一種用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人的制造方法
【專利摘要】一種用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，包括帶有旋翼組件的機(jī)身，所述機(jī)身上還安裝有藥箱以及與藥箱連接的噴藥裝置，所述藥箱設(shè)有多個(gè)，所有藥箱平鋪設(shè)置且整體的水平重心與機(jī)身的水平重心重合。本發(fā)明的用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，將大藥箱分解為等容積的多個(gè)小藥箱，可以減小了單個(gè)藥箱內(nèi)藥液的慣量，使得飛機(jī)在急停情況下，每個(gè)藥箱內(nèi)的液體產(chǎn)生的水平重心偏移較小，總體的水平重心偏移要大大小于單個(gè)藥箱來盛裝藥液的情況，從而避免因?yàn)樗街匦钠谱兓^大、機(jī)身傾角過高而使得飛控?zé)o法矯正失控墜地的問題發(fā)生。
【專利說明】一種用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋翼式無人機(jī)的應(yīng)用，特別涉及一種用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，病蟲草害防治一直是重要課題，長期以來水稻的病蟲草害防治主要依靠人力使用手動(dòng)噴霧器和背負(fù)式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)進(jìn)行，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)質(zhì)量差，而且作業(yè)效率低，難以適應(yīng)迅速有效控制暴發(fā)性重大病蟲草害的要求，也己成為制約實(shí)現(xiàn)水稻全程機(jī)械化目標(biāo)的主要技術(shù)瓶頸。
[0003]使用無人機(jī)噴灑農(nóng)藥是解決水稻田特殊的田間作業(yè)條件的有效手段，但是常規(guī)的固定翼飛機(jī)噴灑技術(shù)，作業(yè)高度高，霧滴漂移距離大，而且使用地點(diǎn)和時(shí)間受到很大的限制，不適合水田病蟲害防治要求。旋翼式飛機(jī)特別是無人駕駛的小型旋翼式無人機(jī)的發(fā)展成熟，為解決水稻田施藥作業(yè)提供了新的施藥裝備載體。旋翼式無人機(jī)具有作業(yè)高度低，飄移少，可空中懸停，無需專用起降機(jī)場，旋翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加霧流對作物的穿透性，防治效果高，遠(yuǎn)距離遙控操作，噴灑作業(yè)人員避免了暴露于農(nóng)藥的危險(xiǎn)，提高了噴灑作業(yè)安全性等諸多優(yōu)點(diǎn)，以其作為施藥裝備載體的超低空低量航空噴施技術(shù)己成為農(nóng)藥噴灑技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。
[0004]用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)中不可忽缺的重要部件是機(jī)載藥箱，藥箱中注入供噴灑用的農(nóng)藥藥液，現(xiàn)有技術(shù)的欠缺之處是，由于飛機(jī)的飛行噴灑行業(yè)時(shí)有增速、減速，有上升、下降，會(huì)遇到突然的氣流變化等情況，勢必引起藥箱的波動(dòng)，由于慣性，藥箱中的藥液會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)，有時(shí)當(dāng)藥液的振動(dòng)與飛機(jī)本身固有的振動(dòng)頻率相近時(shí)晃動(dòng)和振動(dòng)的幅度會(huì)非常大，使無人機(jī)重心偏離，影響飛機(jī)駕駛的穩(wěn)定性，影響噴灑質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響飛機(jī)飛行的安全性，發(fā)生破壞性事故。
[0005]為了減緩上述藥液目前一般采用的辦法是在藥箱的藥液面上放置浮板，減少些濺起的藥液，減小些藥液的振蕩波動(dòng)，但是實(shí)踐證明效果并不理想，藥面上飄浮的浮板沒有支撐和牽攀仍舊會(huì)隨著藥液的晃動(dòng)而一起晃動(dòng)，減振效果很不明顯，安全隱患仍然存在。
[0006]為了解決上述問題，公布號⑶103039420 4的專利文獻(xiàn)公開了一種防顛簸的航空噴灑藥箱結(jié)構(gòu):在藥箱的底部，垂直剛性固定一根或兩根滑竿；在藥箱內(nèi)配置一塊壓波浮板，在壓波浮板上開設(shè)位置與滑竿對應(yīng)的一個(gè)或兩個(gè)滑孔；在滑孔的上方或下方，或上下方設(shè)置管狀滑套，滑套的內(nèi)徑與滑孔的孔徑相同，等于滑竿的直徑加上相互滑動(dòng)的間隙?；蛘撸谒幭涞牡撞?，垂直剛性固定三根不在同一直線位置上的滑竿；在藥箱內(nèi)配置壓波浮板，在壓波浮板上開設(shè)位置與滑竿對應(yīng)的三個(gè)滑孔，壓波浮板上的滑孔套置于相應(yīng)的滑竿上；滑孔的孔徑等于滑竿的直徑加上相互滑動(dòng)的間隙。
[0007]上述裝置雖然可以一定程度上降低藥液晃動(dòng)的程度，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配精度要求高，制造成本較高，并且壓波浮板和滑竿等部件長時(shí)間配合容易損壞，不易檢修和維護(hù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供了一種用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，有效減輕藥液晃動(dòng)，且結(jié)構(gòu)簡單，便于使用和維護(hù)。
[0009]一種用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，包括帶有旋翼組件的機(jī)身，所述機(jī)身上還安裝有藥箱以及與藥箱連接的噴藥裝置，所述藥箱設(shè)有多個(gè)，所有藥箱平鋪設(shè)置且整體的水平重心與機(jī)身的水平重心重合。
[0010]本發(fā)明在保證加載相同重量藥液的前提下，將藥液分布在多個(gè)平鋪的藥箱內(nèi)，可以減小了單個(gè)藥箱內(nèi)藥液的慣量，使得飛機(jī)在急停情況下，每個(gè)藥箱內(nèi)的液體產(chǎn)生的水平重心偏移較小，總體的水平重心偏移要大大小于單個(gè)藥箱來盛裝藥液的情況，從而避免因?yàn)樗街匦钠谱兓^大、機(jī)身傾角過高而使得飛控?zé)o法矯正失控墜地的問題發(fā)生；使所有藥箱的水平重心與機(jī)身的水平重心重合為了保證無人機(jī)穩(wěn)定飛行。
[0011]本發(fā)明中，水平重心是指物體的重心在水平面上的位置，垂直重心是指物體的重心在垂直方向的位置。
[0012]為了便于制造和安裝，同時(shí)便于添加藥液和控制藥液添加量，優(yōu)選的，所有藥箱沿周向均勻分布，所有藥箱整體的水平重心落在其幾何中心上。上述布置可以通過控制藥箱幾何中心的位置來調(diào)節(jié)所有藥箱相對與機(jī)身的位置關(guān)系，便于制造和安裝；同時(shí)，在添加藥液時(shí)，只要在每個(gè)藥箱內(nèi)裝入等量的藥液，就可以保證所有藥箱的水平重心位置不變。
[0013]為了便于安裝和制造，優(yōu)選的，所述藥箱包括箱體以及與箱體螺紋配合的蓋體，所述箱體的底部設(shè)有出液口。將藥箱設(shè)置成多個(gè)以后，體積較小，設(shè)置螺紋配合的蓋體，便于蓋體和箱體的連接。
[0014]所述多個(gè)藥箱可以是分體結(jié)構(gòu)，相互之間獨(dú)立，也可以是整體制造，優(yōu)選的，所述機(jī)身的下方設(shè)有環(huán)形的腔室，該腔室通過若干隔板等分成多個(gè)所述的藥箱。所有藥箱組合成一個(gè)環(huán)形的腔室，便于整體一次安裝，且環(huán)形結(jié)構(gòu)可以方便地將水平重心設(shè)置在幾何中心上。
[0015]為了方便使用，簡化設(shè)備，優(yōu)選的，所有藥箱整體的垂直重心位于旋翼組件飛行平面的上方，兩者的垂直距離與所有藥箱的整體高度之比為1/5?1/4。旋翼組件飛行平面為無人機(jī)平穩(wěn)飛行時(shí)，旋翼組件的旋翼所在的平面。這樣的設(shè)計(jì)可以滿足藥箱滿載的時(shí)候，無人機(jī)垂直重心基本位于機(jī)身的垂直重心上或附近，空載的時(shí)候，垂直重心也不會(huì)產(chǎn)生較大偏離，從而在減少飛控系統(tǒng)計(jì)算的復(fù)雜度的同時(shí)保證飛行穩(wěn)定性。
[0016]由于每個(gè)藥箱都需要和噴藥裝置連接，為了簡化連接線路，優(yōu)選的，所述噴藥裝置設(shè)有至少兩套，所述藥箱分組，每組對應(yīng)連接一套噴藥裝置。設(shè)置多套噴藥裝置可以使藥箱分組連接對應(yīng)的噴藥裝置，從而避免連接線路過長，簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選的，每套噴藥裝置包括:輸液泵，用于將對應(yīng)組藥箱連接至輸液泵的多通接頭以及與輸液泵的出液口連接的噴桿。
[0018]所有噴桿分為兩組，沿?zé)o人機(jī)飛行方向?qū)ΨQ布置，各噴桿水平布置，長度沿著機(jī)身的中心向外發(fā)散方向延伸。
[0019]為了提高無人機(jī)飛行穩(wěn)定性，優(yōu)選的，所述旋翼組件設(shè)有多組，沿機(jī)身周向均勻布置，每組旋翼組件包括:一端與機(jī)身連接且沿徑向延伸的安裝桿，固定在安裝桿自由端的電機(jī)以及與電機(jī)輸出軸連接的旋翼。
[0020]所有噴桿位于旋翼的正下方或者位于兩旋翼的中間，可以使無人機(jī)在噴藥過程中，旋翼產(chǎn)生的風(fēng)力可以進(jìn)一步將打散噴桿噴出的藥液，使藥液霧化更徹底，提高施藥的均勻度，提高藥液的利用率。噴桿位于藥箱的下方，以提高管道水壓。
[0021]為了無人機(jī)可以快速調(diào)節(jié)自身到穩(wěn)定，優(yōu)選的，所述藥箱沿周向分組，每組對應(yīng)了一套旋翼組件，相對應(yīng)的一組藥箱和一套旋翼組件中，藥箱的水平重心至機(jī)身的水平重心的距離和電機(jī)的輸出軸至機(jī)身的水平重心的距離之比為3/10?1/2。上述比例的確認(rèn)是在理論與大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的，其中，各藥箱以及其內(nèi)的藥液的水平重心越靠近機(jī)身的重心，則藥箱施加在機(jī)身上的扭矩越小，無人機(jī)的旋翼組件越容易驅(qū)動(dòng)和加速無人機(jī)；由于本發(fā)明可以采用的是多旋翼式無人機(jī)，旋翼組件分散在機(jī)身周向，對應(yīng)每套機(jī)翼組件的藥箱的水平重心越靠近機(jī)翼組件的電機(jī)輸出軸，則在急?；蛘呒铀俣群艽蟮那闆r下，藥箱內(nèi)藥液晃動(dòng)對機(jī)身穩(wěn)定的影響越小，機(jī)翼組件可以快速調(diào)節(jié)機(jī)身至穩(wěn)定，將藥箱的水平重心至機(jī)身的水平重心的距離和電機(jī)的輸出軸至機(jī)身的水平重心的距離之比控制在3/10?1/2范圍內(nèi)，穩(wěn)定性和動(dòng)力性都在適合的范圍內(nèi)。
[0022]本發(fā)明的有益效果:
[0023]本發(fā)明的用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，將大藥箱分解為等容積的多個(gè)小藥箱，可以減小了單個(gè)藥箱內(nèi)藥液的慣量，使得飛機(jī)在急停情況下，每個(gè)藥箱內(nèi)的液體產(chǎn)生的水平重心偏移較小，總體的水平重心偏移要大大小于單個(gè)藥箱來盛裝藥液的情況，從而避免因?yàn)樗街匦钠谱兓^大、機(jī)身傾角過高而使得飛控?zé)o法矯正失控墜地的問題發(fā)生。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明仰視的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1和2所示，本實(shí)施例的用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)包括:帶有旋翼組件1的機(jī)身2以及安裝在機(jī)身上的藥箱4，機(jī)身2包括用于安裝藥箱4的支架3以及與藥箱4連接的噴藥裝置5，支架3中心鏤空，以減小機(jī)身中心位置的質(zhì)量。
[0027]藥箱4設(shè)有多個(gè)，所有藥箱4平鋪設(shè)置且整體的水平重心與機(jī)身2的水平重心重合。多個(gè)藥箱的布置可以不均勻，但是為了方便安裝，本實(shí)施例中，所有藥箱4沿周向均勻分布，所有藥箱4整體的水平重心落在其幾何中心上。多個(gè)藥箱可以是分體的多個(gè)，也可以是一體制造，為了方便安裝和制造，本實(shí)施例中，機(jī)身2的下方設(shè)有環(huán)形的腔室6，腔室6通過四塊隔板61等分成四個(gè)藥箱4，所有藥箱4即為腔室6。而分體式結(jié)構(gòu)，可以將每個(gè)藥箱設(shè)置的較小，可以將藥箱設(shè)置成包括箱體以及與箱體螺紋配合的蓋體，箱體的底部設(shè)有出液口，安裝時(shí)只要將蓋體固定在機(jī)身上，并通過螺紋連接箱體以完成安裝，拆卸方便。
[0028]藥箱4頂蓋上有通氣孔，避免藥液泵入的時(shí)候藥箱內(nèi)氣壓過大，無法泵入和藥液泵出時(shí)，藥箱內(nèi)氣壓過低，無法泵出。
[0029]保持所有藥箱整體的垂直重心落在機(jī)身的重心上，可以提高無人機(jī)飛行的穩(wěn)定性，但是由于藥液的噴灑，藥箱的垂直重心不斷變化，如果藥箱空載時(shí)，就把其整體的垂直重心設(shè)置在機(jī)身的垂直重心處，則加滿藥液后會(huì)使其垂直重心偏低，影響飛行的穩(wěn)定性，為了克服這個(gè)問題，設(shè)置感應(yīng)式的調(diào)整機(jī)構(gòu)會(huì)使無人機(jī)結(jié)構(gòu)變得很復(fù)雜，不僅制造成本較高，也不便于維護(hù)和修理，因此，為了方便使用，簡化設(shè)備，本實(shí)施例中，腔室6的垂直重心位于旋翼組件飛行平面的上方，兩者的垂直距離與腔室6的高度之比為3/10。這樣的設(shè)計(jì)可以滿足藥箱滿載的時(shí)候，無人機(jī)垂直重心基本位于飛行平面上或附近，空載的時(shí)候，垂直重心的位置也不會(huì)產(chǎn)生較大偏離，從而在減少飛控系統(tǒng)計(jì)算的復(fù)雜度的同時(shí)保證飛行的穩(wěn)定性。
[0030]噴藥裝置的數(shù)量可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，當(dāng)設(shè)置多個(gè)藥箱時(shí)，可以設(shè)置較多的噴藥裝置，可以簡化管路，本實(shí)施例中，噴藥裝置5設(shè)有兩套，四個(gè)藥箱4分成兩組，每組兩個(gè)藥箱對應(yīng)連接一套噴藥裝置5，每套噴藥裝置5包括:輸液泵51，用于將對應(yīng)兩個(gè)藥箱4連接至輸液泵51的三通接頭52以及與輸液泵51的出液口連接的噴桿53，噴桿53上設(shè)有噴嘴54。輸液泵采用齒輪泵使藥液增壓，同時(shí)配有一個(gè)控制電路板控制齒輪泵正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)將藥箱藥液泵出，反轉(zhuǎn)將藥筒藥液泵入，方便快捷，可以使用遙控器傳送信號至控制電路板控制齒輪泵工作。
[0031]目前多旋翼結(jié)構(gòu)的無人機(jī)類型很多，主要有四旋翼、六旋翼或者八旋翼這三種，本實(shí)施例中，旋翼組件1設(shè)有四組，沿機(jī)身2周向均勻布置，每組旋翼組件1包括:一端與機(jī)身2連接且沿徑向延伸的安裝桿11，固定在安裝桿11自由端的電機(jī)12以及與電機(jī)12輸出軸連接的旋翼13。
[0032]為了使噴桿噴藥時(shí)藥液有良好的霧化效果，本實(shí)施例中，噴桿53位于旋翼13的下方，垂直距離在30(3%該垂直距離可以根據(jù)旋翼組件1的動(dòng)力進(jìn)行調(diào)節(jié)，范圍在10(^1?50^。從而使無人機(jī)在噴藥過程中，旋翼13產(chǎn)生的風(fēng)力可以進(jìn)一步將打散噴桿53噴出的藥液，使藥液霧化更徹底，提高施藥的均勻度，提高藥液的利用率。
[0033]本實(shí)施例中，四個(gè)藥箱4沿周向分組,每個(gè)藥箱4對應(yīng)了一套旋翼組件1，相對應(yīng)的一個(gè)藥箱4和一套旋翼組件1中，各安裝桿11分別穿過對應(yīng)的藥箱4。每個(gè)藥箱的水平重心至機(jī)身的水平重心的距離和電機(jī)的輸出軸至機(jī)身的水平重心的距離之比為2/5。該比例的選擇是在理論與大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出的，其中，各藥箱4以及其內(nèi)的藥液的水平重心越靠近機(jī)身的重心，則藥箱施加在機(jī)身2上的扭矩越小，無人機(jī)的旋翼組件1越容易驅(qū)動(dòng)和加速無人機(jī)；由于本發(fā)明可以采用的是四旋翼式無人機(jī)，旋翼組件1分散在機(jī)身周向，對應(yīng)每套機(jī)翼組件的藥箱4的水平重心越靠近機(jī)翼組件1的電機(jī)12輸出軸，則在急?；蛘呒铀俣群艽蟮那闆r下，藥箱內(nèi)藥液晃動(dòng)對機(jī)身穩(wěn)定的影響越小，機(jī)翼組件可以快速調(diào)節(jié)機(jī)身至穩(wěn)定，將藥箱4的水平重心至機(jī)身2的水平重心的距離和電機(jī)12的輸出軸至機(jī)身2的水平重心的距離之比為2/5，穩(wěn)定性和動(dòng)力性較好。
[0034]綜上所述，本實(shí)施例通過將等容積的多個(gè)小藥箱替換大藥箱，可以減小了單個(gè)藥箱內(nèi)藥液的慣量，使得飛機(jī)在急停情況下，每個(gè)藥箱內(nèi)的液體產(chǎn)生的水平重心偏移較小，總體的水平重心偏移要大大小于單個(gè)藥箱來盛裝藥液的情況，從而避免因?yàn)樗街匦钠谱兓^大、機(jī)身傾角過高而使得飛控?zé)o法矯正失控墜地的問題發(fā)生。
【權(quán)利要求】
1.一種用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，包括帶有旋翼組件的機(jī)身，所述機(jī)身上還安裝有藥箱以及與藥箱連接的噴藥裝置，其特征在于，所述藥箱設(shè)有多個(gè)，所有藥箱平鋪設(shè)置且整體的水平重心與機(jī)身的水平重心重合。
2.如權(quán)利要求1所述的用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，其特征在于，所有藥箱沿周向均勻分布，所有藥箱整體的水平重心落在其幾何中心上。
3.如權(quán)利要求1所述的用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，其特征在于，所述藥箱包括箱體以及與箱體螺紋配合的蓋體，所述箱體的底部設(shè)有出液口。
4.如權(quán)利要求1所述的用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，其特征在于，所述機(jī)身的下方設(shè)有環(huán)形的腔室，該腔室通過若干隔板等分成多個(gè)所述的藥箱。
5.如權(quán)利要求1所述的用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，其特征在于，所有藥箱整體的垂直重心位于旋翼組件飛行平面的上方，兩者的垂直距離與所有藥箱的整體高度之比為1/5 ?1/4。
6.如權(quán)利要求1所述的用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，其特征在于，所述噴藥裝置設(shè)有至少兩套，所述藥箱分組，每組對應(yīng)連接一套噴藥裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，其特征在于，每套噴藥裝置包括:輸液泵，用于將對應(yīng)組藥箱連接至輸液泵的多通接頭以及與輸液泵的出液口連接的噴桿。
8.如權(quán)利要求1所述的用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，其特征在于，所述旋翼組件設(shè)有多組，沿機(jī)身周向均勻布置，每組旋翼組件包括:一端與機(jī)身連接且沿徑向延伸的安裝桿，固定在安裝桿自由端的電機(jī)以及與電機(jī)輸出軸連接的旋翼。
9.如權(quán)利要求8所述的用于噴灑農(nóng)藥的旋翼式無人機(jī)，其特征在于，所述藥箱沿周向分組，每組對應(yīng)了一套旋翼組件，相對應(yīng)的一組藥箱和一套旋翼組件中，藥箱的水平重心至機(jī)身的水平重心的距離和電機(jī)的輸出軸至機(jī)身的水平重心的距離之比為3/10?1/2。
【文檔編號】B64D1/18GK104354864SQ201410594362
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】何勇, 張艷超, 劉飛, 莊載春, 肖宇釗 申請人:浙江大學(xué)