多旋翼遙控飛行植保機的制作方法

本發明涉及遙控植保機技術領域，具體涉及一種多旋翼遙控飛行植保機。

背景技術：

農業生產中，病蟲草害防治一直是重要課題，長期以來水稻的病蟲草害防治主要依靠人力使用手動噴霧器和背負式機動噴霧機進行，不僅勞動強度大，作業質量差，而且作業效率低，難以適應迅速有效控制暴發性重大病蟲草害的要求，也已成為制約實現水稻全程機械化目標的主要技術瓶頸。使用植保無人機噴灑農藥是解決水稻田特殊的田間作業條件的有效手段，但是常規的固定翼飛機噴灑技術，作業高度高，霧滴漂移距離大，而且使用地點和時間受到很大的限制，不適合水田病蟲害防治要求。旋翼式飛機特別是無人駕駛的小型旋翼式無人機的發展成熟，為解決水稻田施藥作業提供了新的施藥裝備載體。旋翼式無人機具有作業高度低、飄移少，可空中懸停，無需專用起降機場，旋翼產生的向下氣流有助于增加霧流對作物的穿透性，防治效果高，遠距離遙控操作，噴灑作業人員避免了暴露于農藥的危險，提高了噴灑作業安全性等諸多優點，以其作為施藥裝備載體的超低空低量航空噴施技術已成為農藥噴灑技術的研究熱點之一。

現有的多旋翼遙控飛行植保機主要存在以下缺點：1)結構設計復雜，機臂的長度導致整機占用空間大，裝機運輸時不方便，閑置時也不方便放入室內且占用空間大；2)載藥10千克的多旋翼遙控飛行植保機的重量在26～27千克，重量較重，導致續航時間不長，降低作業效率；3)藥箱采用承載式設計，藥箱內藥箱的振動影響多旋翼遙控飛行植保機飛行的安全性。

因此，有必要提供一種全新的多旋翼遙控飛行植保機以解決上述技術問題。

技術實現要素：

本發明的主要目的是提供一種可折疊、重量輕、續航時間長、飛行平穩、飛行安全性高且噴灑流量與飛行速度聯動的多旋翼遙控飛行植保機，旨在解決現有多旋翼遙控飛行植保機存在的技術問題。

為實現上述目的，本發明提出的一種多旋翼遙控飛行植保機，其包括植保機本體、設于所述植保機本體的施藥系統及用于控制所述多旋翼遙控飛行植保機作業狀態的飛控系統，其中，

所述植保機本體包括機架主體、與所述機架主體底端連接的起落架及與所述機架主體的側面連接的懸臂機構，所述懸臂機構包括等角度圍繞所述機架主體設置的多個機臂、用于將所述機臂和所述機架主體鎖緊固定/分離的連接結構、固設于所述機臂自由端的電機及與所述電機的輸出軸連接的旋翼，在所述機臂和所述機架主體分離后，所述機臂能夠向下折疊；

所述施藥系統包括固設于所述起落架的藥箱、設于所述藥箱且與所述藥箱連通的供藥泵、與所述供藥泵連通的多個噴頭及用于固定所述噴頭的噴灑桿，所述噴灑桿與所述起落架固定連接；

所述飛控系統包括用于對施藥系統的噴灑流量進行控制并對噴灑流量進行記錄、查詢和監控的噴藥管理模塊，所述噴藥管理模塊包括用于檢測多旋翼遙控飛行植保機飛行速度的速度檢測儀及用于控制所述供藥泵輸出流量的數據處理單元，所述速度檢測儀、所述數據處理單元及所述供藥泵依次電連接。

優選地，所述多旋翼遙控飛行植保機還包括固設于所述機架主體的gps，所述飛控系統還包括智能作業模塊，在待作業區域為矩形時，所述智能作業模塊用于根據gps采集的作業區域的起點位置坐標和終點位置坐標自動規劃噴藥路徑。

優選地，所述機臂的數量為八個，所述機架主體包括呈正八邊形的主體部及由主體部的各個頂點延伸的延伸部，所述延伸部與所述機臂通過所述連接結構固定連接。

優選地，所述連接結構包括固定于所述延伸部的操作件及與所述操作件配合且與所述機臂固定連接的鎖緊頭，所述操作件包括旋轉塊及與所述旋轉塊銷軸連接的操作環，所述鎖緊頭包括套設于所述機臂的本體部、設于所述本體部表面的兩個間隔設置的凸起部及夾設于所述凸起部之間的凹陷部，在所述機臂與所述延伸部鎖緊固定時，向上操作所述操作環，所述操作件與所述鎖緊頭分離，能夠向下折疊所述機臂，在所述機臂與所述延伸部分離且所述機臂正對所述延伸部時，向下壓操作環，所述操作環下端抵接所述凸起部的側面，所述旋轉塊抵接所述凹陷部。

優選地，所述懸臂機構還包括用于固定所述機臂與所述電機的安裝座，所述機臂部分收容于所述安裝座，所述電機固設于與所述安裝座上方。

優選地，所述懸臂機構還包括蓋設于所述安裝座末端的緩沖蓋。

優選地，所述機架主體和所述安裝座采用工程塑料制備，所述機臂和所述旋翼采用碳纖維復合材料制備。

優選地，所述起落架包括兩對對稱且傾斜設置的支撐桿、連接同對支撐桿中部的兩個加強橫桿、及分別連接相鄰且不同對所述支撐桿的兩個固定橫桿，所述固定橫桿的兩端連接于所述支撐桿的中部且兩個所述固定橫桿相對設置，所述藥箱的下方殼體向上凹陷形成凹槽，所述固定橫桿位于所述凹槽內與所述凹槽的槽底抵接設置。

優選地，所述植保機本體還包括套設于所述支撐桿上端和/或所述固定橫桿的第一緩沖件，所述第一緩沖件與所述藥箱抵接。

優選地，所述支撐桿向靠近所述機架主體的方向傾斜，所述支撐桿的傾斜角度為65°～75°。

本發明提供的多旋翼遙控飛行植保機的有益效果在于：

一、噴頭的噴灑流量與多旋翼遙控飛行植保機的飛行速度實現聯動，速度檢測儀檢測到的飛行速度越大，供藥泵的供電電流越大，則供藥泵的輸出功率越大，與供藥泵連通的噴頭噴出的流量也越大。當植保無人機飛行速度快時，即植保無人機飛過待作業區域的時間短，通過增加供藥泵的輸出功率使噴頭單位時間內噴出的流量增大，從而保證待作業區域的農作物噴藥均勻，高效率作業的同時能做到節約藥劑。

二、在待業區域為規則的矩形時，可根據采集到的起點位置坐標(經緯度)和終點位置坐標(經緯度)自主飛行，可降低操作人員的工作量和操作人員人為誤差帶來的噴藥不均的問題。

三、固定連接機臂和延伸部的鎖緊裝置設計為扳手式，向上操作所述操作環，所述操作件與所述鎖緊頭分離，能夠向下折疊所述機臂，折疊后體積小方便運輸，在所述機臂與所述延伸部分離且所述機臂正對所述延伸部時，向下壓操作環，所述操作環下端抵接所述凸起部的側面，所述旋轉塊抵接所述凹陷部，所述機臂和所述延伸部被鎖緊裝置固定連接，承受能力強，能夠達到機臂與延伸部一體化設置的效果，長時間使用后也不會產生虛位影響飛行效果。

四、采用模塊化設計，機臂和延伸部通過連接結構連接且可折疊，噴頭和噴藥支撐桿通過u形卡扣連接，電機和機臂通過安裝座連接，操作維護便捷、體積小、重量輕且方便運輸。

五、將藥箱從掛載式改進為承載式，通過在起落架上增設兩個固定橫桿，藥箱底部前后兩端的殼體凹陷形成凹槽，兩個固定橫桿分別對應抵接兩個凹槽的槽底，藥箱重量承載在起落架上，使得多旋翼遙控飛行植保機的重心降低，增速、減速、上升和下降的平穩性增加，水平姿態擺動變小。

六、多旋翼遙控飛行植保機的零配件采用輕量化設計，其中機架主體及安裝座非受力部件由原有的碳纖維材料改進為工程塑料制備，多旋翼遙控飛行植保機的空機重量由原有的15.9千克降低到14.9千克，加藥10千克后的重量不到25千克，提高了續航時間和作業效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。

圖1為本發明提供多旋翼遙控飛行植保機一較佳實施例的立體結構示意圖；

圖2為本發明提供多旋翼遙控飛行植保機的飛控系統的結構框圖；

圖3為本發明提供多旋翼遙控飛行植保機的噴藥管理模塊與供藥泵的連接框圖；

圖4為圖1所示的a部分放大結構示意圖；

圖5為圖1所示的多旋翼遙控飛行植保機連接結構中的鎖緊頭的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

需要說明，本發明實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)僅用于解釋在某一特定姿態(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關系、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。

另外，在本發明中如涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“連接”、“固定”等應做廣義理解，例如，“固定”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

另外，本發明各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本發明要求的保護范圍之內。

本發明提供一種多旋翼遙控飛行植保機用于為農作物噴灑農藥，具有作業高度低、飄移少、可空中懸停、無需專用起降機場和防治效果好等優點。

請參照圖1至圖3，在本發明一實施例中，所述多旋翼遙控飛行植保機，其包括植保機本體、設于所述植保機本體的施藥系統30及用于控制所述多旋翼遙控飛行植保機作業狀態的飛控系統50。

所述植保機本體包括機架主體11、與所述機架主體11底端連接的起落架13及與所述機架主體11的側面連接的懸臂機構15，所述懸臂機構15包括等角度圍繞所述機架主體11設置的多個機臂151、用于將所述機臂151和所述機架主體11鎖緊固定/分離的連接結構153、固設于所述機臂151自由端的電機155及與所述電機155的輸出軸連接的旋翼157，在所述機臂151和所述機架主體11分離后，所述機臂151能夠向下折疊。

所述施藥系統30包括固設于所述起落架13的藥箱31、設于所述藥箱31且與所述藥箱31連通的供藥泵33、與所述供藥泵33連通的多個噴頭35及用于固定所述噴頭35的噴灑桿37，所述噴灑桿37與所述起落架13固定連接。

所述飛控系統50包括手動控制模塊51、自動懸停模塊53和噴藥管理模塊55，所述手動控制模塊51用于接收遙控信號并通過該遙控信號控制所述多旋翼遙控飛行植保機的航向和飛行姿態；所述自動懸停模塊53用于在植保機接收不到遙控信號時控制多旋翼遙控飛行植保機自動懸停；所述噴藥管理模塊55用于對施藥系統30的噴灑流量進行控制并對噴灑流量進行記錄、查詢和監控。所述噴藥管理模塊55包括用于檢測多旋翼遙控飛行植保機飛行速度的速度檢測儀551及用于控制所述供藥泵33輸出流量的數據處理單元553，所述速度檢測儀551、所述數據處理單元553及所述供藥泵33依次電連接。數據處理單元553接收到速度檢測儀551發送的檢測結果，并根據該檢測結果調節供藥泵33供電電路的電流大小，且速度檢測儀551檢測到的數據越大，電流越大，則供藥泵的輸出功率越大，與供藥泵33連通的噴頭35噴出的流量也越大。當植保無人機飛行速度快時，即植保無人機飛過待作業區域的時間短，通過增加供藥泵的輸出功率使噴頭單位時間內噴出的流量增大，從而保證待作業區域的農作物噴藥均勻。

在機架主體的上端還設置有電控盒70，電控盒70內收容有鋰電池池組和飛控系統50，鋰電池池組用于為多旋翼遙控飛行植保機提供電源。本發明提供的多旋翼遙控飛行植保機其機臂可折疊縮小占用體積，方便運輸，藥箱固設于起落架且為承載式，可降低多旋翼遙控飛行植保機的重心，保障飛行更平穩，噴灑作業采用聯動式，噴灑均勻且節省藥液。

所述起落架13包括兩對對稱且傾斜設置的支撐桿131、連接同對支撐桿131中部的兩個加強橫桿133、及分別連接相鄰且不同對所述支撐桿131的兩個固定橫桿135，所述固定橫桿135的兩端連接于所述支撐桿131的中部且兩個所述固定橫桿135相對設置。所述藥箱31下方的殼體分別向上凹陷形成的兩個凹槽，所述藥箱31設于所述起落架13且兩個所述固定橫桿135位于所述凹槽內且對應抵接兩個所述凹槽的槽底。具體地，位于左側的兩個支撐桿131為同對支撐桿，位于右側的兩個支撐桿131為同對支撐桿，兩個加強橫桿133是指起落架13中部的左、右兩個橫桿，兩個固定橫桿135是指起落架13中部的前、后兩個橫桿，藥箱31的前端和后端的殼體向上凹陷形成有凹槽313，前、后兩個固定橫桿135對應抵接前、后兩個凹槽313的槽底，藥箱31的重量承載于起落架13的兩個固定橫桿135上，使得所述多旋翼遙控飛行植保機的重心下移，在增速、減速、上升和下降的平穩性增加，水平姿態擺動變小。需要說明的是，本發明實施例中所說的“左”相當于圖1中的左，“右”相當于圖1中的右，“前”相當于圖1中的前，“后”相當于圖1中的后。

作為一個優選方案，所述植保機本體10還包括套設于所述支撐桿131上端和/或所述固定橫桿135的緩沖件，所述緩沖件與藥箱31抵接。藥箱31前后端殼體承載于固定橫桿135上，其側面的殼體與支撐桿131抵接，通過在所述支撐桿131上端和/或所述固定橫桿135上設置緩沖件，可以起到減振的作用，減小藥液振蕩對多旋翼遙控飛行植保機的飛行造成影響。

作為一個優選方案，所述支撐桿131向靠近所述機架主體11的方向傾斜，所述支撐桿131的傾斜角度為65°～75°。通過優化所述支撐桿131的傾斜角度，可進一步降低多旋翼遙控飛行植保機的重心，保證其飛行和起降更平衡。

請結合參閱圖4和圖5，在本實施例中，所述機臂151數量為八個，八個所述機臂151等角度圍繞所述機架主體11設置且與所述機架主體11固定連接。具體地，所述機架主體11包括呈正八邊形的主體部111及由主體部111的各個頂點延伸的延伸部113，所述延伸部113與所述機臂151通過連接結構153鎖緊固定/分離。

連接結構153采用扳手式設計，向上扳將機臂151和延伸部113分離，向下扳則固定機臂151和延伸部113，操作方便，且鎖緊效果非常好，長時間飛行后也不會產生虛位，能達到機臂151和延伸部113一體化設置同樣的固定效果。具體地，所述連接結構153包括固定于所述延伸部113的操作件1531及與所述操作件1531配合且與所述機臂151固定連接的鎖緊頭1533。所述操作件1531包括旋轉塊15313及與所述旋轉塊15313銷軸連接的操作環15311。所述鎖緊頭1533包括套設于所述機臂151的本體部15331、設于所述本體部15331表面的兩個間隔設置的凸起部15333及夾設于所述凸起部15333之間的凹陷部15335。在所述機臂151與所述延伸部113鎖緊固定時，向上操作所述操作環15311，所述操作件1531與所述鎖緊頭1533分離，能夠向下折疊所述機臂151，在所述機臂151與所述延伸部113分離且所述機臂151正對所述延伸部113時，向下壓操作環15311，所述操作環15311下端抵接所述凸起部15333的側面，所述旋轉塊15313抵接所述凹陷部15335，將所述機臂151和所述延伸部113鎖緊。需要說明的是，所述操作環15311的下端指的是在機臂151和延伸部113分離時，其遠離機架主體11的一端，在機臂151和延伸部113鎖緊時的右端，即圖1所示操作環15311的右端。在本實施例中，所述操作環15311的下端為凸起形，而凸起部15333的側面為凹陷的弧形，凸起形的形狀和凹陷的弧形形狀相配合。

作為一個優選方案，所述懸臂機構15還包括安裝座159，所述安裝座159用于固定所述機臂151和電機153。在本實施例中，所述機臂151自由端部分收容于所述安裝座159一端，所述電機153固設于與所述安裝座159另一端上方，所述安裝座159數量為八個。更進一步地，所述懸臂機構15還包括蓋設于所述安裝座159末端的緩沖蓋。所述緩沖蓋蓋設于安裝座159的末端，在多旋翼遙控飛行植保機降落或操作失誤時，避免懸臂機構15受到損壞，提高使用壽命。

在本實施例中，所述機臂151和所述旋翼157采用碳纖維復合材料制備，所述連接結構153采用鋁合金材料制備，而機架主體11、安裝座159和緩沖蓋等非受力件均輕量化設計，采用工程塑料制備，可以降低多旋翼遙控植保機的重量，提高續航時間。

在本實施例中，所述施藥系統30還包括與所述起落架13固定連接的多通接頭，所述多通接頭分別與所述藥箱31、所述供藥泵33和所述噴頭35通過所述導藥軟管連通，相鄰所述噴頭35通過所述導藥軟管連通。具體地，所述多通接頭包括五個接口，其中一個接口與所述藥箱31下方的出藥口通過所述導藥軟管連通，兩個接口分別通過所述導藥軟管與所述供藥泵33連通，另兩個接口分別通過所述導藥軟管與臨近所述加強橫桿設置的所述噴頭35連通，同側的相鄰所述噴頭35之間通過所述導藥軟管連通。

在本實施例中，所述藥箱31與固定橫桿135抵接，其重量承載于固定橫桿135上，可降低多旋翼遙控飛行植保機的重心。供藥泵33固設于藥箱31前端的上方殼體，多通接頭固設于固定橫桿135且位于藥箱31的下方，供藥泵33和多通接頭位于同一端。噴灑桿37固設于所述加強橫桿133，噴頭數量共6個，對稱設置于兩個噴灑桿37上，即每個噴灑桿37上固定三個噴頭35，三個所述噴頭35通過u形卡扣與噴灑桿37卡接，方便拆卸。為了保證多旋翼遙控飛行植保機的平衡性，左右兩端的噴灑桿37和噴頭35均是對稱設置的。

作為一個優選方案，所述多旋翼遙控飛行植保機還包括固設于所述機架主體的gps，所述飛控系統50還包括智能作業模塊57，所述智能作業模塊57用于根據gps采集的作業區域的起點位置坐標(經度和緯度)和終點位置坐標(經度和緯度)自動規劃噴藥路徑。在待作業區域為矩形時，將待作業區域分割成多塊平行且相鄰設置的子區域，其噴藥路徑為類“弓”之形。具體地，首先采集起點a和終點b的位置坐標，定義a點和b點連線所述在邊為x軸，經過a點且與x軸重直的邊為y1，經過b點且與x軸垂直的邊為y2，多旋翼遙控飛行植保機從a點開始作業，首先沿x軸飛行，飛行到b點后90度轉彎，沿y2軸飛行，直線飛行1分鐘或者預設的距離后，再90度轉彎，沿與x軸平行的方向直線飛行，抵達y1軸后，再90度轉彎，沿y1軸飛行，直線飛行1分鐘或者預設的距離后，再90度轉彎，如此反復，直到作業完成，再手動控制多旋翼遙控飛行植保機停止作業。

在本實施例中，多旋翼遙控飛行植保機重量為14.9kg，可載藥10kg，重量輕，續航時間長；機臂采用折疊設計，折疊后體積小，方便運輸，操作維護便捷；采用模塊化設計，機臂和延伸部通過連接結構連接，噴頭和噴灑桿通過u形卡扣連接，電機和機臂通過安裝座連接，操作維護便捷；藥液噴灑流量采用智能控制，與飛行速度聯動，高效率作業的同時能做到節約藥劑；可按定制航線自主飛行，具有自動返航、懸停和失控保護等優點。

以上所述僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是在本發明的構思下，利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接/間接運用在其他相關的技術領域均包括在本發明的專利保護范圍內。