農(nóng)用植保無人機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及農(nóng)用植保無人機，用于向農(nóng)田噴灑藥液，包括：機身部分，該機身部分構成農(nóng)用植保無人機的主體部分，用于為農(nóng)用植保無人機提供動力和支撐；第一集氣包，該第一集氣包設置在機身部分的上方并且由軟質(zhì)材料制成，在該第一集氣包的內(nèi)部待充裝氣體以提供浮力，并且該第一集氣包包括用于向該第一集氣包內(nèi)充裝氣體的進氣口以及用于排出該第一集氣包內(nèi)所容納的氣體的排氣口；以及噴灑裝置，設置在機身部分的下方，用于噴灑藥液，其中，充氣之后的第一集氣包所產(chǎn)生的浮力能夠與無人機整體重力相平衡。本發(fā)明的農(nóng)用植保無人機具有低能耗、大載荷、長時間作業(yè)的性能，從而能夠實現(xiàn)長時間、高效率的植保作業(yè)。
【專利說明】
農(nóng)用植保無人機
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)植保領域，尤其涉及一種低能耗、大載荷、能夠長時間作業(yè)的農(nóng)用植保無人機。
【背景技術】
[0002]植物保護涉及我國糧食生產(chǎn)安全、食品安全、生態(tài)安全等，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。在全球氣候變暖的今天，突發(fā)性大面積病蟲害頻繁爆發(fā)，現(xiàn)有植保機械已無法滿足防治需求，每年給國家造成巨大的糧食損失。近年來我國高效機械化防治技術得到了較快發(fā)展。農(nóng)業(yè)植保無人機因其作業(yè)效率高、可空中懸停、可在田間地頭垂直起降、機動靈活等優(yōu)勢逐漸應用于農(nóng)業(yè)領域，并已形成一定的使用規(guī)模。
[0003]目前我國植保無人機很大一部分是電動植保無人機，其配備的電池平均續(xù)航能力為8-15分鐘，在飛行過程中需要準備多組電池更換，而平均每組電池價格上千元，作為消耗品成本較高。在電池續(xù)航能力沒有突破之前，如何有效地提高續(xù)航能力和載荷重量是植保無人機企業(yè)面臨的極大挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種農(nóng)用植保無人機，其能夠克服上述現(xiàn)有技術的某種或某些問題。
[0005]本發(fā)明提供了一種農(nóng)用植保無人機，用于向農(nóng)田噴灑藥液，包括:
[0006]機身部分，該機身部分構成農(nóng)用植保無人機的主體部分，用于為農(nóng)用植保無人機提供動力和支撐；
[0007]第一集氣包，該第一集氣包設置在機身部分的上方并且由軟質(zhì)材料制成，在該第一集氣包的內(nèi)部待充裝氣體以提供浮力，并且該第一集氣包包括用于向該第一集氣包內(nèi)充裝氣體的進氣口以及用于排出該第一集氣包內(nèi)所容納的氣體的排氣口；
[0008]以及噴灑裝置，設置在機身部分的下方，用于噴灑藥液，
[0009]其中，充氣之后的第一集氣包所產(chǎn)生的浮力能夠與無人機整體重力相平衡。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的農(nóng)用植保無人機，其具有低能耗、大載荷、長時間作業(yè)的性能，從而能夠實現(xiàn)長時間、高效率的植保作業(yè)。
[0011 ]優(yōu)選地，進氣口和排氣口均設置在第一集氣包的下方。通過這樣設置進氣口和排氣口，能夠對第一集氣包方便地充氣和排氣，并且能夠使進氣口和排氣口方便地打開和閉入口 O
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，機身部分包括用于提供動力的動力部分、用于對該農(nóng)用植保無人機進行控制的控制系統(tǒng)、用于盛放藥液的藥箱以及用于支撐的支架。并且具體地，動力部分和控制系統(tǒng)以與藥液隔離開的方式設置在藥箱的內(nèi)部，支架設置在藥箱的底部外側上。通過該實施例，可以使得機身部分的結構簡單緊湊，并且在使用時方便進行操作。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，該農(nóng)用植保無人機還包括距離傳感器，距離傳感器設置在機身部分的下方，用于實時地測量農(nóng)用植保無人機與地面之間的距離。通過設置這樣的距離傳感器，能夠實時地測量無人機距地面的距離，從而以智能的方式方便精確地控制無人機的飛行高度、飛行速度和噴灑速度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，機身部分還包括旋翼，旋翼平行于機身部分的側面布置，用于控制農(nóng)用植保無人機的飛行方向。通過這樣設置旋翼，能夠使得農(nóng)用植保無人機按照預定的軌道飛行。設置有四個旋翼，這四個旋翼分別布置在機身部分的四個側面上。具體地，旋翼設置在藥箱的四側。通過該實施例，能夠對無人機的飛行方向進行方便的調(diào)控，從而使無人機按預定的路徑進行作業(yè)。
[0015]在本發(fā)明的一個具體實施例中，在第一集氣包的上方還連接有第二集氣包，在第二集氣包中待充裝氣體，充裝氣體之后的第二集氣包能夠向第一集氣包施加向上的拉力。具體地，第二集氣包設置在第一集氣包的上方中央位置，并且第二集氣包充氣之后的體積小于第一集氣包充氣之后的體積。通過該實施方式，防止當在植保作業(yè)過程中第一集氣包內(nèi)的氣體逐漸釋放時，由于第一集氣包為軟質(zhì)的，因此當發(fā)生形變時，可能會干擾其下方的旋翼進而造成的損壞。
[0016]根據(jù)該實施方式，第一和第二集氣包中均能夠被充裝有氦氣。氦氣屬于惰性氣體，性質(zhì)比較穩(wěn)定而且危險性低。但是本發(fā)明并不限于此，這兩個集氣包中可以充裝有其它氣體，并且在這兩個集氣包中可以充裝有不同的氣體。
[0017]優(yōu)選地，藥箱的底部為漏斗形狀，從而使得藥箱中所容納的藥液能夠方便地流出。
[0018]優(yōu)選地，在藥箱上設置有進藥口，用于從進藥口向藥箱注入藥液，在進藥口上設有封蓋，并且在封蓋上設有通氣口，從而用于均衡藥箱內(nèi)的氣壓。
[0019]針對植保無人機面臨的電池續(xù)航能力尚未突破、無人機有效載荷較低的問題，本發(fā)明的低能耗、大載荷的新型氣包式植保無人機，能夠實現(xiàn)較低能耗下的大載荷長時間植保工作。由氦氣包來均衡無人機的重力，大大節(jié)省了能源的消耗。同時，使用此種類型的無人機進行作業(yè)時，可以避免實際作業(yè)過程中人與藥物的直接接觸從而保護人體健康，方便快捷，作業(yè)時間長，作業(yè)效率高，省時省力，節(jié)約人力資源和成本。
[0020]除非明顯抵觸，本發(fā)明不同實施例所涉及的特征可以相互組合。
【附圖說明】
[0021]附圖為本發(fā)明的農(nóng)用植保無人機的整體示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖詳細描述本發(fā)明的農(nóng)用植保無人機。本領域技術人員應當理解，下面描述的實施例僅是對本發(fā)明的示例性說明，而非用于對其作出任何限制。
[0023]本發(fā)明提供一種低能耗、大載荷的新型農(nóng)用植保無人機，用于向農(nóng)田噴灑藥液，該無人機能夠實現(xiàn)長時間、高效率的植保作業(yè)。
[0024]該無人機包括:機身部分I，該機身部分I構成無人機的主體部分，用于為無人機提供動力和支撐;第一集氣包2，該第一集氣包2設置在機身部分的上方并且由軟質(zhì)材料制成，在該第一集氣包2的內(nèi)部待充裝氣體以提供浮力；以及噴灑裝置3，噴灑裝置3設置在機身部分I的下方，用于噴灑藥液，噴幅寬度可以依據(jù)具體情況而進行調(diào)整。
[0025]以下根據(jù)附圖詳細地描述該無人機的主要部分的具體結構。
[0026]在該【具體實施方式】中，第一集氣包2中所充裝的氣體為氦氣，因此也稱為氦氣包，從而能夠為無人機提供浮力。但本領域技術人員應該清楚的是，第一集氣包2中也可以充裝其它氣體。第一集氣包2采用軟質(zhì)材料制成，具體但不限制地例如為紡織材料。第一集氣包2中充裝的氣體的量能夠滿足以下條件:使得充氣后的第一集氣包2所產(chǎn)生的浮力能夠與無人機整體重力相均衡。在無人機的工作過程中，隨著藥量的減少氦氣也要被漸漸釋放，以使得無人機與地面始終保持一定的距離。第一集氣包2的形狀不限，只要保證第一集氣包2的底部的受力面積不變即可。
[0027]在第一集氣包2上設置有進氣口 21和排氣口 22。借助進氣口 21，能夠向第一集氣包2中注入氣體。在該進氣口 21設有密封塞(圖中未示出)以與外界形成密封，該進氣口 21設在方便充氣的位置。排氣口22能夠排出第一集氣包2中所容納的氣體，而且能智能地控制排氣量，以使第一集氣包2的氣體余量產(chǎn)生的浮力與無人機整體重力相持平。如附圖中所示，優(yōu)選地，進氣口 21和排氣口 22都設置在第一集氣包2的下方，以方便地進行打開和閉合，但本發(fā)明并不限于此。
[0028]機身部分I包括用于提供動力的動力部分(圖中未示出)、用于對該無人機進行控制的控制系統(tǒng)(未示出)、用于盛放藥液的藥箱11以及用于支撐的支架12。
[0029]在附圖所不的實施方式中，動力部分和控制系統(tǒng)以與藥液隔尚開的方式設置在放置于藥箱11內(nèi)部的隔離室13中，支架12設置在藥箱11的底部外側上。
[0030]提供動力的動力部分的電池、電機和用于調(diào)節(jié)懸翼的轉速的電調(diào)節(jié)器等種類不受限制。
[0031]藥箱11用于容納藥液，其樣式不限，設計為以減震、方便清洗為先，藥箱11的底部以漏斗的形式設計，從而可以緩解當藥液余量少時抽水不暢的問題。但本發(fā)明并不限于此，藥箱11的底部可以是其它形狀，只要其形成可以使藥液能夠方便流出的結構即可。
[0032]在藥箱11上設置有進藥口111，從此進藥口注入藥液，進藥口 111上設有封蓋(圖中未示出)，封蓋上設有通氣口，作用是均衡藥箱內(nèi)的氣壓。在藥箱11上還設置有出藥口 112，其有兩個作用:I)可作為出藥口而連接微型水栗的進藥口，從而為噴灑設備提供藥液;2)可作為排藥口，方便沖洗藥箱。
[0033]支架12的形式樣式不限，用于對機體形成支撐。
[0034]該無人機還包括距離傳感器(圖中未示出)，該距離傳感器設置在藥箱11的底部(即，機身部分的下方)，用于實時地監(jiān)測無人機與地面的距離D。在作業(yè)中，設定一個無人機與地面的安全距離范圍(Dmin，Dmax)。當無人機與地面的距離D小于規(guī)定最低距離Dmin時，說明無人機整體重力大于第一集氣包2提供的浮力，此時，為了保證重力與浮力的平衡和均勻噴灑，在加大噴藥量的同時加大無人機的飛行速度，直至回歸到安全距離;而當無人機與地面的距離D大于Dmax時，說明無人機整體重力小于第一集氣包2提供的浮力，此時，為了保證重力與浮力的平衡和均勻噴灑，加大氣體的排放直至回歸到安全距離。
[0035]機身部分I還包括旋翼14，旋翼14平行于機身部分(在本實施方式中具體地為藥箱11)的側面布置，用于控制無人機的飛行方向，使得無人機能夠按照預定的軌道飛行。并且在本【具體實施方式】中，設置有四個旋翼14，這四個旋翼分別布置在藥箱11的前、后、左、右這四個側面上。但本本發(fā)明并不限于此，旋翼14的數(shù)量可以是其它數(shù)量。旋翼14的方向與傳統(tǒng)的無人機旋翼的方向相垂直，即，本發(fā)明的旋翼14平行于藥箱的側面布置，從而旋翼的旋轉能夠產(chǎn)生水平方向的推力，這樣設置的作用是控制無人機的飛行方向，當無人機偏離預設軌道時，旋翼相互合作，使無人機回歸到預設軌道上，從而使無人機按預定的路徑進行作業(yè)。
[0036]如附圖所示，在第一集氣包2的上方還設置有第二集氣包4，在該第二集氣包4中待充裝有氣體，例如在當前實施方式中，所充裝的氣體也為氦氣(但本發(fā)明并不限于此，其還可以被充裝與第一集氣包中不同的其它種類的氣體)，并且，第二集氣包4在充裝氣體之后的體積小于充氣之后的第一集氣包2的體積，因此在本實施方式中還可以稱之為小氦氣包。充裝氣體之后第二集氣包4能夠向位于其下方并與之連接的第一集氣包2施加向上的拉力，從而防止當在植保作業(yè)過程中第一集氣包2內(nèi)的氣體逐漸釋放時，由于第一集氣包2為軟質(zhì)的，因此當發(fā)生形變時，可能會干擾其下方的旋翼14進而造成的損壞。該第二集氣包4始終為密封狀態(tài)并且位于第一集氣包2的上方或中間，并與第一集氣包2相連。
[0037]本發(fā)明的農(nóng)用植保無人機通過氣體(在本實施方式中為氦氣)在空氣中的浮力來均衡無人機的整體重力，從而減少了能源的消耗。集氣包的設計是為了提供浮力，而使得浮力與藥箱與無人機的總重量相均衡。
[0038]針對農(nóng)用植保無人機面臨的電池續(xù)航能力尚未突破、無人機有效載荷較低的問題，本發(fā)明的低能耗、大載荷的新型氣包式植保無人機，能夠實現(xiàn)較低能耗下的大載荷長時間植保工作。由氦氣包來均衡無人機的重力，大大節(jié)省了能源的消耗。同時，使用此種類型的無人機進行作業(yè)時，可以避免實際作業(yè)過程中人與藥物的直接接觸從而保護人體健康，方便快捷，作業(yè)時間長，作業(yè)效率高，省時省力，節(jié)約人力資源和成本。
【主權項】
1.一種農(nóng)用植保無人機，用于向農(nóng)田噴灑藥液，包括: 機身部分，該機身部分構成農(nóng)用植保無人機的主體部分，用于為農(nóng)用植保無人機提供動力和支撐； 第一集氣包，該第一集氣包設置在機身部分的上方并且由軟質(zhì)材料制成，在該第一集氣包的內(nèi)部待充裝氣體以提供浮力，并且該第一集氣包包括用于向該第一集氣包內(nèi)充裝氣體的進氣口以及用于排出該第一集氣包內(nèi)所容納的氣體的排氣口； 以及噴灑裝置，設置在機身部分的下方，用于噴灑藥液， 其中，充氣之后的第一集氣包所產(chǎn)生的浮力能夠與無人機整體重力相平衡。2.根據(jù)權利要求1所述的農(nóng)用植保無人機，其中，機身部分包括用于提供動力的動力部分、用于對該農(nóng)用植保無人機進行控制的控制系統(tǒng)、用于盛放藥液的藥箱以及用于支撐的支架。3.根據(jù)權利要求2所述的農(nóng)用植保無人機，其中，動力部分和控制系統(tǒng)以與藥液隔離開的方式設置在藥箱的內(nèi)部，支架設置在藥箱的底部外側上。4.根據(jù)權利要求1所述的農(nóng)用植保無人機，其中，該農(nóng)用植保無人機還包括距離傳感器，距離傳感器設置在機身部分的下方，用于實時地測量農(nóng)用植保無人機與地面之間的距離。5.根據(jù)權利要求1所述的農(nóng)用植保無人機，其中，第一集氣包中能夠被充裝有氦氣。6.根據(jù)權利要求1所述的農(nóng)用植保無人機，其中，機身部分還包括旋翼，旋翼平行于機身部分的側面布置，用于控制農(nóng)用植保無人機的飛行方向。7.根據(jù)權利要求6所述的農(nóng)用植保無人機，其中，設置有四個旋翼，這四個旋翼分別布置在機身部分的四個側面上。8.根據(jù)權利要求1所述的農(nóng)用植保無人機，其中，在第一集氣包的上方還連接有第二集氣包，在第二集氣包中待充裝氣體，充裝氣體之后的第二集氣包能夠向第一集氣包施加向上的拉力。9.根據(jù)權利要求8所述的農(nóng)用植保無人機，其中，第二集氣包設置在第一集氣包的上方中央位置，并且第二集氣包充氣之后的體積小于第一集氣包充氣之后的體積。10.根據(jù)權利要求8所述的農(nóng)用植保無人機，其中，第二集氣包中能夠被充裝有氦氣。
【文檔編號】B64D1/18GK106043702SQ201610467168
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】劉云玲, 李娜, 李博旭
【申請人】中國農(nóng)業(yè)大學, 北京市新媒體技師學院