CN106347648A - 一种多旋翼植保无人机 - Google Patents

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杨雨坤
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Abstract

本发明公开了一种多旋翼植保无人机，属于无人机技术领域，该多旋翼植保无人机包括起落架、机身、机架、机臂、主旋翼、辅助旋翼、喷洒***和控制***，机身设置在起落架上方并与起落架连接，机架设置在机身上方并与机身连接，机臂安装在机架上，机臂为偶数个且对称分布在机架上，机架上部设置有发动机，主旋翼与发动机的输出轴连接，各机臂上均设置有电动机，各电动机的输出轴均与对应的辅助旋翼连接，各机臂上均设置有扰流板，扰流板用于抵消主旋翼旋转时产生的反扭矩作用，控制***、发动机和电动机均连接有电源，控制***控制主旋翼、辅助旋翼和喷洒***的工作状态。本发明采用油电混合动力，整机结构简化，结构简单、续航时间长。

Description

一种多旋翼植保无人机
技术领域
本发明涉及一种无人机，特别是涉及一种多旋翼植保无人机。
背景技术
无人驾驶飞机简称无人机，由于无人机具有对多种环境的适用性以及其快速的反应能力，近些年来得到了迅速的发展。无人机根据其结构特点可分为多种类型，包括固定翼无人机、无人驾驶直升机、多旋翼无人机等，其中固定翼无人机起降需要较为空旷的场地并对地形复杂的地方不能很好的适用；而无人驾驶直升机螺旋桨转动时产生的反扭矩需要用尾桨来平衡，并且螺旋桨传动至尾桨必须保证一定的传动比，此外发动机输出轴需经减速器传至螺旋桨，需要额外增设减速装置，同时螺旋桨桨毂设计结构复杂，其设计、维修成本高，螺旋桨高速转动时其传动部件比较多，任何一部分一旦出现问题，将造成不可估量的安全隐患，因此无人驾驶直升机在使用时故障率较高，同时由于机身部件繁多造成自重较大，导致其有效载荷承载有限，还有就是为了保持直升机平衡，增设较长的尾梁造成整体结构尺寸较大，不利于包装、携带和运输，同时也增加了整机的重量。而多旋翼无人机虽然其身姿灵活轻便，在航拍和侦察领域有所应用，但是由于多旋翼无人机均采用电力驱动，而电池电容量小致使整机有效负载受到很大限制，并且电池使用寿命短，相对价格较高，且需要不断充电，增加成本的同时还浪费时间，还有多旋翼无人机在飞行时，如果某一个旋翼出现问题，将导致整个无人机坠机的严重后果，此外多旋翼飞行时需要每个轴上的旋翼高速运转来提供升力，因此比较耗电，有效工作时间大大缩短，同时如果想增加动力配置则需要更大容量的电池或者是增加电池数量，这样就导致多旋翼无人机的自重增加，不能满足多旋翼无人机重载荷的需求。
在大范围的植物保护应用中，需要无人机拥有便于携带安装和容易起落的特点，同时又需要携带大量的药物用于植保，因此续航时间长、起落灵活、结构简单和载重充足一直是用于植保无人机所需要的特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、续航时间长、载重量大的多旋翼植保无人机，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种多旋翼植保无人机，包括起落架、机身、机架、机臂、主旋翼、辅助旋翼、喷洒***和控制***，所述机身设置在所述起落架上方并与所述起落架连接，所述机架设置在所述机身上方并与所述机身连接，所述机臂安装在所述机架上，所述机臂为偶数个且对称分布在所述机架上，所述机架上部设置有发动机，所述主旋翼与所述发动机的输出轴连接，各所述机臂上均设置有电动机，各所述电动机的输出轴均与对应的所述辅助旋翼连接，各所述机臂上均设置有扰流板，所述扰流板用于抵消所述主旋翼旋转时产生的反扭矩作用，所述控制***、所述发动机和所述电动机均连接有电源，所述控制***控制所述主旋翼、所述辅助旋翼和所述喷洒***的工作状态。
优选的，所述控制***包括设置在所述机架上的发动机控制***，所述发动机控制***与一舵机通信连接，所述舵机上设置有一摇杆，所述摇杆的摆动端与一连杆的一端连接，所述连杆的另一端与所述发动机的油门连接，所述舵机通过所述摇杆的摆动带动所述连杆移动从而控制油门的闭合。
优选的，各所述机臂的末端设置有电动机座，所述电动机固定设置于所述电动机座上，所述电动机连接有电子调速器，所述控制***还包括飞行控制***，所述飞行控制***设置在所述机架上，所述飞行控制***与所述电子调速器通信连接。
优选的，所述机身底部与所述起落架连接，所述起落架为两个相对设置的水平杆，所述机身内设置有放置架，所述放置架上放置有油箱，所述油箱通过进油管路与所述发动机连接。
优选的，所述喷洒***包括药箱、增压泵、喷杆和多个喷嘴，所述药箱和所述增压泵之间通过药管连接，所述增压泵与所述喷杆通过药管连接，所述喷嘴设置在所述喷杆上并与所述喷杆内部连通，所述药箱设置在所述放置架上，所述机身内设置有吊舱，所述增压泵设置在所述吊舱内，所述喷杆悬置安装在所述起落架的两个所述水平杆的中部位置，所述控制***还包括喷洒控制***，所述喷洒控制***设置在所述机架上，所述喷洒控制***与所述增压泵通信连接。
优选的，所述电源包括第一电源、第二电源和第三电源，所述舵机、所述发动机控制***、所述飞行控制***和各所述电动机均与所述第一电源连接，所述发动机与所述第二电源连接，所述喷洒控制***与所述第三电源连接，所述机身内设置有电池仓，所述第一电源、所述第二电源和所述第三电源均设置在所述电池仓内；所述控制***还包括遥控器，所述遥控器与所述发动机控制***、所述飞行控制***和所述喷洒控制***通信连接。
优选的，所述机臂通过折叠定位件与所述机架连接，所述机臂通过所述折叠定位件呈展开、向下折叠或向上折叠状态并对其上述三种状态时的位置进行定位，所述机臂展开时与水平方向形成向上或向下倾斜且角度为5°的夹角。
优选的，所述折叠定位件包括两个对称设置的固定安装板和安装筒，两个所述固定安装板通过支架连接，所述机臂的一端与所述安装筒的一端连接，所述安装筒的另一端连接有一拉杆，所述拉杆与一弹性连接件的一端连接，所述弹性连接件的另一端固定在所述固定安装板上，两个所述安装固定板上设置有卡槽，所述卡槽两端具有定位孔，所述拉杆两端卡接在两个所述安装固定板上的所述卡槽内，且所述拉杆能够在所述卡槽内移动，两个所述安装固定板安装在所述机架上。
优选的，所述主旋翼的中部位置的上方设置有整流罩，所述扰流板倾斜安装于所述机臂上。
优选的，所述机臂为4个，对角相对的两个所述辅助旋翼转向相同，相邻的两个所述辅助旋翼转向相反。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的多旋翼植保无人机采用油电混合动力，由发动机带动主旋翼直接提供升力，飞行时间更长久，载荷更大；由电动机带动辅助旋翼旋转，辅助旋翼负责保持飞行时的平衡以及飞行姿态的调整，对辅助旋翼的质量要求很低，即使任何一个辅助旋翼出现故障也不会导致坠机，同时省去了省去了尾梁、尾翼以及螺旋桨到尾翼的传动装置，整机结构极其简化，自重大大降低，且有效提高电机的使用寿命。发动机输出轴直接连接主旋翼，省去了在无人直升机中必不可少的传动结构、减速装置和冷却装置，大大简化了无人机的结构进而减轻了自身重量，使得有效载荷大幅度提升；此外，在机臂上设置了扰流板，可抵消主旋翼旋转时产生的反扭矩作用，保证飞机平稳飞行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明多旋翼植保无人机的主视图；
图2为本发明多旋翼植保无人机的俯视图；
图中：1-起落架、11-药箱、12-增压泵、13-喷杆、2-机身、21-吊舱、3-机架、31-舵机、32-飞行控制***、33-折叠定位件、4-机臂、5-主旋翼、51-整流罩、6-辅助旋翼、7-发动机、8-电动机、81-电动机座、82-电子调速器，9-扰流板、10-电源。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种结构简单、续航时间长、载重量大的多旋翼植保无人机，以解决上述现有技术存在的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
本实施例提供一种多旋翼植保无人机，如图1所示，包括起落架1、机身2、机架3、机臂4、主旋翼5、辅助旋翼6、喷洒***和控制***，机身2设置在起落架1上方并与起落架1连接，机架3设置在机身2上方并与机身2连接，机臂4安装在机架3上，机臂4为偶数个且对称分布在机架3上，机架3上部设置有发动机7，主旋翼5与发动机7的输出轴连接，各机臂4上均设置有电动机8，各电动机8的输出轴均与对应的辅助旋翼6连接，各机臂4上均设置有扰流板9，扰流板9用于抵消主旋翼6旋转时产生的反扭矩作用，控制***、发动机7和电动机8均连接有电源10，控制***控制主旋翼5、辅助旋翼6和喷洒***的工作状态。
本实施例中的多旋翼植保无人机采用油电混合动力，发动机7采用汽油发动机，由发动机7带动主旋翼5直接提供升力，飞行时间更长久，载荷更大；由电动机8带动辅助旋翼6旋转，辅助旋翼6负责保持飞行时的平衡以及飞行姿态的调整，同时省去了省去了尾梁、尾翼以及螺旋桨到尾翼的传动装置，整机结构极其简化，自重大大降低，且有效提高电动机8的使用寿命。发动机7输出轴直接连接主旋翼5，省去了在无人直升机中必不可少的传动结构、减速装置和冷却装置，大大简化了无人机的结构进而减轻了自身重量，使得有效载荷大幅度提升；此外，在机臂4上设置了扰流板9，可抵消主旋翼5旋转时产生的反扭矩作用，保证飞机平稳飞行。
实施例二
本实施例提供一种多旋翼植保无人机，如图1、2所示，在实施例一的基础上，本实施例的控制***包括设置在机架3上的发动机控制***，发动机控制***与一舵机31通信连接，舵机31上设置有一摇杆，摇杆的摆动端与一连杆的一端连接，连杆的另一端与发动机的油门连接。发动机控制***可根据控制信号对舵机31上摇杆的工作状态进行控制，舵机31使摇杆与其相连的一端转动，带动摇杆的另一端摆动，再通过摇杆的摆动带动连杆移动从而控制油门的闭合，控制发动机的进气量，从而调节主旋翼5的转速。
各机臂4的末端设置有电动机座81，电动机8固定设置于电动机座81上，电动机8连接有电子调速器82，控制***还包括飞行控制***32，飞行控制***32设置在机架3上，飞行控制***32与电子调速器82通信连接，飞行控制***32根据控制信号对电子调速器82进行控制，从而调节电动机8的转速，实现辅助旋翼6的转速的调节。
机身2底部与起落架1连接，起落架1为两个相对设置的水平杆，机身2内设置有放置架，放置架上放置有油箱，油箱通过进油管路与发动机7连接。
喷洒***包括药箱11、增压泵12、喷杆13和多个喷嘴，药箱11和增压泵12之间通过药管连接，增压泵12与喷杆13通过药管连接，喷嘴设置在喷杆13上并与喷杆13内部连通，药箱11设置在放置架上，机身2内设置有吊舱21，增压泵12设置在吊舱21内，喷杆13悬置安装在起落架1的两个水平杆的中部位置，喷杆13上设置有喷嘴，控制***还包括喷洒控制***，喷洒控制***设置在机架3上，喷洒控制***与增压泵12通信连接，喷洒控制***可根据控制信号对增压泵12的工作状态进行控制，增压泵12将药液从药箱11内抽出后输送至喷杆13，经喷嘴喷出。
电源10包括第一电源、第二电源和第三电源，舵机31、发动机控制***、飞行控制***32和各电动机8均与第一电源连接，发动机7与第二电源连接，喷洒控制***与第三电源连接，机身2内设置有电池仓，第一电源、第二电源和第三电源均设置在电池仓内；控制***还包括遥控器，遥控器与发动机控制***、飞行控制***32和喷洒控制***通信连接，遥控器向发动机控制***、飞行控制***32和喷洒控制***传输相应的控制信号，从而控制发动机7、电动机8和增压泵12的转速。
机臂4通过折叠定位件33与机架3连接，使得机臂4为可折叠的结构，极大程度上方便了运输和携带；机臂4通过折叠定位件33呈展开、向下折叠或向上折叠状态并对其上述三种状态时的位置进行定位，使得机臂4展开或折叠时的状态更加稳固，保证了多旋翼植保无人机在飞行和运输过程中的稳定性，机臂4展开时与水平方向形成向上或向下倾斜且角度为5°的夹角，相比机臂平行状态，飞行过程中的稳定性更好。
折叠定位件包括两个对称设置的固定安装板和安装筒，两个固定安装板通过支架连接，机臂4的一端与安装筒的一端连接，安装筒的另一端连接有一拉杆，拉杆与一弹性连接件的一端连接，弹性连接件的另一端固定在固定安装板上，两个安装固定板上设置有卡槽，卡槽两端具有定位孔，拉杆两端卡接在两个安装固定板上的卡槽内，且拉杆能够在卡槽内移动，两个安装固定板安装在机架上，当拉杆移动至两端的定位孔内时，定位孔会将拉杆卡柱，并且由于弹性连接件的弹性作用，拉杆不能轻易移动出定位孔，便可实现机臂4的定位，保证了多旋翼植保无人机在飞行和运输过程中的稳定性。
主旋翼5的中部位置的上方设置有整流罩51，可减小主旋翼旋转时的阻力，启动时也更加方便。
扰流板9倾斜安装于机臂4上，扰流板9为轻质、韧性好的矩形板，倾斜的方向对应主旋翼转动时产生的气流的方向，本实施例，机臂4的设置个数优选为4个，对角相对的两个辅助旋翼6转向相同，相邻的两个辅助旋翼6转向相反，利用对角相对辅助旋翼转向相同、相邻辅助旋翼转向相反的特点与扰流板9协调配合平衡掉反扭力，保证飞机平稳飞行；这样也省去了尾梁和尾翼，同时省去了旋翼到尾翼的传动装置，整机结构极其简化，自重大大降低。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种多旋翼植保无人机，其特征在于：包括起落架、机身、机架、机臂、主旋翼、辅助旋翼、喷洒***和控制***，所述机身设置在所述起落架上方并与所述起落架连接，所述机架设置在所述机身上方并与所述机身连接，所述机臂安装在所述机架上，所述机臂为偶数个且对称分布在所述机架上，所述机架上部设置有发动机，所述主旋翼与所述发动机的输出轴连接，各所述机臂上均设置有电动机，各所述电动机的输出轴均与对应的所述辅助旋翼连接，各所述机臂上均设置有扰流板，所述扰流板用于抵消所述主旋翼旋转时产生的反扭矩作用，所述控制***、所述发动机和所述电动机均连接有电源，所述控制***控制所述主旋翼、所述辅助旋翼和所述喷洒***的工作状态。
2.根据权利要求1所述的多旋翼植保无人机，其特征在于：所述控制***包括设置在所述机架上的发动机控制***，所述发动机控制***与一舵机通信连接，所述舵机上设置有一摇杆，所述摇杆的摆动端与一连杆的一端连接，所述连杆的另一端与所述发动机的油门连接，所述舵机通过所述摇杆的摆动带动所述连杆移动从而控制油门的闭合。
3.根据权利要求2所述的多旋翼植保无人机，其特征在于：各所述机臂的末端设置有电动机座，所述电动机固定设置于所述电动机座上，所述电动机连接有电子调速器，所述控制***还包括飞行控制***，所述飞行控制***设置在所述机架上，所述飞行控制***与所述电子调速器通信连接。
4.根据权利要求3所述的多旋翼植保无人机，其特征在于：所述机身底部与所述起落架连接，所述起落架为两个相对设置的水平杆，所述机身内设置有放置架，所述放置架上放置有油箱，所述油箱通过进油管路与所述发动机连接。
5.根据权利要求4所述的多旋翼植保无人机，其特征在于：所述喷洒***包括药箱、增压泵、喷杆和多个喷嘴，所述药箱和所述增压泵之间通过药管连接，所述增压泵与所述喷杆通过药管连接，所述喷嘴设置在所述喷杆上并与所述喷杆内部连通，所述药箱设置在所述放置架上，所述机身内设置有吊舱，所述增压泵设置在所述吊舱内，所述喷杆悬置安装在所述起落架的两个所述水平杆的中部位置，所述控制***还包括喷洒控制***，所述喷洒控制***设置在所述机架上，所述喷洒控制***与所述增压泵通信连接。
6.根据权利要求5所述的多旋翼植保无人机，其特征在于：所述电源包括第一电源、第二电源和第三电源，所述舵机、所述发动机控制***、所述飞行控制***和各所述电动机均与所述第一电源连接，所述发动机与所述第二电源连接，所述喷洒控制***与所述第三电源连接，所述机身内设置有电池仓，所述第一电源、所述第二电源和所述第三电源均设置在所述电池仓内；所述控制***还包括遥控器，所述遥控器与所述发动机控制***、所述飞行控制***和所述喷洒控制***通信连接。
7.根据权利要求6所述的多旋翼植保无人机，其特征在于：所述机臂通过折叠定位件与所述机架连接，所述机臂通过所述折叠定位件呈展开、向下折叠或向上折叠状态并对其上述三种状态时的位置进行定位，所述机臂展开时与水平方向形成向上或向下倾斜且角度为5°的夹角。
8.根据权利要求7所述的多旋翼植保无人机，其特征在于：所述折叠定位件包括两个对称设置的固定安装板和安装筒，两个所述固定安装板通过支架连接，所述机臂的一端与所述安装筒的一端连接，所述安装筒的另一端连接有一拉杆，所述拉杆与一弹性连接件的一端连接，所述弹性连接件的另一端固定在所述固定安装板上，两个所述安装固定板上设置有卡槽，所述卡槽两端具有定位孔，所述拉杆两端卡接在两个所述安装固定板上的所述卡槽内，且所述拉杆能够在所述卡槽内移动，两个所述安装固定板安装在所述机架上。
9.根据权利要求1所述的多旋翼植保无人机，其特征在于：所述主旋翼的中部位置的上方设置有整流罩，所述扰流板倾斜安装于所述机臂上。
10.根据权利要求1所述的多旋翼植保无人机，其特征在于：所述机臂为4个，对角相对的两个所述辅助旋翼转向相同，相邻的两个所述辅助旋翼转向相反。
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