一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，包括無人機本體及固定在無人機本體上的藥箱組、電動泵組和平衡控制系統(tǒng)，藥箱固定在無人機本體的升力焦點O的前后兩方，平衡控制系統(tǒng)包括PLC控制器、信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和執(zhí)行模塊，重量傳感器和加速度傳感器連接所述信號采集模塊，電動泵組連接執(zhí)行模塊，本實用新型實時測量安裝在各藥箱底部重量傳感器的數(shù)據(jù)，并且輸入PLC控制器中，通過數(shù)據(jù)處理模塊運算，通過執(zhí)行模塊控制電動泵組把各個藥箱中的液體按照平衡公式進行分配，達到自動平衡，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型在有限地機艙空間內(nèi)加大了農(nóng)藥裝載量，減少了無人機往復(fù)裝藥次數(shù)，提高了工作效率。
【專利說明】【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本實用新型涉及民用航空【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系 統(tǒng)。 一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng) 【【背景技術(shù)】】
[0002] 利用無人機對大面積的農(nóng)田實施噴藥及施肥工作，減少了勞動里成本，提高了作 業(yè)效率，目前已經(jīng)有一些農(nóng)業(yè)大戶開始配備此裝備，在國外更是普及。但是目前無人機有效 載藥量小的情況一直存在，隨著發(fā)動機技術(shù)的日益成熟，較長時間的連續(xù)作業(yè)已經(jīng)可以實 現(xiàn)，然而往往是燃料只消耗了一半，農(nóng)藥已經(jīng)噴完，必須回機場加注農(nóng)藥，載藥量已經(jīng)成了 無人機農(nóng)業(yè)作業(yè)的一個瓶頸。
[0003] 無人機，因為它結(jié)構(gòu)上存在一定的特殊性，為了滿足飛行的基本空氣動力要求，所 以很多部位必須有必要的結(jié)構(gòu)和支撐，但是這些結(jié)構(gòu)和支撐對重量十分敏感，所以看似碩 大的無人機機艙，很難把這些空間合理得利用好，同樣，要加大載藥量也不是一味地做大飛 機地體積。本實用新型就是要解決在有限地機艙空間內(nèi)通過自動平衡系統(tǒng)把農(nóng)藥盡可能地 裝多，而且無人機飛行，要滿足縱向、橫向得升力、重力得平衡，也就是所謂得升力焦點和重 力焦點。一般飛機得升力焦點都在機翼的大梁上，也就是說飛機機翼產(chǎn)生的升力集中作用 在機翼的大梁上，飛機上所有物件的重力也作用在大梁上，液體在一個較大的空間里會自 由晃動，這樣會破壞飛機飛行時的平衡問題，所以這就限制了裝農(nóng)藥的容器不能太大，而且 還必須在升力中心位置上，這就限制了飛機的載藥量。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥 自動平衡系統(tǒng)，可以在有限地機艙空間內(nèi)加大農(nóng)藥裝載量，減少往復(fù)次數(shù)，提高無人機工作 效率。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出了一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，包 括無人機本體及固定在無人機本體上的藥箱組、電動泵組和平衡控制系統(tǒng)，所述藥箱組由 前藥箱組和后藥箱組組成，所述前藥箱組固定在無人機本體的升力焦點0的前方，后藥箱 組固定在無人機本體的升力焦點0的后方；電動泵組驅(qū)動所述的藥箱組，所述藥箱組上固 定有重量傳感器，所述無人機本體上固定有加速度傳感器，所述平衡控制系統(tǒng)與電動泵組 連接，所述平衡控制系統(tǒng)包括PL控制器、信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和執(zhí)行模塊，重量傳 感器和加速度傳感器連接所述信號采集模塊，所述電動泵組連接執(zhí)行模塊。
[0006] 作為優(yōu)選，所述的前藥箱組包括第一藥箱和第二藥箱，后藥箱組包括第三藥箱和 第四藥箱，所述第一藥箱、第二藥箱、第三藥箱和第四藥箱底部均分布設(shè)置有重量傳感器， 所述第一藥箱和第二藥箱位于無人機本體的升力焦點0的前方，第三藥箱和第四藥箱位于 無人機本體的升力焦點0的后方。
[0007] 作為優(yōu)選，所述第一藥箱和第二藥箱分別位于無人機本體的左右兩側(cè)，第三藥箱 和第四藥箱分別位于無人機本體的左右兩側(cè)。
[0008] 作為優(yōu)選，所述第一藥箱、第二藥箱、第三藥箱和第四藥箱之間滿足以下公式：
[0009] = G3L3+G4L4
[0010] 上述公式中：U為第一藥箱A到升力焦點0的距離；L2為第二藥箱B到升力焦點0 的距離；L 3為第三藥箱C到升力焦點0的距離；L4為第四藥箱D到升力焦點0的距離A為 第一藥箱A的重量；G 2為第二藥箱B的重量；G3為第三藥箱C的重量；G4為第四藥箱D的重 量。
[0011] 作為優(yōu)選，所述電動泵組包括第一電動泵、第二電動泵、第三電動泵和第四電動 泵，第一電動泵驅(qū)動第一藥箱，第二電動泵驅(qū)動第二藥箱，第三電動泵驅(qū)動第三藥箱，第四 電動泵驅(qū)動第四藥箱。
[0012] 作為優(yōu)選，所述第一藥箱、第二藥箱、第三藥箱和第四藥箱經(jīng)通道彼此連通，方便 電動泵組調(diào)節(jié)各個藥箱內(nèi)的農(nóng)藥。
[0013] 作為優(yōu)選，所述藥箱組中各藥箱均設(shè)置有防晃動機構(gòu)，所述防晃動機構(gòu)包括漂浮 板和若干漂浮座，所述的漂浮座與漂浮板連接固定，漂浮座具有浮力，從而使得漂浮板漂浮 于藥箱的液面上，防止液面產(chǎn)生劇烈的晃動。
[0014] 作為優(yōu)選，所述藥箱組中各藥箱的內(nèi)壁上開設(shè)有與漂浮座的數(shù)量對應(yīng)的凹槽，所 述漂浮座嵌入固定在凹槽內(nèi)，使得凹槽對漂浮座具有定位作用，方便漂浮板跟隨液面在堅 直方向上運動，防止液面產(chǎn)生劇烈的晃動。
[0015] 作為優(yōu)選，所述藥箱組中各藥箱均設(shè)置有定位桿，漂浮板上開設(shè)有與定位桿位置 對應(yīng)的定位孔，定位桿貫穿所述的定位孔，使得定位桿對漂浮板具有定位作用，方便漂浮板 跟隨液面在堅直方向上運動，防止液面產(chǎn)生劇烈的晃動。
[0016] 本實用新型的有益效果：本實用新型中定義飛機飛行高度的變化為"z"軸的運 動，當加速度傳感器檢測到Z軸加速度為0時，就可以實時測量安裝在各藥箱底部重量傳感 器的數(shù)據(jù)，并且輸入PLC控制器中，通過數(shù)據(jù)處理模塊運算，運算出來的結(jié)果，通過執(zhí)行模 塊控制電動泵組把各個藥箱中的液體按照平衡公式進行分配，達到自動平衡，與現(xiàn)有技術(shù) 相比，本實用新型在有限地機艙空間內(nèi)加大了農(nóng)藥裝載量，減少了無人機往復(fù)裝藥次數(shù)，提 高了工作效率。
[0017] 本實用新型的特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進行詳細說明。 【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0018] 圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本實用新型中平衡控制系統(tǒng)框體；
[0020] 圖3是本實用新型中油箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖中：1-無人機本體、2-前藥箱組、3-后藥箱組、4-第一電動泵、5-第二電動泵、 6_第三電動泵、7-第四電動泵、8-加速度傳感器、9-重量傳感器、11-漂浮板、12-漂浮座、 13-凹槽、14-定位桿、15-定位孔、A-第一藥箱、B-第二藥箱、C-第三藥箱、D-第四藥箱。 【【具體實施方式】】
[0022] 參閱圖1、圖2和圖3,本實用新型包括無人機本體1及固定在無人機本體1上的 藥箱組、電動泵組和平衡控制系統(tǒng)，所述藥箱組由前藥箱組2和后藥箱組3組成，所述前藥 箱組2固定在無人機本體1的升力焦點0的前方，后藥箱組3固定在無人機本體1的升力 焦點〇的后方；前藥箱組2中各個藥箱的重量與所述藥箱到升力焦點0的距離乘積之和等 于后藥箱組3中各個藥箱的重量與所述藥箱到升力焦點0的距離乘積之和；電動泵組驅(qū)動 所述的藥箱組，所述藥箱組上固定有重量傳感器9,所述無人機本體1上固定有加速度傳感 器8,所述平衡控制系統(tǒng)與電動泵組連接，所述平衡控制系統(tǒng)包括PLC控制器、信號采集模 塊、數(shù)據(jù)處理模塊和執(zhí)行模塊，重量傳感器9和加速度傳感器8連接所述信號采集模塊，所 述電動泵組連接執(zhí)行模塊，所述的前藥箱組2包括第一藥箱A和第二藥箱B，后藥箱組3包 括第三藥箱C和第四藥箱D，所述第一藥箱A、第二藥箱B、第三藥箱C和第四藥箱D底部均 分布設(shè)置有重量傳感器9,所述第一藥箱A和第二藥箱B位于無人機本體1的升力焦點0的 前方，第三藥箱C和第四藥箱D位于無人機本體1的升力焦點0的后方，所述第一藥箱A和 第二藥箱B分別位于無人機本體1的左右兩側(cè)，第三藥箱C和第四藥箱D分別位于無人機 本體1的左右兩側(cè)，所述第一藥箱A、第二藥箱B、第三藥箱C和第四藥箱D之間滿足以下公 式：
[0023] GA+GA = G3L3+G4L4
[0024] 上述公式中A為第一藥箱A到升力焦點0的距離；L2為第二藥箱B到升力焦點 〇的距離山 3為第三藥箱C到升力焦點0的距離；L4為第四藥箱D到升力焦點0的距離而 為第一藥箱A的重量；G 2為第二藥箱B的重量；G3為第三藥箱C的重量；G4為第四藥箱D的 重量。
[0025] 所述電動泵組包括第一電動泵4、第二電動泵5、第三電動泵6和第四電動泵7,第 一電動泵4驅(qū)動第一藥箱A，第二電動泵5驅(qū)動第二藥箱B，第三電動泵6驅(qū)動第三藥箱B， 第四電動泵7驅(qū)動第四藥箱B，所述第一藥箱A、第二藥箱B、第三藥箱C和第四藥箱D經(jīng)通 道彼此連通，所述藥箱組中各藥箱均設(shè)置有防晃動機構(gòu)，所述防晃動機構(gòu)包括漂浮板11和 若干漂浮座12,所述的漂浮座12與漂浮板11連接固定，所述藥箱組中各藥箱的內(nèi)壁上開設(shè) 有與漂浮座12的數(shù)量對應(yīng)的凹槽13,所述漂浮座12嵌入固定在凹槽13內(nèi)，所述藥箱組中 各藥箱均設(shè)置有定位桿14,漂浮板11上開設(shè)有與定位桿14位置對應(yīng)的定位孔15,定位桿 15貫穿所述的定位孔15。
[0026] 本實用新型的工作原理：飛機的重心是機翼、機身、尾翼等各部分重心的"合重 心"，當模型飛機被設(shè)計出來并且制造出來以后，重心的位置便確定了。飛機是重于空氣的 飛行器，要在空中飛行必須要有升力。升力主要是由機翼和水平尾翼產(chǎn)生的，這兩部分升力 的合力便是模型飛機的總升力，其作用點便是升力焦點，它的位置是否恰當是決定飛機性 能的重要因素之一。由于噴撒作業(yè)的特殊性，無人機在起飛時與降落時的重量會有很大變 化，因為藥量在不斷減少，所以飛行中飛機的載荷不斷在減小。我們定義飛機飛行高度的變 化為"z"軸的運動。在PLC控制器中輸入計算公式：4個藥箱A/B/C/D，藥箱到升力焦點0 的距離為L，并且藥箱A和B在升力焦點0的前方，藥箱C和D在升力焦點0的后方，即得到 公式GA+GA = G3L3+G4L4，當加速度傳感器檢測到z軸加速度為0時，就可以時時測量安裝 在各藥箱底部重量傳感器的數(shù)據(jù)。并且輸入PLC控制器中，通過數(shù)據(jù)處理模塊運算。運算 出來的結(jié)果，通過執(zhí)行模塊控制電動泵組把各個藥箱中的液體按照平衡公式進行分配，達 到自動平衡，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型在有限地機艙空間內(nèi)加大了農(nóng)藥裝載量，減少了 無人機往復(fù)裝藥次數(shù)，提高了工作效率。
[0027] 上述實施例是對本實用新型的說明，不是對本實用新型的限定，任何對本實用新 型簡單變換后的方案均屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于：包括無人機本體（1)及固定 在無人機本體（1)上的藥箱組、電動泵組和平衡控制系統(tǒng)，所述藥箱組由前藥箱組（2)和后 藥箱組（3)組成，所述前藥箱組（2)固定在無人機本體（1)的升力焦點（0)的前方，后藥箱 組（3)固定在無人機本體（1)的升力焦點（0)的后方；電動泵組驅(qū)動所述的藥箱組，所述藥 箱組上固定有重量傳感器（9)，所述無人機本體（1)上固定有加速度傳感器（8)，所述平衡 控制系統(tǒng)與電動泵組連接，所述平衡控制系統(tǒng)包括PLC控制器、信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模 塊和執(zhí)行模塊，重量傳感器（9)和加速度傳感器（8)連接所述信號采集模塊，所述電動泵組 連接執(zhí)行模塊。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于：所述的 前藥箱組（2)包括第一藥箱（A)和第二藥箱（B)，后藥箱組（3)包括第三藥箱（C)和第四 藥箱（D)，所述第一藥箱（A)、第二藥箱（B)、第三藥箱（C)和第四藥箱（D)底部均分布設(shè)置 有重量傳感器（9)，所述第一藥箱（A)和第二藥箱（B)位于無人機本體（1)的升力焦點（0) 的前方，第三藥箱（C)和第四藥箱（D)位于無人機本體（1)的升力焦點（0)的后方。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于：所述第 一藥箱㈧和第二藥箱⑶分別位于無人機本體⑴的左右兩側(cè)，第三藥箱（C)和第四藥 箱（D)分別位于無人機本體（1)的左右兩側(cè)。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于：所 述第一藥箱（A)、第二藥箱（B)、第三藥箱（C)和第四藥箱（D)之間滿足以下公式： GlQ+Ggl^ - G3L3+G4L4 上述公式中：U為第一藥箱（A)到升力焦點（0)的距離；L2為第二藥箱（B)到升力焦 點（〇)的距離山3為第三藥箱（C)到升力焦點（0)的距離；L4為第四藥箱⑶到升力焦點 (〇)的距離而為第一藥箱㈧的重量；G 2為第二藥箱⑶的重量；G3為第三藥箱（C)的重 量；64為第四藥箱⑶的重量。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于：所述電 動泵組包括第一電動泵（4)、第二電動泵（5)、第三電動泵（6)和第四電動泵（7)，第一電動 泵（4)驅(qū)動第一藥箱（A)，第二電動泵（5)驅(qū)動第二藥箱（B)，第三電動泵（6)驅(qū)動第三藥 箱（B)，第四電動泵（7)驅(qū)動第四藥箱（B)。
6. 如權(quán)利要求2所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于：所述第 一藥箱（A)、第二藥箱（B)、第三藥箱（C)和第四藥箱⑶經(jīng)通道彼此連通。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于：所述藥 箱組中各藥箱均設(shè)置有防晃動機構(gòu)，所述防晃動機構(gòu)包括漂浮板（11)和若干漂浮座（12)， 所述的漂浮座（12)與漂浮板（11)連接固定。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于：所述藥 箱組中各藥箱的內(nèi)壁上開設(shè)有與漂浮座（12)的數(shù)量對應(yīng)的凹槽（13)，所述漂浮座（12)嵌 入固定在凹槽（13)內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求7所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于：所述藥 箱組中各藥箱均設(shè)置有定位桿（14)，漂浮板（11)上開設(shè)有與定位桿（14)位置對應(yīng)的定位 孔（15)，定位桿（15)貫穿所述的定位孔（15)。
【文檔編號】G05D1/10GK203849616SQ201420154713
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】黃良峰, 趙婉兒 申請人:紹興卓群航空科技有限公司