CN207369952U - 无人机自动装药系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机自动装药系统，包括装药站平台，所述装药站平台上设置有用于停靠及转运无人机的转运装置、用于转移无人机所载药壶的机械臂总成和用于对药壶自动装药的装药装置；所述转运装置包括与所述装药站平台滑动连接的无人机站台和用于驱动无机站台移动的驱动装置Ⅰ；所述装药装置包括用于对药壶快速定位的对接件、设置于对接件上的装药插管、单自由度滑动连接于装药站平台上的用于支撑对接件的滑台和用于复位滑台的复位元件；所述药壶上设置有与装药插管相互配合的自闭式装药阀。本实用新型可以快速向药壶中补充药剂，而且药剂补充过程完全自动化，药液不会泄露，不污染环境，无需人员参与，不会对人的身体产生伤害。

Description

无人机自动装药系统

技术领域

本实用新型涉及一种装药系统，特别涉及一种无人机自动装药系统。

背景技术

植保无人机是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，该型无人飞机由飞行平台(固定翼、直升机、多轴飞行器)、导航飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或导航飞控，来实现喷洒作业，可以喷洒药剂、种子、粉剂等，当无人机上药壶中药剂喷洒完毕后需要向药壶中补充药剂。现有技术中，向无人机药壶中补充药剂主要是人工先在将地面上将一个药壶装满药剂，无人机上药壶中药剂喷洒完毕后返航，人工将地面上装满药剂的药壶替换无人机上的空药壶；或是在无人机返航后直接通过药壶上方的壶口向药壶内倾倒药液。但这两种补充药剂方式均存在如下问题：浪费人力，工作效率低，人工装药易容易，造成药液泄露，污染环境；药剂与人体接触在特殊情况下危害工作人员的身体健康，例如对某种药剂过敏的人员。因此，有必要对现有技术改进以解决上述技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种无人机自动装药系统，可以快速向药壶中补充药剂，而且补充过程无需人工参与，自动化程度高，便于远程控制和检测。具体而言通过以下技术方案实现：

本实用新型的一种无人机自动装药系统，包括装药站平台，所述装药站平台上设置有用于停靠及转运无人机的转运装置、用于转移无人机所载药壶的机械臂总成和用于对药壶自动装药的装药装置；

所述转运装置包括与所述装药站平台滑动连接的无人机站台和用于驱动无机站台移动的驱动装置Ⅰ；所述装药装置包括用于对药壶快速定位的对接件、设置于对接件上的装药插管、单自由度滑动连接于装药站平台上的用于支撑对接件的滑台和用于复位滑台的复位元件；所述药壶上设置有与装药插管相互配合的自闭式装药阀。

进一步，所述自闭式装药阀包括药壶底部接口，内套于药壶底部接口的内套筒、单自由度滑动连接于内套筒内的活塞阀和用于给活塞阀提供向下预紧力的预紧装置；所述活塞阀的内部中空形成液体通道，上端封闭，上部径向设置有用于活塞阀运动至上止点时使得液体通道与药壶内部连通的通孔，液体通道的下端开口用于与所述装药插管对接连通。

进一步，所述预紧装置包括套装于所述活塞阀外部的预紧弹簧，所述活塞阀的底部设置有外凸环，所述内套筒的上部设置有内凸环，所述预紧弹簧设置于内凸环和外凸环之间。

进一步，所述无人机站台上设置有用于自动锁紧无人机的锁紧装置，所述锁紧装置包括用于锁紧无人机的夹具，所述夹具至少设置有两个；还包括驱动两夹具松弛和夹紧的驱动装置Ⅱ；所述的驱动装置Ⅱ包括置于无人机站台上的齿轮箱和分别设置于两夹具上的齿条，所齿轮箱内部设置有用于与所述两齿条外啮合的齿轮和用于驱动齿轮绕其轴线转动的齿轮轴，所述齿轮轴上连接有驱动元件Ⅰ。

进一步，所述机械臂总成包括单自由度转动连接在加药站平台上的立柱和驱动立柱绕其轴线转动的驱动元件Ⅱ；所述立柱上设置有螺杆和驱动螺杆绕其轴线转动的驱动元件Ⅲ；所述螺杆套装有用于抓取药壶的机械臂。

进一步，所述装药站平台上设置有与无人机站台配合的滑道Ⅰ和用于与装药装置配合的滑道Ⅱ；所述的滑道Ⅰ为圆弧形，所述滑道Ⅰ为直线；所述滑道Ⅰ与滑道Ⅱ相邻设置能使无人机站台转动时迫使滑台运动。

本实用新型的有益效果：本实用新型的无人机自动装药系统，可以快速向药壶中补充药剂，而且药剂补充过程完全自动化，药液不会泄露，不污染环境，无需人员参与，不会对人的身体产生伤害。本实用新型的其他有益效果将结合下文具体实施例进行进一步的说明。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为机械臂取药壶状态示意图；

图3为药壶装药状态示意图；

图4为锁紧装置结构示意图；

图5为药壶及装药插管的结构示意图；

图6为本实用新型的药壶自闭式装药阀及装药插管爆炸结构示意图；

图7为本实用新型的药壶自闭式装药阀总成的剖视图；

图中：1、装药站平台；2、滑台；3、复位元件；4、滑道Ⅱ；5、输药管；6、对接件；7、机械臂；8、螺杆；9、驱动元件Ⅳ；10、立柱；11、药壶；12、滑道Ⅰ；13、无人机站台；14、拨叉；15、卡柱；1001、垫片；1002、密封垫；1003、内套筒；1004、活塞阀；1005、通孔；1006、预紧弹簧；1007、液体通道；1008、密封圈Ⅱ；1009、外套筒；1010、装药插管；1011、密封圈Ⅰ；1012、密封圈Ⅲ；1013、药壶；1014、药壶底部接口。

具体实施方式

如图1-6所示：本实施例中的无人机自动装药系统，包括装药站平台1，所述装药站平台1上设置有用于停靠及转运无人机的转运装置、用于转移无人机所载药壶11的机械臂总成和用于对药壶11自动装药的装药装置；所述转运装置包括与装药站平台1滑动连接的无人机站台13和用于驱动无机站台移动的驱动装置Ⅰ；所述装药装置包括用于对药壶快速定位的对接件6、单自由度滑动连接于装药站平台1上的用于支撑对接件6的滑台2和用于复位滑台2的复位元件3。所述药壶11上设置有与装药插管1010相互配合的自闭式装药阀。所述驱动装置Ⅰ包括固定连接于无人机站台13上的卡柱15、与卡柱15间隙配合的拨叉14和驱动拨叉14的A电机，所述A电机固定于装药站平台1上，所述A电机设置于装药站平台1内部，图中未标识。所述滑动连接可以采用下文中的滑道的方式来实现也可以采用类似于铁轨的形式来实现，所述的单自由度滑动连接可以采用滑轨滑块的形式或燕尾槽、T形槽的形式来实现，此为现有技术，在此不再赘述。

这样当无人机上药壶11中药剂喷洒完毕后返航降落了在无人机站台13，机械臂总成抓取药壶11使药壶11脱离无人机然后放入装药装置内，此时装药装置对药壶11内加药。当药壶11装药完成后，A电机驱动拨叉14带动无人机站台13逆时针转动，迫使机械臂总成的滑台2向后移动即使装药装置向后移动，则无人机站台13带着无人机进入药壶11下方，然后机械臂总成抓取药壶11放入无人机内。当装满药剂的药壶11放入无人机内后，A电机驱动拨叉14带动无人机站台13顺时针转动，无人机站台13带灌满药剂的无人机回到初始位置，然后无人机起飞去继续喷药作业。进一步，A电机驱动拨叉14带动无人机站台13顺时针转动，无人机站台13复位的同时无人机站台13对滑台2的压迫越来越小，则装药装置在复位元件3的作用下也回到了初始位置，而机械臂总成停的位置就是初始位置，这样就完成一个装药工作周期。

这样设置在一个装药工作周期内，机械臂总成带着药壶11只有一次摆动动作，极大的减小了药壶11在机械臂上的晃动问题，有利于了药壶11分别与无人机安装和与下文中的对接件安装时准确性。

本实施例中，所述自闭式装药阀包括药壶底部接口1014，内套于药壶底部接口1014的内套筒1003、单自由度滑动连接于内套筒内1003的活塞阀1004和用于给活塞阀1004提供向下预紧力的预紧装置；所述活塞阀1004的内部中空形成液体通道1007，上端封闭，上部径向设置有用于活塞阀1004运动至上止点时使得液体通道1007与药壶11内部连通的通孔，液体通道1007的下端开口用于与所述装药插管1010对接连通，所述装药插管1010的另一端与装药大型储药罐(图中未标示)通过输药管5相连。所述自闭式装药阀采用上述机械开关形式相比于在药壶11上设置用于电磁液压阀好处在于无需考虑无人机和药壶11分开后的布线问题，这样药壶11可以与无人机可以根据实际需要任意拆分。

本实施例中，所述预紧装置包括套装于所述活塞阀1004外部的预紧弹簧1006，所述活塞阀1004的底部设置有外凸环，所述内套筒1003的上部设置有内凸环，所述预紧弹簧1006设置于内凸环和外凸环之间。也可以采用现有技术中的其他预紧装置，均能实现本实用新型的目的。本实施例中的预紧装置的结构简单、紧凑，易于实现。进一步，所述活塞阀1004的顶端设置有可盖住所述内凸环的密封垫1002；所述密封垫1002上设置有垫片1001，防止螺钉压伤密封垫1002。密封垫1002可以防止备用状态的药壶中液体透过内套筒内壁从活塞阀的液体通道中渗漏出去。进一步，所述内套筒1003底端与药壶底部接口1014底端之间设置有密封圈Ⅰ1011，密封圈Ⅰ1011可以采用氟胶等材料制成等耐腐蚀的材料制成。防止药壶中液体从药壶底部接口内壁与内套筒外壁之间的空隙渗漏。进一步，所述自闭式装药阀还包括外套于药壶底部接口1014的外套筒1009和设置于外套筒1009底端与内套筒1003底端之间的密封圈Ⅱ1008；可以在外套筒1009的内壁与药壶底部接口外壁之间设置相互配合的螺纹，也可以采用现有技术中的卡口等其他形式将外套筒外套于药壶底部接口外，均能实现本实用新型的目的；外套筒1009的底端低于内套筒1003的底端，可以在外套筒1009的底端向内弯折形成外套筒台阶，在外套筒的底端向外弯折形成内套筒台阶，将密封圈Ⅱ8设置于外套筒台阶和内套筒台阶之间。设置外套筒承受药壶中液体的压力，防止内套筒在药壶中药液压力作用下滑落，设置密封圈Ⅱ进一步增强接口处的密封性，还可以防止在对接的过程中液体渗漏。

本实施例中，所述外套筒1009底部与机架上的管路接口1010之间设置有密封圈Ⅲ1012，密封圈Ⅲ1012可以采用氟胶等耐腐蚀材料制成。密封圈Ⅲ可以防止防止密封圈Ⅱ使用时间长后老化造成的药液泄露。

本实施例中，所述无人机站台13上设置有用于自动锁紧无人机的锁紧装置，所述锁紧装置包括用于锁紧无人机的夹具16，所述夹具16至少设置有两个；还包括驱动两夹具16松弛和夹紧的驱动装置Ⅱ；所述的驱动装置Ⅱ包括置于无人机站台13上的齿轮箱17和分别设置于两夹具上的齿条1019，所齿轮箱1013内部设置有用于与所述两齿条1019外啮合的齿轮(在图中未标示)和用于驱动齿轮绕其轴线转动的齿轮轴1018，所述齿轮轴上连接有驱动元件Ⅰ(在图中未标示)。所述驱动元件Ⅰ固定于齿轮箱17外侧，其可以是电机、也可是气动马达等，此为现有技术，在此不再赘述。这样设置好处在于：通过齿轮齿条的形式同步两个夹具16使其能够夹紧无人机的同时能够使无人机自动找正，这样药壶11与无人机分离、对接或是无人机再被转运时无人机不会挪动位置，有利药壶11与无人机的快速对接安装。

本实施例中，所述机械臂总成包括单自由度转动连接在加药站平台1上的立柱10和驱动立柱10绕其轴线转动的驱动元件Ⅱ(驱动元件Ⅱ设置于加药站平台1下部，图中未标示，所述的驱动元件Ⅱ可以是步进电机、伺服电机等等，此为现有技术在此不再赘述)；所述立柱10上设置有螺杆8和驱动螺杆8绕其轴线转动的驱动元件Ⅲ9；所述螺杆8套装有用于抓取药壶11的机械臂7。所述驱动元件Ⅲ9可以也是步进电机、伺服电机等等，在此不再赘述。这样设置机械臂总成结构简单，使用驱动元件均为电机无需增设液压管和气动管便于各组件的安装和布置同时也便于机械臂7的各工位的准确定位。

本实施例中，所述装药站平台上设置有与无人机站台13配合的滑道Ⅰ12和用于与装药装置配合的滑道Ⅱ4；所述的滑道Ⅰ12成圆弧形，所述滑道Ⅱ4成直线；所述滑道Ⅰ12与滑道Ⅱ4相邻设置能使无人机站台17转动时驱动滑台2。这样设置加药装置就可以避让无人机站台17，即加药装置避让来对接药壶11的无人机，采用滑道控制运动的无人机站台13和滑台2便于与机械臂7配合使三者的相对位置更准确，便于无人机和药壶11对接组装。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种无人机自动装药系统，其特征在于：包括装药站平台，所述装药站平台上设置有用于停靠及转运无人机的转运装置、用于转移无人机所载药壶的机械臂总成和用于对药壶自动装药的装药装置；

所述转运装置包括与装药站平台滑动连接的无人机站台和用于驱动无机站台移动的驱动装置Ⅰ；所述装药装置包括用于对药壶快速定位的对接件、设置于对接件上的装药插管、单自由度滑动连接于装药站平台上并用于支撑对接件的滑台和用于复位滑台的复位元件；所述药壶上设置有与装药插管相互配合的自闭式装药阀。

2.根据权利要求1所述的无人机自动装药系统，其特征在于：所述自闭式装药阀包括药壶底部接口，内套于药壶底部接口的内套筒、单自由度滑动连接于内套筒内的活塞阀和用于给活塞阀提供向下预紧力的预紧装置；所述活塞阀的内部中空形成液体通道，上端封闭，上部径向设置有用于活塞阀运动至上止点时使得液体通道与药壶内部连通的通孔，液体通道的下端开口用于与所述装药插管对接连通。

3.根据权利要求2所述的无人机自动装药系统，其特征在于：所述预紧装置包括套装于所述活塞阀外部的预紧弹簧，所述活塞阀的底部设置有外凸环，所述内套筒的上部设置有内凸环，所述预紧弹簧设置于内凸环和外凸环之间。

4.根据权利要求1所述的无人机自动装药系统，其特征在于：所述无人机站台上设置有用于自动锁紧无人机的锁紧装置，所述锁紧装置包括用于锁紧无人机的夹具，所述夹具至少设置有两个；还包括驱动两夹具松弛和夹紧的驱动装置Ⅱ；所述的驱动装置Ⅱ包括置于无人机站台上的齿轮箱和分别设置于两夹具上的齿条，所齿轮箱内部设置有用于与所述两齿条外啮合的齿轮和用于驱动齿轮绕其轴线转动的齿轮轴，所述齿轮轴上连接有驱动元件Ⅰ。

5.根据权利要求1所述的无人机自动装药系统，其特征在于：所述机械臂总成包括单自由度转动连接在加药站平台上的立柱和驱动立柱绕其轴线转动的驱动元件Ⅱ；所述立柱上设置有螺杆和驱动螺杆绕其轴线转动的驱动元件Ⅲ；所述螺杆套装有用于抓取药壶的机械臂。

6.根据权利要求1所述的无人机自动装药系统，其特征在于：所述装药站平台上设置有与无人机站台配合的滑道Ⅰ和用于与装药装置配合的滑道Ⅱ；所述的滑道Ⅰ为圆弧形，所述滑道Ⅱ为直线形；所述滑道Ⅰ与滑道Ⅱ相邻设置能使无人机站台转动时迫使滑台运动。