多旋翼遥控飞行植保机的制作方法

本发明涉及遥控植保机技术领域，具体涉及一种多旋翼遥控飞行植保机。

背景技术：

农业生产中，病虫草害防治一直是重要课题，长期以来水稻的病虫草害防治主要依靠人力使用手动喷雾器和背负式机动喷雾机进行，不仅劳动强度大，作业质量差，而且作业效率低，难以适应迅速有效控制暴发性重大病虫草害的要求，也已成为制约实现水稻全程机械化目标的主要技术瓶颈。使用植保无人机喷洒农药是解决水稻田特殊的田间作业条件的有效手段，但是常规的固定翼飞机喷洒技术，作业高度高，雾滴漂移距离大，而且使用地点和时间受到很大的限制，不适合水田病虫害防治要求。旋翼式飞机特别是无人驾驶的小型旋翼式无人机的发展成熟，为解决水稻田施药作业提供了新的施药装备载体。旋翼式无人机具有作业高度低、飘移少，可空中悬停，无需专用起降机场，旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性，防治效果高，远距离遥控操作，喷洒作业人员避免了暴露于农药的危险，提高了喷洒作业安全性等诸多优点，以其作为施药装备载体的超低空低量航空喷施技术已成为农药喷洒技术的研究热点之一。

现有的多旋翼遥控飞行植保机主要存在以下缺点：1)结构设计复杂，机臂的长度导致整机占用空间大，装机运输时不方便，闲置时也不方便放入室内且占用空间大；2)载药10千克的多旋翼遥控飞行植保机的重量在26～27千克，重量较重，导致续航时间不长，降低作业效率；3)药箱采用承载式设计，药箱内药箱的振动影响多旋翼遥控飞行植保机飞行的安全性。

因此，有必要提供一种全新的多旋翼遥控飞行植保机以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种可折叠、重量轻、续航时间长、飞行平稳、飞行安全性高且喷洒流量与飞行速度联动的多旋翼遥控飞行植保机，旨在解决现有多旋翼遥控飞行植保机存在的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种多旋翼遥控飞行植保机，其包括植保机本体、设于所述植保机本体的施药系统及用于控制所述多旋翼遥控飞行植保机作业状态的飞控系统，其中，

所述植保机本体包括机架主体、与所述机架主体底端连接的起落架及与所述机架主体的侧面连接的悬臂机构，所述悬臂机构包括等角度围绕所述机架主体设置的多个机臂、用于将所述机臂和所述机架主体锁紧固定/分离的连接结构、固设于所述机臂自由端的电机及与所述电机的输出轴连接的旋翼，在所述机臂和所述机架主体分离后，所述机臂能够向下折叠；

所述施药系统包括固设于所述起落架的药箱、设于所述药箱且与所述药箱连通的供药泵、与所述供药泵连通的多个喷头及用于固定所述喷头的喷洒杆，所述喷洒杆与所述起落架固定连接；

所述飞控系统包括用于对施药系统的喷洒流量进行控制并对喷洒流量进行记录、查询和监控的喷药管理模块，所述喷药管理模块包括用于检测多旋翼遥控飞行植保机飞行速度的速度检测仪及用于控制所述供药泵输出流量的数据处理单元，所述速度检测仪、所述数据处理单元及所述供药泵依次电连接。

优选地，所述多旋翼遥控飞行植保机还包括固设于所述机架主体的gps，所述飞控系统还包括智能作业模块，在待作业区域为矩形时，所述智能作业模块用于根据gps采集的作业区域的起点位置坐标和终点位置坐标自动规划喷药路径。

优选地，所述机臂的数量为八个，所述机架主体包括呈正八边形的主体部及由主体部的各个顶点延伸的延伸部，所述延伸部与所述机臂通过所述连接结构固定连接。

优选地，所述连接结构包括固定于所述延伸部的操作件及与所述操作件配合且与所述机臂固定连接的锁紧头，所述操作件包括旋转块及与所述旋转块销轴连接的操作环，所述锁紧头包括套设于所述机臂的本体部、设于所述本体部表面的两个间隔设置的凸起部及夹设于所述凸起部之间的凹陷部，在所述机臂与所述延伸部锁紧固定时，向上操作所述操作环，所述操作件与所述锁紧头分离，能够向下折叠所述机臂，在所述机臂与所述延伸部分离且所述机臂正对所述延伸部时，向下压操作环，所述操作环下端抵接所述凸起部的侧面，所述旋转块抵接所述凹陷部。

优选地，所述悬臂机构还包括用于固定所述机臂与所述电机的安装座，所述机臂部分收容于所述安装座，所述电机固设于与所述安装座上方。

优选地，所述悬臂机构还包括盖设于所述安装座末端的缓冲盖。

优选地，所述机架主体和所述安装座采用工程塑料制备，所述机臂和所述旋翼采用碳纤维复合材料制备。

优选地，所述起落架包括两对对称且倾斜设置的支撑杆、连接同对支撑杆中部的两个加强横杆、及分别连接相邻且不同对所述支撑杆的两个固定横杆，所述固定横杆的两端连接于所述支撑杆的中部且两个所述固定横杆相对设置，所述药箱的下方壳体向上凹陷形成凹槽，所述固定横杆位于所述凹槽内与所述凹槽的槽底抵接设置。

优选地，所述植保机本体还包括套设于所述支撑杆上端和/或所述固定横杆的第一缓冲件，所述第一缓冲件与所述药箱抵接。

优选地，所述支撑杆向靠近所述机架主体的方向倾斜，所述支撑杆的倾斜角度为65°～75°。

本发明提供的多旋翼遥控飞行植保机的有益效果在于：

一、喷头的喷洒流量与多旋翼遥控飞行植保机的飞行速度实现联动，速度检测仪检测到的飞行速度越大，供药泵的供电电流越大，则供药泵的输出功率越大，与供药泵连通的喷头喷出的流量也越大。当植保无人机飞行速度快时，即植保无人机飞过待作业区域的时间短，通过增加供药泵的输出功率使喷头单位时间内喷出的流量增大，从而保证待作业区域的农作物喷药均匀，高效率作业的同时能做到节约药剂。

二、在待业区域为规则的矩形时，可根据采集到的起点位置坐标(经纬度)和终点位置坐标(经纬度)自主飞行，可降低操作人员的工作量和操作人员人为误差带来的喷药不均的问题。

三、固定连接机臂和延伸部的锁紧装置设计为扳手式，向上操作所述操作环，所述操作件与所述锁紧头分离，能够向下折叠所述机臂，折叠后体积小方便运输，在所述机臂与所述延伸部分离且所述机臂正对所述延伸部时，向下压操作环，所述操作环下端抵接所述凸起部的侧面，所述旋转块抵接所述凹陷部，所述机臂和所述延伸部被锁紧装置固定连接，承受能力强，能够达到机臂与延伸部一体化设置的效果，长时间使用后也不会产生虚位影响飞行效果。

四、采用模块化设计，机臂和延伸部通过连接结构连接且可折叠，喷头和喷药支撑杆通过u形卡扣连接，电机和机臂通过安装座连接，操作维护便捷、体积小、重量轻且方便运输。

五、将药箱从挂载式改进为承载式，通过在起落架上增设两个固定横杆，药箱底部前后两端的壳体凹陷形成凹槽，两个固定横杆分别对应抵接两个凹槽的槽底，药箱重量承载在起落架上，使得多旋翼遥控飞行植保机的重心降低，增速、减速、上升和下降的平稳性增加，水平姿态摆动变小。

六、多旋翼遥控飞行植保机的零配件采用轻量化设计，其中机架主体及安装座非受力部件由原有的碳纤维材料改进为工程塑料制备，多旋翼遥控飞行植保机的空机重量由原有的15.9千克降低到14.9千克，加药10千克后的重量不到25千克，提高了续航时间和作业效率。

附图说明

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供多旋翼遥控飞行植保机一较佳实施例的立体结构示意图；

图2为本发明提供多旋翼遥控飞行植保机的飞控系统的结构框图；

图3为本发明提供多旋翼遥控飞行植保机的喷药管理模块与供药泵的连接框图；

图4为图1所示的a部分放大结构示意图；

图5为图1所示的多旋翼遥控飞行植保机连接结构中的锁紧头的结构示意图。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作出创造性劳动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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提供一种多旋翼遥控飞行植保机用于为农作物喷洒农药，具有作业高度低、飘移少、可空中悬停、无需专用起降机场和防治效果好等优点。

请参照图1至图3，在本发明一实施例中，所述多旋翼遥控飞行植保机，其包括植保机本体、设于所述植保机本体的施药系统30及用于控制所述多旋翼遥控飞行植保机作业状态的飞控系统50。

所述植保机本体包括机架主体11、与所述机架主体11底端连接的起落架13及与所述机架主体11的侧面连接的悬臂机构15，所述悬臂机构15包括等角度围绕所述机架主体11设置的多个机臂151、用于将所述机臂151和所述机架主体11锁紧固定/分离的连接结构153、固设于所述机臂151自由端的电机155及与所述电机155的输出轴连接的旋翼157，在所述机臂151和所述机架主体11分离后，所述机臂151能够向下折叠。

所述施药系统30包括固设于所述起落架13的药箱31、设于所述药箱31且与所述药箱31连通的供药泵33、与所述供药泵33连通的多个喷头35及用于固定所述喷头35的喷洒杆37，所述喷洒杆37与所述起落架13固定连接。

所述飞控系统50包括手动控制模块51、自动悬停模块53和喷药管理模块55，所述手动控制模块51用于接收遥控信号并通过该遥控信号控制所述多旋翼遥控飞行植保机的航向和飞行姿态；所述自动悬停模块53用于在植保机接收不到遥控信号时控制多旋翼遥控飞行植保机自动悬停；所述喷药管理模块55用于对施药系统30的喷洒流量进行控制并对喷洒流量进行记录、查询和监控。所述喷药管理模块55包括用于检测多旋翼遥控飞行植保机飞行速度的速度检测仪551及用于控制所述供药泵33输出流量的数据处理单元553，所述速度检测仪551、所述数据处理单元553及所述供药泵33依次电连接。数据处理单元553接收到速度检测仪551发送的检测结果，并根据该检测结果调节供药泵33供电电路的电流大小，且速度检测仪551检测到的数据越大，电流越大，则供药泵的输出功率越大，与供药泵33连通的喷头35喷出的流量也越大。当植保无人机飞行速度快时，即植保无人机飞过待作业区域的时间短，通过增加供药泵的输出功率使喷头单位时间内喷出的流量增大，从而保证待作业区域的农作物喷药均匀。

在机架主体的上端还设置有电控盒70，电控盒70内收容有锂电池池组和飞控系统50，锂电池池组用于为多旋翼遥控飞行植保机提供电源。本发明提供的多旋翼遥控飞行植保机其机臂可折叠缩小占用体积，方便运输，药箱固设于起落架且为承载式，可降低多旋翼遥控飞行植保机的重心，保障飞行更平稳，喷洒作业采用联动式，喷洒均匀且节省药液。

所述起落架13包括两对对称且倾斜设置的支撑杆131、连接同对支撑杆131中部的两个加强横杆133、及分别连接相邻且不同对所述支撑杆131的两个固定横杆135，所述固定横杆135的两端连接于所述支撑杆131的中部且两个所述固定横杆135相对设置。所述药箱31下方的壳体分别向上凹陷形成的两个凹槽，所述药箱31设于所述起落架13且两个所述固定横杆135位于所述凹槽内且对应抵接两个所述凹槽的槽底。具体地，位于左侧的两个支撑杆131为同对支撑杆，位于右侧的两个支撑杆131为同对支撑杆，两个加强横杆133是指起落架13中部的左、右两个横杆，两个固定横杆135是指起落架13中部的前、后两个横杆，药箱31的前端和后端的壳体向上凹陷形成有凹槽313，前、后两个固定横杆135对应抵接前、后两个凹槽313的槽底，药箱31的重量承载于起落架13的两个固定横杆135上，使得所述多旋翼遥控飞行植保机的重心下移，在增速、减速、上升和下降的平稳性增加，水平姿态摆动变小。需要说明的是，本发明实施例中所说的“左”相当于图1中的左，“右”相当于图1中的右，“前”相当于图1中的前，“后”相当于图1中的后。

作为一个优选方案，所述植保机本体10还包括套设于所述支撑杆131上端和/或所述固定横杆135的缓冲件，所述缓冲件与药箱31抵接。药箱31前后端壳体承载于固定横杆135上，其侧面的壳体与支撑杆131抵接，通过在所述支撑杆131上端和/或所述固定横杆135上设置缓冲件，可以起到减振的作用，减小药液振荡对多旋翼遥控飞行植保机的飞行造成影响。

作为一个优选方案，所述支撑杆131向靠近所述机架主体11的方向倾斜，所述支撑杆131的倾斜角度为65°～75°。通过优化所述支撑杆131的倾斜角度，可进一步降低多旋翼遥控飞行植保机的重心，保证其飞行和起降更平衡。

请结合参阅图4和图5，在本实施例中，所述机臂151数量为八个，八个所述机臂151等角度围绕所述机架主体11设置且与所述机架主体11固定连接。具体地，所述机架主体11包括呈正八边形的主体部111及由主体部111的各个顶点延伸的延伸部113，所述延伸部113与所述机臂151通过连接结构153锁紧固定/分离。

连接结构153采用扳手式设计，向上扳将机臂151和延伸部113分离，向下扳则固定机臂151和延伸部113，操作方便，且锁紧效果非常好，长时间飞行后也不会产生虚位，能达到机臂151和延伸部113一体化设置同样的固定效果。具体地，所述连接结构153包括固定于所述延伸部113的操作件1531及与所述操作件1531配合且与所述机臂151固定连接的锁紧头1533。所述操作件1531包括旋转块15313及与所述旋转块15313销轴连接的操作环15311。所述锁紧头1533包括套设于所述机臂151的本体部15331、设于所述本体部15331表面的两个间隔设置的凸起部15333及夹设于所述凸起部15333之间的凹陷部15335。在所述机臂151与所述延伸部113锁紧固定时，向上操作所述操作环15311，所述操作件1531与所述锁紧头1533分离，能够向下折叠所述机臂151，在所述机臂151与所述延伸部113分离且所述机臂151正对所述延伸部113时，向下压操作环15311，所述操作环15311下端抵接所述凸起部15333的侧面，所述旋转块15313抵接所述凹陷部15335，将所述机臂151和所述延伸部113锁紧。需要说明的是，所述操作环15311的下端指的是在机臂151和延伸部113分离时，其远离机架主体11的一端，在机臂151和延伸部113锁紧时的右端，即图1所示操作环15311的右端。在本实施例中，所述操作环15311的下端为凸起形，而凸起部15333的侧面为凹陷的弧形，凸起形的形状和凹陷的弧形形状相配合。

作为一个优选方案，所述悬臂机构15还包括安装座159，所述安装座159用于固定所述机臂151和电机153。在本实施例中，所述机臂151自由端部分收容于所述安装座159一端，所述电机153固设于与所述安装座159另一端上方，所述安装座159数量为八个。更进一步地，所述悬臂机构15还包括盖设于所述安装座159末端的缓冲盖。所述缓冲盖盖设于安装座159的末端，在多旋翼遥控飞行植保机降落或操作失误时，避免悬臂机构15受到损坏，提高使用寿命。

在本实施例中，所述机臂151和所述旋翼157采用碳纤维复合材料制备，所述连接结构153采用铝合金材料制备，而机架主体11、安装座159和缓冲盖等非受力件均轻量化设计，采用工程塑料制备，可以降低多旋翼遥控植保机的重量，提高续航时间。

在本实施例中，所述施药系统30还包括与所述起落架13固定连接的多通接头，所述多通接头分别与所述药箱31、所述供药泵33和所述喷头35通过所述导药软管连通，相邻所述喷头35通过所述导药软管连通。具体地，所述多通接头包括五个接口，其中一个接口与所述药箱31下方的出药口通过所述导药软管连通，两个接口分别通过所述导药软管与所述供药泵33连通，另两个接口分别通过所述导药软管与临近所述加强横杆设置的所述喷头35连通，同侧的相邻所述喷头35之间通过所述导药软管连通。

在本实施例中，所述药箱31与固定横杆135抵接，其重量承载于固定横杆135上，可降低多旋翼遥控飞行植保机的重心。供药泵33固设于药箱31前端的上方壳体，多通接头固设于固定横杆135且位于药箱31的下方，供药泵33和多通接头位于同一端。喷洒杆37固设于所述加强横杆133，喷头数量共6个，对称设置于两个喷洒杆37上，即每个喷洒杆37上固定三个喷头35，三个所述喷头35通过u形卡扣与喷洒杆37卡接，方便拆卸。为了保证多旋翼遥控飞行植保机的平衡性，左右两端的喷洒杆37和喷头35均是对称设置的。

作为一个优选方案，所述多旋翼遥控飞行植保机还包括固设于所述机架主体的gps，所述飞控系统50还包括智能作业模块57，所述智能作业模块57用于根据gps采集的作业区域的起点位置坐标(经度和纬度)和终点位置坐标(经度和纬度)自动规划喷药路径。在待作业区域为矩形时，将待作业区域分割成多块平行且相邻设置的子区域，其喷药路径为类“弓”之形。具体地，首先采集起点a和终点b的位置坐标，定义a点和b点连线所述在边为x轴，经过a点且与x轴重直的边为y1，经过b点且与x轴垂直的边为y2，多旋翼遥控飞行植保机从a点开始作业，首先沿x轴飞行，飞行到b点后90度转弯，沿y2轴飞行，直线飞行1分钟或者预设的距离后，再90度转弯，沿与x轴平行的方向直线飞行，抵达y1轴后，再90度转弯，沿y1轴飞行，直线飞行1分钟或者预设的距离后，再90度转弯，如此反复，直到作业完成，再手动控制多旋翼遥控飞行植保机停止作业。

在本实施例中，多旋翼遥控飞行植保机重量为14.9kg，可载药10kg，重量轻，续航时间长；机臂采用折叠设计，折叠后体积小，方便运输，操作维护便捷；采用模块化设计，机臂和延伸部通过连接结构连接，喷头和喷洒杆通过u形卡扣连接，电机和机臂通过安装座连接，操作维护便捷；药液喷洒流量采用智能控制，与飞行速度联动，高效率作业的同时能做到节约药剂；可按定制航线自主飞行，具有自动返航、悬停和失控保护等优点。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。