本发明涉及多旋翼无人机技术领域，具体涉及一种多旋翼无人机防纠缠装置及多旋翼无人机。
背景技术：
利用无人驾驶飞机(下称“多旋翼无人机”，uav)进行果园药剂喷洒是近年来兴起的高效作业措施，利用无线电遥控设备或者自备的飞行控制程序操纵的无人驾驶飞机，携带有农药和喷施装置，可在山区、丘陵等常规设备难以作业的果园进行喷施作业。随着遥感技术、导航技术和电子技术的不断成熟，多旋翼无人机的成本不断降低，其具有作业效率高、节约农药、节约用水以及省工省力等优点，因此多旋翼无人机农业作业的应用范围和规模迅速扩大，在果树喷施作业领域有极其重要的应用。然而在果园喷洒作业的时候如果飞行高度不当，或者果树树冠大小差异明显的时候，多旋翼无人机容易和树干树枝纠缠，造成坠机事故，因此研发多旋翼无人机喷施作业防纠缠装置具有重要意义。
目前使用的果树喷施作业多旋翼无人机大多数没有防纠缠装置，对于避障的研究也多着眼于电线杆和房屋等大的障碍物，无奈之下只能选择较高的作业高度，影响喷洒和药滴沉积效果。而且当多旋翼无人机在飞行时信息处理如不够及时，容易被障碍物纠缠无法进行作业，甚至是直接撞到人的身上，造成伤害，导致多旋翼无人机的飞行事故；同时也会损坏多旋翼无人机，造成了经济损失。
技术实现要素：
本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种多旋翼无人机防纠缠装置，以解决现有技术中多旋翼无人机在果园进行喷施作业中防纠缠性能较差、容易与障碍物碰撞和存在安全隐患等问题。
本发明还提供一种具有上述防纠缠装置的多旋翼无人机。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多旋翼无人机防纠缠装置，包括垂直防纠缠单元和水平防纠缠单元，所述垂直防纠缠单元为碗口朝上的碗状镂空结构，所述碗状镂空结构碗底的轴心处固定有中心轴，所述中心轴的上部通过连接件与碗状镂空结构的碗沿连接，所述连接件至少设有两个，所述连接件均匀分布在圆周方向上以保持平衡；所述水平防纠缠单元为固定在碗状镂空结构的碗沿或碗口上、且向外圆周凸出并具有水平弹性形变的水平结构。
将本发明应用于多旋翼无人机防纠缠作业时，本发明的安装步骤为：先在多旋翼无人机机体轴心上开有竖向通孔，后将本发明的垂直防纠缠单元碗状镂空结构包覆在多旋翼无人机的下部，其中心轴穿过机体的竖向通孔后并与机体固定连接，再将中心轴的上部通过连接件与碗状镂空结构的碗沿连接；接着将水平防纠缠单元安装固定，即完成本发明的安装。
本发明的防纠缠原理如下：当安装有本发明防纠缠装置的多旋翼无人机在果园进行喷施作业时，当多旋翼无人机的上方与障碍物要发生纠缠和碰撞，连接件可将多旋翼无人机与果园障碍物隔离开，防止多旋翼无人机被纠缠和碰撞；如果多旋翼无人机的下方与障碍物发生纠缠和碰撞，由于碗状镂空结构包覆在多旋翼无人机的下部，而将多旋翼无人机与障碍物隔离开；如果多旋翼无人机在水平方向与障碍物发生纠缠和碰撞，水平结构具有弹性形变起到缓冲和保护作用，也会把多旋翼无人机弹了回来，使多旋翼无人机与障碍物分开，恢复到原先的位置，从而把碰撞和纠缠对多旋翼无人机的伤害降到最低。也即是本发明能为多旋翼无人机在果园进行喷施作业时提供上、下及水平方向的防纠缠碰撞保护，解决现有技术中多旋翼无人机在果园进行喷施作业中防纠缠性能较差、容易与障碍物碰撞和存在安全隐患等问题。
作为本发明的一种改进，所述连接件为尼龙绳。
进一步地，所述中心轴的上部设有上连接孔，所述碗状镂空结构的碗沿设有下连接孔，尼龙绳上端固定在上连接孔上、下端固定下连接孔上。
作为本发明的一种改进，所述水平结构的外缘上设有测距传感器。
作为本发明的一种改进，所述连接件上设有测距传感器。
作为本发明的一种改进，所述水平结构包括内环和外环，内环与外环水平同心设置，所述内环固定在碗状镂空结构的碗沿或碗口上，内环与外环之间至少通过两个连杆相连接，所述连杆沿圆周方向均匀分布，连杆一端固定在外环内壁、另一端自由水平地穿过内环，连杆上套有位于内环与外环之间的弹簧。
由于内环与外环之间都具有弹性形变，内环与外环之间的弹簧起到缓冲和保护作用，也会把多旋翼无人机弹了回来，使多旋翼无人机与障碍物分开，恢复到原先的位置，从而把碰撞和纠缠对多旋翼无人机的伤害降到最低。
作为本发明的一种改进，所述碗状镂空结构包括设在碗底处的第一定位纬线圈、设在碗口处的第二定位纬线圈，第一定位纬线圈与第二定位纬线圈之间至少设有一个定位纬线圈，所述定位纬线圈之间通过经线弧形件固定连接，所述经线弧形件至少设有两个，所述经线弧形件相交于碗底中心处、并沿圆周方向均匀分布，所述中心轴的下端固定在经线弧形件的交点处。
进一步地，第一定位纬线圈与第二定位纬线圈之间设有两个定位纬线圈，分别为第三定位纬线圈和第四定位纬线圈，第三定位纬线圈靠近第一定位纬线圈侧、第四定位纬线圈靠近第二定位纬线圈侧。
一种具有上述防纠缠装置的多旋翼无人机，所述多旋翼无人机包括机体，所述机体轴心上开有竖向通孔，所述防纠缠装置垂直防纠缠单元的碗状镂空结构包覆在多旋翼无人机的下部，所述防纠缠装置垂直防纠缠单元的中心轴由下至上穿过所述竖向通孔、并与所述机体固定连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明能为多旋翼无人机在果园进行喷施作业时提供上、下及水平方向的防纠缠碰撞保护，解决现有技术中多旋翼无人机在果园进行喷施作业中防纠缠性能较差、容易与障碍物碰撞和存在安全隐患等问题。
附图说明
图1为本发明多旋翼无人机防纠缠装置垂直防纠缠单元的示意图；
图2为本发明多旋翼无人机防纠缠装置水平防纠缠单元的示意图；
图3为本发明多旋翼无人机的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例
本发明通过设有垂直防纠缠单元和水平防纠缠单元，为多旋翼无人机在果园进行喷施作业时提供上、下及水平方向的防纠缠碰撞保护，下面利用具体实施方法对本发明结构进行详细描述。
请参考图1和图2，一种多旋翼无人机防纠缠装置，包括垂直防纠缠单元10和水平防纠缠单元20；
所述垂直防纠缠单元10为碗口朝上的碗状镂空结构11，所述碗状镂空结构11碗底的轴心处固定有中心轴12，所述中心轴12的上部通过连接件13与碗状镂空结构11的碗沿连接，所述连接件13至少设有两个，所述连接件13均匀分布在圆周方向上以保持平衡；
所述水平防纠缠单元20为固定在碗状镂空结构10的碗沿或碗口上、且向外圆周凸出并具有水平弹性形变的水平结构。
请参阅图3，将本发明应用于多旋翼无人机防纠缠作业时，本发明的安装步骤为：先在多旋翼无人机机体轴心上开有竖向通孔，后将本发明的垂直防纠缠单元碗状镂空结构包覆在多旋翼无人机的下部，其中心轴穿过机体的竖向通孔后并与机体固定连接，再将中心轴的上部通过连接件与碗状镂空结构的碗沿连接；接着将水平防纠缠单元安装固定，即完成本发明的安装。
本发明的防纠缠原理如下：当安装有本发明防纠缠装置的多旋翼无人机在果园进行喷施作业时，当多旋翼无人机的上方与障碍物要发生纠缠和碰撞，连接件可将多旋翼无人机与果园障碍物隔离开，防止多旋翼无人机被纠缠和碰撞；如果多旋翼无人机的下方与障碍物发生纠缠和碰撞，由于碗状镂空结构包覆在多旋翼无人机的下部，而将多旋翼无人机与障碍物隔离开；如果多旋翼无人机在水平方向与障碍物发生纠缠和碰撞，水平结构具有弹性形变起到缓冲和保护作用，也会把多旋翼无人机弹了回来，使多旋翼无人机与障碍物分开，恢复到原先的位置，从而把碰撞和纠缠对多旋翼无人机的伤害降到最低。也即是本发明能为多旋翼无人机在果园进行喷施作业时提供上、下及水平方向的防纠缠碰撞保护，解决现有技术中多旋翼无人机在果园进行喷施作业中防纠缠性能较差、容易与障碍物碰撞和存在安全隐患等问题。
在本实施例中，优先地，所述连接件13为尼龙绳，尼龙绳13的数量为4根，4根尼龙绳13均匀分布在圆周方向上以保持平衡，尼龙绳具有弹性，当多旋翼无人机的上方与障碍物要发生纠缠和碰撞，尼龙绳可将多旋翼无人机回弹，多旋翼无人机与障碍物分开，把碰撞和纠缠对无人机的伤害降到最低。具体地，所述中心轴的上部通过连接件与碗状镂空结构的碗沿连接方式为：所述中心轴12的上部设有上连接孔14，所述碗状镂空结构11的碗沿设有下连接孔15，尼龙绳13上端固定在上连接孔14上、下端固定下连接孔15上。
在本实施例中，所述水平结构的外缘上设有测距传感器，所述连接件上设有测距传感器，测距传感器可以与多旋翼无人机的控制器连接，能够检测多旋翼无人机与障碍物之间的距离，如果距离小于所设定的距离，则根据四周的障碍物信息，控制多旋翼无人机往脱困的方向飞行，可以预防多旋翼无人机被纠缠和碰撞。
在本实施例中，所述水平结构包括内环22和外环21，内环22与外环21水平同心设置，所述内环21固定在碗状镂空结构10的碗沿或碗口上，内环22与外环21之间通过4个连杆23相连接，所述4个连杆23沿圆周方向均匀分布，连杆23一端固定在外环21内壁、另一端自由水平地穿过内环22，连杆23上套有位于内环与外环之间的弹簧24。由于内环与外环之间都具有弹性形变，内环与外环之间的弹簧起到缓冲和保护作用，也会把多旋翼无人机弹了回来，使多旋翼无人机与障碍物分开，恢复到原先的位置，从而把碰撞和纠缠对多旋翼无人机的伤害降到最低；而且采用内环和外环的镂空结构形式，可以减轻水平防纠缠单元的重量，同时具有更好的平衡性能。
在本实施例中，所述碗状镂空结构11包括设在碗底处的第一定位纬线圈111、设在碗口处的第二定位纬线圈112，第一定位纬线圈111与第二定位纬线圈112之间至少设有一个定位纬线圈，所述定位纬线圈之间通过经线弧形件115固定连接，所述经线弧形件115设有两个，所述两个经线弧形件115相交于碗底中心处、并沿圆周方向均匀分布，所述中心轴12的下端固定在经线弧形件115的交点处。垂直防纠缠单元采用镂空结构，既不会阻碍多旋翼无人机的作业，也能减轻垂直防纠缠单元的重量，而且垂直防纠缠单元采用定位纬线圈和经线弧形件相连接的结构形式，可以达到在减少重量的同时，保证多旋翼无人机平衡性能。在上述基础上，第一定位纬线圈111与第二定位纬线圈112之间设有两个定位纬线圈，分别为第三定位纬线圈113和第四定位纬线圈114，第三定位纬线圈113靠近第一定位纬线圈111侧、第四定位纬线圈114靠近第二定位纬线圈侧112。
请参阅图3，一种具有上述防纠缠装置的多旋翼无人机，所述多旋翼无人机30包括机体31，所述机体31轴心上开有竖向通孔32，所述防纠缠装置垂直防纠缠单元10的碗状镂空结构11包覆在多旋翼无人机30的下部，所述防纠缠装置垂直防纠缠单元10的中心轴12由下至上穿过所述竖向通孔32、并与所述机体31固定连接。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。