CN108860614A - 一种高效的喷洒均匀的植保无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效的喷洒均匀的植保无人机，包括主体、农药箱、喷药机构、若干飞行机构和若干凹口，凹口内设有支撑机构，支撑机构包括平移组件、平移块、支杆、铰接组件、气泵、气缸、活塞和支撑块，喷药机构包括输液管、连接管、支管、转盘、第一电机、驱动块、调节框、往复组件、连接组件和两个喷头，该高效的喷洒均匀的植保无人机通过喷药机构不断改变喷头的转速，使喷头喷出的农药落在不同的位置上，扩大了农药的喷洒范围，提高了植保效率，不仅如此，在进行植保作业时，支撑机构可收入凹口中，防止阻挡农药的传播，从而保证了农药的喷洒均匀，提高了设备的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种高效的喷洒均匀的植保无人机。
背景技术
无人驾驶飞机，简称无人机(UAV)，是一种处在迅速发展中的新概念武器装备，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低的优点。无人机通过搭载多类传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，无人机的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域，具体在电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。
在现有的植保无人机中，通过搭载农药箱和喷头，在无人机飞行的时候进行农药喷洒，从而完成植保工作。但是，现有的无人机在进行植保工作时，由于喷头的喷洒范围有限，无人机需要来回飞行移动，才能将农药喷洒在整个农作物生长区，严重降低了农药的喷洒效率，即使部分无人机上可带动喷头移动，扩大喷洒范围，但是喷头的移动势必导致药管的延长，致使部分农药残留在药管内，造成农药的浪费，不仅如此，在喷洒农药过程中，部分药滴容易附着在无人机的支脚上，导致农作物喷洒不均匀，影响了农作物的成长，进而降低了现有的植保无人机的实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种高效的喷洒均匀的植保无人机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效的喷洒均匀的植保无人机，包括主体、农药箱、喷药机构、若干飞行机构和若干凹口，所述主体内设有天线和PLC，所述天线与PLC电连接，所述飞行机构周向均匀分布在主体的外周，所述凹口周向均匀分布在主体的下方，所述凹口内设有支撑机构，所述农药箱固定在主体的上方，所述农药箱上设有注液管，所述喷药机构设置在主体的下方；
所述支撑机构包括平移组件、平移块、支杆、铰接组件、气泵、气缸、活塞和支撑块，所述平移组件位于气缸的上方，所平移组件与平移块传动连接，所述平移块通过支杆与气缸铰接，所述气缸与铰接组件连接，所述气泵固定在气缸上，所述气泵与气缸连通，所述活塞的一端设置在气缸内，所述活塞的另一端与支撑块固定连接；
所述喷药机构包括输液管、连接管、支管、转盘、第一电机、驱动块、调节框、往复组件、连接组件和两个喷头，所述连接管的顶端与农药箱连通，所述连接管的底端套设在输液管的顶端，所述输液管的底端与支管的中心处连通，所述输液管通过连接组件设置在主体的下方，所述输液管内设有阀门，两个喷头分别位于支管的两侧，所述支管通过连接组件设置在输液管的下方，所述第一电机固定在主体的下方，所述第一电机与PLC电连接，所述第一电机与驱动块传动连接，所述驱动块的形状为圆锥形，所述转盘套设在输液管上，所述转盘抵靠在驱动块上，所述调节框的形状为U形，所述调节框位于输液管的远离驱动块的一侧，所述转盘的远离驱动块的一侧设置在调节框的U形开口内，所述往复组件与驱动框传动连接，所述第一电机和阀门均与PLC电连接。
作为优选，为了带动平移块进行移动，所述平移组件包括第二电机、轴承和第二驱动轴，所述第二电机和轴承分别固定在凹口的两侧的内壁上，所述第二电机与PLC电连接，所述第二驱动轴位于第二电机和轴承之间，所述第二电机与第二驱动轴传动连接，所述平移块套设在第二驱动轴上，所述平移块的与第二驱动轴的连接处设有与第二驱动轴匹配的螺纹。
作为优选，为了方便气缸的转动，所述铰接组件包括固定杆、套环和连接杆，所述固定杆固定在凹口内，所述套环套设在固定杆上，所述套环通过连接杆与气缸固定连接。
作为优选，为了带动往复框在竖直方向上进行往复运动，所述往复组件包括第三电机、第一连杆、第二连杆和定向单元，所述第三电机固定在主体的下方，所述第三电机与PLC电连接，所述第三电机与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与调节框铰接，所述定向单元位于调节框的远离转盘的一侧。
作为优选，为了固定往复框的移动方向，所述定向单元包括定向杆和定向环，所述定向杆固定在主体的下方，所述定向环套设在定向杆上，所述定向环与调节框固定连接。
作为优选，为了便于转盘的转动，所述调节框的两侧的内壁上设有开口，所述开口内设有滚珠，所述滚珠与开口相匹配，所述滚珠的球心位于开口内，所述滚珠抵靠在转盘上。
作为优选，为了方便转盘在输液管上滑动且通过转盘带动输液管转动，所述转盘的内侧设有若干条形口，所述条形口周向均匀分布在转盘的内侧，所述输液管的外周设有若干凸板，所述凸板周向均匀分布在输液管的外周，所述凸板的数量与条形口的数量相等，所述凸板与条形口一一对应，所述凸板位于条形口内。
作为优选，为了辅助支撑输液管，所述连接组件包括连接环、平板和两个支架，两个支架分别位于连接环的两侧，所述连接环套设在输液管上，所述连接环通过支架固定在主体的下方，所述平板位于连接环的上方，所述平板固定在输液管上。
作为优选，为了实现无人机的飞行功能，所述飞行机构包括侧杆、第四电机、第四驱动轴和两个旋翼，所述第四电机通过侧杆与主体固定连接，所述第四电机与PLC电连接，两个旋翼分别位于第四驱动轴的两侧，所述第四电机通过第四驱动轴与旋翼传动连接。
作为优选，为了加强设备的续航能力，所述农药箱的上方设有太阳能板。
本发明的有益效果是，该高效的喷洒均匀的植保无人机通过喷药机构不断改变喷头的转速，使喷头喷出的农药落在不同的位置上，扩大了农药的喷洒范围，提高了植保效率，与现有的喷药机构相比，该喷药机构作用范围广，且输送农药的距离固定不变，避免农药残留，不仅如此，在进行植保作业时，支撑机构可收入凹口中，防止阻挡农药的传播，从而保证了农药的喷洒均匀，提高了设备的实用性，与现有的支撑机构相比，该支撑机构结构灵活，安全可靠。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的高效的喷洒均匀的植保无人机的结构示意图；
图2是本发明的高效的喷洒均匀的植保无人机的支撑机构的结构示意图；
图3是本发明的高效的喷洒均匀的植保无人机的喷药机构的结构示意图；
图4是本发明的高效的喷洒均匀的植保无人机的转盘与输液管的连接结构示意图；
图中：1.主体，2.农药箱，3.平移块，4.支杆，5.气泵，6.气缸，7.活塞，8.支撑块，9.输液管，10.连接管，11.支管，12.转盘，13.第一电机，14.驱动块，15.调节框，16.喷头，17.第二电机，18.轴承，19.第二驱动轴，20.固定杆，21.套环，22.第三电机，23.第一连杆，24.第二连杆，25.定向杆，26.定向环，27.凸板，28.连接环，29.平板，30.支架，31.侧杆，32.第四电机，33.第四驱动轴，34.旋翼，35.太阳能板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种高效的喷洒均匀的植保无人机，包括主体1、农药箱2、喷药机构、若干飞行机构和若干凹口，所述主体1内设有天线和PLC，所述天线与PLC电连接，所述飞行机构周向均匀分布在主体1的外周，所述凹口周向均匀分布在主体1的下方，所述凹口内设有支撑机构，所述农药箱2固定在主体1的上方，所述农药箱2上设有注液管，所述喷药机构设置在主体1的下方；
该植保无人机在进行植保作业时，将农药溶液通过注液管注入农药箱2中，主体1内的天线可用于接收外部遥控设备所发出的无线信号，并将无线信号反馈给PLC，同时PLC还可控制天线发送无线信号给遥控设备，从而方便用户通过手机与遥控设备连接，用户通过遥控设备操作无人机运行，由PLC控制飞行机构启动，带动设备飞行，在飞行过程中，通过喷药机构对下方进行大面积的喷洒农药，提高植保效率，为了避免喷药机构喷洒的农药附着在支撑机构上，支撑机构收入凹口内部，从而使农药均匀喷洒在下方的农作物上，提高了该植保无人机的实用性。
如图2所示，所述支撑机构包括平移组件、平移块3、支杆4、铰接组件、气泵5、气缸6、活塞7和支撑块8，所述平移组件位于气缸6的上方，所平移组件与平移块3传动连接，所述平移块3通过支杆4与气缸6铰接，所述气缸6与铰接组件连接，所述气泵5固定在气缸6上，所述气泵5与气缸6连通，所述活塞7的一端设置在气缸6内，所述活塞7的另一端与支撑块8固定连接；
支撑机构中，通过平移组件可带动平移块3在同一高度位置移动，平移块3通过支杆4作用在气缸6上，使得气缸6的角度发生变化，当无人机在飞行过程中，平移组件带动气缸6收入凹口内，同时PLC控制气泵5减小气缸6内的气压，使得活塞7和支撑块8向气缸6移动，减小支撑机构的尺寸，便于支撑机构收入凹口中，当植保作业完成时，为了使无人机安全着陆，平移组件带动气缸6向下转动，使得气缸6露出凹口外部，而后PLC控制气泵5增加气缸6中的气压，使得活塞7带动支撑块8远离气缸6，方便无人机降落时支撑块8首先接触地面，从而实现无人机的安全着陆。
如图3所示，所述喷药机构包括输液管9、连接管10、支管11、转盘12、第一电机13、驱动块14、调节框15、往复组件、连接组件和两个喷头16，所述连接管10的顶端与农药箱2连通，所述连接管10的底端套设在输液管9的顶端，所述输液管9的底端与支管11的中心处连通，所述输液管9通过连接组件设置在主体1的下方，所述输液管9内设有阀门，两个喷头16分别位于支管11的两侧，所述支管11通过连接组件设置在输液管9的下方，所述第一电机13固定在主体1的下方，所述第一电机13与PLC电连接，所述第一电机13与驱动块14传动连接，所述驱动块14的形状为圆锥形，所述转盘12套设在输液管9上，所述转盘12抵靠在驱动块14上，所述调节框15的形状为U形，所述调节框15位于输液管9的远离驱动块14的一侧，所述转盘12的远离驱动块14的一侧设置在调节框15的U形开口内，所述往复组件与驱动框传动连接，所述第一电机13和阀门均与PLC电连接。
喷药机构在喷洒农药时，PLC控制输液管9中的阀门打开，使得农药箱2中的农药溶液通过连接管10进入输液管9中，再通过支管11分别从支管11两端的喷头16喷出，为了扩大喷药机构的喷洒范围，从而提高无人机的植保效率，PLC控制第一电机13启动，带动驱动块14沿着自身的轴线旋转，同时PLC控制往复组件启动，带动调节框15在竖直方向上进行往复运动，由于驱动块14的形状为圆锥形，驱动块14的各个高度位置的线速度均不同，而驱动框带动转盘12做上下运动的同时，驱动块14的不同位置作用于转盘12上，使得转盘12随着高度的变化，转速也发生变化，转盘12带动输液管9转动，从而使得输液管9的旋转速度不同，从而使得喷头16的转速不断发生变化，从喷头16喷出的农药做平抛运动，由于无人机的飞行高度位置固定，而喷头16的转速不时地发生变化，使得喷头16喷出的农药落在农作物的不同位置，从而扩大了喷药机构的喷洒范围，使得无人机无需来回飞行，即可进行大范围的农药喷洒，进而提高了植保效率。
如图2所示，所述平移组件包括第二电机17、轴承18和第二驱动轴19，所述第二电机17和轴承18分别固定在凹口的两侧的内壁上，所述第二电机17与PLC电连接，所述第二驱动轴19位于第二电机17和轴承18之间，所述第二电机17与第二驱动轴19传动连接，所述平移块3套设在第二驱动轴19上，所述平移块3的与第二驱动轴19的连接处设有与第二驱动轴19匹配的螺纹。
PLC控制第二电机17启动，带动第二驱动轴19旋转，第二驱动轴19通过螺纹作用在平移块3上，使得平移块3沿着第二驱动轴19的轴线进行移动。
作为优选，为了方便气缸6的转动，所述铰接组件包括固定杆20、套环21和连接杆，所述固定杆20固定在凹口内，所述套环21套设在固定杆20上，所述套环21通过连接杆与气缸6固定连接。利用位置固定的固定杆20固定了套环21旋转位置，使得套环21沿着固定杆20的轴线转动，进而方便通过连接杆带动气缸6转动。
如图3所示，所述往复组件包括第三电机22、第一连杆23、第二连杆24和定向单元，所述第三电机22固定在主体1的下方，所述第三电机22与PLC电连接，所述第三电机22与第一连杆23传动连接，所述第一连杆23通过第二连杆24与调节框15铰接，所述定向单元位于调节框15的远离转盘12的一侧。
PLC控制第三电机22启动，带动第一连杆23做圆周运动的同时，第一连杆23通过第二连杆24作用在调节框15上，使得调节框15在竖直方向上进行移动。
作为优选，为了固定往复框的移动方向，所述定向单元包括定向杆25和定向环26，所述定向杆25固定在主体1的下方，所述定向环26套设在定向杆25上，所述定向环26与调节框15固定连接。定向杆25的位置固定，定向环26可绕着定向杆25的轴线上下移动，通过将定向环26与调节框15固定连接，从而固定了调节框15的移动方向，使得调节框15在竖直方向上进行平稳的往复移动。
作为优选，为了便于转盘12的转动，所述调节框15的两侧的内壁上设有开口，所述开口内设有滚珠，所述滚珠与开口相匹配，所述滚珠的球心位于开口内，所述滚珠抵靠在转盘12上。利用滚珠在凹口内滚动，从而使得转盘12旋转时，转盘12受到的滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而减小了转盘12旋转所受的摩擦力，便于转盘12顺利的转动。
如图4所示，所述转盘12的内侧设有若干条形口，所述条形口周向均匀分布在转盘12的内侧，所述输液管9的外周设有若干凸板27，所述凸板27周向均匀分布在输液管9的外周，所述凸板27的数量与条形口的数量相等，所述凸板27与条形口一一对应，所述凸板27位于条形口内。
凸板27可在条形口的滑动，方便了转盘12沿着输液管9的轴线上下移动，而当转盘12旋转时，转盘12的条形口的内壁作用在凸板27上，带动凸板27旋转，使得输液管9发生转动。
作为优选，为了辅助支撑输液管9，所述连接组件包括连接环28、平板29和两个支架30，两个支架30分别位于连接环28的两侧，所述连接环28套设在输液管9上，所述连接环28通过支架30固定在主体1的下方，所述平板29位于连接环28的上方，所述平板29固定在输液管9上。利用两个支架30将连接环28的位置固定，从而固定了输液管9的旋转轴线，通过平板29可防止输液管9向下掉落，从而实现了支撑输液管9的功能。
如图1所示，所述飞行机构包括侧杆31、第四电机32、第四驱动轴33和两个旋翼34，所述第四电机32通过侧杆31与主体1固定连接，所述第四电机32与PLC电连接，两个旋翼34分别位于第四驱动轴33的两侧，所述第四电机32通过第四驱动轴33与旋翼34传动连接。利用侧杆31固定第四电机32，当设备需要飞行时，PLC控制第四电机32启动，通过第四驱动轴33带动旋翼34旋转，产生向下的气流，从而支撑无人机悬空，实现无人机的飞行功能。
作为优选，为了加强设备的续航能力，所述农药箱2的上方设有太阳能板35。利用太阳能板35可进行光伏发电，提供设备飞行的电能，从而加强了设备的续航能力。
该植保无人机在进行植保作业时，通过平移组件带动平移块3移动，使得平移块3通过支杆4向上拉动气缸6，同时活塞7收入气缸6内，减小支撑机构的尺寸，使支撑机构收入凹口内，防止喷洒的农药附着在支撑机构上，便于喷药机构向下均匀喷洒农药，不仅如此，通过往复组件带动转盘12上下往复移动，利用驱动块14驱动转盘12旋转，从而改变转盘12的转速，转盘12作用在输液管9上，使得输液管9、支管11和喷头16的转速不断发生变化，使喷头16喷出的农药落在不同的位置上，从而扩大了喷洒农药的范围，提高了植保效率。
与现有技术相比，该高效的喷洒均匀的植保无人机通过喷药机构不断改变喷头16的转速，使喷头16喷出的农药落在不同的位置上，扩大了农药的喷洒范围，提高了植保效率，与现有的喷药机构相比，该喷药机构作用范围广，且输送农药的距离固定不变，避免农药残留，不仅如此，在进行植保作业时，支撑机构可收入凹口中，防止阻挡农药的传播，从而保证了农药的喷洒均匀，提高了设备的实用性，与现有的支撑机构相比，该支撑机构结构灵活，安全可靠。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种高效的喷洒均匀的植保无人机，其特征在于，包括主体(1)、农药箱(2)、喷药机构、若干飞行机构和若干凹口，所述主体(1)内设有天线和PLC，所述天线与PLC电连接，所述飞行机构周向均匀分布在主体(1)的外周，所述凹口周向均匀分布在主体(1)的下方，所述凹口内设有支撑机构，所述农药箱(2)固定在主体(1)的上方，所述农药箱(2)上设有注液管，所述喷药机构设置在主体(1)的下方；
所述支撑机构包括平移组件、平移块(3)、支杆(4)、铰接组件、气泵(5)、气缸(6)、活塞(7)和支撑块(8)，所述平移组件位于气缸(6)的上方，所平移组件与平移块(3)传动连接，所述平移块(3)通过支杆(4)与气缸(6)铰接，所述气缸(6)与铰接组件连接，所述气泵(5)固定在气缸(6)上，所述气泵(5)与气缸(6)连通，所述活塞(7)的一端设置在气缸(6)内，所述活塞(7)的另一端与支撑块(8)固定连接；
所述喷药机构包括输液管(9)、连接管(10)、支管(11)、转盘(12)、第一电机(13)、驱动块(14)、调节框(15)、往复组件、连接组件和两个喷头(16)，所述连接管(10)的顶端与农药箱(2)连通，所述连接管(10)的底端套设在输液管(9)的顶端，所述输液管(9)的底端与支管(11)的中心处连通，所述输液管(9)通过连接组件设置在主体(1)的下方，所述输液管(9)内设有阀门，两个喷头(16)分别位于支管(11)的两侧，所述支管(11)通过连接组件设置在输液管(9)的下方，所述第一电机(13)固定在主体(1)的下方，所述第一电机(13)与PLC电连接，所述第一电机(13)与驱动块(14)传动连接，所述驱动块(14)的形状为圆锥形，所述转盘(12)套设在输液管(9)上，所述转盘(12)抵靠在驱动块(14)上，所述调节框(15)的形状为U形，所述调节框(15)位于输液管(9)的远离驱动块(14)的一侧，所述转盘(12)的远离驱动块(14)的一侧设置在调节框(15)的U形开口内，所述往复组件与驱动框传动连接，所述第一电机(13)和阀门均与PLC电连接。
2.如权利要求1所述的高效的喷洒均匀的植保无人机，其特征在于，所述平移组件包括第二电机(17)、轴承(18)和第二驱动轴(19)，所述第二电机(17)和轴承(18)分别固定在凹口的两侧的内壁上，所述第二电机(17)与PLC电连接，所述第二驱动轴(19)位于第二电机(17)和轴承(18)之间，所述第二电机(17)与第二驱动轴(19)传动连接，所述平移块(3)套设在第二驱动轴(19)上，所述平移块(3)的与第二驱动轴(19)的连接处设有与第二驱动轴(19)匹配的螺纹。
3.如权利要求1所述的高效的喷洒均匀的植保无人机，其特征在于，所述铰接组件包括固定杆(20)、套环(21)和连接杆，所述固定杆(20)固定在凹口内，所述套环(21)套设在固定杆(20)上，所述套环(21)通过连接杆与气缸(6)固定连接。
4.如权利要求1所述的高效的喷洒均匀的植保无人机，其特征在于，所述往复组件包括第三电机(22)、第一连杆(23)、第二连杆(24)和定向单元，所述第三电机(22)固定在主体(1)的下方，所述第三电机(22)与PLC电连接，所述第三电机(22)与第一连杆(23)传动连接，所述第一连杆(23)通过第二连杆(24)与调节框(15)铰接，所述定向单元位于调节框(15)的远离转盘(12)的一侧。
5.如权利要求4所述的高效的喷洒均匀的植保无人机，其特征在于，所述定向单元包括定向杆(25)和定向环(26)，所述定向杆(25)固定在主体(1)的下方，所述定向环(26)套设在定向杆(25)上，所述定向环(26)与调节框(15)固定连接。
6.如权利要求1所述的高效的喷洒均匀的植保无人机，其特征在于，所述调节框(15)的两侧的内壁上设有开口，所述开口内设有滚珠，所述滚珠与开口相匹配，所述滚珠的球心位于开口内，所述滚珠抵靠在转盘(12)上。
7.如权利要求1所述的高效的喷洒均匀的植保无人机，其特征在于，所述转盘(12)的内侧设有若干条形口，所述条形口周向均匀分布在转盘(12)的内侧，所述输液管(9)的外周设有若干凸板(27)，所述凸板(27)周向均匀分布在输液管(9)的外周，所述凸板(27)的数量与条形口的数量相等，所述凸板(27)与条形口一一对应，所述凸板(27)位于条形口内。
8.如权利要求1所述的高效的喷洒均匀的植保无人机，其特征在于，所述连接组件包括连接环(28)、平板(29)和两个支架(30)，两个支架(30)分别位于连接环(28)的两侧，所述连接环(28)套设在输液管(9)上，所述连接环(28)通过支架(30)固定在主体(1)的下方，所述平板(29)位于连接环(28)的上方，所述平板(29)固定在输液管(9)上。
9.如权利要求1所述的高效的喷洒均匀的植保无人机，其特征在于，所述飞行机构包括侧杆(31)、第四电机(32)、第四驱动轴(33)和两个旋翼(34)，所述第四电机(32)通过侧杆(31)与主体(1)固定连接，所述第四电机(32)与PLC电连接，两个旋翼(34)分别位于第四驱动轴(33)的两侧，所述第四电机(32)通过第四驱动轴(33)与旋翼(34)传动连接。
10.如权利要求1所述的高效的喷洒均匀的植保无人机，其特征在于，所述农药箱(2)的上方设有太阳能板(35)。
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