一種農(nóng)用無(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)平衡系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種農(nóng)用無(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)平衡系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)本體及固定在無(wú)人機(jī)本體上的藥箱組、電動(dòng)泵組和平衡控制系統(tǒng)，藥箱固定在無(wú)人機(jī)本體的升力焦點(diǎn)O的前后兩方，平衡控制系統(tǒng)包括PLC控制器、信號(hào)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(hào)采集模塊，電動(dòng)泵組連接執(zhí)行模塊，本實(shí)用新型實(shí)時(shí)測(cè)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(guò)數(shù)據(jù)處理模塊運(yùn)算，通過(guò)執(zhí)行模塊控制電動(dòng)泵組把各個(gè)藥箱中的液體按照平衡公式進(jìn)行分配，達(dá)到自動(dòng)平衡，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在有限地機(jī)艙空間內(nèi)加大了農(nóng)藥裝載量，減少了無(wú)人機(jī)往復(fù)裝藥次數(shù)，提高了工作效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本實(shí)用新型涉及民用航空【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種農(nóng)用無(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)平衡系 統(tǒng)。 一種農(nóng)用無(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)平衡系統(tǒng) 【【背景技術(shù)】】
[0002] 利用無(wú)人機(jī)對(duì)大面積的農(nóng)田實(shí)施噴藥及施肥工作，減少了勞動(dòng)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(kāi)始配備此裝備，在國(guó)外更是普及。但是目前無(wú)人機(jī)有效 載藥量小的情況一直存在，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的日益成熟，較長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)作業(yè)已經(jīng)可以實(shí) 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(jī)場(chǎng)加注農(nóng)藥，載藥量已經(jīng)成了 無(wú)人機(jī)農(nóng)業(yè)作業(yè)的一個(gè)瓶頸。
[0003] 無(wú)人機(jī)，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)上存在一定的特殊性，為了滿足飛行的基本空氣動(dòng)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(duì)重量十分敏感，所以看似碩 大的無(wú)人機(jī)機(jī)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(jī)地體積。本實(shí)用新型就是要解決在有限地機(jī)艙空間內(nèi)通過(guò)自動(dòng)平衡系統(tǒng)把農(nóng)藥盡可能地 裝多，而且無(wú)人機(jī)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(diǎn)和重 力焦點(diǎn)。一般飛機(jī)得升力焦點(diǎn)都在機(jī)翼的大梁上，也就是說(shuō)飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生的升力集中作用 在機(jī)翼的大梁上，飛機(jī)上所有物件的重力也作用在大梁上，液體在一個(gè)較大的空間里會(huì)自 由晃動(dòng)，這樣會(huì)破壞飛機(jī)飛行時(shí)的平衡問(wèn)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(jī)的載藥量。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提出一種農(nóng)用無(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥 自動(dòng)平衡系統(tǒng)，可以在有限地機(jī)艙空間內(nèi)加大農(nóng)藥裝載量，減少往復(fù)次數(shù)，提高無(wú)人機(jī)工作 效率。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出了一種農(nóng)用無(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)平衡系統(tǒng)，包 括無(wú)人機(jī)本體及固定在無(wú)人機(jī)本體上的藥箱組、電動(dòng)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(wú)人機(jī)本體的升力焦點(diǎn)0的前方，后藥箱 組固定在無(wú)人機(jī)本體的升力焦點(diǎn)0的后方；電動(dòng)泵組驅(qū)動(dòng)所述的藥箱組，所述藥箱組上固 定有重量傳感器，所述無(wú)人機(jī)本體上固定有加速度傳感器，所述平衡控制系統(tǒng)與電動(dòng)泵組 連接，所述平衡控制系統(tǒng)包括PL控制器、信號(hào)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(hào)采集模塊，所述電動(dòng)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(wú)人機(jī)本體的升力焦點(diǎn)0的前方，第三藥箱和第四藥箱位于 無(wú)人機(jī)本體的升力焦點(diǎn)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(wú)人機(jī)本體的左右兩側(cè)，第三藥箱 和第四藥箱分別位于無(wú)人機(jī)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(diǎn)0的距離；L2為第二藥箱B到升力焦點(diǎn)0 的距離；L 3為第三藥箱C到升力焦點(diǎn)0的距離；L4為第四藥箱D到升力焦點(diǎn)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(dòng)泵組包括第一電動(dòng)泵、第二電動(dòng)泵、第三電動(dòng)泵和第四電動(dòng) 泵，第一電動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)第一藥箱，第二電動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)第二藥箱，第三電動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)第三藥箱，第四 電動(dòng)泵驅(qū)動(dòng)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(dòng)泵組調(diào)節(jié)各個(gè)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(dòng)機(jī)構(gòu)，所述防晃動(dòng)機(jī)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(dòng)。
[0014] 作為優(yōu)選，所述藥箱組中各藥箱的內(nèi)壁上開(kāi)設(shè)有與漂浮座的數(shù)量對(duì)應(yīng)的凹槽，所 述漂浮座嵌入固定在凹槽內(nèi)，使得凹槽對(duì)漂浮座具有定位作用，方便漂浮板跟隨液面在堅(jiān) 直方向上運(yùn)動(dòng)，防止液面產(chǎn)生劇烈的晃動(dòng)。
[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(kāi)設(shè)有與定位桿位置 對(duì)應(yīng)的定位孔，定位桿貫穿所述的定位孔，使得定位桿對(duì)漂浮板具有定位作用，方便漂浮板 跟隨液面在堅(jiān)直方向上運(yùn)動(dòng)，防止液面產(chǎn)生劇烈的晃動(dòng)。
[0016] 本實(shí)用新型的有益效果：本實(shí)用新型中定義飛機(jī)飛行高度的變化為"z"軸的運(yùn) 動(dòng)，當(dāng)加速度傳感器檢測(cè)到Z軸加速度為0時(shí)，就可以實(shí)時(shí)測(cè)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(guò)數(shù)據(jù)處理模塊運(yùn)算，運(yùn)算出來(lái)的結(jié)果，通過(guò)執(zhí)行模 塊控制電動(dòng)泵組把各個(gè)藥箱中的液體按照平衡公式進(jìn)行分配，達(dá)到自動(dòng)平衡，與現(xiàn)有技術(shù) 相比，本實(shí)用新型在有限地機(jī)艙空間內(nèi)加大了農(nóng)藥裝載量，減少了無(wú)人機(jī)往復(fù)裝藥次數(shù)，提 高了工作效率。
[0017] 本實(shí)用新型的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 【【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本實(shí)用新型中平衡控制系統(tǒng)框體；
[0020] 圖3是本實(shí)用新型中油箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖中：1-無(wú)人機(jī)本體、2-前藥箱組、3-后藥箱組、4-第一電動(dòng)泵、5-第二電動(dòng)泵、 6_第三電動(dòng)泵、7-第四電動(dòng)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(shí)施方式】】
[0022] 參閱圖1、圖2和圖3,本實(shí)用新型包括無(wú)人機(jī)本體1及固定在無(wú)人機(jī)本體1上的 藥箱組、電動(dòng)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(wú)人機(jī)本體1的升力焦點(diǎn)0的前方，后藥箱組3固定在無(wú)人機(jī)本體1的升力 焦點(diǎn)〇的后方；前藥箱組2中各個(gè)藥箱的重量與所述藥箱到升力焦點(diǎn)0的距離乘積之和等 于后藥箱組3中各個(gè)藥箱的重量與所述藥箱到升力焦點(diǎn)0的距離乘積之和；電動(dòng)泵組驅(qū)動(dòng) 所述的藥箱組，所述藥箱組上固定有重量傳感器9,所述無(wú)人機(jī)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(dòng)泵組連接，所述平衡控制系統(tǒng)包括PLC控制器、信號(hào)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(hào)采集模塊，所 述電動(dòng)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(wú)人機(jī)本體1的升力焦點(diǎn)0的 前方，第三藥箱C和第四藥箱D位于無(wú)人機(jī)本體1的升力焦點(diǎn)0的后方，所述第一藥箱A和 第二藥箱B分別位于無(wú)人機(jī)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(wú)人機(jī) 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(diǎn)0的距離；L2為第二藥箱B到升力焦點(diǎn) 〇的距離山 3為第三藥箱C到升力焦點(diǎn)0的距離；L4為第四藥箱D到升力焦點(diǎn)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(dòng)泵組包括第一電動(dòng)泵4、第二電動(dòng)泵5、第三電動(dòng)泵6和第四電動(dòng)泵7,第 一電動(dòng)泵4驅(qū)動(dòng)第一藥箱A，第二電動(dòng)泵5驅(qū)動(dòng)第二藥箱B，第三電動(dòng)泵6驅(qū)動(dòng)第三藥箱B， 第四電動(dòng)泵7驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)，所述防晃動(dòng)機(jī)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(kāi)設(shè) 有與漂浮座12的數(shù)量對(duì)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(kāi)設(shè)有與定位桿14位置對(duì)應(yīng)的定位孔15,定位桿 15貫穿所述的定位孔15。
[0026] 本實(shí)用新型的工作原理：飛機(jī)的重心是機(jī)翼、機(jī)身、尾翼等各部分重心的"合重 心"，當(dāng)模型飛機(jī)被設(shè)計(jì)出來(lái)并且制造出來(lái)以后，重心的位置便確定了。飛機(jī)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(jī)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(jī)的總升力，其作用點(diǎn)便是升力焦點(diǎn)，它的位置是否恰當(dāng)是決定飛機(jī)性 能的重要因素之一。由于噴撒作業(yè)的特殊性，無(wú)人機(jī)在起飛時(shí)與降落時(shí)的重量會(huì)有很大變 化，因?yàn)樗幜吭诓粩鄿p少，所以飛行中飛機(jī)的載荷不斷在減小。我們定義飛機(jī)飛行高度的變 化為"z"軸的運(yùn)動(dòng)。在PLC控制器中輸入計(jì)算公式：4個(gè)藥箱A/B/C/D，藥箱到升力焦點(diǎn)0 的距離為L(zhǎng)，并且藥箱A和B在升力焦點(diǎn)0的前方，藥箱C和D在升力焦點(diǎn)0的后方，即得到 公式GA+GA = G3L3+G4L4，當(dāng)加速度傳感器檢測(cè)到z軸加速度為0時(shí)，就可以時(shí)時(shí)測(cè)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(guò)數(shù)據(jù)處理模塊運(yùn)算。運(yùn)算 出來(lái)的結(jié)果，通過(guò)執(zhí)行模塊控制電動(dòng)泵組把各個(gè)藥箱中的液體按照平衡公式進(jìn)行分配，達(dá) 到自動(dòng)平衡，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在有限地機(jī)艙空間內(nèi)加大了農(nóng)藥裝載量，減少了 無(wú)人機(jī)往復(fù)裝藥次數(shù)，提高了工作效率。
[0027] 上述實(shí)施例是對(duì)本實(shí)用新型的說(shuō)明，不是對(duì)本實(shí)用新型的限定，任何對(duì)本實(shí)用新 型簡(jiǎn)單變換后的方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種農(nóng)用無(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)平衡系統(tǒng)，其特征在于：包括無(wú)人機(jī)本體（1)及固定 在無(wú)人機(jī)本體（1)上的藥箱組、電動(dòng)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(wú)人機(jī)本體（1)的升力焦點(diǎn)（0)的前方，后藥箱 組（3)固定在無(wú)人機(jī)本體（1)的升力焦點(diǎn)（0)的后方；電動(dòng)泵組驅(qū)動(dòng)所述的藥箱組，所述藥 箱組上固定有重量傳感器（9)，所述無(wú)人機(jī)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(dòng)泵組連接，所述平衡控制系統(tǒng)包括PLC控制器、信號(hào)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(hào)采集模塊，所述電動(dòng)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(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)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(wú)人機(jī)本體（1)的升力焦點(diǎn)（0) 的前方，第三藥箱（C)和第四藥箱（D)位于無(wú)人機(jī)本體（1)的升力焦點(diǎn)（0)的后方。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種農(nóng)用無(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)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(wú)人機(jī)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(wú)人機(jī)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(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)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(diǎn)（0)的距離；L2為第二藥箱（B)到升力焦 點(diǎn)（〇)的距離山3為第三藥箱（C)到升力焦點(diǎn)（0)的距離；L4為第四藥箱⑶到升力焦點(diǎn) (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(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)平衡系統(tǒng)，其特征在于：所述電 動(dòng)泵組包括第一電動(dòng)泵（4)、第二電動(dòng)泵（5)、第三電動(dòng)泵（6)和第四電動(dòng)泵（7)，第一電動(dòng) 泵（4)驅(qū)動(dòng)第一藥箱（A)，第二電動(dòng)泵（5)驅(qū)動(dòng)第二藥箱（B)，第三電動(dòng)泵（6)驅(qū)動(dòng)第三藥 箱（B)，第四電動(dòng)泵（7)驅(qū)動(dòng)第四藥箱（B)。
6. 如權(quán)利要求2所述的一種農(nóng)用無(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)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(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)，所述防晃動(dòng)機(jī)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(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)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(kāi)設(shè)有與漂浮座（12)的數(shù)量對(duì)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(wú)人機(jī)機(jī)載農(nóng)藥自動(dòng)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(kāi)設(shè)有與定位桿（14)位置對(duì)應(yīng)的定位 孔（15)，定位桿（15)貫穿所述的定位孔（15)。
【文檔編號(hào)】G05D1/10GK203849616SQ201420154713
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)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(qǐng)人:紹興卓群航空科技有限公司