一种热雾施药无人机的制作方法

[0001]
本发明涉及植保无人机技术领域，尤其是一种热雾施药无人机。


背景技术：

[0002]
随着我国城镇化建设的稳步推进，农村劳动力不断向城市转移，农业生产劳动力不足的问题日益凸显，农作物病虫害防治对高工效、高防效、低劳动强度作业技术的需求十分迫切。植保无人机飞防技术和热力烟雾机施药技术近年来在我国均得到了大面积的推广和应用。目前生产上推广应用的植保无人机主要为电动多旋翼无人飞机，载重量小，药液携带能力较低，约为10～20kg，为确保作业效率，亩用药液量一般控制在1.0～2.0公斤，同时由于当前无人机所采用的雾化喷头雾化能力均在90微米以上，作业时产生的亩均总雾滴数不足，防治靶标上雾滴覆盖度难以达标，从而难以保证防效。热力烟雾机施药技术也是近年来在农业生产上进行推广和应用，具有烟雾颗粒小且扩散渗透能力强、防治喷幅宽、作业效率高等优点，但目前常用热力烟雾机为手持式或背负式机型，操作人员劳动强度大，且在高分贝噪音和含药烟雾颗粒中的暴露风险高，难以在生产中进一步推广和应用。


技术实现要素：

[0003]
针对上述现有技术的缺陷，本发明公开了一种热雾施药无人机，其综合植保无人飞机施药和热力烟雾机施药的技术优点，对植保无人机和热力烟雾机进行技术优化和结构改造，并通过测试植保无人飞机旋翼风场对烟雾扩散的影响明确热力烟雾机喷烟口安装位置，将植保无人飞机和热力烟雾机有机组合，研制了热雾施药无人飞机新型植保器械，作业效率高、防治效果好，可广泛应用于玉米、小麦、水稻、果树等作物病虫害防治。
[0004]
本发明利用多旋翼植保无人飞机飞行稳定性高、自主飞行能有效降低作业人员在施药环境中的暴露风险及热力烟雾机施药烟雾颗粒细、扩散渗透能力强、雾滴靶标上药雾覆盖度高、防治喷雾宽、工效高、效果好的优点，通过对植保无人飞机、热力烟雾机进行技术参数的优化升级和结构改造，并充分利用植保无人飞机旋翼下压风场对热雾扩散的控制作用，研究制备了热雾施药植保无人机，在玉米、小麦、水稻及果树等作物病虫害防治上应用前景广阔。
[0005]
一种热雾施药无人机，包括无人机本体、热力烟雾机、药液箱和高稳定性能机脚架；所述无人机本体采用六旋翼植保无人机，所述热力烟雾机固定于该六旋翼植保无人机的高稳定性能机脚架上；所述热雾施药无人机的喷烟口位于所述六旋翼植保无人机中、后四旋翼对角线交叉点正下方前后5cm范围内，与植保无人机旋翼水平方向向下呈(10～30)
°
夹角。
[0006]
优选地，所述热力烟雾机包括：热雾机油箱、双化油器、脉冲点火启停装置、燃烧室、热雾机遥控信号接收模块、喷烟管、压力双喷头；所述热雾机信号接收模块具备遥控点火和停车功能。双的含义为两个。所述压力双喷头中的药液在经过喷烟管后雾化，以热雾形式喷出。
[0007]
优选地，所述的燃烧室，内室容积为300cm
3
；所述喷烟管，长600mm，采用双层不锈钢管设计；
[0008]
优选地，所述热力烟雾机净重低于6.0kg，总长度(800～1000)mm。
[0009]
优选地，所述药液箱中的药液经压力双喷头流进喷烟管中，所述压力双喷头孔径为1.2mm，安装位置为距离燃烧室与喷烟管连接处朝喷烟管方向260mm处，在喷烟管上对称安装。经多次测试在将压力双喷头安装与该位置处效果最佳。
[0010]
优选地，所述的高稳定性能机脚架，采用斜拉式加固设计，由承重竖杆、底杆和斜拉杆组成，所述热雾机油箱、热雾机遥控信号接收模块装配在所述高稳定性能机脚架上，所述化油器为不锈钢进气膜片化油器。
[0011]
优选地，所述热雾施药无人机还包括精准供药控制系统，在(1.0～2.0)l/min速率范围内精准供药，以及电源9v和5v输出便捷、防潮接口。
[0012]
优选地，所述的精准供药控制系统由精准电压控制模块、高灵敏压力传感模块和微型直流电隔膜泵组成，工作供药压力为(0.30
±
0.05)kg/cm
2
[0013]
优选地，所述热雾施药无人机的喷液速率为1～2l/min，飞行速率为2.5～3.0m/s，作业速率为(1334～2668)m
2
/min，
[0014]
优选地，所述的热雾施药无人飞机以大疆t20植保无人机为基础改造而成，用于玉米、小麦、水稻、果树等病虫害防治的。
[0015]
所述的热雾施药无人飞机，在玉米病虫害防治上示范应用，防治喷幅15m，喷幅范围内雾滴覆盖度最低达27个/cm
2
。
[0016]
与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0017]
(1)本方案明确了喷烟口安装在多旋翼无人飞机旋翼风场中的位置，充分利用了旋翼风场的下压作用控制烟雾扩散行为，有效减少了烟雾的漂移，提高了含药雾滴在防治靶标上的覆盖度，提高了农药利用率。
[0018]
(2)本方案改款的热雾机，采用双化油器设计，有效增强了机器作业的稳定性，避免了作业过程中因热雾机熄火导致的漏防和药液滴漏损失。
[0019]
(3)本方案改款的热雾机，对热雾机整体结构进行了优化改造，机器净重低于6.0kg，适应于采用双化油器、遥控点火和停车、双喷头设计，作业稳定性更好，操作简便。
[0020]
(4)本方案优化改造的无人飞机，具有热雾机启动电源接口，热雾机加载到无人机更便携。
[0021]
(5)本方案设计的高稳定性能机脚架，无人飞机降落着地稳定性能高，与无人飞机连接方便，便于无人飞机水雾、热雾两用。
附图说明
[0022]
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]
图1为本发明的整体结构示意图。
[0024]
1.旋翼；2.药液箱；3.热雾机油箱；4.油化器；15脉冲点火启停装置；6.燃烧室；7.
热雾机遥控信号接收模块；8.喷烟管；9.压力双喷头；10.承重竖杆；11.底杆；12.斜拉杆；13.精准控药控制系统
具体实施方式
[0025]
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0026]
需要说明的是，当元件被称为“连接于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0027]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0028]
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0029]
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0030]
如图1所示，为本发明的热雾施药无人机的整体结构图。附图中两条虚线为后四旋翼两条对角线，箭头所指的位置为喷烟口位置，如图箭头所示所述喷烟口位于后四旋翼对角线交叉点正下方。
[0031]
如图1所示本发明中的热雾施药无人机包括无人机本体、热力烟雾机、药液箱(2)和高稳定性能机脚架；所述无人机本体采用六旋翼植保无人机，所述热力烟雾机固定于该六旋翼植保无人机的高稳定性能机脚架上；所述热雾施药无人机的喷烟口位于所述六旋翼植保无人机中、后四旋翼对角线交叉点正下方前后5cm范围内，与植保无人机旋翼水平方向向下呈(10～30)
°
夹角。
[0032]
如图所示所述热力烟雾机包括：热雾机油箱3、双化油器4、脉冲点火启停装置5、燃烧室6、热雾机遥控信号接收模块7、喷烟管8、压力双喷头9；所述热雾机信号接收模块具备遥控点火和停车功能。所述压力双喷头中的药液在经过喷烟管后雾化，以热雾形式喷出。
[0033]
所述的高稳定性能机脚架，采用斜拉式加固设计，由承重竖杆10、底杆11和斜拉杆12组成，所述热雾机油箱、热雾机遥控信号接收模块装配在所述高稳定性能机脚架上。
[0034]
如图所示，所述热雾施药无人机还包括精准供药控制系统13，所述精准控药控制系统在(1.0～2.0)l/min速率范围内精准供药，以及电源9v和5v输出便捷、防潮接口。
[0035]
所述的精准供药控制系统，经测定田间热雾扩散幅宽、热雾微粒粒径大小、热雾微
粒在靶标上的覆盖度及每667m2作业防治药液量等数据，明确其供药速率参数为(1.0～2.0)l/min，供药速率误差在5％以内；
[0036]
所述的热力烟雾机启动所需电源接口，可以选择为内嵌式9v cinch rca接口输出接口,外设硅胶防潮盖。
[0037]
对本发明的热雾施药无人飞机，配合热雾稳定剂(热雾稳定剂与水按1：9的比例混配)，按0.5l/667m
2
的药液量，于2020年8月14日在宿州市农业科技示范园区内进行了玉米田间热雾施药模拟作业，无人飞机飞行速度为2.5m/s，飞行高度为距离玉米冠层1.8m。田间沿无人飞机航线垂直方向，从机载热雾机喷烟管正下方开始，间隔0m、3m、6m、9亩、12m、15m布置垂直标杆，在标杆上按离地垂直距离0.5m、1.0m、1.5m、2.0m处布置氧化镁熏蒸处理过的玻璃片(用于检测热雾滴)，3次重复，统计玻璃片上雾滴数，检测热雾施药无人飞机实施防治作业时田间雾滴分布情况，结果见表1-表3。
[0038]
另设植保无人机喷雾施药对比试验，供试植保无人机雾化器为高速离心式喷头，亩用药液量为2l，植保无人机飞行速度为4m/s，飞行高度为距离玉米冠层1.8m。田间沿无人飞机航线垂直方向，从有效喷幅中间开始，间隔0m、0.3m、0.6m、0.9亩、1.2m、1.5m、1.8亩、2.1m布置垂直标杆，在标杆上按离地垂直距离0.5m、1.0m、1.5m、2.0m处布置水敏纸(用于检测雾滴)，3次重复，统计水敏纸上雾滴数，检测植保无人飞机实施防治作业时田间雾滴分布情况，结果见表4-表6。
[0039]
试验时天气晴朗，气温32摄氏度，西南风1级。
[0040]
采用本发明的热雾施药无人飞机，配合热雾稳定剂进行田间防治模拟作业，在喷幅15m内，玉米田间雾滴覆盖密度平均在28个/cm
2
～103个/cm
2
，基本满足作物病虫害防治对雾滴覆盖度的要求；通过方差分析，结果表明，垂直无人飞机航线的水平方向，除喷烟管正下方航线上雾滴密度显著高于田间其他处理外，距离喷烟管正下方航线3m至15m雾滴覆盖密度平均在28个/cm
2
～58个/cm
2
，各点雾滴密度差异不显著，尤其在距离航线12m和15亩处，最低雾滴覆盖密度也均在28个/cm
2
以上；同时方差分析结果表明，垂直方向上各点雾滴密度差异均不显著。
[0041]
从植保无人机喷雾施药对比试验结果可以看出，离心式雾化器植保无人机防治作业时，雾滴多集中在玉米上中部，中下部雾滴很少，雾滴密度仅(1～3)个/cm
2
，且喷幅范围内，距离航线中心不同位置雾滴密度差异也较大，方差分析结果亦表明，实施作业时玉米田块不同水平距离位置及玉米植株不同高度位置，雾滴密度差异显著。
[0042]
因此，本发明的热雾施药无人飞机，配合热雾稳定剂进行田间防治作业，有效喷幅可达15m，大大提高了作业效率，且雾滴穿透能力强，在玉米植株上、中、下部及喷幅范围(15m)内田间，雾滴分布相对均匀一致。
[0043]
表1热雾施药无人飞机防治作业田间雾滴分布情况(个/cm
2
)
[0044][0045]
表2热雾施药无人飞机防治作业田间雾滴分布方差分析表
[0046][0047][0048]
表3热雾施药无人飞机防治作业田间雾滴分布差异性情况表
[0049][0050]
表4离心式雾化器植保无人机防治作业田间雾滴分布情况(个/cm2)
[0051][0052]
表5离心式雾化器植保无人机防治作业田间雾滴分布方差分析表
[0053][0054][0055]
表6离心式雾化器植保无人机防治作业田间雾滴分布差异性情况表
[0056]
[0057]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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