一种喷幅和施药量可调的大载荷植保无人机

1.本发明涉及植保无人机的技术领域，特别是涉及一种喷幅和施药量可调的大载荷植保无人机。


背景技术：

2.随着精准农业技术的不断发展，植保无人机的应用越来越广泛，但目前国内的农作物大多不是标准模式种植(根据标准植保机械设定种植间距)，飞手就需要根据种植模式的不同调节喷幅。面对种植模式不标准的果园，为保证航空喷施雾滴的均匀性，频繁手动调节喷幅，不仅降低了作业效率，还给无人机的操作带来了风险。现有的植保无人机进行植保作业时，无法做到实时调节施药量，忽略了田块中的病虫害分布在空间上的差异性，导致部分区域农药用量过度，没有解决农药减量控害的目的。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种喷幅和施药量可调的大载荷植保无人机，以解决上述现有技术存在的问题，使植保无人机喷杆的喷幅和施药量可调，操作方便。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明提供了一种喷幅和施药量可调的大载荷植保无人机，包括大载荷的无人机、药箱、变量施药系统和可调喷幅机构，所述药箱固定于所述无人机的脚支架上且位于所述无人机的控制平台下方，所述脚支架上设置有所述可调喷幅机构，所述药箱和所述可调喷幅机构上连接有所述变量施药系统，所述变量施药系统和可调喷幅机构与所述控制平台电连接，所述控制平台与遥控手柄通讯连接。
6.优选的，所述无人机的搭载平台四角上分别通过一向上倾斜的z型机臂连接有一飞行桨。
7.优选的，所述飞行桨为共轴双桨式飞行桨。
8.优选的，所述可调喷幅机构对称设置于所述无人机两侧的所述脚支架上，包括喷杆和旋转机构，所述喷杆通过所述旋转机构连接于所述脚支架上。
9.优选的，所述旋转机构机构包括舵机、摇杆和连杆，所述喷杆的端部铰接于所述脚支架的横杆上，所述摇杆的一端连接于所述舵机上、另一端铰接于所述连杆的一端上，所述连杆的另一端与所述喷杆的端部铰接，所述舵机固定连接于所述脚支架的横杆上。
10.优选的，所述喷杆包括至少两根，相邻的喷杆之间通过一折叠件连接。
11.优选的，所述折叠件包括第一管箍和第二管箍，所述第一管箍和所述第二管箍分别固定于一所述喷杆的端部上，所述第一管箍和所述第二管箍的一端铰接、另一端卡接后通过螺栓连接。
12.优选的，所述变量施药系统包括图像识别系统、泵体、输药管和喷头，所述图像识别系统设置于所述无人机的前方，所述泵体设置于所述药箱内，所述泵体通过所述输药管与所述喷头连接，所述输药管固定于所述喷杆上，所述喷头活动设置于所述喷杆上，所述图
像识别系统和所述泵体分别与所述控制平台电连接。
13.优选的，所述喷头通过管箍套设于所述喷杆上，所述管箍的接口通过螺栓连接，所述喷头为压力喷头，所述泵体为无刷泵。
14.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
15.本发明变量施药系统和可调喷幅机构，可在喷洒速率不变的情况下，增加病虫害严重区域的施药量，依靠可调喷幅机构实现不同种植模式下的区域性变量喷施，以解决当下植保无人机喷洒药量单一，喷幅范围固定不可调，变量喷施效果差的问题。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明喷幅和施药量可调的大载荷植保无人机的结构示意图一；
18.图2为本发明喷幅和施药量可调的大载荷植保无人机的结构示意图二；
19.图3为本发明喷幅和施药量可调的大载荷植保无人机的结构示意图三；
20.图4为本发明中可调喷幅机构的结构示意图；
21.其中：1-无人机，2-药箱，3-控制平台，4-z型机臂，5-共轴双桨式飞行桨，6-脚支架，7-喷杆，8-喷头，9-舵机，10-摇杆，11-连杆，12-第一管箍，13-第二管箍，14-管箍。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.本发明的目的是提供一种喷幅和施药量可调的大载荷植保无人机，以解决现有技术存在的问题，使植保无人机喷杆的喷幅和施药量可调，操作方便。
24.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
25.如图1至图4所示：本实施例提供了一种喷幅和施药量可调的大载荷植保无人机，包括大载荷的无人机1、药箱2、变量施药系统和可调喷幅机构，药箱2固定于无人机1的脚支架6上且位于无人机1的控制平台3下方，脚支架6上设置有可调喷幅机构，药箱2和可调喷幅机构上连接有变量施药系统，变量施药系统和可调喷幅机构与控制平台3电连接，控制平台3与遥控手柄通讯连接。
26.无人机1的搭载平台四角上分别通过一向上倾斜的z型机臂4连接有一飞行桨，其中，飞行桨为共轴双桨式飞行桨5。本实施例的无人机1为共轴双桨八旋翼，可根据任务载荷需求适应更大的载荷；同时z型机臂4可降低主要载荷的重心，使无人机1载药飞行过程更平稳。
27.本实施例的无人机1控制平台3安装在控制室内，控制室的主体是由两块碳纤维材
料的碳板构成，每块碳板上都预留有连接孔，控制室周围通过铜柱连接上下碳板，为避免喷施药液的飞溅和细小尘土颗粒损坏控制平台3内的系统元器件，在控制平台3外表(铜柱内侧)设计了铝合金挡板，铝合金挡板有一定厚度，挡板上下平面均攻有螺纹孔，即铜柱和铝合金挡板均是通过螺丝与上下碳板连接的，本实施例采用铜柱减少了飞行质量，增加了整机的刚度。其中，无人机1的动力系统包括电机、桨叶、电调、高压锂电池，均可根据任务载荷需求进行升级优化。
28.可调喷幅机构对称设置于无人机1两侧的脚支架6上，包括喷杆7和旋转机构，喷杆7通过旋转机构连接于脚支架6上。旋转机构机构包括舵机9、摇杆10和连杆11，喷杆7的端部铰接于脚支架6的横杆上，摇杆10的一端连接于舵机9上、另一端铰接于连杆11的一端上，连杆11的另一端与喷杆7的端部铰接，舵机9固定连接于脚支架6的横杆上。本实施例的喷杆7在曲柄连杆机构的带动下向中间合拢(减小两喷杆7之间的夹角)，可在喷洒速率不变的情况下，依靠喷杆7夹角的变化实现喷药量的喷幅变量调节；也可以根据作物面积随时变更喷杆7的角度，且两侧喷杆7的角度可以不一致，如附图3所示。
29.喷杆7包括至少两根，相邻的喷杆7之间通过一折叠件连接，其中，折叠件包括第一管箍12和第二管箍13，第一管箍12和第二管箍13分别固定于一喷杆7的端部上，第一管箍12和第二管箍13的一端铰接、另一端卡接后通过螺栓连接，可在无人机1运输途中将喷杆7进行折叠，便于途中运输。
30.变量施药系统包括图像识别系统、泵体、输药管和喷头8，图像识别系统设置于无人机1的前方，泵体设置于药箱2内，泵体通过输药管与喷头8连接，输药管固定于喷杆7上，喷头8活动设置于喷杆7上，图像识别系统和泵体分别与控制平台3电连接，喷头8为压力喷头，泵体为无刷泵，便于调节。喷头8通过管箍14套设于喷杆7上，管箍14的接口通过螺栓连接，拆卸和调节喷头8间距方便，在喷施作业前可调整各个压力喷头之间的间距，确保雾滴在无人机产生的下旋翼风场里，避免出现无药区域。输药管被扎带固定在两侧的可折叠喷杆7上，喷施作业人员可以通过调大泵体的抽水速率，加大喷头8的喷洒速率，进而增加病虫害严重区域的施药量，从而达到变量喷施的目的。
31.本实施例的喷幅和施药量可调的大载荷植保无人机整体工作流程如下：喷施作业人员通过远程控制端控制无人机1起飞至待喷洒作物上空，开始实施药液喷洒，先控制泵体发送抽水信号，控制水泵抽水速率达到所需稳定值，喷头8开始喷洒药液，植保无人机1按照规划好的航线飞行，远处的喷施作业的人员通过无人机1的图像识别系统实时回传的作物病害处方图，判断作物病虫害程度，一方面，喷施作业人员可通过驱动舵机9，利用2.5g等传输pwm信号，将植保无人机1的两侧的喷杆7向中间合拢(减小两可折叠喷杆7之间的夹角)，控制曲柄摇杆周期性摇摆转动，在喷洒速率不变的情况下增加病虫害严重区域的施药量，依靠可折叠喷杆7的结构设计实现区域性变量喷施；另一方面，喷施作业人员可以通过调快水泵的抽水速率，加快压力喷头的喷洒速率，从而达到变量喷施的目的；通过宏观的结构控制和微观的流速控制两方面，达到无人机1变量喷施的目的。
32.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。