CN104986335A - 一种长航时大载重油动直驱农用植保无人机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种能极大地延长多旋翼植保无人机的续航时间，结构稳定性和抗震能力强，增大载重量的油动直驱多旋翼农用植保无人机。本发明所采用的技术解决方案包括机架、航电、动力机构和喷洒机构，所述的机架包括支撑梁、上中心板、下中心板、机臂和拉杆；所述的上中心板和下中心板固定连接在支撑梁上，所述的机臂设置有6个，并沿正六边形对角线方向交叉固定在上中心板和下中心板之间，在机臂与支撑梁之间还设置有拉杆形成增强的伞式结构；所述的动力单元包括固定在发动机座上的发动机，固定在发动机底部的舵机和连接在发动机输出轴上的螺旋桨，所述的动力机构是油动直驱结构，发动机输出轴直接连接螺旋桨。

Description

一种长航时大载重油动直驱农用植保无人机

技术领域

本发明属于无人机技术领域，特别是涉及一种长航时大载重油动直驱农用植保无人机。

背景技术

无人机是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机，按升力来源主要分为两类，固定翼无人机和旋翼无人机。相对于有人驾驶飞机，无人机具有设计灵活，体积小，重量轻，续航时间长，空间利用率高，隐身效果好，安全系数高，生存能力强，自主控制能力强，无人员伤亡，机动性强，训练维修成本低，可在高风险空域飞行，武器平台的性能不受人类生理条件限制，造价低廉（通常只占有人驾驶飞机造价的百分之十甚至百分之几）等诸多优势，因此，引起了世界各国的广泛关注，近年来无人机已在军事和民用领域取得了较好的发展。

与固定翼无人机和单旋翼无人机相比，多旋翼飞行器由于螺旋桨数目多，所以能产生更大的升力；其机架倾角固定，在飞行过程中不需要通过调节倾角来改变飞行速度及姿态，简化了飞行器的结构，减轻了自身重量；多个旋翼产生的推力能更好的实现飞行器的静态盘旋，可以在悬空静止的状态下瞬时改变其姿态，有高度的机动性。由于其体积小，重量轻，机动性好等特点，非常适用于生态环境保护、航空摄影、测绘、矿产资源勘探、灾情监视、交通巡逻、电力巡线、治安监控、应急减灾、应急指挥、人工降雨、国防安全、国土资源勘探、城镇规划、地震调查、环境监测、森林防火、农作物估产、保护区野生动物监测、大气取样、海事侦察、边境巡视、禁毒侦察、消防侦察、生态环境保护、海洋环境监测、土地利用调查、水资源开发、农作物长势监测与估产、农业作业、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、森林病虫害防护与监测、数字城市等领域。

目前农用植保多旋翼飞行器多采用电池驱动，由于电池的能量密度能量远小于汽油等化石燃料，所以目前多旋翼飞行器的飞行时间和负载量都十分有限，最长飞行时间在30分钟左右，最大载重在20Kg左右，这极大地限制了植保无人机的应用和发展。采用油机驱动可以显著增大载重和延长航时，但传统油机动力机构多采用机械传动***，由于其存在噪音高、摩损大、能量损耗大、精度低、弹性变形大等问题，有时候为了提高精度和速度，就不得不付出高昂的成本，造成得不偿失。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种能极大地延长多旋翼植保无人机的续航时间，结构稳定性和抗震能力强，增大载重量的油动直驱多旋翼农用植保无人机。

本发明所采用的技术解决方案是一种长航时大载重油动直驱农用植保无人机，包括机架、航电、动力机构和喷洒机构，所述的机架包括支撑梁、上中心板、下中心板、机臂和拉杆；所述的上中心板和下中心板固定连接在支撑梁上，所述的机臂设置有6个，并沿正六边形对角线方向交叉固定在上中心板和下中心板之间，在机臂与支撑梁之间还设置有拉杆形成增强的伞式结构；所述的动力单元包括固定在发动机座上的发动机，固定在发动机底部的舵机和连接在发动机输出轴上的螺旋桨，所述的动力机构是油动直驱结构，发动机输出轴直接连接螺旋桨；所述的喷洒机构、航电设置在机架上。

所述的机架设置有搁板，所述的搁板通过支撑梁和机臂固定在机架上，所述的搁板上设置有水箱架和油箱架，所述的喷洒机构包括水泵、水箱、水管和喷头，水箱的出水口连接水泵的入水口，水泵的出水口连接水管，水管上安装喷头；所述的。

所述航电包括设置在上中心板上的飞控单元，还包括与飞控连接的信号接收器、数传和点火器，以及固定在搁板底部为飞控、点火器供电的电池组，电池的信号输出端接调压器的信号输入端，调压器的信号输出端接飞控的输入端，飞控的输出端接舵机、点火器、信号接收器、数传和舵机的输入端。

所述的发动机为二冲程的汽油发动机。

所述的机架设置有管夹和起落架，所述的起落架通过管夹与机臂固定连接。

所述的机臂为中空的铝管。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：

1：通过油机直驱的方式，不存在任何中间传动装置，这样有利于简化结构，节省空间，减轻重量，提高传递速度和精度，另外，这种结构工作效率高，降低了整体成本，同时极大地延长航时和增大载重；

2：机架是由固连在支撑梁上的上下中心板，和沿正六边形对角线方向交叉固定在中心板上的6个相同的机臂，并辅以拉杆进行增强的伞式结构，这种结构质量轻、强度高、刚性好，而且具有很好的承重能力和抗震性。首先，上下中心板和搁板固连在支撑梁上，油箱架和水箱架设置在隔板上，机臂靠管夹固定在上下中心板之间，这样做是为了有效地利用空间，降低结构整体重量。其次，用拉杆将每个机臂末端的发动机座和支撑梁连接起来，这样能增加结构的整体刚度，增加机身整体的抗震性；

3：航电单元各元器件之间保持较大距离，以保证信号互不干涉，提高数据的纯度；

4：所述的喷洒机构包括水箱、水泵、水管和喷头，水泵的输入端接飞控的输出端，水箱的出水口连接水泵的入水口，水泵的出水口连接水管，水管上安装喷头，药水经喷头喷洒出，这种结构简单，操作方便，适用于多种农作物的喷洒作业；

5：机臂上设置有缓冲作用的起落架，能有效地保护机体，而且有利于喷洒机构的安装；

6：机臂为中空的铝管，数据线、电源线、油管和水管等均从管中穿过，能起到防风、防尘、防晒和防雨等作用，有利于保护线和管，延长使用寿命。

附图说明    

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的机架结构示意图；

图3是本发明的航电单元示意图；

图4是本发明的动力结构示意图；

图5是本发明的喷洒机构示意图。

图中：1:  机架 101:  支撑梁 102: 上中心板 103：下中心板 104：机臂

105：搁板 106:  油箱架 107：水箱架 108：管夹 109：起落架 110：拉杆

111：发动机座  2： 航电 201：飞控  202：数传  203：信号接收器 204：调压器  205：电池组  206：点火器  3：动力机构  301:  舵机  302:  发动机  303:  螺旋桨  304:  油箱  4： 喷洒机构  401：水箱  402：水泵  403：水管  404： 喷头。

具体实施方式

如图1至图5所示，一种长航时大载重油动直驱农用植保无人机，包括机架、航电、动力机构和喷洒机构，其特征是：所述的机架包括支撑梁、上中心板、下中心板、机臂和拉杆；所述的上中心板和下中心板固定连接在支撑梁上，所述的机臂设置有6个，并沿正六边形对角线方向交叉固定在上中心板和下中心板之间，在机臂与支撑梁之间还设置有拉杆形成增强的伞式结构；所述的动力单元包括固定在发动机座上的发动机，固定在发动机底部的舵机和连接在发动机输出轴上的螺旋桨，所述的动力机构是油动直驱结构，发动机输出轴直接连接螺旋桨；所述的喷洒机构、航电设置在机架上。

所述的机架设置有搁板，所述的搁板通过支撑梁和机臂固定在机架上，所述的搁板上设置有水箱架和油箱架，所述的喷洒机构包括水泵、水箱、水管和喷头，水箱的出水口连接水泵的入水口，水泵的出水口连接水管，水管上安装喷头。

所述的飞控采用STM32407主控板，数传采用XBEE无线数传，信号接收器采用XBEE无线接收器，点火器采用CDI电子点火器，电池采用TATTU 2s电池。所述航电包括设置在上中心板上的对飞行器的构形、飞行姿态和运动参数进行实时控制的飞控单元，还包括与飞控连接的信号接收器、数传和点火器，以及固定在搁板底部为飞控、点火器供电的电池组，电池的信号输出端接调压器的信号输入端，调压器的信号输出端接飞控的输入端，飞控的输出端接舵机、点火器、信号接收器、数传和舵机的输入端。各元器件之间保持较大距离，以保证信号互不干涉，提高数据的纯度。通过飞行控制单元采用现有的飞控方法调节各个发动机输出轴的转速，从而调控各个桨叶的拉力，进而调控飞行器的姿态。

所述的发动机为二冲程的汽油发动机。具体采用二冲程活塞式发动机DLE55。

所述的机架设置有管夹和起落架，所述的起落架通过管夹与机臂固定连接。

所述的机臂为中空的铝管。数据线、电源线、油管和水管等均从管中穿过，能起到防风、防尘、防晒和防雨等作用，有利于保护线和管，延长使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种长航时大载重油动直驱农用植保无人机，包括机架、航电、动力机构和喷洒机构，其特征是：所述的机架包括支撑梁、上中心板、下中心板、机臂和拉杆；所述的上中心板和下中心板固定连接在支撑梁上，所述的机臂设置有6个，并沿正六边形对角线方向交叉固定在上中心板和下中心板之间，在机臂与支撑梁之间还设置有拉杆形成增强的伞式结构；所述的动力单元包括固定在发动机座上的发动机，固定在发动机底部的舵机和连接在发动机输出轴上的螺旋桨，所述的动力机构是油动直驱结构，发动机输出轴直接连接螺旋桨；所述的喷洒机构、航电设置在机架上。

2.根据权利要求1所述的长航时大载重油动直驱农用植保无人机，其特征是：所述的机架设置有搁板，所述的搁板通过支撑梁和机臂固定在机架上，所述的搁板上设置有水箱架和油箱架，所述的喷洒机构包括水泵、水箱、水管和喷头，水箱的出水口连接水泵的入水口，水泵的出水口连接水管，水管上安装喷头；所述的。

3.根据权利要求1所述的长航时大载重油动直驱农用植保无人机，其特征是：所述航电包括设置在上中心板上的飞控单元，还包括与飞控连接的信号接收器、数传和点火器，以及固定在搁板底部为飞控、点火器供电的电池组，电池的信号输出端接调压器的信号输入端，调压器的信号输出端接飞控的输入端，飞控的输出端接舵机、点火器、信号接收器、数传和舵机的输入端。

4.根据权利要求1所述的长航时大载重油动直驱农用植保无人机，其特征是：所述的发动机为二冲程的汽油发动机。

5.根据权利要求1所述的长航时大载重油动直驱农用植保无人机，其特征是：所述的机架设置有管夹和起落架，所述的起落架通过管夹与机臂固定连接。

6.根据权利要求1所述的长航时大载重油动直驱农用植保无人机，其特征是：所述的机臂为中空的铝管。