CN110789719B - 一种农用无人机的喷雾防漂移装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种农用无人机的喷雾防漂移装置及使用方法，其中的防漂移装置包括基座以及两组喷雾调节机构；每组喷雾调节机构均包括水平支撑杆、竖直调节杆、转动驱动机构以及升降驱动机构；所述水平支撑杆上设有多个用于喷施农药的喷雾组件，所述多个喷雾组件均转动连接在水平支撑杆上；所述竖直调节杆与多个喷雾组件之间分别设有调节连杆，所述调节连杆的一端与竖直调节杆转动连接，另一端与对应的喷雾组件连接；还包括控制模块，该控制模块用于控制竖直调节杆的升降以及水平支撑杆的展开或收起。本发明能够有效克服外界风场和紊流风场对雾滴的影响，防止雾滴漂移，实现精准喷药。
Description
技术领域
本发明涉及一种农用无人机的防漂移装置，具体涉及一种农用无人机的喷雾防漂移装置及使用方法。
背景技术
因为农用无人机喷施具有作业成本低、突击能力强、操作简单安全、不受农作物长势的限制等优点，所以作为农业航空的重要标志之一的航空喷施作业方式得到了迅速应用和发展。
但是随着农用无人机喷施作业范围的进一步扩大，农用无人机航空喷施的一些方式也逐渐暴露出弊端和缺点来，其中外界风场和旋翼风场而造成的药液漂移问题尤为明显。当无人机飞行高度较高时，外界风场因素对雾滴沉积影响较大，使得雾滴不能有效地沉积在靶区内；当无人机飞行高度过低时，旋翼风场因素对雾滴沉积影响较大，紊流风场使作物剧烈摇摆不能有效着药，且飞行高度过低时，对农用无人机自身也不安全，容易碰到农作物而坠毁。为解决上述问题，授权公告号为CN105775136B的发明专利公开了“一种农用无人机喷雾防漂移装置及其使用方法”，其通过驱动装置驱动左支撑杆和右支撑杆转动，实现左支撑杆和右支撑杆的展开和收缩，在喷施农药时展开，降低喷头的高度，使得喷头与无人机旋翼之间的距离增大，从而实现减少风场对喷雾的影响；但仍存在以下问题：
1、虽然在左支撑杆和右支撑杆展开后喷头与无人机旋翼的距离增大，但喷出后的农药仍然受旋翼产生的紊流风场影响，在旋翼下的农药雾滴的飘向随机性大，农药的沉积精度低，难以实现精准喷施。
2、喷头的喷药方向固定，无法根据实际情况进行方向调整，在外界风场因数下难以实现定点喷药。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种农用无人机的喷雾防漂移装置，该装置能够有效克服外界风场和紊流风场对雾滴的影响，防止雾滴漂移，实现精准喷药。
本发明的另一目的在于提供一种农用无人机的喷雾防漂移装置的使用方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种农用无人机的喷雾防漂移装置，其特征在于，包括设置在无人机上的基座以及两组喷雾调节机构，所述两组喷雾调节机构设置在基座上且分别位于无人机的两侧；其中，每组喷雾调节机构均包括水平支撑杆、竖直调节杆、驱动水平支撑杆转动的转动驱动机构以及驱动竖直调节杆作竖直升降运动的升降驱动机构；所述水平支撑杆上设有多个用于喷施农药的喷雾组件，所述多个喷雾组件均转动连接在水平支撑杆上且沿着水平支撑杆的延伸方向排列设置；所述竖直调节杆与多个喷雾组件之间分别设有调节连杆，所述调节连杆的一端与竖直调节杆转动连接，另一端与对应的喷雾组件连接；还包括控制模块，该控制模块用于控制竖直调节杆的升降以及水平支撑杆的展开或收起；非工作状态下，两组喷雾调节机构的水平支撑杆均收起，紧贴无人机机身，工作状态时，在转动驱动机构的作用下两组喷雾调节机构的水平支撑杆均展开，与无人机机身相互垂直。
上述农用无人机的喷雾防漂移装置的工作原理是：
非工作状态下，两组喷雾调节机构的水平支撑杆均收起，紧贴无人机机身，与无人机机身的长度方向平行设置；这样能够缩小整个装置的体积，与无人机机身紧贴在一起，在不需要喷施农药时与无人机形成一整体，便于飞行。
工作时，通过控制模块控制两组喷雾调节机构的转动驱动机构分别驱动各自的水平支撑杆向外转动，两个水平支撑杆呈“一”字型设置，与无人机机身相互垂直；接着，打开水平支撑杆上的各个喷雾组件，开始喷施农药；与此同时，根据现场环境的外界风场和紊流风场，控制两个升降驱动机构分别驱动各自的竖直调节杆作升降运动，在竖直调节杆作升降运动的同时带动多个调节连杆运动，从而使得在调节连接的运动过程中推动各个喷雾组件，进而使得各个喷雾组件在水平支撑杆的轴线上转动，实现喷药方向的调整；根据现场环境的风场影响，通过喷药方向的调整，改变雾滴的喷施方向和面积，从而适应现场实际情况，使得雾滴能够准确地沉积在指定的位置上，有效提高农药的利用率，降低风场对喷雾的漂移影响。
本发明的一个优选方案，其中，所述竖直调节杆上设有连接圆环，该连接圆环与所述竖直调节杆同轴设置；同一组的喷雾调节机构的每条调节连杆与竖直调节杆连接的一端均连接在一起，且通过滑动环套设在所述连接圆环上。
本发明的一个优选方案，所述喷雾组件包括喷雾架以及喷雾头，所述喷雾架呈矩形设置，喷雾架的两侧通过转动销与水平支撑杆转动连接，所述调节连杆与喷雾架的顶部连接，所述喷雾头设置在喷雾架的底部，所述喷雾头通过软管与无人机上的药箱连接。
优选地，所述调节连杆通过连接环套与所述喷雾架转动连接。
本发明的一个优选方案，所述水平支撑杆为中空杆，与无人机上的药箱连接的软管设置在水平支撑杆的内腔中；所述水平支撑杆上在与喷雾组件的对应处设有通孔，所述喷头通过通孔与软管连通。
本发明的一个优选方案，所述基座包括上基座和下基座；其中，所述上基座呈“Π”字型环绕设置在无人机机身外部，所述下基座设置在无人机机身的下方，所述竖直调节杆穿设连接在上基座和下基座上，所述升降驱动机构设置在上基座上，所述转动驱动机构设置在下基座上。
本发明的一个优选方案，所述升降驱动机构由第一电机和齿轮齿条传动机构构成，其中，所述第一电机设置在上基座上，所述齿轮齿条传动机构包括第一主动齿轮和从动齿条，所述第一主动齿轮与第一电机的动力输出轴连接，所述从动齿条设置在所述竖直调节杆上且与所述第一主动齿轮匹配设置。
本发明的一个优选方案，所述转动驱动机构由第二电机和齿轮传动机构构成，其中，所述第二电机设置在下基座上，所述齿轮传动机构包括第二主动齿轮和从动齿轮，所述第二主动齿轮与所述第二电机的动力输出轴连接，所述从动齿轮转动连接在所述竖直调节杆上且与所述第二主动齿轮匹配设置；所述水平支撑杆的端部通过连接套与所述从动齿轮固定连接。
本发明的一个优选方案，所述控制模块包括发射机和接收机，所述发射机由控制无人机作业的遥控器构成，所述接收机与发射机通过无线传输控制信号，所述接收机分别与转动驱动机构和升降驱动机构电连接。这样的控制方式操作方便，可视化程度高，并且灵活。
一种农用无人机的喷雾防漂移装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)非工作状态时，两组喷雾调节机构的水平支撑杆均收起，紧贴收于无人机机身下方，且高度高于无人机脚架高度；农用无人机在作业地块区域起飞升空后，控制模块开始发送展开指令，控制转动驱动机构工作，使得两组喷雾调节机构的水平支撑杆展开，呈“一”字型；
(2)打开喷施装置，控制无人机进行喷施作业；
(3)控制模块发送调节指令，控制升降驱动机构工作，使得竖直调节杆作升降运动；通过调节连杆的作用，竖直支撑杆的上升或者下降运动带动喷头组件转动，从而改变喷头组件的喷药方向，向无人机中心或者***喷雾，对范围达到进一步的可控性，进而实现适应现实的风场环境；
(4)喷施作业完成后，控制模块发送收起指令，升降驱动机构驱动竖直调节杆返回初始位置，转动驱动机构工作，驱动水平支撑杆往回转动，复位到非工作状态；
(5)控制模块控制无人机降落，完成喷施作业。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明能够根据现场环境的外界风场和无人机旋翼产生的影响，通过改变喷雾组件角度，从而改变雾滴的喷施方向和面积，实现喷药方向的调整，适应现场实际情况，使得雾滴能够在风场的影响下准确地沉积在目标作业区域上，有效提高农药的利用率，降低风场对喷雾的漂移影响，实现精准喷雾。
2、本发明采用二级可变结构；首先，在转动驱动的作用下，通过水平支撑杆的展开或收起实现第一级变化，其次，在升降驱动机构的作用下，通过竖直调节杆的升降以及调节连杆的联动改变喷雾组件的角度，实现第二级变化，可控地进行航空喷施雾滴的角度和范围，设计巧妙，可控程度高。
附图说明
图1-图3为本发明的农用无人机的喷雾防漂移装置应用到农用无人机上的结构示意图，其中，图1为主视图(水平支撑杆处于展开状态)，图2为俯视图(水平支撑杆处于收起状态)图3为立体图(水平支撑杆处于展开状态)。
图4-图8为本发明的农用无人机的喷雾防漂移装置的其中一种具体实施方式的结构示意图(水平支撑杆处于展开状态)，其中，图4为主视图，图5为图4中A的放大图，图6为立体图，图7为图6中B的放大图，图8为图6中C的放大图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
参见图1-图8，本实施例的农用无人机的喷雾防漂移装置，包括设置在无人机上的基座以及两组喷雾调节机构，所述两组喷雾调节机构设置在基座上且分别位于无人机的两侧；其中，每组喷雾调节机构均包括水平支撑杆2、竖直调节杆3、驱动水平支撑杆2转动的转动驱动机构以及驱动竖直调节杆3作竖直升降运动的升降驱动机构；所述水平支撑杆2上设有多个用于喷施农药的喷雾组件，所述多个喷雾组件均转动连接在水平支撑杆2上且沿着水平支撑杆2的延伸方向排列设置；所述竖直调节杆3与多个喷雾组件之间分别设有调节连杆1，所述调节连杆1的一端与竖直调节杆3转动连接，另一端与对应的喷雾组件连接；还包括控制模块，该控制模块用于控制竖直调节杆3的升降以及水平支撑杆2的展开或收起；非工作状态下，两组喷雾调节机构的水平支撑杆2均向后收起，紧贴无人机机身，工作状态时，在转动驱动机构的作用下两组喷雾调节机构的水平支撑杆2均展开，与无人机机身相互垂直。本实施例中，每个水平支撑杆2上均设有两个喷雾组件，所述调节连杆1有两个。
参见图4-图5，所述竖直调节杆3上设有连接圆环6，该连接圆环6与所述竖直调节杆3同轴设置；同一组的喷雾调节机构的每条调节连杆1与竖直调节杆3连接的一端均连接在一起，且通过滑动环套8设在所述连接圆环6上。同一组喷雾调节机构的所有调节连杆1连接起来，实现对所有喷雾组件的统一调节，有利于适应现场环境的风场影响；同时，采用滑动环套8与连接圆环6的连接，既能够实现调节连杆1随水平支撑杆2的收起和展开，又能够实现调节连杆1随竖直调节杆3升降；结构简单，设计巧妙。
参见图8，所述喷雾组件包括喷雾架15以及喷雾头17，所述喷雾架15呈矩形设置，喷雾架15的两侧通过转动销16与水平支撑杆2转动连接，所述调节连杆1与喷雾架15的顶部连接，所述喷雾头17设置在喷雾架15的底部，所述喷雾头17通过软管与无人机上的药箱连接。通过设置这样的喷雾组件，便于与水平支撑杆2和调节连接的连接。
参见图8，所述调节连杆1通过连接环套14与所述喷雾架15转动连接。这样能够增加调节连杆1与喷雾组件之间的灵活性，使得在对喷雾组件进行角度调整时更加柔顺。
本实施例的水平支撑杆2为中空杆，与无人机上的药箱连接的软管设置在水平支撑杆2的内腔中；所述水平支撑杆2上在与喷雾组件的对应处设有通孔，所述喷头通过通孔与软管连通。将软管设置在水平支撑杆2的内腔中，省去对软管的固定，并且能充分合理利用空间，降低了无人机的有效负载。
参见图1-图8，所述基座包括上基座4和下基座5；其中，所述上基座4呈“Π”字型环绕设置在无人机机身外部，所述下基座5设置在无人机机身的下方，所述竖直调节杆3穿设连接在上基座4和下基座5上，所述升降驱动机构设置在上基座4上，所述转动驱动机构设置在下基座5上。其中，所述上基座的后半部分比前半部分窄，这样设置的目的是能够避让在收起状态时的水平支撑杆。
参见图5，所述升降驱动机构由第一电机7和齿轮齿条传动机构构成，其中，所述第一电机7设置在上基座4上，所述齿轮齿条传动机构包括第一主动齿轮11和从动齿条11，所述第一主动齿轮11与第一电机7的动力输出轴连接，所述从动齿条11设置在所述竖直调节杆3上且与所述第一主动齿轮11匹配设置。
参见图7，所述转动驱动机构由第二电机12和齿轮传动机构构成，其中，所述第二电机12设置在下基座5上，所述齿轮传动机构包括第二主动齿轮13和从动齿轮10，所述第二主动齿轮13与所述第二电机12的动力输出轴连接，所述从动齿轮10转动连接在所述竖直调节杆3上且与所述第二主动齿轮13匹配设置；所述水平支撑杆2的端部通过连接套9与所述从动齿轮10固定连接。
本实施的控制模块包括发射机和接收机，所述发射机由控制无人机作业的遥控器构成，所述接收机与发射机通过无线传输控制信号，所述接收机分别与转动驱动机构和升降驱动机构电连接。这样的控制方式操作方便，可视化程度高，并且灵活。
参见图1-图8，本实施例的农用无人机的喷雾防漂移装置的工作原理是：
非工作状态下，两组喷雾调节机构的水平支撑杆2均向后收起，紧贴无人机机身，与无人机机身的长度方向平行设置；这样能够缩小整个装置的体积，与无人机机身紧贴在一起，在不需要喷施农药时与无人机形成一整体，便于飞行。
工作时，通过发射机向接收机发送展开指令，接收机接收到指令后将该展开指令发送到转动驱动机构中；此时转动驱动机构分别驱动各自的水平支撑杆2向外转动，两个水平支撑杆2呈“一”字型设置，与无人机机身相互垂直；接着，发射机向接收机发送喷药指令，从而打开水平支撑杆2上的各个喷雾组件，开始喷施农药；与此同时，根据现场环境的外界风场和紊流风场，通过发射机向接收机发送上升或下降指令，实现控制两个升降驱动机构分别驱动各自的竖直调节杆3作升降运动，在竖直调节杆3作升降运动的同时带动多个调节连杆1运动，从而使得在调节连接的运动过程中推动各个喷雾组件，进而使得各个喷雾组件在水平支撑杆2的轴线上转动，实现喷药方向的调整；根据现场环境的风场影响，通过喷药方向的调整，改变雾滴的喷施方向和面积，从而适应现场实际情况，使得雾滴能够准确地沉积在指定的位置上，有效提高农药的利用率，降低风场对喷雾的漂移影响。
参见图1-图8，本实施例的农用无人机的喷雾防漂移装置的使用方法，包括以下步骤：
(1)非工作状态时，两组喷雾调节机构的水平支撑杆2均收起，紧贴收于无人机机身下方，且高度高于无人机脚架高度；农用无人机在作业地块区域起飞升空后，控制模块开始发送展开指令，控制转动驱动机构工作，使得两组喷雾调节机构的水平支撑杆2展开，呈“一”字型；
(2)打开喷施装置，控制无人机进行喷施作业；
(3)控制模块发送调节指令，控制升降驱动机构工作，使得竖直调节杆3作升降运动；通过调节连杆1的作用，竖直支撑杆的上升或者下降运动带动喷头组件转动，从而改变喷头组件的喷药方向，向无人机中心或者***喷雾，对范围达到进一步的可控性，进而实现适应现实的风场环境；
(4)喷施作业完成后，控制模块发送收起指令，升降驱动机构驱动竖直调节杆3返回初始位置，转动驱动机构工作，驱动水平支撑杆2往回转动，复位到非工作状态；
(5)控制模块控制无人机降落，完成喷施作业。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种农用无人机的喷雾防漂移装置，其特征在于，包括设置在无人机上的基座以及两组喷雾调节机构，所述两组喷雾调节机构设置在基座上且分别位于无人机的两侧；其中，每组喷雾调节机构均包括水平支撑杆、竖直调节杆、驱动水平支撑杆转动的转动驱动机构以及驱动竖直调节杆作竖直升降运动的升降驱动机构；所述水平支撑杆上设有多个用于喷施农药的喷雾组件，多个所述喷雾组件均转动连接在水平支撑杆上且沿着水平支撑杆的延伸方向排列设置；所述竖直调节杆与多个喷雾组件之间分别设有调节连杆，所述调节连杆的一端与竖直调节杆转动连接，另一端与对应的喷雾组件连接；还包括控制模块，该控制模块用于控制竖直调节杆的升降以及水平支撑杆的展开或收起；非工作状态下，两组喷雾调节机构的水平支撑杆均收起，紧贴无人机机身，工作状态时，在转动驱动机构的作用下两组喷雾调节机构的水平支撑杆均展开，与无人机机身相互垂直；所述竖直调节杆上设有连接圆环，该连接圆环与所述竖直调节杆同轴设置；同一组的喷雾调节机构的每条调节连杆与竖直调节杆连接的一端均连接在一起，且通过滑动环套设在所述连接圆环上；所述喷雾组件包括喷雾架以及喷雾头，所述喷雾架呈矩形设置，喷雾架的两侧通过转动销与水平支撑杆转动连接，所述调节连杆与喷雾架的顶部连接，所述喷雾头设置在喷雾架的底部，所述喷雾头通过软管与无人机上的药箱连接；所述基座包括上基座和下基座；其中，所述上基座呈“Π”字型环绕设置在无人机机身外部，所述下基座设置在无人机机身的下方，所述竖直调节杆穿设连接在上基座和下基座上，所述升降驱动机构设置在上基座上，所述转动驱动机构设置在下基座上；所述升降驱动机构由第一电机和齿轮齿条传动机构构成，其中，所述第一电机设置在上基座上，所述齿轮齿条传动机构包括第一主动齿轮和从动齿条，所述第一主动齿轮与第一电机的动力输出轴连接，所述从动齿条设置在所述竖直调节杆上且与所述第一主动齿轮匹配设置；所述转动驱动机构由第二电机和齿轮传动机构构成，其中，所述第二电机设置在下基座上，所述齿轮传动机构包括第二主动齿轮和从动齿轮，所述第二主动齿轮与所述第二电机的动力输出轴连接，所述从动齿轮转动连接在所述竖直调节杆上且与所述第二主动齿轮匹配设置；所述水平支撑杆的端部通过连接套与所述从动齿轮固定连接。
2.根据权利要求1所述的农用无人机的喷雾防漂移装置，其特征在于，所述调节连杆通过连接环套与所述喷雾架转动连接。
3.根据权利要求1所述的农用无人机的喷雾防漂移装置，其特征在于，所述水平支撑杆为中空杆，与无人机上的药箱连接的软管设置在水平支撑杆的内腔中；所述水平支撑杆上在与喷雾组件的对应处设有通孔，所述喷雾头通过通孔与软管连通。
4.根据权利要求1所述的农用无人机的喷雾防漂移装置，其特征在于，所述控制模块包括发射机和接收机，所述发射机由控制无人机作业的遥控器构成，所述接收机与发射机通过无线传输控制信号，所述接收机分别与转动驱动机构和升降驱动机构电连接。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述的农用无人机的喷雾防漂移装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）非工作状态时，两组喷雾调节机构的水平支撑杆均收起，紧贴收于无人机机身下方，且高度高于无人机脚架高度；农用无人机在作业地块区域起飞升空后，控制模块开始发送展开指令，控制转动驱动机构工作，使得两组喷雾调节机构的水平支撑杆展开，呈“一”字型；（2）打开喷施装置，控制无人机进行喷施作业；（3）控制模块发送调节指令，控制升降驱动机构工作，使得竖直调节杆作升降运动；通过调节连杆的作用，竖直支撑杆的上升或者下降运动带动喷雾组件转动，从而改变喷雾组件的喷药方向，向无人机中心或者***喷雾，对范围达到进一步的可控性，进而实现适应现实的风场环境；（4）喷施作业完成后，控制模块发送收起指令，升降驱动机构驱动竖直调节杆返回初始位置，转动驱动机构工作，驱动水平支撑杆往回转动，复位到非工作状态；（5）控制模块控制无人机降落，完成喷施作业。
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