一种精准作业空中机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种精准作业空中机器人。

背景技术：

目前，用于喷洒农药的空中作业机器人通常是用喷洒作业机构与无人机简单组合而成，一般会在无人机上设置支架，并在支架上均匀分布地设置多个喷头，从而可形成较大的喷洒平面，在进行喷洒作业时，往往是按规划的航线飞行并在作物顶部喷洒，比较适合针对低矮类的农作物和大田农作物进行喷洒作业。对于较高的作物，比如果树，由于其外形复杂，若只在顶部进行喷洒，喷洒的药液难以均匀喷洒到树冠上；因此往往需要根据果树的外形围绕果树规划专门的喷洒路径，使空中机器人围绕果树飞行进行喷洒，而且由于这种空中机器人的喷头是固定连接的，在飞行过程中需要通过改变无人机的姿态来实现喷洒方向的调整，这无疑增加了飞控设计、遥控设备、信号保障等方面的成本和难度。

为此，需要寻求一种方便对较高的作物进行喷洒作业的精准作业空中机器人。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种方便对较高的作物进行喷洒作业的精准作业空中机器人。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种精准作业空中机器人，包括飞行器本体，以及设置在飞行器本体上的供药装置和喷洒装置；

所述喷洒装置包括可上下弯曲的支架，多个设置在所述支架底部的喷头，以及用于驱使所述支架上下弯曲的驱动机构；

所述供药装置用于向所述喷头供液。

所述的精准作业空中机器人中，所述支架包括基架，固定设置在所述基架上的竖直导向杆，以及至少两个对称设置的柔性臂架；

所述柔性臂架包括第一柔性横杆和第二柔性横杆，所述第一柔性横杆的第一端和第二柔性横杆的第一端成一夹角固定连接，所述第一柔性横杆和第二柔性横杆之间连接有若干根纵杆，所述纵杆的两端分别与所述第一柔性横杆和第二柔性横杆铰接；所述第一柔性横杆的底部设置有若干个喷头；

所述第一柔性横杆的下侧和第二柔性横杆的上侧分别设置有一个挡杆，所述挡杆固定设置在所述基架上；

所述第二柔性横杆的第二端与所述基架铰接，所述第一柔性横杆的第二端与所述竖直导向杆中部/基架之间连接有第一连杆和第二连杆；所述第一连杆和第二连杆相向的一端相互铰接，向背的一端分别与第一柔性横杆、竖直导向杆/基架铰接；

所述竖直导向杆上滑动套设有一个滑套，所述滑套与所述第二连杆之间连接有第三连杆，所述第三连杆的两端分别与滑套、第二连杆铰接。

所述的精准作业空中机器人中，所述驱动机构可驱使所述滑套沿所述竖直导向杆往复移动。

进一步的，所述驱动机构包括与所述滑套固定连接的竖直齿条，以及设置在所述基架上的舵机；所述舵机包括与所述竖直齿条啮合的齿轮，以及用于驱动所述齿轮转动的电机。

所述的精准作业空中机器人中，所述基架包括两个相对设置的盖板，以及固定连接在两个盖板之间的第一连接块；所述挡杆连接在两个盖板之间；所述第二柔性横杆的第二端与所述第一连接块铰接。

所述的精准作业空中机器人中，所述第一柔性横杆和第二柔性横杆均由聚氨酯材料制成。

所述的精准作业空中机器人中，所述竖直导向杆上固定套设有一个固定关节，所述第二连杆与所述固定关节铰接。

所述的精准作业空中机器人中，所述第一连杆为弯连杆。

所述的精准作业空中机器人中，所述飞行器本体为多旋翼无人机。

所述的精准作业空中机器人中，所述供药装置包括设置在所述飞行器本体底部的液箱，以及用于把液体从所述液箱输向所述喷洒装置的泵。

有益效果：

本发明提供的一种精准作业空中机器人，可通过驱使所述支架上下弯曲而改变多个喷头的朝向，对较高的作物进行喷洒时，可根据其外形调节支架的弯曲程度，以便各喷头对准作物，实现精准喷洒，且操控方便。

附图说明

图1为本发明提供的精准作业空中机器人的结构示意图。

图2为本发明提供的精准作业空中机器人中，喷洒装置的立体图。

图3为本发明提供的精准作业空中机器人中，喷洒装置的结构示意图。

图4为本发明提供的精准作业空中机器人中，柔性臂架的结构示意图。

图5为支架的弯曲过程的示意图。

图6为本发明提供的精准作业空中机器人的示例性的工作过程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，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发明的限制。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所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下文的公开提供的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本发明提供的一种精准作业空中机器人，包括飞行器本体a，以及设置在飞行器本体a上的供药装置b和喷洒装置c；

见图2，喷洒装置c包括可上下弯曲的支架1，多个设置在支架底部的喷头2，以及用于驱使支架1上下弯曲的驱动机构3；

供药装置b用于向喷头2供液。

飞行过程中，可通过驱使支架1上下弯曲而改变多个喷头2的朝向，对较高的作物进行喷洒时，可根据其外形调节支架1的弯曲程度，以便各喷头对准作物，实现精准喷洒，且操控方便。例如，如图6，对于较高的果树90，其具有较大的树冠，对其进行喷洒时可根据树冠的形状调节支架1的弯曲程度，使支架1曲率大致与树冠相同，从而使各喷头2对准树冠各处，令药液能够比较均匀地喷洒在树冠上，实现精准喷洒，无需使空中机器人围绕果树飞行的同时不断改变飞行姿态来进行喷洒，操控方便。

优选的，喷头2沿支架1的长度方向排布，可以是逐个排布，也可以以多个为一组，并逐组排布。

具体的，见图2、3，支架1包括基架1.1，固定设置在基架1.1上的竖直导向杆1.2，以及至少两个对称设置的柔性臂架1.3；

见图4，柔性臂架1.3包括第一柔性横杆4和第二柔性横杆5，第一柔性横杆4的第一端和第二柔性横杆5的第一端成一夹角固定连接，第一柔性横杆4和第二柔性横杆5之间连接有若干根纵杆6，纵杆6的两端分别与第一柔性横杆4和第二柔性横杆5铰接；第一柔性横杆4的底部设置有若干个喷头2；

见图3，第一柔性横杆4的下侧和第二柔性横杆5的上侧分别设置有一个挡杆7，挡杆7固定设置在基架1.1上；

见图3，第二柔性横杆5的第二端与基架1.1铰接，第一柔性横杆4的第二端与竖直导向杆1.2中部之间（或第一柔性横杆4的第二端与基架1.1之间）连接有第一连杆8和第二连杆9；第一连杆8和第二连杆9相向的一端相互铰接，向背的一端分别与第一柔性横杆4、竖直导向杆1.2（或基架1.1）铰接；

见图3，竖直导向杆1.2上滑动套设有一个滑套10，滑套10与第二连杆9之间连接有第三连杆11，第三连杆11的两端分别与滑套10、第二连杆9铰接（第三连杆11可与第二连杆9的中部铰接，也可以与第二连杆9的的端部铰接）。

参照图5，该支架1的工作原理为：当滑套10下移时，通过第三连杆11拉动第二连杆9往下摆动，从而通过第一连杆8把第一柔性横杆4的第二端往下拉，使第一柔性横杆4压在下侧的挡杆7上，挡杆7产生的朝上的反作用力会使第一柔性横杆4朝下弯曲，由于纵杆6的作用，第二柔性横杆5会一同往下弯，如图中的a所示；当滑套10上移时，通过第三连杆11推动第二连杆9往上摆动，从而通过第一连杆8把第一柔性横杆4的第二端往上拉，在纵杆6的作用下，第二柔性横杆5会往上移从而压在上侧的挡杆7上，该挡杆7产生的朝下的反作用力会使第二柔性横杆5朝上弯曲，由于纵杆6的作用，第一柔性横杆4会一同往上弯，如图中的b所示。

虽然在图1-5中，画出的是设置有两个左右对称的柔性臂架1.3的情况，但不限于此，可根据飞行器本体a的实际承载能力和设备安装空间设置其数量和分布方式。

对于上述的支架1，只需要驱动滑套10上下移动即可实现上下弯曲程度的调节，因此，本实施例中，驱动机构3可驱使滑套10沿竖直导向杆1.2往复移动。

在一些实施方式中，见图2，驱动机构3包括与滑套10固定连接的竖直齿条3.1，以及设置在基架1.1上的舵机3.2；其中，舵机3.2包括与竖直齿条3.1啮合的齿轮（图中没画），以及用于驱动该齿轮转动的电机（图中没画）。舵机3.2中的电机转动时，齿轮会驱动竖直齿条3.1上下移动，从而带动滑套10上下移动。

在另一些实施方式中，驱动机构3可包括气缸、液缸或电动伸缩杆等伸缩式驱动装置，其活动杆（或叫活塞杆）与滑套10连接，通过活动杆的往复运动带动滑套10上下移动。

驱动机构3的结构不限于此。

在一些实施方式中，见图2、3，基架1.1包括两个相对设置的盖板12，以及固定连接在两个盖板12之间的第一连接块13；挡杆7连接在两个盖板12之间；第二柔性横杆5的第二端与第一连接块13铰接。该基架1.1中，竖直导向杆1.2和柔性臂架1.3均伸入两个盖板12之间，柔性臂架1.3无法脱离基架1.1，而且该基架1.1的结构简单、重量小。

在本实施例中，见图2、3，盖板12包括左右延伸的板条状主体，以及设置在板条状主体中部的三角区；三角区上开设有减重孔，板条状主体的两端分别设置有斜向上延伸的斜伸部，该斜伸部用于安装位于第二柔性横杆5的上侧的挡杆7。该盖板12的重量较小，可进一步降低支架1的重量。

为了保证柔性臂架1.3可以上下弯曲，第一柔性横杆4和第二柔性横杆5均需要由具有一定弹性的材料制成；例如第一柔性横杆4和第二柔性横杆5均由聚氨酯材料制成，该材料具有足够弹性，而且重量较小，但不限于此。

其中，竖直导向杆1.2可直接与盖板12固定连接，也可以如图3所示，其上端与第一连接块13固定连接。

在一些实施方式中，见图3，竖直导向杆1.2的下端设置有限位凸起14，以防滑套10脱离竖直导向杆1.2。

在一些实施方式中，见图3，竖直导向杆1.2上固定套设有一个固定关节15，第二连杆9与固定关节15铰接。

在一些优选实施方式中，见图3，第一连杆8为弯连杆。例如，该第一连杆8为l形杆。

其中，飞行器本体a可以是固定翼无人机或多旋翼无人机；优选为多旋翼无人机，因为旋翼无人机可作出悬停和原地旋转等动作，能够做出更精准的喷洒作业，例如，如图6中，飞行器本体a可在果树90上方旋转180°，从而使支架1的两侧各扫过180°，使药液对树冠360°覆盖。

其中，供药装置b包括设置在飞行器本体底部的液箱，以及用于把液体从液箱输向喷洒装置的泵。在一些优选的实施方式中，见图1，液箱的药液入口b1朝上设置，可避免药液入口密封不严时药液在重力作用下泄漏滴落；进一步的该药液入口b1伸出飞行器本体a外，进行药液补充时无需拆下液箱。

为了可实时获取待喷洒作物的外形，还可在飞行器本体a下侧设置三维相机。通过三维相机获取喷洒作物的三维图像信息，从而可根据该喷洒作物调节支架1的弯曲程度，进一步提高精准性。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，其方案与本发明实质上相同。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除