CN209581892U - 一种植保无人机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种植保无人机，属于植保无人机技术领域。所述植保无人机，包括无人机主体和喷雾系统，所述无人机主体包括若干对称布置的机臂以及设置于机臂上的旋翼，所述喷雾系统包括药箱以及通过管路与所述药箱连接的喷嘴，所述旋翼正下方安装有可沿竖直方向伸缩的悬挂杆，所述悬挂杆的底端可拆卸地安装有可沿水平方向伸缩的喷雾调节杆，所述喷雾调节杆上固定有设置喷嘴的喷雾杆。本实用新型采用可伸缩的喷雾调节杆和悬挂杆，可自由调节无人机旋翼与喷嘴之间的位置和高度，配合双泵单向液压式喷雾系统来调节或避开无人机旋翼风场效应带来的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及植保无人机技术领域，具体涉及一种飞行喷雾模式的植保无人机。
背景技术
在农业生产的作物病虫害防治工作中，我国传统的植保作业是由人工在地面操作喷雾器械，如背包式手动或电动喷雾器等。此类喷雾工作效率低下，随着我国农村青壮劳动力大幅向城市迁移，农村剩余劳动人口年龄逐渐偏大，而且人工的成本也越来越高，大面积的植保防治工作使用人工作业时成本高昂，而且操作人员与农药接触多，极易导致农药中毒。
随着科技的发展，采用无人机进行植保飞行防治已势在必行。植保无人机是由飞控手在地面遥控或者预先设定好飞行路线后操作无人机进行喷雾施药作业，达到防治作物病虫害目的的一种新型施药器械。植保无人机具有工作效率高、施药均匀、作业成本低、防治效果优等优点。
目前，植保无人机在农业领域的应用正在迅速发展，如CN 108327910 A公开了一种农林植保无人机，包括驱动无人机飞行的驱动仓，所述驱动仓的下方设置有药液仓，所述驱动仓向外发散性设置有机臂主体，所述机臂主体是米字形，所述机臂主体的各分支的端部上侧设置有旋翼，机臂主体各分支的下部设置有喷淋头，所述机臂主体上部和下部均设置有缓冲支撑架；所述机臂主体的每一分支端部设置有防撞护翼；所述缓冲支撑架一端与机臂主体连接，缓冲支撑架另一端设置有支撑块，所述药液仓上设置有主进料口和辅助进料口。
目前市场上销售使用的植保无人机在飞行原理上均采用了单旋翼或多旋翼驱动飞行。但旋翼驱动始终会在旋翼下方范围内有一个下压并向无人机外侧上升的气流形成。植保无人机在大田喷雾作业时，雾滴在降落的过程中受旋翼风场的影响，雾滴会跟随旋翼风形成一个下压涡流和上升气流，致使雾滴水份加剧蒸发、散失和漂移；部分雾滴成功运动至植株时，也因未及时润湿植株表面而被旋翼风力的反弹效应重新吹起形成新一轮的漂移现象，最终影响药剂雾滴的沉降效率和防效。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种便于运输、快速组装、维护简单的植保无人机，通过调节喷雾位置来调节或避开无人机旋翼风场效应带来的影响。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种植保无人机，包括无人机主体和喷雾系统，所述无人机主体包括若干对称布置的机臂以及设置于机臂上的旋翼，所述喷雾系统包括药箱以及通过管路与所述药箱连接的喷嘴，所述旋翼正下方安装有可沿竖直方向伸缩的悬挂杆，所述悬挂杆的底端可拆卸地安装有可沿水平方向伸缩的喷雾调节杆，所述喷雾调节杆上固定有设置喷嘴的喷雾杆。
多旋翼无人机是通过旋翼转动及转速变化产生的下压涡流风及风速大小变化进行飞行作业。当无人机喷雾系统的喷头位于旋翼正下方时，雾滴随下压涡流形成一个肉眼可见的雾化涡流体和地面上升雾气(风场效应)；当喷头位置离开旋翼以外时，对雾滴运动的风场效应基本消失。雾滴运动的风场效应大小与喷头距离旋翼中心远近相关。
本实用新型通过伸缩悬挂杆，可以调节喷嘴的高度；通过伸缩喷雾调节杆，可以调节喷嘴所在的位置，调节位置以旋翼中心点为起点向旋翼外侧延伸。
作为优选，所述机臂上设有驱动旋翼的电机，所述悬挂杆固定安装于电机外壳上。
作为优选，所述喷雾调节杆通过紧固件与所述悬挂杆可拆卸连接，且喷雾调节杆与悬挂杆相互垂直。喷雾调节杆与悬挂杆之间为可拆卸连接，方便在运输、存放过程中节省空间。
作为优选，所述悬挂杆和喷雾调节杆均由若干伸缩节组成。
作为优选，若干伸缩节依次套接，每个伸缩节的头端比尾端粗，拉伸时，下一伸缩节头端的外侧壁紧贴上一伸缩节尾端的内侧壁，依靠伸缩节之间的摩擦力固定。
喷雾调节杆的调节范围在5-50cm之间。
作为优选，所述喷雾调节杆的端头安装有三通连接件，所述喷雾杆插设于所述三通连接件的接头上。
作为优选，所述喷雾杆端头设有折叠拐臂机构，与三通连接件转动连接。
更为优选，所述折叠拐臂机构由两个相互铰接的连接件组成，且转动连接位置设有锁紧装置。锁紧装置不仅锁紧可以锁紧两连接件，同时作为两连接件之间的转动轴。
喷杆整体为模块化设计，组件简单易拆卸，修理时简单快捷，不耽搁防治作业。
作为优选，所述喷嘴以无人机对称轴为界分为前排喷嘴和后排喷嘴，所述药箱通过第一管路和第二管路分别连通前排喷嘴和后排喷嘴，所述第一管路和第二管路上均设置一驱动泵。
本实用新型采用双泵单向液压式喷雾系统，前后两路输液由独立的驱动泵控制，根据无人机飞行方向调整喷雾管路，在大田喷雾作业时可避开无人机旋翼风形成的空气涡流的干扰。
作为优选，所述植保无人机还包括控制模块和飞行信息监测模块，所述控制模块接收飞行信息监测模块发送的信号，并控制第一管路和第二管路上的驱动泵的开关。所述飞行信息监测模块实时监测无人机的飞行信息，所述飞行信息包括飞行速度和飞行方向。
本实用新型可以根据无人机前进后退时速，轮番切换前后排喷雾作业，如：当无人机处于左右水平移动时，控制模块控制前后排喷嘴同时喷雾或停止喷雾；无人机向前开始运动达到限定时速(如0.1米/秒)时，控制模块关闭第一管路的驱动泵，开启第二管路的驱动泵，后排喷嘴开始喷雾作业，飞行停止后喷雾系统切换延迟数秒(如2秒-5秒)时间或停止喷雾，延迟时间和喷雾流量均可自由调节；无人机向后开始运动达到限定时速(如0.1米/秒)时自动开启喷雾开关，控制模块关闭第二管路的驱动泵，开启第一管路的驱动泵，前排喷嘴开始喷雾作业，飞行停止后喷雾系统切换延迟数秒(如2秒-5秒)时间或停止喷雾，延迟时间和喷雾流量均可自由调节。在无人机静止(悬停)状态时，不进行喷雾工作。
无人机前进或后退时前后排喷雾的切换由控制模块自动控制，配合伸缩喷雾杆一起工作，在大田喷雾作业时可避开无人机旋翼风形成的空气涡流的干扰，而且由前进-后退的往复式飞行施药模式简化了飞控操作、提高了电池使用效率。
本实用新型采用的喷嘴可采用各型号市售锥形或扇形喷头组件，所述喷雾系统适用水、油、水包油、油包水等类型稀释液进行植保防治作业。无人机组件中除固定用螺丝外，其余均由轻量的碳纤维材料制成。
与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：
(1)本实用新型采用可伸缩的喷雾调节杆和悬挂杆，可自由调节无人机旋翼与喷嘴之间的位置和高度。当需要在大田作物如粮棉油、蔬菜和水果上进行飞防喷雾作业时，将喷雾调节杆向外拉伸使喷嘴远离旋翼中心点，配合双泵单向液压喷雾模式可避开无人机旋翼风场对雾滴沉降的干扰，减小雾滴在运动过程中挥发速率和漂移几率。在果园、茶园等需要无人机旋翼风压助推雾滴穿透植株茂密的树冠层的场地作业时，将喷雾调节杆向内收缩使喷嘴位置处于旋翼下方，作业时雾滴在无人机旋翼风场产生的下压气流带动下首先穿透植株树冠层，可使部分雾滴停留在植株中下部；随即下压气流到达地面后向上反弹形成上升涡流，带动剩余雾滴从下往上运动，优点在于可以让植株的正反面都能均匀的接触到雾滴药液，充分利用有效成分、减少农药污染、增加防效。
调节喷头所在位置的高度可以使喷头位置尽可能的接近喷雾作业对象，减少雾滴在空中的运动距离，降低雾滴漂移和蒸发现象，增加作业效率。
(2)本实用新型采用的可伸缩喷雾结构为可拆卸模式，喷杆整体为模块化设计，组装方便，有助于在运输、存放过程中节省空间。
附图说明
图1为本实用新型植保无人机的俯视图。
图2为本实用新型植保无人机尾部平视图，图中虚线表示管路走向。
图3为本实用新型植保无人机的侧视图，图中虚线表示管路走向。
图4为本实用新型植保无人机悬挂杆部分的示意图。
图5为本实用新型植保无人机喷雾调节杆部分的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更直观清晰的展现出来，下面将结合附图说明对本实用新型具体实施方式进行详细说明。
如图1-5所示，本实施例提供一种植保无人机，包括无人机主体和喷雾系统，无人机主体包括具有电池仓的整流外壳11、机臂12和支撑脚架13，四根机臂12对称布置在整流外壳11上，支撑脚架13对称设置于整流外壳11的两侧，每根机臂12上均设置有电机14，电机14上设置有旋翼15，电机14与电池仓内的电池电连接，并驱动旋翼15工作。
喷雾系统包括药箱2和喷雾构架系统，下挂式药箱2固定在整流外壳11的底部。喷雾构架系统包括设于旋翼15正下方的可沿竖直方向伸缩的悬挂杆3，以及设于悬挂杆3底端可沿水平方向伸缩向旋翼15外侧延伸的喷雾调节杆4和具有喷嘴6的喷雾杆5。
悬挂杆3固定安装在电机14外壳底部中心点正下方，悬挂杆3由三节依次套接的伸缩管组成，由外至内分别为外管、中管和内管，每个伸缩管的头端比尾端粗，拉伸时，下一伸缩节头端的外侧壁紧贴上一伸缩节尾端的内侧壁，依靠伸缩节之间的摩擦力固定；其中外管的内侧壁设有第一内螺纹，中管的外侧壁设有与第一内螺纹配合的第一外螺纹，中管的内侧壁设有第二内螺纹，内管的外侧壁设有与第二内螺纹配合的第二外螺纹，悬挂杆3收合时，内管和中管收合在外管中，其中第一内螺纹与第一外螺纹相螺合，第二内螺纹和第二外螺纹螺合。使用时可分段进行展开，螺纹配合结构保证悬挂杆3收合在相应的档位上。伸缩悬挂杆3可以调节喷头距离旋翼15的高度距离，调节位置在旋翼电机外壳底部中心点下方5cm处，至距离支撑脚架3最底部5cm处，三节伸缩管给予三个高度档位，具体地，每节伸缩管的长度设定为5-8cm。
悬挂杆3底端的一节伸缩管上设有紧固件31，紧固件31紧固喷雾调节杆4，防止在喷雾作业过程中喷雾调节杆产生振动或脱落，紧固件31为可拆卸安装，操作便捷，在运输或存放过程中，可将喷雾调节杆4从无人机主体上拆卸下来，节省空间。
喷雾调节杆4同样由若干节依次套接的伸缩管组成，喷雾调节杆4与悬挂杆3相互垂直，喷雾调节杆4可在一定范围内自由伸缩调节喷头所在的位置，调节位置以旋翼中心点向旋翼外侧延伸，范围在5cm-50cm。具体地，设定五个档位，无人机旋翼中心点设定为零档位置，喷头位置距无人机旋翼中心点距离为5cm；将伸缩杆向无人机外侧位置拉伸至一档位置时，喷头处于无人机旋翼叶片三分之二长度位置，距无人机旋翼中心点20cm距离；将伸缩杆向无人机外侧位置继续拉伸至二档时，喷头处于无人机旋翼翼尖位置，距无人机旋翼中心点30cm距离；将伸缩杆向无人机外侧位置继续拉伸至三档时，喷头距无人机旋翼翼尖10cm，距无人机旋翼中心点40cm距离；当伸缩杆向无人机外侧位置拉伸至四档位置时，喷头处于无人机旋翼外侧距旋翼翼尖20cm，距旋翼中心点50cm。
喷雾调节杆4的另一端端头安装有三通连接件41，喷雾杆5插设于三通连接件41的接头上，喷雾杆5端头设有折叠拐臂机构51，与三通连接件41转动连接，具体地，折叠拐臂机构51由两个相互铰接的连接件组成，且转动连接位置设有锁紧装置，锁紧装置不仅锁紧可以锁紧两连接件，同时作为两连接件之间的转动轴。
喷杆整体为模块化设计，组件简单易拆卸，修理时简单快捷，不耽搁防治作业。
本实施例喷雾系统采用可自由切换前后喷雾位置的双泵单向液压喷雾模式，所有喷嘴6以无人机整流外壳11为界分为前排喷嘴61和后排喷嘴62，每排喷嘴均等间距布置。
药箱2通过第一管路7和第二管路8分别连通前排喷嘴61和后排喷嘴62，第一管路7和第二管路8上均设置一驱动泵，所述驱动泵为压力水泵。具体的，药箱2底部具有出药口，出药口安装三通分流阀21，经第一管路7和第二管路8分流成两路，第一输药管经第一压力水泵71后隐藏至无人机整流外壳保护罩内流向前排机翼，并设置三通分流阀，分流至前排的左右两个机翼，机翼12为中空管，第一输药管由机翼12内部、悬挂杆3内部、喷雾调节杆4内部延伸至喷雾杆5位置，在此处安装三通分流阀分流至终端喷嘴；第二管路8的设置同第一管路7，将药液输送至后排喷嘴62。
本实施例提供的植保无人机还包括控制模块和飞行信息监测模块，飞行信息监测模块对无人机飞行过程中的信息如飞行速度和飞行方向进行实时采集，并发送至控制模块，控制模块接收信号并独立控制第一管路7和第二管路8上的驱动泵的开关。
喷嘴6可采用各型号市售锥形或扇形喷头组件，喷雾系统适用水、油、水包油、油包水等类型稀释液进行植保防治作业。无人机组件中除固定用螺丝外，其余均由轻量的碳纤维材料制成。
本实施例提供的植保无人机的工作原理：
根据无人机前进后退时速，轮番切换前后排喷雾作业，当无人机处于左右水平移动时，控制模块控制前后排喷嘴同时喷雾或停止喷雾；无人机向前开始运动达到0.1米/秒及以上时速时，控制模块关闭第一管路的驱动泵，开启第二管路的驱动泵，后排喷嘴开始喷雾作业，飞行停止后喷雾系统切换延迟2秒-5秒时间或停止喷雾，延迟时间和喷雾流量均可自由调节；无人机向后开始运动达到0.1米/秒及以上时速时自动开启喷雾开关，控制模块关闭第二管路的驱动泵，开启第一管路的驱动泵，前排喷嘴开始喷雾作业，飞行停止后喷雾系统切换延迟2秒-5秒时间或停止喷雾，延迟时间和喷雾流量均可自由调节。在无人机静止(悬停)状态时，不进行喷雾工作。
同时配合可伸缩的喷雾调节杆和悬挂杆，可自由调节无人机旋翼与喷嘴之间的位置和高度。当需要在大田作物如粮棉油、蔬菜和水果上进行飞防喷雾作业时，将喷雾调节杆向外拉伸使喷嘴远离旋翼中心点，配合双泵单向液压喷雾模式可避开无人机旋翼风场对雾滴沉降的干扰，减小雾滴在运动过程中挥发速率和漂移几率。在果园、茶园等需要无人机旋翼风压助推雾滴穿透植株茂密的树冠层的场地作业时，将喷雾调节杆向内收缩使喷嘴位置处于旋翼下方，作业时雾滴在无人机旋翼风场产生的下压气流带动下首先穿透植株树冠层，可使部分雾滴停留在植株中下部；随即下压气流到达地面后向上反弹形成上升涡流，带动剩余雾滴从下往上运动，优点在于可以让植株的正反面都能均匀的接触到雾滴药液，充分利用有效成分、减少农药污染、增加防效。
调节喷头所在位置的高度可以使喷头位置尽可能的接近喷雾作业对象，减少雾滴在空中的运动距离，降低雾滴漂移和蒸发现象，增加作业效率。
在本实用新型中喷雾模式以无人机的运动轨迹自动切换，其中以前进(或后退)喷雾模式最为优先，延迟或停止喷雾模式次之，静止(或空中悬停)状态喷雾模式最后。
喷雾模式中延迟时间可以但不仅仅为2秒、5秒；喷雾模式中无人机飞行时速与开启喷雾的节点可以但不仅仅为0.1米/秒。
本领域内技术人员清楚地知道，可根据以上技术方案作出其它相应的改进或形变，而这些改进或形变都应处于本实用新型权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种植保无人机，包括无人机主体和喷雾系统，所述无人机主体包括若干对称布置的机臂以及设置于机臂上的旋翼，所述喷雾系统包括药箱以及通过管路与所述药箱连接的喷嘴，其特征在于，所述旋翼正下方安装有可沿竖直方向伸缩的悬挂杆，所述悬挂杆的底端可拆卸地安装有可沿水平方向伸缩的喷雾调节杆，所述喷雾调节杆上固定有设置喷嘴的喷雾杆。
2.如权利要求1所述的植保无人机，其特征在于，所述机臂上设有驱动旋翼的电机，所述悬挂杆固定安装于电机外壳上。
3.如权利要求1所述的植保无人机，其特征在于，所述喷雾调节杆通过紧固件与所述悬挂杆可拆卸连接，且喷雾调节杆与悬挂杆相互垂直。
4.如权利要求1所述的植保无人机，其特征在于，所述悬挂杆和喷雾调节杆均由若干伸缩节组成。
5.如权利要求4所述的植保无人机，其特征在于，若干伸缩节依次套接，每个伸缩节的头端比尾端粗，拉伸时，下一伸缩节头端的外侧壁紧贴上一伸缩节尾端的内侧壁，依靠伸缩节之间的摩擦力固定。
6.如权利要求1所述的植保无人机，其特征在于，所述喷雾调节杆的端头安装有三通连接件，所述喷雾杆插设于所述三通连接件的接头上。
7.如权利要求6所述的植保无人机，其特征在于，所述喷雾杆端头设有折叠拐臂机构，与三通连接件转动连接。
8.如权利要求7所述的植保无人机，其特征在于，所述折叠拐臂机构由两个相互铰接的连接件组成，且转动连接位置设有锁紧装置。
9.如权利要求1所述的植保无人机，其特征在于，所述喷嘴分为前排喷嘴和后排喷嘴，所述药箱通过第一管路和第二管路分别连通前排喷嘴和后排喷嘴，所述第一管路和第二管路上均设置一驱动泵。
10.如权利要求9所述的植保无人机，其特征在于，还包括控制模块和飞行信息监测模块，所述控制模块接收飞行信息监测模块发送的信号，并控制第一管路和第二管路上的驱动泵的开关。
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Cited By (7)
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2018
- 2018-12-14 CN CN201822108480.XU patent/CN209581892U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
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