CN109677615A - 一种植保无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种植保无人机，包括无人机本体，无人机本体的底部设置储液箱，无人机本体还连接有至少一套喷洒***，喷洒***包括可喷施不同雾化程度药液的多个喷头；每套喷洒***与储液箱连通。本发明的有益效果为：通过设置可喷施不同雾化程度药液的喷洒***，满足不同类别的农作物对于农药的雾化需求、相同类别的农作物在不同生长周期对农药的雾化需求，以及不同种植密度的农作物对农药的雾化需求。确保药物喷施的针对性，目的性明确，喷施效率高效，同时也意味着植保无人机在不同环境下作业的适应性强。一架植保机可以解决过去多架植保机合力解决的问题，生产成本降低的同时，也显著降低了企业或个人的经济负担。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械装备领域，特别涉及一种植保无人机。
背景技术
近年来，随着农业生产规模化、机械化、现代化，植保无人机逐渐进入大众视野。由于植保无人机喷施所具有的可靠稳定、操作简单、作业成本低、勤务性高及不受农作物长势的限制等优点，因此得到了迅速应用和发展。
通常，不同类别的农作物对于农药的雾化需求是不同的，即便是相同类别的农作物在不同生长周期对农药的雾化需求也可能不同；另外，不同种植密度的农作物对农药的雾化需求同样可能不同。相应的，雾化效果差，喷施的雾滴体积大、重量大，喷洒不均匀，落在农作物表面无法长时间停留，对农作物的生长或对农业病虫的治理效果均不好。雾化效果好，喷施的雾滴体积小、重量轻，虽然可以较好的沉积在农作物表面，但农作物上农药停留时间长，导致农药残留量增加，对人体的危害性增加。同时，雾化效果好，农药在喷施过程中也容易受外部气流的影响，可能导致部分农作物不能获得农药。
然而现有的植保无人机在喷施过程中，经常出现由于农作物种植密度的高低、农作物类别的不同以及农作物不同的生长周期对农药雾化程度的好坏需求不同，单机一次飞行喷施无法满足目标农作物需求的现象。为解决上述问题，现有的解决办法主要是通过尽可能多的购置不同雾化程度的植保无人机，针对农作物的具体情况进行配合喷施。
上述措施的直接后果，就是购置成本增加明显，企业或个人的经济负担过重。同样，多架植保无人机相继飞行作业，也带来农药喷施的效率降低，进而提高了生产成本。且目前的喷洒装置均不能调整农药的雾化程度，使得不同田地施加了雾化程度相同的农药，或是增加了经济成本，或是降低了喷施效果。
发明内容
针对以上技术需求以及现有技术缺陷，本发明在总结现有技术的基础之上，开发出一种结构简单、授粉效率高且花粉不易受损的植保无人机。
本发明具体技术方案如下：
一种植保无人机，包括无人机本体，所述无人机本体的底部设置储液箱，所述无人机本体还连接有至少一套喷洒***，所述喷洒***包括可喷施不同雾化程度药液的多个喷头；每套所述喷洒***与所述储液箱连通。
进一步的，所述无人机本体包括自其顶部向外延伸的若干旋翼杆，所述旋翼杆的远端上方设置旋翼，每个旋翼的下方设置一套所述喷洒***。
进一步的，所述旋翼杆的远端设置连接所述喷洒***的支座，所述旋翼设置在所述支座上方，所述支座下方连接有可相对支座转动的旋转机构，所述喷洒***连接于所述旋转机构的自由端，所述旋转机构与无人机的控制***连接。
进一步的，所述旋转机构包括沿竖直方向排列的至少一组旋转单元，每组所述旋转单元包括舵机安装座、设置在舵机安装座上的舵机、摇臂安装座以及设置在摇臂安装座上的摇臂，相邻旋转单元之间通过下一组的舵机安装座与上一组的摇臂自由端固定而连接；
靠近所述旋翼的舵机安装座设置在所述支座的底部，所述摇臂安装座与所述舵机转动连接，所述喷洒***设置在远离所述旋翼的摇臂上；所述舵机与无人机的控制***连接。
进一步的，所述旋转机构包括沿竖直方向排列的两组旋转单元。
进一步的，所述喷洒***包括离心喷头和压力喷头；所述离心喷头和所述压力喷头并排设置在远离所述旋翼的摇臂上。
进一步的，所述储液箱底部设有与储液箱连通的水泵，所述水泵通过第一管路与所述压力喷头连通，所述第一管路内设有第一电磁阀；所述水泵通过第二管路与所述离心喷头连通，所述第二管路内设有第二电磁阀；
所述水泵、第一电磁阀、第二电磁阀和离心喷头均与无人机的控制***连接。
进一步的，所述水泵设在储液箱底部的中心位置。
进一步的，所述储液箱呈漏斗状。
进一步的，所述储液箱的中心轴线与所述无人机本体的中心轴线重合。
本发明的有益效果如下：
1、本技术方案中，通过设置可喷施不同雾化程度药液的喷洒***，以满足不同类别的农作物对于农药的雾化需求、相同类别的农作物在不同生长周期对农药的雾化需求，以及不同种植密度的农作物对农药的雾化需求。根据多种情况下农作物对药液不同的雾化需求，调整喷洒***喷施相应雾化程度的药液，从而确保药物喷施的针对性，目的性明确，喷施效率高效，同时也意味着植保无人机在不同环境下作业的适应性强。一架植保机可以解决过去多架植保机合力解决的问题，生产成本降低的同时，也显著降低了企业或个人的经济负担。
2、本方案中，储液箱呈漏斗状。出液口位于漏斗的最底端，药液依靠重力流动至出液口，有利于药液使用的充分，防止留存。另外，储液箱的中心轴线与无人机本体的中心轴线重合。保证储液箱对无人机的水平重心没有影响，有利于喷施的均衡性以及无人机本体飞行的安全性，同时提高旋翼式无人机的飞行速度、承重能力和续航效能。
3、由于喷洒***喷施农药形成的形状呈伞状，当无人机上四套旋转机构同步转动到交叉相对的两套旋转机构的连线相互垂直时，四套喷洒***的相对位置距离最小。若相对两套喷洒***的中心点连线的距离S等于喷洒幅面的半径R的2倍时，喷洒***的喷洒幅面在无人机中心轴处产生最大交集，则该交集处农作物单位面积、单位时间内获得的药液的量是最多的，同时，也是无人机完全覆盖垂直于其的农作物的边界值，意味着此时的用药量也是最小的。结合上述理论分析，再一次明确旋转机构包括沿竖直方向排列的两组旋转单元。本方案中喷洒***按照上述要求设置，既节约了药液的使用，最大化利用了单次装药的覆盖农作物范围，提升药液使用效率，实现负载的最大化，提高作业效率，又可以避免农作物的漏喷，还可以降低农产品的农药残留量，从而达到理想的防治效果。
4、喷洒***包括离心喷头和压力喷头；离心喷头和压力喷头并排设置在远离所述旋翼的摇臂上。其中，离心喷头雾化效果好但穿透力差，可以对低密度、对雾化效果要求高的农作物喷洒。压力喷头雾化效果差但穿透力好，可以对高密度、雾化效果要求低的农作物喷洒。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为一种实施例所示的植保无人机的结构示意图；
图2为图1中所示的喷洒***的结构示意图；
图3为另一种喷洒***的结构示意图。
其中：1、无人机本体；2、喷洒***；3、储液箱；4、支座；5、舵机安装座；6、舵机；7、摇臂安装座；8、摇臂；9、离心喷头；10、压力喷头；11、水泵；12、第一管路；13、第二管路。
具体实施方式
为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
如图1-图2所示，一种植保无人机，包括无人机本体1，本方案中，植保无人机为旋翼式无人机，可以是双旋翼，也可以是三旋翼、四旋翼、或者多旋翼。无人机本体1的底部设置储液箱3，无人机本体1还连接有至少一套喷洒***2，为保证喷施效果和喷施效率，喷洒***2的数量与旋翼的数量一一对应。但考虑到无人机的负载压力和一次性喷施时间，喷洒***2的数量不超过4套。喷洒***2包括可喷施不同雾化程度药液的多个喷头；每套喷洒***2与储液箱3连通。
本技术方案中，通过设置可喷施不同雾化程度药液的喷洒***2，以满足不同类别的农作物对于农药的雾化需求、相同类别的农作物在不同生长周期对农药的雾化需求，以及不同种植密度的农作物对农药的雾化需求。根据多种情况下农作物对药液不同的雾化需求，调整喷洒***2喷施相应雾化程度的药液，从而确保药物喷施的针对性，目的性明确，喷施效率高效，同时也意味着植保无人机在不同环境下作业的适应性强。一架植保机可以解决过去多架植保机合力解决的问题，生产成本降低的同时，也显著降低了企业或个人的经济负担。
本方案中，储液箱3呈漏斗状。出液口位于漏斗的最底端，药液依靠重力流动至出液口，有利于药液使用的充分，防止留存。另外，储液箱3的中心轴线与无人机本体1的中心轴线重合。保证储液箱3对无人机的水平重心没有影响，有利于喷施的均衡性以及无人机本体1飞行的安全性，同时提高旋翼式无人机的飞行速度、承重能力和续航效能。
具体的，无人机本体1包括自其顶部向外延伸的若干旋翼杆，旋翼杆的远端上方设置旋翼，每个旋翼的下方设置一套喷洒***2。考虑到无人机的飞行速度、飞行稳定性以及承载能力和喷施效率，本方案选用四旋翼式无人机，对应的，配有四套喷洒***2。将喷洒***2设置在每个旋翼的下方，不仅有利于无人机飞行的平稳性，保证最大的喷施效果，同时还兼顾到药液喷出后，恰巧位于无人机旋翼产生的下洗流场内，可以借助下洗流场的作用力，改善药液的喷施范围，强化药液喷出的扩散性效果，提高药液的下落速度，进一步提高喷施效率。
旋翼杆的远端设置连接喷洒***2的支座4，本方案中，支座4套接固定在旋翼杆的远端，且位于旋翼杆的正下方，方便安装和拆卸。旋翼设置在支座4上方，支座4下方连接有可相对支座4转动的旋转机构，喷洒***2连接于旋转机构的自由端，旋转机构与无人机的控制***连接。其中，旋转机构的竖直中心线与支座4的竖直中心线的夹角既可以为0°，即二者平行或重合；也可以在0°～60°范围内设定。优选的，考虑到药液的喷洒幅面的最大化以及药液下落至农作物的时间最短，旋转机构的竖直中心线与支座4的竖直中心线平行或重合。即旋转机构为竖直悬挂在支座4底端，且旋转机构沿其竖直轴线水平旋转。相应的，该喷洒***2根据实际情况通过旋转改变喷头位置，从而改变喷洒幅面，提高作业效率。
具体的，旋转机构包括沿竖直方向排列的至少一组旋转单元，每组旋转单元包括舵机安装座5、设置在舵机安装座5上的舵机6、摇臂安装座7以及设置在摇臂安装座7上的摇臂8，相邻旋转单元之间通过下一组的舵机安装座5与上一组的摇臂8自由端固定而连接。靠近旋翼的舵机安装座5设置在支座4的底部，摇臂安装座7与舵机6转动连接，喷洒***2设置在远离旋翼的摇臂8上，舵机6与无人机的控制***连接。考虑到无人机的承载能力和续航能力，本方案中，旋转机构包括沿竖直方向排列的两组旋转单元。
由于喷洒***2喷施农药形成的形状呈伞状，当无人机上四套旋转机构同步转动到交叉相对的两套旋转机构的连线相互垂直时，四套喷洒***2的相对位置距离最小。若相对两套喷洒***2的中心点连线的距离S等于喷洒幅面的半径R的2倍时，喷洒***2的喷洒幅面在无人机中心轴处产生最大交集，则该交集处农作物单位面积、单位时间内获得的药液的量是最多的，同时，也是无人机完全覆盖垂直于其的农作物的边界值，意味着此时的用药量也是最小的。结合上述理论分析，再一次明确旋转机构包括沿竖直方向排列的两组旋转单元。本方案中喷洒***2按照上述要求设置，既节约了药液的使用，最大化利用了单次装药的覆盖农作物范围，提升药液使用效率，实现负载的最大化，提高作业效率，又可以避免农作物的漏喷，还可以降低农产品的农药残留量，从而达到理想的防治效果。
具体的，喷洒***2包括离心喷头9和压力喷头10；离心喷头9和压力喷头10并排设置在远离旋翼的摇臂8上。其中，离心喷头9雾化效果好但穿透力差，可以对低密度、对雾化效果要求高的农作物喷洒。压力喷头10雾化效果差但穿透力好，可以对高密度、雾化效果要求低的农作物喷洒。本方案中，离心喷头9和压力喷头10为现有技术，在此不予赘述。
储液箱3底部设有与储液箱3连通的水泵11，水泵11通过第一管路12与压力喷头10连通，第一管路12内设有第一电磁阀。水泵11通过第二管路13与离心喷头9连通，第二管路13内设有第二电磁阀。水泵11、第一电磁阀、第二电磁阀和离心喷头9均与无人机的控制***连接。通过控制第一电磁阀或第二电磁阀的开闭，实现第一管路12或第二管路13的导通，进而完成压力喷头10或离心喷头9的独立工作。
另外，水泵11设在储液箱3底部的中心位置。保证水泵11对无人机的水平重心没有影响，有利于喷施的均衡性以及无人机本体1飞行的安全性，同时提高旋翼式无人机的飞行速度、承重能力和续航效能。
本装置的工作原理如下：通过舵机6为摇臂8提供旋转动力，使得摇臂8可以实现360度旋转，从而达到改变喷头位置的目的，进而能够增大农药喷洒面积。当4套喷头间距离减小时，农作物单位面积获得的农药量增加，此时可以对农药需求量大的农作物进行喷洒；当4套喷头间距离变大时，农作物单位面积获得的农药量减少，此时可以对农药需求量小的农作物进行喷洒。
通过控制***可以实现四套离心喷头9和压力喷头10的同步移动，以及移动角度的同步。通过控制***结合农作物的具体情况还可以完成离心喷头9和压力喷头10的独立工作，实现二者的工作转换。
可以理解的，结合图3所示，当旋转单元只有一组的时候，喷洒***2的覆盖范围显著缩小，相应喷施相同面积的农作物所需要的时间显著增加，相较于两组旋转单元，喷施效率显著降低，生产成本明显提高。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种植保无人机，包括无人机本体，所述无人机本体的底部设置储液箱，其特征在于，所述无人机本体还连接有至少一套喷洒***，所述喷洒***包括可喷施不同雾化程度药液的多个喷头；每套所述喷洒***与所述储液箱连通。
2.根据权利要求1所述的植保无人机，其特征在于，所述无人机本体包括自其顶部向外延伸的若干旋翼杆，所述旋翼杆的远端上方设置旋翼，每个旋翼的下方设置一套所述喷洒***。
3.根据权利要求2所述的植保无人机，其特征在于，所述旋翼杆的远端设置连接所述喷洒***的支座，所述旋翼设置在所述支座上方，所述支座下方连接有可相对支座转动的旋转机构，所述喷洒***连接于所述旋转机构的自由端，所述旋转机构与无人机的控制***连接。
4.根据权利要求3所述的植保无人机，其特征在于，所述旋转机构包括沿竖直方向排列的至少一组旋转单元，每组所述旋转单元包括舵机安装座、设置在舵机安装座上的舵机、摇臂安装座以及设置在摇臂安装座上的摇臂，相邻旋转单元之间通过下一组的舵机安装座与上一组的摇臂自由端固定而连接；
靠近所述旋翼的舵机安装座设置在所述支座的底部，所述摇臂安装座与所述舵机转动连接，所述喷洒***设置在远离所述旋翼的摇臂上；所述舵机与无人机的控制***连接。
5.根据权利要求4所述的植保无人机，其特征在于，所述旋转机构包括沿竖直方向排列的两组旋转单元。
6.根据权利要求4所述的植保无人机，其特征在于，所述喷洒***包括离心喷头和压力喷头；所述离心喷头和所述压力喷头并排设置在远离所述旋翼的摇臂上。
7.根据权利要求6所述的植保无人机，其特征在于，所述储液箱底部设有与储液箱连通的水泵，所述水泵通过第一管路与所述压力喷头连通，所述第一管路内设有第一电磁阀；所述水泵通过第二管路与所述离心喷头连通，所述第二管路内设有第二电磁阀；
所述水泵、第一电磁阀、第二电磁阀和离心喷头均与无人机的控制***连接。
8.根据权利要求7所述的植保无人机，其特征在于，所述水泵设在储液箱底部的中心位置。
9.根据权利要求1或8所述的植保无人机，其特征在于，所述储液箱呈漏斗状。
10.根据权利要求9所述的植保无人机，其特征在于，所述储液箱的中心轴线与所述无人机本体的中心轴线重合。
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