CN209396046U - 一种飞艇式农药喷洒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农机设备技术领域，提供了一种飞艇式农药喷洒装置，旨在解决现有植保无人机每亩喷洒作业所消耗的电能巨大的问题。所述飞艇式农药喷洒装置包括气囊、推动器、喷洒装置、通讯装置、控制装置和若干旋翼装置。所述气囊中填充有密度低于空气密度的气体；所述推动器设置于所述气囊的尾部；所述若干旋翼装置对称地设置于所述气囊的四周；所述喷洒装置用于存储并喷洒药剂，所述喷洒装置设置于所述气囊的底部；所述通讯装置用于接收控制端的控制信号；所述控制装置用于根据所述通讯装置所接收的控制信号以控制所述推动器、喷洒装置和每个旋翼装置。

Description

一种飞艇式农药喷洒装置

技术领域

本实用新型涉及农机设备技术领域，具体而言，涉及一种飞艇式农药喷洒装置。

背景技术

现有技术中，无人机已被广泛应用于农业中，通常用于喷洒药剂、种子和粉剂等等，此种无人机俗称植保无人机。植保无人机的优势主要在于作业高度低，飘移少，可空中悬停，无需专用起降机场，旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性，防治效果高，远距离遥控操作，喷洒作业人员避免了暴露于农药的危险，提高了喷洒作业安全性。

但是植保无人机也存在难以克服的缺点，主要是由于农田面积较大，而喷洒作业期间需要大量的悬停时间，且低空喷洒时移动速度需缓慢，因此每亩喷洒作业植保无人机所消耗的电能巨大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种飞艇式农药喷洒装置，旨在解决现有植保无人机每亩喷洒作业所消耗的电能巨大的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种飞艇式农药喷洒装置，包括：

气囊，所述气囊中填充有密度低于空气密度的气体；

推动器，所述推动器设置于所述气囊的尾部；

若干旋翼装置，所述若干旋翼装置对称地设置于所述气囊的四周；

喷洒装置，所述喷洒装置用于存储并喷洒药剂，所述喷洒装置设置于所述气囊的底部；

通讯装置，所述通讯装置用于接收控制端的控制信号；以及，

控制装置，所述控制装置用于根据所述通讯装置所接收的控制信号以控制所述推动器、喷洒装置和每个旋翼装置。

本技术方案中，通过调节每个旋翼装置的转速，使每个旋翼装置的升力不同，以形成各种方向的扭矩，各种方向的扭矩分别实现飞艇式农药喷洒装置的俯仰运动、滚转运动、偏航运动和侧向运动，进而实现飞行姿态调整；通过调节推动器的转速，实现对飞艇式农药喷洒装置的前进速率的控制；由于气囊具有空气浮力，因此可节省用于克服自身重力而消耗的这部分电能，相比现有的植保无人机，更节能环保。

作为上述技术方案的优选，所述喷洒装置包括药剂容器，所述药剂容器内设置有液位传感器，所述液位传感器与所述控制装置电连接，所述液位传感器用于将检测的液位信号送入所述控制装置，所述控制装置还用于根据所述液位信号控制每个旋翼装置的转动速率。本优选技术方案的好处在于，所述液位传感器可检测药剂液位，进而反应出飞艇式农药喷洒装置因药剂喷洒消耗的总重变化，从而使控制装置可以控制每个旋翼装置的旋转速率，随着药剂逐渐消耗，每个旋翼装置的旋转速率逐渐降低，使气囊浮力加旋翼装置升力之和与飞艇式农药喷洒装置总重平衡。

作为上述技术方案的优选，所述飞艇式农药喷洒装置还包括起落架，所述起落架设置于所述气囊的底部，且围绕所述喷洒装置设置。本优选技术方案的好处在于，起落架能消耗和吸收飞艇式农药喷洒装置在着陆时的撞击能量，保护喷洒装置，而且起落架还可以避免旋翼装置的螺旋桨离地太近而发生碰触。

作为上述技术方案的优选，所述旋翼装置的数量为四个，四个旋翼装置分别位于所述气囊的前侧、后侧、左侧和右侧。

作为上述技术方案的优选，所述气囊内填充的气体为氦气。本优选技术方案的好处在于，氦气不可燃，化学性质不活泼，相比其他气体，如氢气，氦气作为填充气体更加安全。

作为上述技术方案的优选，所述飞艇式农药喷洒装置还包括定位装置，所述定位装置用于获取所述飞艇式农药喷洒装置的位置信息，并通过所述通讯装置将所述位置信息送入控制端。本优选技术方案的好处在于，通过定位装置的设置，使用者能实时获取到新型无人飞艇的位置数据，以实现飞行路线的精确控制，使整片农田的药剂喷洒更均匀。

作为上述技术方案的优选，所述飞艇式农药喷洒装置还包括拍摄装置和用于搭载所述拍摄装置的航拍云台，所述航拍云台设置于所述气囊的底部，且位于所述喷洒装置的前侧。本优选技术方案的好处在于，拍摄装置可在喷洒作业期间拍摄农作物照片，便于使用者分析农作物生长状况和病虫害防治状况。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于气囊具有空气浮力，飞艇的空气浮力加旋翼装置的升力之和用于克服飞艇式农药喷洒装置的自重，因此可节省用于克服自身重力而消耗的这部分电能，相比现有的植保无人机，更节能环保。

2、气囊具有优异的悬停性能，更适于用于农药喷洒作业。

3、通过调节每个旋翼装置的转速，使每个旋翼装置的升力不同，以形成各种方向的扭矩，各种方向的扭矩分别实现飞艇式农药喷洒装置的俯仰运动、滚转运动、偏航运动和侧向运动，进而实现飞行姿态调整；通过调节推动器的转速，实现对飞艇式农药喷洒装置的前进速率的控制。上述控制方式灵活快速，飞行姿态相应迅速，可实现精细化调整。

4、所述飞艇式农药喷洒装置也兼具现有植保无人机的各种优势，所述飞艇式农药喷洒装置作业高度低，飘移少，可空中悬停，无需专用起降机场，旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性，防治效果高，远距离遥控操作，喷洒作业人员避免了暴露于农药的危险，提高了喷洒作业安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简要介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关附图。

图1所示为实施例中提供的飞艇式农药喷洒装置的结构示意图。

图2所示为实施例中提供的飞艇式农药喷洒装置的仰视示意图。

图中标号说明：

10-气囊；20-推动器；30-喷洒装置；41-第一旋翼装置；42-第二旋翼装置；43-第三旋翼装置；44-第四旋翼装置；50-起落架；60-拍摄装置；70-航拍云台。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

请参阅图1和图2所示，本实施例提供了一种飞艇式农药喷洒装置30，其主要包括气囊10、推动器20、喷洒装置30、通讯装置、控制装置和若干旋翼装置。所述气囊10中填充有密度低于空气密度的气体；所述推动器20设置于所述气囊10的尾部；所述若干旋翼装置对称地设置于所述气囊10的四周；所述喷洒装置30用于存储并喷洒药剂，所述喷洒装置30设置于所述气囊10的底部；所述通讯装置用于接收控制端的控制信号；所述控制装置用于根据所述通讯装置所接收的控制信号以控制所述推动器20、喷洒装置30和每个旋翼装置。

使用时，通过调节每个旋翼装置的转速，使每个旋翼装置的升力不同，以形成各种方向的扭矩，各种方向的扭矩分别实现飞艇式农药喷洒装置的俯仰运动、滚转运动、偏航运动和侧向运动，进而实现飞行姿态调整；通过调节推动器20的转速，实现对飞艇式农药喷洒装置的前进速率的控制；由于气囊10具有空气浮力，因此可节省用于克服自身重力而消耗的这部分电能，相比现有的植保无人机，更节能环保。

本实施例中，飞艇式农药喷洒装置的自身重力主要依靠气囊10的浮力克服，同时若干旋翼装置旋转时的升力也用于克服部分重力。考虑到随着药剂的喷洒消耗，飞艇式农药喷洒装置的重力逐渐减小，如果气囊10浮力加旋翼装置升力之和不做调整的话，飞艇式农药喷洒装置的受力将不平衡，飞艇式农药喷洒装置的高度会逐渐升高。因此本实施例中，所述喷洒装置30包括药剂容器，所述药剂容器内可设置有液位传感器，所述液位传感器与所述控制装置电连接，所述液位传感器用于将检测的液位信号送入所述控制装置，所述控制装置还用于根据所述液位信号控制每个旋翼装置的转动速率。例如，当药剂液位逐渐降低时，控制装置控制每个旋翼装置的转速均降低。其中，控制装置可选用89C2051单片机，控制装置可通过可控硅调速电路对旋翼装置的转速进行调整，考虑到该电路为现有成熟技术，如《上海电力学院学报》在2008年12月刊登的《基于89C2051单片机控制的可控硅调速电路设计》文章所记载，因此本实施例再赘述。

基于上述飞艇式农药喷洒装置，本实施例给出以下一些具体可实施方式的举例，在互不抵触的前提下，各举例之间可任意组合以形成新一种飞艇式农药喷洒装置。应当理解的，对于由任意举例所组合形成的新一种飞艇式农药喷洒装置，均应落入本实用新型的保护范围。

例如，请参阅图1和图2所示，所述飞艇式农药喷洒装置还可以包括起落架50，所述起落架50设置于所述气囊10的底部，且围绕所述喷洒装置30设置。起落架50能消耗和吸收飞艇式农药喷洒装置在着陆时的撞击能量，保护喷洒装置30，而且起落架50还可以避免旋翼装置的螺旋桨离地太近而发生碰触。

例如，所述气囊10内填充的气体可以是氦气。氦气不可燃，化学性质不活泼，相比其他气体，氦气作为填充气体更加安全。但不局限于此，所述气囊10内也可以填充其他气体，如氢气。

例如，所述飞艇式农药喷洒装置还可以包括定位装置，所述定位装置用于获取所述飞艇式农药喷洒装置的位置信息，并通过所述通讯装置将所述位置信息送入控制端。具体的，所述定位装置可选用GPS定位装置或北斗定位装置等等。通过定位装置的设置，使用者能实时获取到新型无人飞艇的位置数据，以实现飞行路线的精确控制，使整片农田的药剂喷洒更均匀。

例如，请参阅图2所示，所述飞艇式农药喷洒装置还包括拍摄装置60和用于搭载所述拍摄装置60的航拍云台70，所述航拍云台70设置于所述气囊10的底部，且位于所述喷洒装置30的前侧。拍摄装置60可在喷洒作业期间拍摄农作物照片，便于使用者分析农作物生长状况和病虫害防治状况。由于拍摄装置60位于喷洒装置30的前侧，因此拍摄时不会因喷洒的雾化药剂而影响清晰度。

例如，请参阅图1和图2所示，所述旋翼装置的数量可以为四个，四个旋翼装置分别位于所述气囊10的前侧、后侧、左侧和右侧。四个旋翼装置分别为前侧的第一旋翼装置41、左侧的第二旋翼装置42、后侧的第三旋翼装置43和右侧的第四旋翼装置44。以竖直方向为Z轴，以第一旋翼装置41和第三旋翼装置43的连线方向为X轴，以第二旋翼装置42和第四旋翼装置44的连线方向为Y轴。

当第一旋翼装置41与第三旋翼装置43顺时针旋转，第二旋翼装置42与第四旋翼装置44逆时针旋转，且各旋翼装置的转速相等，可平衡各旋翼装置对飞艇的反扭矩，使飞艇平衡不水平旋转。

为了实现俯仰运动，第一旋翼装置41转速上升，第三旋翼装置43转速下降，第二旋翼装置42和第四旋翼装置44的转速不变，为了不因为旋翼装置转速的改变而引起飞艇的整体扭矩及总拉力改变，第一旋翼装置41和第三旋翼装置43转速改变量的大小应相等，由于第一旋翼装置41的升力上升，第三旋翼装置43的升力下降，产生的不平衡力矩使飞艇绕Y轴旋转。同理，当第一旋翼装置41转速下降，第三旋翼装置43转速上升，飞艇便绕Y轴反向旋转，实现飞艇的俯仰运动。

为了实现滚转运动，与俯仰运动原理相同，改变第二旋翼装置42和第四旋翼装置44的转速，保持第一旋翼装置41和第三旋翼装置43的转速不变，则可使飞艇绕X轴正向或反向旋转，实现飞艇的滚转运动。

为了实现偏航运动，可借助旋翼装置产生反向扭矩实现，旋翼装置转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响可使四个旋翼装置中的第一旋翼装置41与第三旋翼装置43顺时针旋转，第二旋翼装置42与第四旋翼装置44逆时针旋转。反扭矩的大小旋翼装置转速有关，当四个旋翼装置转速相同时，四个旋翼装置产生的反扭矩相互平衡，飞艇不发生转动；当四个旋翼装置转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起飞艇水平转动。当第一旋翼装置41和第三旋翼装置43的转速上升，第二旋翼装置42和第四旋翼装置44的转速下降时，第一旋翼装置41和第三旋翼装置43对飞艇的反扭矩大于第二旋翼装置42和第四旋翼装置44对飞艇的反扭矩，飞艇便在富余反扭矩的作用下绕Z轴转动，实现飞艇的偏航运动，转向与旋翼装置、第三旋翼装置43的转向相反。

为了实现侧向运动，可增加第四旋翼装置44转速，使拉力增大，相应减小第二旋翼装置42转速，使拉力减小，同时保持其他两个旋翼装置转速不变，反力距仍然保持平衡，飞艇首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼装置的拉力产生水平分力，因此可以实现飞艇的向左飞行，同理，当增加第二旋翼装置42转速，使拉力增大，相应减小第四旋翼装置44转速，使拉力减小，同时保持其他两个旋翼装置转速不变，可以实现飞艇的向右飞行。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员，在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应该涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种飞艇式农药喷洒装置，其特征在于，包括：

气囊，所述气囊中填充有密度低于空气密度的气体；

推动器，所述推动器设置于所述气囊的尾部；

若干旋翼装置，所述若干旋翼装置对称地设置于所述气囊的四周；

喷洒装置，所述喷洒装置用于存储并喷洒药剂，所述喷洒装置设置于所述气囊的底部；

通讯装置，所述通讯装置用于接收控制端的控制信号；以及，

控制装置，所述控制装置用于根据所述通讯装置所接收的控制信号以控制所述推动器、喷洒装置和每个旋翼装置；

所述喷洒装置包括药剂容器，所述药剂容器内设置有液位传感器，所述液位传感器与所述控制装置电连接，所述液位传感器用于将检测的液位信号送入所述控制装置，所述控制装置还用于根据所述液位信号控制每个旋翼装置的转动速率。

2.根据权利要求1所述的飞艇式农药喷洒装置，其特征在于，还包括起落架，所述起落架设置于所述气囊的底部，且围绕所述喷洒装置设置。

3.根据权利要求1所述的飞艇式农药喷洒装置，其特征在于，所述旋翼装置的数量为四个，四个旋翼装置分别位于所述气囊的前侧、后侧、左侧和右侧。

4.根据权利要求1所述的飞艇式农药喷洒装置，其特征在于，所述气囊内填充的气体为氦气。

5.根据权利要求1所述的飞艇式农药喷洒装置，其特征在于，还包括定位装置，所述定位装置用于获取所述飞艇式农药喷洒装置的位置信息，并通过所述通讯装置将所述位置信息送入控制端。

6.根据权利要求1所述的飞艇式农药喷洒装置，其特征在于，还包括拍摄装置和用于搭载所述拍摄装置的航拍云台，所述航拍云台设置于所述气囊的底部，且位于所述喷洒装置的前侧。