一种农作物喷洒无人机用药箱的制作方法

[0001]
本发明涉及农业机械领域，具体涉及一种农作物喷洒无人机用药箱。


背景技术：

[0002]
现代农业机械普遍向自动化、无人化发展，特别是对于大面积农作物药物喷洒，无人化需求更为迫切。植保无人机具有作业高度低，漂移少，可空中悬浮，可远距离遥控操作等优点，因此其在农作物喷洒中应用范围广泛。但是由于无人机在空中仅靠桨翼飞行作业，其机身经常处于摇晃状态，而植保无人机上携带的药瓶或药筒也会随着摇晃，而里面盛放的药液除了会进行震荡外，其也会随着机身的倾斜而倾斜，最后影响无人机的飞行稳定性。而针对无人机飞行稳定性问题，现有技术中也对药箱结构做了相应改进：如专利文献1，其公开了一种植保无人机防晃储液装置，在储液箱中设置了多个纵横交错的安装隔板，将储液箱分成了多个小空间结构，且在固定架上设置了氟橡胶垫或者充放气垫以进一步减少储液箱内药液晃荡，但是该种结构虽然一定程度上减小了药液晃荡，但是储液箱内的药液还是会随着无人机姿势的倾斜而发生倾斜使得药液的重心还是会随着无人机姿态的改变而改变，虽然解决了药液晃动的问题，但是还是不能很好的解决无人机飞行平稳性问题；又如专利文件2，其公开了一种多旋翼植保无人机用药箱，其将药箱本体做成了由封闭曲线绕回转轴旋转360度形成的中空环形腔体结构，且在环形腔体内围绕回转轴设置了螺旋状阻尼片，并将箱体的几何中心设置在回转轴上，与无人机的中心轴重合，通过该种设置，其在一定程度上增加了无人机飞行稳定性，并且防止了药液的的晃动产生的冲击，但是其并没有考虑药液对储液箱重心的影响，且由于将箱体设置为类似梯形结构，出药口设置在箱体底部一端，其并不能很好的使得箱体内的药液都能完全排尽，存在药液残留的问题，同时，由于其未考虑药液重力对无人机重心的影响，因而其也存在无人机稳定性不是很好的问题。
[0003]
[专利文献1] cn103935518b；[专利文献2] cn105235908b。
[0004]
综上所述，现有农作物喷洒无人机仅仅考虑了如何防止药箱内的药液晃荡而影响无人机飞行稳定性，而对于药液随着无人机倾斜造成的重心偏移进一步加大无人机摇摆的问题则没有进行考虑，同时随着药液的喷洒后，药箱内的药液是逐渐减少的，其重心也是变化的，如何能够保证重心不偏移无人机重心也是需要考虑的问题。本申请提供的一种农作物喷洒无人机用药箱即考虑了上述问题，通过将药箱设置为“不倒翁”结构，且在药箱底部设置弹性调整件，使得在药液减少时药箱自动上浮来自动实现药箱的重心调整，从而能够使得无人机具有高稳定性。


技术实现要素：

[0005]
为了克服现有植保无人机药箱的不足，本发明提供了一种技术方案，一种农作物喷洒无人机用药箱，其滑动设置于药箱导向机构内，药箱导向机构通过药箱升降调节机构滑动设置于无人机下框架内，药箱为球形结构，包括球形壳体以及固定设置于球形壳体底
部的配重块，药箱装满药液后其重心与无人机重心重合，药箱导向机构能够使得药箱底部安装的配重块相对于机身始终朝下，使得药箱如“不倒翁”一样，始终保持着配重块朝下，药箱不随着无人机姿势的变换而发生大幅度变化，同时，在药箱内的药液减少后，药箱升降调节机构能够自动驱动药箱相对于下框架上移，提高无人机飞行的稳定性。
[0006]
优选地，在球形壳体的顶部设置有上部开口。
[0007]
优选地，在球形壳体内设置有水平布置的环形挡板，环形挡板固定设置于球形壳体的内壁，且中间设置有圆形开口，在药液有轻微晃荡时，环形挡板都能起到阻挡的作用，同时在药箱轻微倾斜时，环形挡板也能及时阻挡药液，从而能够进一步减小药液的倾斜和晃荡。
[0008]
优选地，为了使得能够适应不停减少的药液，在球形壳体内从上到下，并排依次设置有多个环形挡板。
[0009]
优选地，环形挡板等间距的布置于球形壳体内。
[0010]
优选地，使得配重块选择为铁质结构，喷药机构中的用于吸收药液的出料管末端设置有磁铁，出料管通过磁铁吸引固定到配重块上。
[0011]
优选地，药箱导向机构包括环形凸块一、末端半球形导壳和若干中间半球形导壳，环形凸块一设置于球形壳体下部，中间半球形导壳设置于环形凸块一和末端半球形导壳之间，中间半球形导壳均为半球形结构，均包括位于球体内部的环形凹槽和位于球体外部的环形凸块，且该环形凸块和环形凹槽分别能与临近的中间半球形导壳的环形凹槽或环形凸块相互卡合，从而能够使得一中间半球形导壳相对于另外一半球导壳相对滑动，末端半球形导壳内部设置有末端环形凹槽，该环形凹槽与中间半球形导壳的环形凸块配合，环形凸块和环形凹槽呈一定角度t，每个半球形导壳的t是相同的，且中间半球形导壳的个数n的计算方式为n=(180
°
/t)-1,n为大于等于0的数。
[0012]
优选地，每个中间半球形导壳底部均设置有配重块，从而方便复位。
[0013]
优选地，药箱升降调节机构包括压缩弹簧和导向锁定套杆，下端固定设置于下框架的下底板，上端固定于末端半球形导壳，导向锁定套杆包括导柱、导筒、锁定三角块和三角块锁定机构，锁定三角块均匀分布于导柱上，且锁定三角块的斜边朝上，导柱滑动设置于导筒内，且三角块锁定机构能够与锁定三角块配合，使得在药箱内的药液在减少时，压缩弹簧克服重力驱动导柱向上运动，锁定三角块驱动三角块锁定机构处于打开状态，从而实现药箱随着药液的减少而上升，从而保证药箱重心不会随着药液的减少而偏离无人机重心。
[0014]
优选地，三角块锁定机构包括三角锁头、锁定压簧、锁定导杆和拉环，三角锁头位于锁定导杆的左端，拉环位于锁定导杆的右端，三角锁头的斜边朝下，能够配合锁定三角块，锁定压簧位于三角锁头和导筒之间，将三角锁头压靠于锁定三角块。
[0015]
优选地，t为90
°
时，中间半球形导壳为1个，在中间半球形导壳内部设置有环形凹槽，在中间半球形导壳外部设置有环形凸块，环形凸块一滑动设置于环形凹槽内，环形凸块滑动设置于末端环形凹槽内。
[0016]
本发明的有益效果为：1）、本发明的农作物喷洒无人机用药箱，将药箱创新性的设计为“不倒翁”结构，将药箱设置为球形结构，在药箱底部设置有配重块，使得药箱始终保持着竖直姿势，药箱及内部的药液不会随着无人机姿态的变化而变化，因此从根源上解决了药液产生晃荡；
2）、进一步地，本申请进一步考虑了药箱内的药液随着农药喷洒出去后位面下降，从而导致重心下移使得药箱的重心与无人机重心偏移严重，而使得无人机抗颠簸能力下降的问题，创新性的使得药箱为可以上下滑动的结构，且在药箱底部设置了弹簧结构，在药箱内的药液减少时，其重量必然减少，此时弹簧克服药箱的重力从而带动药箱相应上移，从而使得药箱的重心上移，完美的解决了药箱随着农药的喷洒而重心下移的问题；3）、进一步地，考虑到喷洒农药过程中，药箱对无人机飞行稳定性影响较大，在设计时，使得药箱装好药液时其重心与无人机整体机构的重心重合，从而能更好的解决无人机飞行稳定的问题；4）、进一步地，为了避免药箱内的药液随着药箱的摆动而发生药液晃荡，同时为了适应不同药液量时都能够达到减少药液晃荡的问题，在药箱内设置了多个平行且水平设置的环形挡板，环形挡板中间设置有圆孔，可以供出料管和药液流过，环形挡板可以防止药液的晃荡，同时多个环形挡板也适应了不同药液高度工作起到防晃的作用；5）、进一步地，在药箱和无人机的下框架中设置了多个半球形导壳结构，且多个半球形导壳相互层叠，每个半球形导壳上表面和下表面均设置有导向槽，且导向槽之间均呈一定角度布置，从而使得药箱能够沿不同的方向进行转动，从而能够适应无人机的不同倾斜角度，始终保证药箱位置，且该种结构的设置也不会使得药箱运动的灵敏性过高，该种结构与环形挡板共同作用，总体上使得药箱内的药液防晃效果好；6）、进一步地，在药箱升降调节机构中设置了导向锁定套杆结构，从而使得药箱在进行喷洒农药时，仅能向上运动，而不能向下滑动，从而适应了药箱在药液减少时会因为压缩弹簧的作用而上升的动作，同时，只有手动拉动拉环才能使得药箱下降复位，保证了无人机飞行的稳定性和安全性；7）、进一步地，使得配重块为铁块，出料管的末端设置有磁铁结构，这样，加完药液后，仅需将出料管伸入药箱内部后，出料管即吸住配重块，一方面其克服了现有出料管随无人机姿势改变而发生摆动增大无人机晃动的问题，另一方便由于配重块始终处于底部，结合药箱球形结构的设计，药液受重力影响总是汇聚于配重块处，使得出料管能够吸尽药液而不会产生药液残留的问题，进一步提高了喷洒农药的经济性。
附图说明
[0017]
图1为本发明的无人机结构示意图；图2为本发明的农作物喷洒无人机药箱结构示意图；图3为图2药箱的俯视图；图4为本发明的半球形导壳俯视图；图5为导向锁定套杆结构示意图。
[0018]
标号说明1、上框架；2、下框架；3、螺旋桨；4、药箱；5、药箱导向机构；6、药箱升降调节机构；7、喷药机构；8、球形壳体；9、配重块；10、上部开口；11、环形挡板；12、圆形开口；13、环形凸块一；14、半球形导壳一；15、半球形导壳二；16、半球形导壳三；17、末端半球形导壳；18、环形凹槽一；19、环形凸块二；20、环形凹槽二；21、环形凸块三；22、环形凹槽三；23、环形凸块四；24、环形凹槽四；25、左凸耳；26、右凸耳；27、压缩弹簧；28、导向锁定套杆；29、导柱；30、导筒；
31、锁定三角块；32、三角块锁定机构；33、三角锁头；34、锁定导杆；35、锁定压簧；36、拉环；37、驱动泵；38、出料管；39、输液管；40、喷杆；41、连接座；42、喷头；43、磁铁；44、支架；45、中间半球形导壳。
具体实施方式
[0019]
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
[0020]
如图1-3所示，本发明的农作物喷洒无人机，包括：由上框架1和下框架2组成的机身、安装于机身上部的螺旋桨3、喷药机构7和安装于下框架2内的药箱4，药箱4滑动设置于药箱导向机构5内，药箱导向机构5通过药箱升降调节机构6滑动设置于下框架2内，喷药机构7从药箱4内吸取药液用于喷洒农药，药箱4为球形结构，包括球形壳体8以及固定设置于球形壳体8底部的配重块9，药箱4装满药液后其重心与无人机重心重合，药箱导向机构5能够使得药箱4底部安装的配重块9相对于机身始终朝下，使得药箱4如“不倒翁”一样，始终保持着配重块9朝下，药箱不随着无人机姿势的变换而发生大幅度变化，从而从根源上避免了药液晃荡及倾斜的问题，同时，在药箱内的药液减少后，药箱升降调节机构6能够自动驱动药箱4相对于下框架2上移，从而解决了药液减少后药箱的重心相对于机身下移而造成药箱重心随着药液的减少而逐渐偏离机身重心的问题，能够进一步提高无人机飞行的稳定性。
[0021]
优选地，为了方便加药以及方便药液流出，在球形壳体8的顶部设置有上部开口10。优选地，为了进一步减少药液轻幅度的晃荡，在球形壳体8内设置有水平布置的环形挡板11，环形挡板11固定设置于球形壳体8的内壁，且中间设置有圆形开口12，从而若药液有轻微晃荡，环形挡板11都能起到阻挡的作用，同时在药箱轻微倾斜时，环形挡板11也能及时阻挡药液，从而能够进一步减小药液的倾斜和晃荡问题。优选地，为了使得能够适应不停减少的药液，环形挡板11能够适应不同位置高度的药液而迅速起到阻挡药液的功能，在球形壳体8内从上到下，并排依次设置有多个环形挡板11。优选地，环形挡板11等间距的布置于球形壳体8内。
[0022]
如图1-4所示，药箱导向机构5包括环形凸块一13、中间半球形导壳45和末端半球形导壳17，环形凸块一设置于球形壳体8下部，中间半球形导壳45设置于环形凸块一13和末端半球形导壳17之间，如图4所示，中间半球形导壳45均为半球形结构，均包括位于球体内部的环形凹槽和位于球体外部的环形凸块，且该环形凸块和环形凹槽分别能与临近的中间半球形导壳45的环形凹槽、环形凸块相互卡合，从而能够使得一中间半球形导壳45相对于另外一半球导壳相对滑动，末端半球形导壳17内部设置有末端环形凹槽24，该环形凹槽24与中间半球形导壳45的环形凸块配合，环形凸块和环形凹槽呈一定角度t，每个半球形导壳45的t是相同的，且中间半球形导壳45的个数n的计算方式为n=(180
°
/t)-1,n为大于等于0的数，如环形凸块和环形凹槽之间呈90
°
，则中间半球导壳45的数量为1个。以此类推，现如图4所示，示例了t=45
°
时中间半球形导壳45的个数及布置，半球形导壳45包括半球形导壳一14，半球形导壳一14的内部设置有环形凹槽一18、外部设置有环形凸块二19，环形凸块一13滑动卡设于环形凹槽一18内；半球形导壳二15，半球形导壳二15的内部设置有环形凹槽二20、外部设置有环形凸块三21，环形凸块二19滑动卡设于环形凹槽二20内；半球形导壳三16，半球形导壳三16的内部设置有环形凹槽三22、外部设置有环形凸块四23，环形凸块三21
滑动卡设于环形凹槽三22内。优选地，为了避免中间半球形导壳在滑动时滑出，使得环形凸块长度为整个半球形的1/4或更小，而使得环形凹槽的两端都设置卡块。优选地，末端半球形导壳17在两端分别设置有左凸耳25和右凸耳26。进一步地，为了保证中间半球形导壳45能够复位，使得中间半球形导壳45也同样设置有配重块，从而在无人机姿势水平后进行复位。
[0023]
如图1和5所示，药箱升降调节机构6包括压缩弹簧27和导向锁定套杆28，下端固定设置于下框架2的下底板，上端固定于末端半球形导壳17。优选地，药箱升降调节机构6包括两套，且分别与左凸耳25和右凸耳26连接。优选地，导向锁定套杆28包括导柱29、导筒30、锁定三角块31和三角块锁定机构32，锁定三角块31均匀分布于导柱29上，且锁定三角块31的斜边朝上，导柱29滑动设置于导筒30内，且三角块锁定机构32能够与锁定三角块31配合，使得在药箱4内的药液在减少时，压缩弹簧27克服重力驱动导柱29向上运动，锁定三角块31驱动三角块锁定机构32处于打开状态，从而实现药箱4随着药液的减少而上升，从而保证药箱重心不会随着药液的减少而偏离无人机重心。优选地，三角块锁定机构32包括三角锁头33、锁定压簧35、锁定导杆34和拉环36，三角锁头33位于锁定导杆34的左端，拉环36位于锁定导杆34的右端，三角锁头33的斜边朝下，能够配合锁定三角块31，锁定压簧35位于三角锁头33和导筒30之间，将三角锁头33压靠于锁定三角块31。
[0024]
如图1-2所示，喷药机构7包括驱动泵37、出料管38、输液管39、喷杆40、连接座41和喷头42，驱动泵37固定设置于上框架1上，驱动泵37下端连接出料管38、左右两端均连接输液管39，出料管38另一端连接药箱4，输液管39另一端连接喷杆40，喷杆40通过连接座41固定连接于下框架2的下端，喷杆40上均匀布置有多个喷头40，驱动泵37通过出料管38吸取药箱4内的药液后，然后通过输液管39输送到喷杆40，最后通过喷头40喷出药液，实现无人机农作物的喷洒。优选地，为了避免药箱4内药液残留，使得配重块9选择为铁质结构，在出料管38末端设置有磁铁43，因此，出料管38能够通过磁铁43吸引固定到配重块9上，一方面避免了出料管的摆动，另一方面能够吸取到药箱4底部的药液。需要强调的是，配重块9和磁铁43并没有堵住输液管39，药液在磁铁3吸引配重块9时仍然能够流过输液管39，如通过在配重块内设置药液流过通道，或者将药液吸口设置在侧面，此处不是重点就不再赘述了。
[0025]
进一步的，在下框架2的底部四角处均设置有支架44，以保证无人机在着陆时也能稳定的进行支撑。优选地，上框架1和下框架2之间为可拆卸连接；优选地，驱动泵37安装于上框架中心处。
[0026]
本发明的无人机的工作过程为：首先，将上框架1从下框架2上拆卸下来，然后，将药箱4取下从上部开口10处加入药液然后将药箱4安装上，或者直接从上部开口10处加入药液，拉动拉环36，从而使得药箱4压缩压缩弹簧27，使得药箱4下移，带下移稳定后，松开拉环36，从而锁定好导向锁定套杆28，完成上药作业，然后将出料管38伸入药箱4内并将上框架1重新安装到下框架2上，完成准备工作。然后启动螺旋桨3，使得无人机飞上高空，在到达需要喷药的农作物上时，启动驱动泵37工作，药液从药箱4进入喷杆40，最后通过喷头42进行喷洒工作。无人机在喷洒过程中，在药液减少时，压缩弹簧27克服药箱4的重力驱动药箱4向上移动，从而保证了药箱4内的重心不会随着药液的减少而向下偏移，同时，无人机在姿态摇摆时，药箱4也能通过药箱导向机构5做类似“不倒翁”动作，而不会随着姿态的变化而发生太大的晃动和摆动。
[0027]
通过以上描述可知，本申请的农作物喷洒无人机用药箱，药箱通过药箱导向机构和配重块做类似“不倒翁”动作，不会随着无人机姿态的变化而发生太大的晃动和摆动，同时，在药箱内部设置了若干环形挡板，进一步减小了药箱晃动问题，药箱通过药箱升降调节机构设置于无人机的下框架内，能够在药液减少时，驱动药箱向上移动，从而保证了药箱的重心不会随着药液的减少而向下偏移，进一步提高了无人机的飞行稳定性。同时，将药箱下部的配重块设置为铁质结构，出料管末端设置磁铁结构，从而解决了药箱内药液残留的问题。

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