CN111547247A - 一种抗风型农业用无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗风型农业用无人机，包括机身，所述机身内从上到下依次设有控制舱与储液舱，且控制舱内固定安装有安装箱，所述安装箱和储液舱内分别设有驱动机构和混液机构，所述机身底部安装有底座，所述底座内贯穿开设有风道和多个喷药口，且每个喷药口与风道之间均连通有负压腔，所述底座内固定安装有多个与储液舱相连通的出液管，每个所述出液管均连通有分液管。本发明中的无人机在风速较低时会喷洒雾状溶液，提高喷洒的均匀度，而在强风天气，无人机会自动喷洒水滴状溶液，避免溶液被风吹散，提高溶液抗风性，此外在无人机飞行时，翼板的上下浮动会带动搅拌球扰动溶液，避免溶液内的药物分层或混合不均匀。

Description

一种抗风型农业用无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种抗风型农业用无人机。

背景技术

随着科技的发展，无人机不仅仅能应用在军用领域，也可以应用在农业、救援、测绘、摄影等民用领域，我国是农业大国，将无人机应用在农业领域无疑会大大提高播种、农药喷洒的效率，同时利用无人机完成农药喷洒工作，还可避免作业人员吸入农药，提高作业安全性。

现有的农业用无人机一般带有一个储液舱，用于放置配比完成后的药液，在无人机飞行喷洒药液的过程中受到气流扰动或无人机转向时，药液难免会发生晃动，从而导致无人机重心偏移，增加操控难度，并且下层的药液容易发生分层现象，影响喷洒效果；此外，将药液雾化后喷出可提高药液喷洒的均匀性，加快植物对药物的吸收，而在大风天气，雾化后的药液极易被风吹散，作业人员还需要在作业前更换无人机上的喷头，费时费力，为此，我们提出一种抗风型农业用无人机。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中农用无人机无法自动改变药液喷洒时液滴直径大小，还需人工更换不同规格喷头的缺点，而提出的一种抗风型农业用无人机。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种抗风型农业用无人机，包括机身，所述机身内从上到下依次设有控制舱与储液舱，且控制舱内固定安装有安装箱，所述安装箱和储液舱内分别设有驱动机构和混液机构；

所述机身底部安装有底座，所述底座内贯穿开设有风道和多个喷药口，且每个喷药口与风道之间均连通有负压腔，所述底座内固定安装有多个与储液舱相连通的出液管，每个所述出液管均连通有分液管，每个所述喷药口内均密封滑动安装有滑动板，且每个滑动板均通过弯杆固定连接有限流板，每个所述限流板上均对称开设有多个出液孔，且位于同一限流板上的多个出液孔的直径从上到下依次增加，每个所述分液管的出液端均与对应限流板密封滑动连接。

优选地，所述驱动机构包括固定座和两个螺旋盘，所述机身的顶部安装有翼板，所述翼板的底端焊接有直杆，且直杆滑动贯穿机身并延伸至固定座处，所述固定座的中部开设有滑动槽，两个所述螺旋盘分别转动安装于安装箱相对的两个侧壁上并关于滑动槽对称，所述直杆的底端设有柱形块，且柱形块的中轴线与滑动槽的中轴线异面垂直，所述柱形块的两端分别与两个螺旋盘滑动连接，每个所述螺旋盘上均通过连杆固定连接有磁板。

优选地，所述混液机构包括浮板和多个搅拌球，所述储液舱的中部固定安装有分隔板，所述分隔板的下表面通过对称分布的多个拉簧与浮板相连接，每个所述搅拌器均通过弹性绳与储液舱的内底壁固定相连，每个所述搅拌器的侧壁上均对称连接有多个长短不一的混合板。

优选地，每个拉簧均由非磁性合金制成，所述浮板为轻质非金属材料制成，且多个拉簧对浮板的拉力在竖直方向上的分力之和小于浮板的重力。

优选地，每个所述搅拌球均为中空结构，且每个搅拌器均由磁性金属材料制成。

本发明的有益效果：

1、通过设置螺旋盘、翼板、柱形块、固定座等装置，在无人机飞行时，翼板的上下运动可以带动螺旋盘的转动，使磁板位置发生变化，从而使搅拌球以及混合板扰动储液舱内的溶液，避免出现溶液内的药物分层或搅拌不均匀的现象，这一装置只依靠风力即可驱动，无需消耗无人机的电力，可相对增长无人机的续航时间。

2、当无人机匀速飞行或翼板受到的风力大小相差不大时，翼板可视为匀速上升，由于螺旋盘根据阿基米德螺旋线制成，根据阿基米德螺旋线自身性质可知，螺旋盘转动的角速度恒定，因此磁板带动搅拌球移动时，搅拌球的运动速度更为平缓，在充分搅拌的前提下可减少溶液液面的波动，提高无人机飞行的平稳性。

3、搅拌球为椭球形，在运动时受到的溶液的阻力更小，当磁板带动搅拌球运动时，搅拌球的方向更容易发生改变，并且各个搅拌球的移动路径不同、混合板的长度也不同，因此搅拌球运动会大大增加溶液间的相对流动。

4、当储液舱内盛放溶液时，浮板受到溶液的浮力作用会漂浮在溶液上表面，减小溶液上表面的波动，并且拉簧会吸收溶液波动时的作用力，防止浮板翻转；浮板上表面为向上凸起的弧形，可避免液体囤积在浮板上而导致浮板被溶液淹没。

5、通过设置风道，当气流从风道内穿过时，根据伯努利原理，气流会在负压腔处形成负压，风速越大，负压越大，因此在大风天气时，滑动板会向风道方向靠近从而带动限流板移动，改变溶液喷洒时的雾化程度。

6、通过在限流板上开设直径从上到下逐渐增大的出液孔，在强风天气，溶液从大直径出液孔处向外喷洒，相较于水雾状的溶液，水滴状的溶液更不容易被强风吹散，因此喷洒效果较好；在风速较小时，溶液从小直径出液孔向外喷洒，雾化后的溶液喷洒更加均匀。

综上所述，本发明中的无人机在风速较低时会喷洒雾状溶液，提高喷洒的均匀度，而在强风天气，无人机会自动喷洒水滴状溶液，避免溶液被风吹散，提高溶液抗风性，此外在无人机飞行时，翼板的上下浮动会带动搅拌球扰动溶液，避免溶液内的药物分层或混合不均匀。

附图说明

图1为本发明提出的一种抗风型农业用无人机的结构示意图；

图2为本发明提出的一种抗风型农业用无人机中储药仓部分的结构示意图；

图3为本发明提出的一种抗风型农业用无人机中驱动机构的结构示意图；

图4为图1中A处放大图；

图5为本发明提出的一种抗风型农业用无人机中限流板的结构示意图；

图6为本发明提出的一种抗风型农业用无人机中固定座的俯视图；

图7为本发明提出的一种抗风型农业用无人机中直杆与柱形块连接处的侧视图。

图中：1机身、2翼板、3直杆、301柱形块、4安装箱、5螺旋盘、6连杆、7磁板、8分隔板、9拉簧、10浮板、11弹性绳、12搅拌球、13喷药口、14挂环、15混合板、16出液口、17固定座、1701滑动槽、18心轴、19装配座、20滑动板、21负压腔、22风道、23出液管、24底座、25分液管、26限流板、27弯杆、28出液孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-7，一种抗风型农业用无人机，包括机身1，机身1内从上到下依次设有控制舱与储液舱，且控制舱内固定安装有安装箱4，安装箱4和储液舱内分别设有驱动机构和混液机构；

机身1底部安装有底座24，底座24内贯穿开设有风道22和多个喷药口13，且每个喷药口13与风道22之间均连通有负压腔21，每个负压腔21的横截面积均小于风道22的横截面积，储液舱的底壁上对称开设有多个出液口16，底座24内固定安装有多个与对应出液口16相连通的出液管23，每个出液管23均连通有分液管25，且每个分液管25的内径均小于对应出液管23的内径，每个喷药口13内均密封滑动安装有滑动板20，且每个滑动板20均通过弯杆27固定连接有限流板26，每个限流板26上均对称开设有多个出液孔28，且位于同一限流板26上的多个出液孔28的直径从上到下依次增加，每个分液管25的出液端均与对应限流板26密封滑动连接；

底座24内对称开设有多个竖直滑槽，且每个竖直滑槽的位置均与对应喷药口13的位置相对应，每个限流板26均密封滑动安装在对应的竖直滑槽内。

本发明中，驱动机构包括固定座17和两个螺旋盘5，机身1的顶部安装有翼板2，翼板2的底端焊接有直杆3，且直杆3滑动贯穿机身1并延伸至固定座17处，固定座17的中部开设有滑动槽1701，两个螺旋盘5分别通过心轴18转动安装于安装箱4相对的两个侧壁上并关于滑动槽1701对称，直杆3的底端设有柱形块301，且柱形块301的中轴线与滑动槽1701的中轴线异面垂直，柱形块301的两端分别与两个螺旋盘5滑动连接，每个螺旋盘5靠近各自中心点的一端均设有装配座19，每个装配座19上均卡设有连杆6并通过连杆6固定连接有磁板7，连杆6以及磁板7可从装配座19上拆卸下来；

两个螺旋盘5的螺旋曲线均为阿基米德螺旋线，阿基米德螺旋线是一个点匀速离开一个固定点的同时又以固定的角速度绕该固定点转动而产生的轨迹，因此柱形块301上下运动时，螺旋盘5可以一直与竖直方向上运动的柱形块301卡接并随柱形块301移动而发生转动。

混液机构包括浮板10和多个搅拌球12，储液舱的中部固定安装有分隔板8，分隔板8的下表面对称安装有多个挂环14，每个挂环14上均连接有拉簧9，且每个拉簧9远离对应挂环14的一端均固定连接有浮板10，每个搅拌球12均通过弹性绳11与储液舱的内底壁固定相连，每个搅拌球12的侧壁上均对称连接有多个长短不一的混合板15，每个搅拌球12均为椭球形，相较于矩形的搅拌球12，椭球形的搅拌球12更容易随磁板7向各个方向运动。

每个拉簧9均由非磁性合金制成，浮板10为轻质非金属材料制成，且多个拉簧9对浮板10的拉力在竖直方向上的分力之和等于浮板10的重力，自然状态下，浮板10靠近储液舱的底壁，浮板10的上表面为隆起的弧形，防止液体滞留在浮板10上。

每个搅拌球12均为中空结构，且每个搅拌球12均由磁性金属材料制成。

本发明使用时，随着无人机的飞行，气流流经翼板2处，根据伯努利原理，翼板2上、下两侧会产生一定的压强差，飞行速度不同这一压强差也会有所不同，因此翼板2会沿直杆3的轴线方向上下运动，从而带动柱形块301沿固定座17上下滑动，因为两个螺旋盘5是基于阿基米德螺旋线制成的螺旋盘5，因此当柱形块301向上运动时，两个螺旋盘5靠近各自中心点的一端会转动靠近固定座17一侧，当柱形块301向下运动时，两个螺旋盘5远离各自中心点的一端会转动并向安装箱4的内底壁方向上运动，连杆6的移动路径曲线与阿基米德线吻合，并且两个连杆6为相对运动，与两个连杆6相连的磁板7与之同步运动；

搅拌球12受到磁板7的磁力作用，若磁板7与搅拌球12间的距离过远，则磁力与浮力之和小于搅拌球12受到的重力，搅拌球12向储液舱底部下沉，若磁板7靠近分隔板8，即与搅拌球12之间的距离较近，则磁力与浮力之和大于搅拌球12受到的重力，搅拌球12会向磁板7方向靠近；由于磁板7的运动为曲线运动，所以搅拌球12的运动轨迹也为曲线，且多个搅拌球12的位置不同运动路径也不同，因此储液舱内的溶液之间会形成对流，防止药物分层沉淀；

在无人机飞行或溶液被扰动时，溶液上层会发生较大的振荡，导致无人机重心改变，增加飞行操控难度，因为浮板10为轻质非金属材料制成，因此在储液舱内有药液时，浮板10受到的浮力与拉簧9对其拉力之和大于其自身重力，浮板10可一直漂浮在溶液表面，并且拉簧9可以吸收储存溶液对浮板10的作用力，维持液面平稳；

在无人机撒药时，对于同一种植区域，一般不会改变无人机的飞行高度，根据伯努利原理，从风道22内穿过的风会在负压腔21处形成负压，当风速较小时，分液管25内的溶液对限流板26的压力大于滑动板20受到的负压作用力，因此滑动板20不会向上滑动，溶液依旧从限流板20上最小直径的出液孔28处流出，当溶液从小直径出液孔28处流出时受到的压力会很大，因此会发生雾化现象，使药物喷洒的更加均匀；

当风速较大时，滑动板20受到的负压压力大于分液管25内的溶液对限流板26的压力，因此，滑动板20会向负压腔21处滑动，因为限流板26上的出液孔28的直径从上到下依次增大，所以分液管25内的溶液流出时雾化程度会减小，相较于细密喷雾状的溶液，水滴状的溶液不容易被强风吹散，具有更佳的喷洒效果，喷洒完成后，在滑动板20以及限流板26的重力作用下，限流板26又会回到初始位置，使分液管25的位置与最小直径的出液孔28的位置相对应。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种抗风型农业用无人机，包括机身(1)，其特征在于，所述机身(1)内从上到下依次设有控制舱与储液舱，且控制舱内固定安装有安装箱(4)，所述安装箱(4)和储液舱内分别设有驱动机构和混液机构；

所述机身(1)底部安装有底座(24)，所述底座(24)内贯穿开设有风道(22)和多个喷药口(13)，且每个喷药口(13)与风道(22)之间均连通有负压腔(21)，所述底座(24)内固定安装有多个与储液舱相连通的出液管(23)，每个所述出液管(23)均连通有分液管(25)，每个所述喷药口(13)内均密封滑动安装有滑动板(20)，且每个滑动板(20)均通过弯杆(27)固定连接有限流板(26)，每个所述限流板(26)上均对称开设有多个出液孔(28)，且位于同一限流板(26)上的多个出液孔(28)的直径从上到下依次增加，每个所述分液管(25)的出液端均与对应限流板(26)密封滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种抗风型农业用无人机，其特征在于，所述驱动机构包括固定座(17)和两个螺旋盘(5)，所述机身(1)的顶部安装有翼板(2)，所述翼板(2)的底端焊接有直杆(3)，且直杆(3)滑动贯穿机身(1)并延伸至固定座(17)处，所述固定座(17)的中部开设有滑动槽(1701)，两个所述螺旋盘(5)分别转动安装于安装箱(4)相对的两个侧壁上并关于滑动槽(1701)对称，所述直杆(3)的底端设有柱形块(301)，且柱形块(301)的中轴线与滑动槽(1701)的中轴线异面垂直，所述柱形块(301)的两端分别与两个螺旋盘(5)滑动连接，每个所述螺旋盘(5)上均通过连杆(6)固定连接有磁板(7)。

3.根据权利要求1所述的一种抗风型农业用无人机，其特征在于，所述混液机构包括浮板(10)和多个搅拌球(12)，所述储液舱的中部固定安装有分隔板(8)，所述分隔板(8)的下表面通过对称分布的多个拉簧(9)与浮板(10)相连接，每个所述搅拌球(12)均通过弹性绳(11)与储液舱的内底壁固定相连，每个所述搅拌球(12)的侧壁上均对称连接有多个长短不一的混合板(15)。

4.根据权利要求3所述的一种抗风型农业用无人机，其特征在于，每个拉簧(9)均由非磁性合金制成，所述浮板(10)为轻质非金属材料制成，且多个拉簧(9)对浮板(10)的拉力在竖直方向上的分力之和等于浮板(10)的重力。

5.根据权利要求3所述的一种抗风型农业用无人机，其特征在于，每个所述搅拌球(12)均为中空结构，且每个搅拌球(12)均由磁性金属材料制成。

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