方法

技术领域

本发明涉及农业机械相关技术领域，具体为一种植保无人机及喷施方法。

背景技术

我国是农作物生产大国，而农作物病虫害是农业生产的重要生物灾害，是影响农业生产持续稳定发展的一大制约因素，随着科技的发展，无人机喷洒药剂极大降低了工人的劳动量，但是目前无人机喷洒中旋翼下洗气流场不稳定，植保无人机喷洒参数设置不合理，导致雾滴沉积分布不均匀(即变异系数较大)，还会造成重喷和漏喷，引起药害或虫害。

传统的装置在如下不足：但是现有的无人机的喷头大都为固定式的接头，在实际的喷洒中不能根据环境风向、风速以及自身飞行速度对喷头进行针对性的动态调整，无法满足不同作业参数下的喷头调整，使得喷头的使用受限较大，极易出现重喷、漏喷的状况，不能满足人们的使用需求，这一问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植保无人机及喷施方法，通过机构的巧妙设计，实现了无人机下洗气流场与喷头位置之间的自适应调节，从而避免了区域性喷洒不均匀的问题，同时便于适应不同的喷洒环境，提高能源利用率，以解决上述背景中提及的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种植保无人机，包括飞行器本体、喷洒组件、升降调节组件、伸缩调节组件、摆动调节组件以及控制单元，所述飞行器本体底端对称安装有起落架，所述喷洒组件装配在飞行器本体底端，所述升降调节组件装配在喷洒组件上，所述伸缩调节组件装配在升降调节组件上，且伸缩调节组件与升降调节组件呈T形分布，所述摆动调节组件装配在伸缩调节组件下表面两侧，且摆动调节组件与喷洒组件对应设置，所述控制单元安装在飞行器本体上，且控制单元通过无线数据分别与喷洒组件、升降调节组件、伸缩调节组件以及摆动调节组件建立联系；

所述的喷洒组件用于按预设压力将农药运输到喷头，形成整体喷洒工作的闭环；

所述的升降调节组件用于调节喷头到作物冠层之间距离，能够适配环境风速进行快速的位置调整，确保喷洒精度；

所述的伸缩调节组件用于改变喷头的间距，能够适配环境风向进行对应的调整；

所述的摆动调节组件用于摆动喷头使雾滴分布均匀，能够适配飞行速度进行对应的微调，加强了喷洒的精度；

所述的控制单元用于对设备的整体协调控制，对整体数据信号进行整合传递，保证各组件之间的快速协调配合响应。

作为本技术方案的进一步优选的，所述喷洒组件包括储液箱、固定框架、隔膜泵、连接管、导管、多组喷头以及两组起落架连接件，所述固定框架锁合安装在飞行器本体下表面中部，所述储液箱装配在固定框架上，所述起落架连接件对应装配在起落架底端，所述导管穿过两组起落架与起落架连接件锁合固定，所述喷头对称分布在摆动调节组件上，所述导管通过管道与喷头进行连通，所述连接管头部与储液箱连通，所述连接管尾部穿过起落架内与导管互通，所述隔膜泵安装在连接管端处。

作为本技术方案的进一步优选的，所述储液箱侧壁顶端开设有活动门，所述储液箱与活动门接触位置经过密封处理。

作为本技术方案的进一步优选的，所述导管底部均匀开设有多组连接支管，且导管与起落架垂直分布。

作为本技术方案的进一步优选的，所述升降调节组件包括定位座、一号齿轮杆、一号升降齿轮、二号升降齿轮、二号齿轮杆、多组长连杆、多组短连杆、升降电机、导轨以及滑块，所述定位座通过螺栓与储液箱下表面锁合固定，所述升降电机通过支架安装在定位座侧壁，所述一号齿轮杆传动安装在升降电机输出端，所述一号升降齿轮与一号齿轮杆并排啮合连接，所述二号升降齿轮与一号升降齿轮并排啮合连接，所述二号齿轮杆与二号升降齿轮并排啮合连接，所述一号升降齿轮、二号升降齿轮均由两个单独齿轮对称组装而成，所述长连杆两端通过轴承座装配在一号升降齿轮、二号升降齿轮上的单个齿轮侧壁，所述短连杆两端分别通过轴承座连接一号齿轮杆与一号升降齿轮上的长连杆、一号升降齿轮与二号升降齿轮上的长连杆以及二号升降齿轮与二号齿轮杆上的长连杆，所述导轨装配在导管下表面一侧，所述滑块对应滑动装配在导轨上，且滑块与二号齿轮杆锁合固定，所述一号齿轮杆、一号升降齿轮、二号升降齿轮以及二号齿轮杆通过长连杆、短连杆进行联动，所述长连杆与短连杆以一号升降齿轮、二号升降齿轮中心间距组成平行四边形传动机构，所述一号升降齿轮、二号升降齿轮只能直线运动，在所述升降电机的驱动下使得一号齿轮杆带动二号齿轮杆上下移动。

作为本技术方案的进一步优选的，所述伸缩调节组件包括两组导向套环、伸缩电机、螺纹杆以及两组伸缩套筒，所述导向套环分布左右两侧且于中心对称，且导向套环通过支架与二号齿轮杆锁合固定，所述伸缩套筒左右滑动装配在导向套环内，所述伸缩电机通过支架安装在其中一组导向套环一侧，所述螺纹杆通过螺纹对应旋合穿过两组伸缩套筒，且伸缩电机输出端通过联轴器与螺纹杆传动连接。

作为本技术方案的进一步优选的，所述伸缩套筒与螺纹杆配套设置，且两组伸缩套筒内螺纹旋向相反。

作为本技术方案的进一步优选的，所述摆动调节组件包括两组摇杆、两组传动盘、固定件、摆动电机、两组一号活动杆、两组二号活动杆以及两组三号活动杆，所述固定件与伸缩套筒锁合固定，所述摆动电机安装在固定件上表面中部，两组传动盘转动安装在固定件下表面两侧，所述摇杆装配在传动盘输出端，所述摇杆与喷头锁合固定，所述摆动电机输出端安装有传动板，两组一号活动杆、二号活动杆对称活动安装在两组传动盘传动轴两侧，所述三号活动杆头部通过销轴与传动板转动连接，且三号活动杆尾部分别与一号活动杆、二号活动杆转动连接，所述固定件、一号活动杆、二号活动杆以及三号活动杆组成平行四边形结构。

作为本技术方案的进一步优选的，所述控制单元包括单片机、风速传感器、风向传感器以及速度传感器，所述单片机嵌设在飞行器本体前端，所述速度传感器装配在单片机一侧，所述风向传感器安装在飞行器本体上表面一侧，所述风速传感器装配在风向传感器上，所述风速传感器、风向传感器、速度传感器均与单片机输入端连接，所述单片机输出端分别与升降电机、隔膜泵、伸缩电机以及摆动电机连接，所述风速传感器用于感受风的大小，所述风向传感器用于感受风的风向，所述速度传感器用于感受飞行器的飞行速度。

一种植保无人机的喷施方法，具体包括以下步骤：

步骤一，喷洒准备工作：首先将药剂预装在储液箱内，确保后续喷洒工作中的药液持续供给，之后启动飞行器本体进行移动飞行，带动喷头进行跟随移动实现大范围的喷洒工作；

步骤二，进行喷洒工作：在飞行器本体的持续飞行带动下，启动隔膜泵进行增压，利用连接管将储液箱本体内的药剂传递至导管中，之后通过管道将药剂转移至喷头中增压喷出进行喷洒工作，使得喷头均匀喷洒雾滴，增大了喷洒范围，同步降低了工作人员的劳动强度；

步骤三，确定环境风速及调整工作，利用风速传感器对风速信息进行获取并传递至单片机，设定w为实际风速，w0为自行设定临间风速，并且h0>h1，当w<w0时，启动升降电机正转，带动一号齿轮杆进行转动，由于一号齿轮杆、一号升降齿轮、二号升降齿轮以及二号齿轮杆通过长连杆、短连杆进行联动，通过升降电机的驱动下使得一号齿轮杆带动二号齿轮杆跟随滑块在导轨上上移，实现了对喷头喷洒高度的快速上调，使喷洒高度为h0，当w≥w0时，启动升降电机反转，带动一号齿轮杆进行转动，由于一号齿轮杆、一号升降齿轮、二号升降齿轮以及二号齿轮杆通过长连杆、短连杆进行联动，通过升降电机的驱动下使得一号齿轮杆带动二号齿轮杆跟随滑块在导轨上下移，实现了对喷头喷洒高度的快速下移，使喷洒高度为h1，能够针对不同风速状况下对喷头的工作高度进行快速调整，保证了喷洒的精度；

步骤四，确定环境风向及调整工作：利用风向传感器对风向信息进行获取并传递至单片机，当飞行方向垂直环境风方向时，启动伸缩电机对伸缩套筒之间的间距进行调整对喷头进行联动，使喷头间距为s1，当飞行方向平行环境风方向时，启动伸缩电机对伸缩套筒之间的间距进行调整对喷头进行联动，使喷头间距为s2，当飞行飞行即不平行又不垂直环境风方向时，使喷头间距为初始设定值s0，其中，s2>s0>s1；

步骤五，确定飞行速度及调整工作：利用速度传感器对速度信息进行获取并传递至单片机，首先设定v为飞行速度，v0为自行设定临间飞行速度，当v<v0时，启动摆动电机，在一号活动杆、二号活动杆以及三号活动杆的传动下，联动摇杆进行跟随转动，驱动喷头进行摆动，使摆动转速为r0，当v≥v0时，再次启动摆动电机并提升摆动电机转速，在一号活动杆、二号活动杆以及三号活动杆的传动下，联动摇杆进行跟随转动，驱动喷头进行摆动，使摆动转速为r1，r0<r1；当飞行器本体的移动方向平行于作业方向时，飞行器本体进行喷洒作业，而当飞行器本体的移动方向垂直于作业方向时，飞行器本体不进行喷洒作业只进行位置移动；

步骤六，控制单元的调控工作：利用单片机实现了对风速传感器、风向传感器以及速度传感器采集信息的整合并处理，并将处理信号对应传递至升降调节组件、伸缩调节组件以及摆动调节组件，使得飞行器本体上各部件之间快速协调配合，实现了大范围高精度的喷洒调整工作，可以根据不同作业参数进行喷头调整，且动作灵活、稳定、可靠，不影响飞行器本体起降及飞行过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过升降调节组件，利用风速传感器对风速信息进行获取并传递至单片机，设定w为实际风速，w0为自行设定临间风速，并且h0>h1，当w<w0时，启动升降电机正转，通过升降电机的驱动下使得一号齿轮杆带动二号齿轮杆跟随滑块在导轨上上移，实现了对喷头喷洒高度的快速上调，使喷洒高度为h0，当w≥w0时，启动升降电机反转，实现了对喷头喷洒高度的快速下移，使喷洒高度为h1，能够针对不同风速状况下对喷头的工作高度进行快速调整；

2、本发明通过设置伸缩调节组件，利用风向传感器对风向信息进行获取并传递至单片机，当飞行方向垂直环境风方向时，启动伸缩电机对伸缩套筒之间的间距进行调整对喷头进行联动，使喷头间距为s1，当飞行方向平行环境风方向时，启动伸缩电机对伸缩套筒之间的间距进行调整对喷头进行联动，使喷头间距为s2，当飞行飞行即不平行又不垂直环境风方向时，使喷头间距为初始设定值s0，其中，s2>s0>s1；

3、本发明通过设置摆动调节组件，利用速度传感器对速度信息进行获取并传递至单片机，首先设定v为飞行速度，v0为自行设定临间飞行速度，当v<v0时，启动摆动电机，驱动喷头进行摆动，使摆动转速为r0，当v≥v0时，再次启动摆动电机并提升摆动电机转速，在一号活动杆、二号活动杆以及三号活动杆的传动下，联动摇杆进行跟随转动，驱动喷头进行摆动，使摆动转速为r1，r0<r1。

综上所述，本发明的喷洒组件采用仿形喷洒，喷洒组件采用隔膜泵喷洒，借助控制单元对伸缩调节组件、摆动调节组件以及升降调节组件进行协调控制，可以根据不同作业参数进行喷头调整，且动作灵活、稳定、可靠，不影响飞行器本体起降及飞行过程，实现均匀喷洒，并满足飞行器本体高速作业速度要求，可广泛用于荷叶、荸荠、菱角等水生蔬菜的植保，根据不同的装置结构，采用特定的预设喷洒方法，可以确保喷洒区域全覆盖且分布均匀，方便工作人员自行调控使用。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明的储液箱与导管分布示意图；

图3为本发明的导管与起落架分布示意图；

图4为本发明的喷洒组件结构示意图；

图5为本发明的摆动调节组件结构示意图；

图6为本发明的喷头与固定件分布示意图；

图7为本发明的升降调节组件结构示意图；

图8为本发明的伸缩调节组件结构示意图；

图9为本发明的固定件与三号活动杆分布示意图；

图10为本发明的控制单元结构框图。

图中：1、飞行器本体；2、喷洒组件；21、储液箱；22、固定框架；23、隔膜泵；24、连接管；25、导管；26、喷头；27、起落架连接件；3、升降调节组件；31、定位座；32、一号齿轮杆；33、一号升降齿轮；34、二号升降齿轮；35、二号齿轮杆；36、长连杆；37、短连杆；38、升降电机；39、导轨；410、滑块；4、伸缩调节组件；41、导向套环；42、伸缩电机；43、螺纹杆；44、伸缩套筒；5、摆动调节组件；51、摇杆；52、传动盘；53、固定件；54、摆动电机；55、一号活动杆；56、二号活动杆；57、三号活动杆；58、传动板；6、控制单元；61、单片机；62、风速传感器；63、风向传感器；64、速度传感器；7、起落架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：一种植保无人机，包括飞行器本体1、喷洒组件2、升降调节组件3、伸缩调节组件4、摆动调节组件5以及控制单元6，飞行器本体1底端对称安装有起落架7，喷洒组件2装配在飞行器本体1底端，升降调节组件3装配在喷洒组件2上，伸缩调节组件4装配在升降调节组件3上，且伸缩调节组件4与升降调节组件3呈T形分布，摆动调节组件5装配在伸缩调节组件4下表面两侧，且摆动调节组件5与喷洒组件2对应设置，控制单元6安装在飞行器本体1上，且控制单元6通过无线数据分别与喷洒组件2、升降调节组件3、伸缩调节组件4以及摆动调节组件5建立联系；

喷洒组件2用于按预设压力将农药运输到喷头26，形成整体喷洒工作的闭环；

升降调节组件3用于调节喷头26到作物冠层之间距离，能够适配环境风速进行快速的位置调整，确保喷洒精度；

伸缩调节组件4用于改变喷头26的间距，能够适配环境风向进行对应的调整；

摆动调节组件5用于摆动喷头26使雾滴分布均匀，能够适配飞行速度进行对应的微调，加强了喷洒的精度；

控制单元6用于对设备的整体协调控制，对整体数据信号进行整合传递，保证各组件之间的快速协调配合响应。

参照附图1-4所示，本实施例中，具体的，喷洒组件2包括储液箱21、固定框架22、隔膜泵23、连接管24、导管25、多组喷头26以及两组起落架连接件27，固定框架22锁合安装在飞行器本体1下表面中部，储液箱21装配在固定框架22上，起落架连接件27对应装配在起落架7底端，导管25穿过两组起落架7与起落架连接件27锁合固定，喷头26对称分布在摆动调节组件5上，导管25通过管道与喷头26进行连通，连接管24头部与储液箱21连通，连接管24尾部穿过起落架7内与导管25互通，隔膜泵23安装在连接管24端处。

参照附图1、2、4所示，本实施例中，具体的，储液箱21侧壁顶端开设有活动门，所述储液箱21与活动门接触位置经过密封处理。

参照附图2、3、4所示，本实施例中，具体的，导管25底部均匀开设有多组连接支管，且导管25与起落架7垂直分布。

参照附图1、4、7所示，本实施例中，具体的，升降调节组件3包括定位座31、一号齿轮杆32、一号升降齿轮33、二号升降齿轮34、二号齿轮杆35、多组长连杆36、多组短连杆37、升降电机38、导轨39以及滑块410，定位座31通过螺栓与储液箱21下表面锁合固定，升降电机38通过支架安装在定位座31侧壁，一号齿轮杆32传动安装在升降电机38输出端，一号升降齿轮33与一号齿轮杆32并排啮合连接，二号升降齿轮34与一号升降齿轮33并排啮合连接，二号齿轮杆35与二号升降齿轮34并排啮合连接，一号升降齿轮33、二号升降齿轮34均由两个单独齿轮对称组装而成，长连杆36两端通过轴承座装配在一号升降齿轮33、二号升降齿轮34上的单个齿轮侧壁，短连杆37两端分别通过轴承座连接一号齿轮杆32与一号升降齿轮33上的长连杆36、一号升降齿轮33与二号升降齿轮34上的长连杆36以及二号升降齿轮34与二号齿轮杆35上的长连杆36，导轨39装配在导管25下表面一侧，滑块410对应滑动装配在导轨39上，且滑块410与二号齿轮杆35锁合固定，一号齿轮杆32、一号升降齿轮33、二号升降齿轮34以及二号齿轮杆35通过长连杆36、短连杆37进行联动，长连杆36与短连杆37以一号升降齿轮33、二号升降齿轮34中心间距组成平行四边形传动机构，一号升降齿轮33、二号升降齿轮34只能直线运动，在升降电机38的驱动下使得一号齿轮杆32带动二号齿轮杆35上下移动，够针对不同风速状况下对喷头26的工作高度进行快速调整。

参照附图2、4、8所示，本实施例中，具体的，伸缩调节组件4包括两组导向套环41、伸缩电机42、螺纹杆43以及两组伸缩套筒44，导向套环41分布左右两侧且于中心对称，且导向套环41通过支架与二号齿轮杆35锁合固定，伸缩套筒44左右滑动装配在导向套环41内，伸缩电机42通过支架安装在其中一组导向套环41一侧，螺纹杆43通过螺纹对应旋合穿过两组伸缩套筒44，且伸缩电机42输出端通过联轴器与螺纹杆43传动连接。

参照附图8所示，本实施例中，具体的，伸缩套筒44与螺纹杆43配套设置，且两组伸缩套筒44内螺纹旋向相反。

参照附图5、6、9所示，本实施例中，具体的，摆动调节组件5包括两组摇杆51、两组传动盘52、固定件53、摆动电机54、两组一号活动杆55、两组二号活动杆56以及两组三号活动杆57，固定件53与伸缩套筒44锁合固定，摆动电机54安装在固定件53上表面中部，两组传动盘52转动安装在固定件53下表面两侧，摇杆51装配在传动盘52输出端，摇杆51与喷头26锁合固定，摆动电机54输出端安装有传动板58，两组一号活动杆55、二号活动杆56对称活动安装在两组传动盘52传动轴两侧，三号活动杆57头部通过销轴与传动板58转动连接，且三号活动杆57尾部分别与一号活动杆55、二号活动杆56转动连接，固定件53、一号活动杆55、二号活动杆56以及三号活动杆57组成平行四边形结构。

参照附图1、10所示，本实施例中，具体的，控制单元6包括单片机61、风速传感器62、风向传感器63以及速度传感器64，单片机61嵌设在飞行器本体1前端，速度传感器64装配在单片机61一侧，风向传感器63安装在飞行器本体1上表面一侧，风速传感器62装配在风向传感器63上，风速传感器62、风向传感器63、速度传感器64均与单片机61输入端连接，单片机61输出端分别与升降电机38、隔膜泵23、伸缩电机42以及摆动电机54连接，风速传感器62用于感受风的大小，风向传感器63用于感受风的风向，速度传感器64用于感受飞行器的飞行速度。

具体说明的是：所述的单片机61的具体型号为stm32。

一种植保无人机的喷施方法，具体包括以下步骤：

步骤一，喷洒准备工作：首先将药剂预装在储液箱21内，确保后续喷洒工作中的药液持续供给，之后启动飞行器本体1进行移动飞行，带动喷头26进行跟随移动实现大范围的喷洒工作；

步骤二，进行喷洒工作：在飞行器本体1的持续飞行带动下，启动隔膜泵23进行增压，利用连接管24将储液箱21本体内的药剂传递至导管25中，之后通过管道将药剂转移至喷头26中增压喷出进行喷洒工作，使得喷头26均匀喷洒雾滴，增大了喷洒范围，同步降低了工作人员的劳动强度；

步骤三，确定环境风速及调整工作，利用风速传感器62对风速信息进行获取并传递至单片机61，设定w为实际风速，w0为自行设定临间风速，并且h0>h1，当w<w0时，启动升降电机38正转，带动一号齿轮杆32进行转动，由于一号齿轮杆32、一号升降齿轮33、二号升降齿轮34以及二号齿轮杆35通过长连杆36、短连杆37进行联动，通过升降电机38的驱动下使得一号齿轮杆32带动二号齿轮杆35跟随滑块410在导轨39上上移，实现了对喷头26喷洒高度的快速上调，使喷洒高度为h0，当w≥w0时，启动升降电机38反转，带动一号齿轮杆32进行转动，由于一号齿轮杆32、一号升降齿轮33、二号升降齿轮34以及二号齿轮杆35通过长连杆36、短连杆37进行联动，通过升降电机38的驱动下使得一号齿轮杆32带动二号齿轮杆35跟随滑块410在导轨39上下移，实现了对喷头26喷洒高度的快速下移，使喷洒高度为h1，能够针对不同风速状况下对喷头26的工作高度进行快速调整，保证了喷洒的精度；

步骤四，确定环境风向及调整工作：利用风向传感器63对风向信息进行获取并传递至单片机61，当飞行方向垂直环境风方向时，启动伸缩电机42对伸缩套筒44之间的间距进行调整对喷头26进行联动，使喷头26间距为s1，当飞行方向平行环境风方向时，启动伸缩电机42对伸缩套筒44之间的间距进行调整对喷头26进行联动，使喷头26间距为s2，当飞行飞行即不平行又不垂直环境风方向时，使喷头26间距为初始设定值s0，其中，s2>s0>s1；

步骤五，确定飞行速度及调整工作：利用速度传感器64对速度信息进行获取并传递至单片机61，首先设定v为飞行速度，v0为自行设定临间飞行速度，当v<v0时，启动摆动电机54，在一号活动杆55、二号活动杆56以及三号活动杆57的传动下，联动摇杆51进行跟随转动，驱动喷头26进行摆动，使摆动转速为r0，当v≥v0时，再次启动摆动电机54并提升摆动电机54转速，在一号活动杆55、二号活动杆56以及三号活动杆57的传动下，联动摇杆51进行跟随转动，驱动喷头26进行摆动，使摆动转速为r1，r0<r1；当飞行器本体1的移动方向平行于作业方向时，飞行器本体1进行喷洒作业，而当飞行器本体1的移动方向垂直于作业方向时，飞行器本体1不进行喷洒作业只进行位置移动；

步骤六，控制单元6的调控工作：利用单片机61实现了对风速传感器62、风向传感器63以及速度传感器64采集信息的整合并处理，并将处理信号对应传递至升降调节组件3、伸缩调节组件4以及摆动调节组件5，使得飞行器本体1上各部件之间快速协调配合，实现了大范围高精度的喷洒调整工作，可以根据不同作业参数进行喷头26调整，且动作灵活、稳定、可靠，不影响飞行器本体1起降及飞行过程。

工作原理：在使用时，本发明植保作业时，飞行器本体1到达植保地块的上方备用，此时伸缩调节组件4和升降调节组件3处于初始状态，摆动调节组件5启动，进行植保时，喷洒组件2启动，药液由储液箱21进入喷头26，风向传感器63随时感受风的风向，控制单元6通过风向控制伸缩调节组件4，风速传感器62随时感受风的大小，控制单元6通过风的大小控制升降调节组件3，速度传感器64随时感受飞行器本体1速度，控制单元6通过飞行器本体1速度控制摆动调节组件5，从而使得在喷洒过程中雾滴沉积分布均匀，具体工作流程以及驱动方式如下：首先将药剂预装在储液箱21内，确保后续喷洒工作中的药液持续供给，之后启动飞行器本体1进行移动飞行，带动喷头26进行跟随移动实现大范围的喷洒工作，通过设有喷洒组件2，在飞行器本体1的持续飞行带动下，启动隔膜泵23进行增压，利用连接管24将储液箱21本体内的药剂传递至导管25中，之后通过管道将药剂转移至喷头26中增压喷出进行喷洒工作，使得喷头26均匀喷洒雾滴，增大了喷洒范围，同步降低了工作人员的劳动强度，通过设有升降调节组件3，启动升降电机38正转，带动一号齿轮杆32进行转动，由于一号齿轮杆32、一号升降齿轮33、二号升降齿轮34以及二号齿轮杆35通过长连杆36、短连杆37进行联动，并长连杆36与短连杆37以一号升降齿轮33、二号升降齿轮34中心间距组成平行四边形传动机构，通过升降电机38的驱动下使得一号齿轮杆32带动二号齿轮杆35跟随滑块410在导轨39上上下移动，实现了对喷头26喷洒高度的快速上下调整，能够针对不同风速状况下对喷头26的工作高度进行快速调整，保证了喷洒的精度，通过设有伸缩调节组件4，启动伸缩电机42对伸缩套筒44之间的间距进行调整对喷头26进行联动，能够适配不同环境风向进行对应调节，通过设有摆动调节组件5，启动摆动电机54，在一号活动杆55、二号活动杆56以及三号活动杆57的传动下，并固定件53、一号活动杆55、二号活动杆56以及三号活动杆57组成平行四边形结构，联动摇杆51进行跟随转动，驱动喷头26进行摆动，能够根据飞行速度对喷头26摆动速度进行调节，并且当飞行器本体1的移动方向平行于作业方向时，飞行器本体1进行喷洒作业，而当飞行器本体1的移动方向垂直于作业方向时，飞行器本体1不进行喷洒作业只进行位置移动，通过设有控制单元6，利用单片机61实现了对风速传感器62、风向传感器63以及速度传感器64采集信息的整合并处理，并将处理信号对应传递至升降调节组件3、伸缩调节组件4以及摆动调节组件5，使得飞行器本体1上各部件之间快速协调配合，实现了大范围高精度的喷洒调整工作，可以根据不同作业参数进行喷头26调整，且动作灵活、稳定、可靠，不影响飞行器本体1起降及飞行过程。

本发明一种植保无人机及喷施方法包括的部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，在本装置空闲处，将上述中所有电器件，其指代动力元件、电器件以及适配的监控电脑和电源通过导线进行连接，具体连接手段，应参考上述工作原理中，各电器件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种植保无人机，其特征在于，包括飞行器本体(1)、喷洒组件(2)、升降调节组件(3)、伸缩调节组件(4)、摆动调节组件(5)以及控制单元(6)，所述飞行器本体(1)底端对称安装有起落架(7)，所述喷洒组件(2)装配在飞行器本体(1)底端，所述升降调节组件(3)装配在喷洒组件(2)上，所述伸缩调节组件(4)装配在升降调节组件(3)上，且伸缩调节组件(4)与升降调节组件(3)呈T形分布，所述摆动调节组件(5)装配在伸缩调节组件(4)下表面两侧，且摆动调节组件(5)与喷洒组件(2)对应设置，所述控制单元(6)安装在飞行器本体(1)上，且控制单元(6)通过无线数据分别与喷洒组件(2)、升降调节组件(3)、伸缩调节组件(4)以及摆动调节组件(5)建立联系；

所述的喷洒组件(2)用于按预设压力将农药运输到喷头(26)，形成整体喷洒工作的闭环；

所述的升降调节组件(3)用于调节喷头(26)到作物冠层之间距离，能够适配环境风速进行快速的位置调整，确保喷洒精度；

所述的伸缩调节组件(4)用于改变喷头(26)的间距，能够适配环境风向进行对应的调整；

所述的摆动调节组件(5)用于摆动喷头(26)使雾滴分布均匀，能够适配飞行速度进行对应的微调，加强了喷洒的精度；

所述的控制单元(6)用于对设备的整体协调控制，对整体数据信号进行整合传递，保证各组件之间的快速协调配合响应。

2.根据权利要求1所述的一种植保无人机，其特征在于：所述喷洒组件(2)包括储液箱(21)、固定框架(22)、隔膜泵(23)、连接管(24)、导管(25)、多组喷头(26)以及两组起落架连接件(27)，所述固定框架(22)锁合安装在飞行器本体(1)下表面中部，所述储液箱(21)装配在固定框架(22)上，所述起落架连接件(27)对应装配在起落架(7)底端，所述导管(25)穿过两组起落架(7)与起落架连接件(27)锁合固定，所述喷头(26)对称分布在摆动调节组件(5)上，所述导管(25)通过管道与喷头(26)进行连通，所述连接管(24)头部与储液箱(21)连通，所述连接管(24)尾部穿过起落架(7)内与导管(25)互通，所述隔膜泵(23)安装在连接管(24)端处。

3.根据权利要求2所述的一种植保无人机，其特征在于：所述储液箱(21)侧壁顶端开设有活动门，所述储液箱(21)与活动门接触位置经过密封处理。

4.根据权利要求2所述的一种植保无人机，其特征在于：所述导管(25)底部均匀开设有多组连接支管，且导管(25)与起落架(7)垂直分布。

5.根据权利要求1所述的一种植保无人机，其特征在于：所述升降调节组件(3)包括定位座(31)、一号齿轮杆(32)、一号升降齿轮(33)、二号升降齿轮(34)、二号齿轮杆(35)、多组长连杆(36)、多组短连杆(37)、升降电机(38)、导轨(39)以及滑块(410)，所述定位座(31)通过螺栓与储液箱(21)下表面锁合固定，所述升降电机(38)通过支架安装在定位座(31)侧壁，所述一号齿轮杆(32)传动安装在升降电机(38)输出端，所述一号升降齿轮(33)与一号齿轮杆(32)并排啮合连接，所述二号升降齿轮(34)与一号升降齿轮(33)并排啮合连接，所述二号齿轮杆(35)与二号升降齿轮(34)并排啮合连接，所述一号升降齿轮(33)、二号升降齿轮(34)均由两个单独齿轮对称组装而成，所述长连杆(36)两端通过轴承座装配在一号升降齿轮(33)、二号升降齿轮(34)上的单个齿轮侧壁，所述短连杆(37)两端分别通过轴承座连接一号齿轮杆(32)与一号升降齿轮(33)上的长连杆(36)、一号升降齿轮(33)与二号升降齿轮(34)上的长连杆(36)以及二号升降齿轮(34)与二号齿轮杆(35)上的长连杆(36)，所述导轨(39)装配在导管(25)下表面一侧，所述滑块(410)对应滑动装配在导轨(39)上，且滑块(410)与二号齿轮杆(35)锁合固定，所述一号齿轮杆(32)、一号升降齿轮(33)、二号升降齿轮(34)以及二号齿轮杆(35)通过长连杆(36)、短连杆(37)进行联动，所述长连杆(36)与短连杆(37)以一号升降齿轮(33)、二号升降齿轮(34)中心间距组成平行四边形传动机构，所述一号升降齿轮(33)、二号升降齿轮(34)只能直线运动，在所述升降电机(38)的驱动下使得一号齿轮杆(32)带动二号齿轮杆(35)上下移动。

6.根据权利要求1所述的一种植保无人机，其特征在于：所述伸缩调节组件(4)包括两组导向套环(41)、伸缩电机(42)、螺纹杆(43)以及两组伸缩套筒(44)，所述导向套环(41)分布左右两侧且于中心对称，且导向套环(41)通过支架与二号齿轮杆(35)锁合固定，所述伸缩套筒(44)左右滑动装配在导向套环(41)内，所述伸缩电机(42)通过支架安装在其中一组导向套环(41)一侧，所述螺纹杆(43)通过螺纹对应旋合穿过两组伸缩套筒(44)，且伸缩电机(42)输出端通过联轴器与螺纹杆(43)传动连接。

7.根据权利要求6所述的一种植保无人机，其特征在于：所述伸缩套筒(44)与螺纹杆(43)配套设置，且两组伸缩套筒(44)内螺纹旋向相反。

8.根据权利要求1所述的一种植保无人机，其特征在于：所述摆动调节组件(5)包括两组摇杆(51)、两组传动盘(52)、固定件(53)、摆动电机(54)、两组一号活动杆(55)、两组二号活动杆(56)以及两组三号活动杆(57)，所述固定件(53)与伸缩套筒(44)锁合固定，所述摆动电机(54)安装在固定件(53)上表面中部，两组传动盘(52)转动安装在固定件(53)下表面两侧，所述摇杆(51)装配在传动盘(52)输出端，所述摇杆(51)与喷头(26)锁合固定，所述摆动电机(54)输出端安装有传动板(58)，两组一号活动杆(55)、二号活动杆(56)对称活动安装在两组传动盘(52)传动轴两侧，所述三号活动杆(57)头部通过销轴与传动板(58)转动连接，且三号活动杆(57)尾部分别与一号活动杆(55)、二号活动杆(56)转动连接，所述固定件(53)、一号活动杆(55)、二号活动杆(56)以及三号活动杆(57)组成平行四边形结构。

9.根据权利要求1所述的一种植保无人机，其特征在于：所述控制单元(6)包括单片机(61)、风速传感器(62)、风向传感器(63)以及速度传感器(64)，所述单片机(61)嵌设在飞行器本体(1)前端，所述速度传感器(64)装配在单片机(61)一侧，所述风向传感器(63)安装在飞行器本体(1)上表面一侧，所述风速传感器(62)装配在风向传感器(63)上，所述风速传感器(62)、风向传感器(63)、速度传感器(64)均与单片机(61)输入端连接，所述单片机(61)输出端分别与升降电机(38)、隔膜泵(23)、伸缩电机(42)以及摆动电机(54)连接，所述风速传感器(62)用于感受风的大小，所述风向传感器(63)用于感受风的风向，所述速度传感器(64)用于感受飞行器的飞行速度。

10.一种植保无人机的喷施方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤一，喷洒准备工作：首先将药剂预装在储液箱(21)内，确保后续喷洒工作中的药液持续供给，之后启动飞行器本体(1)进行移动飞行，带动喷头(26)进行跟随移动实现大范围的喷洒工作；

步骤二，进行喷洒工作：在飞行器本体(1)的持续飞行带动下，启动隔膜泵(23)进行增压，利用连接管(24)将储液箱(21)本体内的药剂传递至导管(25)中，之后通过管道将药剂转移至喷头(26)中增压喷出进行喷洒工作，使得喷头(26)均匀喷洒雾滴，增大了喷洒范围，同步降低了工作人员的劳动强度；

步骤三，确定环境风速及调整工作，利用风速传感器(62)对风速信息进行获取并传递至单片机(61)，设定w为实际风速，w0为自行设定临间风速，并且h0>h1，当w<w0时，启动升降电机(38)正转，带动一号齿轮杆(32)进行转动，由于一号齿轮杆(32)、一号升降齿轮(33)、二号升降齿轮(34)以及二号齿轮杆(35)通过长连杆(36)、短连杆(37)进行联动，通过升降电机(38)的驱动下使得一号齿轮杆(32)带动二号齿轮杆(35)跟随滑块(410)在导轨(39)上上移，实现了对喷头(26)喷洒高度的快速上调，使喷洒高度为h0，当w≥w0时，启动升降电机(38)反转，带动一号齿轮杆(32)进行转动，由于一号齿轮杆(32)、一号升降齿轮(33)、二号升降齿轮(34)以及二号齿轮杆(35)通过长连杆(36)、短连杆(37)进行联动，通过升降电机(38)的驱动下使得一号齿轮杆(32)带动二号齿轮杆(35)跟随滑块(410)在导轨(39)上下移，实现了对喷头(26)喷洒高度的快速下移，使喷洒高度为h1，能够针对不同风速状况下对喷头(26)的工作高度进行快速调整，保证了喷洒的精度；

步骤四，确定环境风向及调整工作：利用风向传感器(63)对风向信息进行获取并传递至单片机(61)，当飞行方向垂直环境风方向时，启动伸缩电机(42)对伸缩套筒(44)之间的间距进行调整对喷头(26)进行联动，使喷头(26)间距为s1，当飞行方向平行环境风方向时，启动伸缩电机(42)对伸缩套筒(44)之间的间距进行调整对喷头(26)进行联动，使喷头(26)间距为s2，当飞行飞行即不平行又不垂直环境风方向时，使喷头(26)间距为初始设定值s0，其中，s2>s0>s1；

步骤五，确定飞行速度及调整工作：利用速度传感器(64)对速度信息进行获取并传递至单片机(61)，首先设定v为飞行速度，v0为自行设定临间飞行速度，当v<v0时，启动摆动电机(54)，在一号活动杆(55)、二号活动杆(56)以及三号活动杆(57)的传动下，联动摇杆(51)进行跟随转动，驱动喷头(26)进行摆动，使摆动转速为r0，当v≥v0时，再次启动摆动电机(54)并提升摆动电机(54)转速，在一号活动杆(55)、二号活动杆(56)以及三号活动杆(57)的传动下，联动摇杆(51)进行跟随转动，驱动喷头(26)进行摆动，使摆动转速为r1，r0<r1；当飞行器本体(1)的移动方向平行于作业方向时，飞行器本体(1)进行喷洒作业，而当飞行器本体(1)的移动方向垂直于作业方向时，飞行器本体(1)不进行喷洒作业只进行位置移动；

步骤六，控制单元(6)的调控工作：利用单片机(61)实现了对风速传感器(62)、风向传感器(63)以及速度传感器(64)采集信息的整合并处理，并将处理信号对应传递至升降调节组件(3)、伸缩调节组件(4)以及摆动调节组件(5)，使得飞行器本体(1)上各部件之间快速协调配合，实现了大范围高精度的喷洒调整工作，可以根据不同作业参数进行喷头(26)调整，且动作灵活、稳定、可靠，不影响飞行器本体(1)起降及飞行过程。

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