一种带有可伸缩抓手的环柱式施药无人机的制作方法

本实用新型涉及林业机械装备领域，特别是涉及一种带有可伸缩抓手的环柱式施药无人机。

背景技术：

该项目对象以棕榈科乔木如椰子、假槟榔等为代表，随着其农副产品与园林绿化需求越来越大，其病虫害防治市场不断扩大，但目前市面上并无针对性的施药机械，因此市场对该项目技术有迫切需求。

航空施药采用超低量喷雾，药液在作物冠层的沉降效果好，农药的有效利用率高，对减少农业资源的浪费，减少环境的污染，保障食品安全，均具有重要的意义。我国农村劳动力短缺与农业劳动力需求的矛盾日益严峻，急需高效率的作业机具服务于农业生产。航空施药作业具有作业效率高，劳动强度小的特点，是实现高效农业、生态农业的重要方式之一。

由于树叶冠层过高，防治病虫害时无法采用地面机械或者人工喷药方式进行作业，如果采用小型无人机空中喷施作业会存在林木密度大进而限制飞行器飞行作业空间的问题，同时由于不宜采用大型飞行器，因此载药容量小。另外飞机一般是在树冠上部飞行，因此会导致叶面下部无法得到有效喷施。

因此，现有技术中出现了一种作业时能够停留在树干上的环柱式无人机，专利号为：ZL 201510173391.1，发明名称为：一种可拆分环柱式中空无人机及其作业方法的发明专利公开了一种可拆分环柱式中空无人机及其作业方法，该无人机包括机架、动力与控制机构、中心紧固装置，机架包括一固定盘和至少两个机臂，固定盘为双层、可拆卸、中空结构，每个机臂起始端固定在固定盘上，沿固定盘上的拆卸线对称分布；动力与控制机构包括上桨旋翼、上桨电机、上桨电子调速器和飞控模块，上桨旋翼设置在机臂的末端，上桨旋翼由上桨电机驱动，转动产生向下的风力，飞控模块通过上桨电子调速器控制上桨电机的转动；中心紧固装置用于在上桨旋翼停止转动时将无人机紧固在作业树干上。本发明将固定盘套在作业树干外径上作业，在到达指定高度后，紧固装置将无人机紧固在作业树干上，具有节能的优点。所述紧固装置包括若干个可充放气气囊、充放气泵和充放气控制器，可充放气气囊均设置在中空的固定盘内侧，每个可充放气气囊分别与充放气泵相连，充放气泵、充放气控制器、飞控模块三者依次连接；可充放气气囊在充满气后构成的类似圆环的内径小于作业树干的外径。该装置的紧固装置为可充放气囊、充放气泵和充放气控制器，然而充放气囊在反复多次使用后存在产生形变或者由于磨损产生破洞的风险，使无人机的可靠性变差，且充放气时间较长，给操作带来不便。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种带有可伸缩抓手的环柱式施药无人机，适用于不同直径的树干，适用范围广，抓握树干稳固，可靠性好，使用方便。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种带有可伸缩抓手的环柱式施药无人机，包括环状的固定盘，环状的固定盘设有至少一个开口，固定盘外侧向外延伸有至少四个机臂，至少四个机臂以环状的固定盘的中心为圆心呈环形阵列排布，固定盘内侧向内延伸有至少两个紧固装置，至少两个紧固装置以固定盘的中心为圆心呈环形阵列排布，每个紧固装置均包括驱动装置、动作装置以及抓手，动作装置包括固定端和活动端，驱动装置驱动动作装置的活动端相对于固定端运动，抓手固接于动作装置的活动端。

进一步，机臂设置为四个，紧固装置设置为四个，每个机臂对应一个紧固装置设置。

进一步，驱动装置为减速电机，动作装置包括丝杆、转动连接于丝杆的丝母以及滑动连接件，减速电机、滑动连接件固接于固定盘或者机臂，丝母滑动连接于滑动连接件，电机驱动丝杆旋转，丝母为活动端，丝杆为固定端。

进一步，丝母与抓手之间固接有平行的连接杆，连接杆滑动连接于滑动连接件，滑动连接件的中间设有供丝杆穿过的丝杆孔。

进一步，减速电机与丝杆之间通过联轴器连接。

进一步，抓手靠近树干的内侧还设有备用抓手和连接件，备用抓手与抓手均为弧形，备用抓手与抓手通过连接件固接，备用抓手的弧形长度小于抓手的弧形长度。

进一步，备用抓手、抓手与树干接触的表面均分别设有防滑凸起。

进一步，抓手、备用抓手与树干接触的表面均分别设有柔性结构层。

进一步，固定盘的外部设有保护罩，保护罩为中空的环状结构。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

一种带有可伸缩抓手的环柱式施药无人机，包括环状的固定盘，环状的固定盘设有至少一个开口。便于将树干套入环状的固定盘，固定盘外侧向外延伸有至少四个机臂，至少四个机臂以环状的固定盘的中心为圆心呈环形阵列排布，固定盘内侧向内延伸有至少两个紧固装置，至少两个紧固装置以固定盘的中心为圆心呈环形阵列排布，每个紧固装置均包括驱动装置、动作装置以及抓手，动作装置包括固定端和活动端，驱动装置驱动动作装置的活动端相对于固定端运动，抓手固接于动作装置的活动端。当需要将无人机停留在树干上的某一高度时，控制驱动装置，驱动动作装置，此时抓手与树干表面抵接，至少两个抓手呈环形阵列抵住树干，保证无人机稳固的停在树干上，即使针对不同直径的树干，也可以稳固夹住，使用方便。该项目专门针对高直林木，顺应中国农业机械发展趋势，结合航空施药优点，改进高直林木航空施药的缺点，解决现有施药机械及作业方法的弊病，适应国内外不断升高的病虫害防治需求，填补了高直林木航空施药技术领域的空白，充分促进国内航空施药机械的多样化。

附图说明

图1为本实用新型一种带有可伸缩抓手的环柱式施药无人机的结构示意图。

图2为本实用新型一种带有可伸缩抓手的环柱式施药无人机另外一个角度的结构示意图。

图3为本实用新型一种带有可伸缩抓手的环柱式施药无人机的使用状态立体结构示意图。

图4为本实用新型一种带有可伸缩抓手的环柱式施药无人机的丝母、连接杆以及抓手的组装结构示意图。

其中图1至图4中包括有：

1——固定盘、11——开口、12——离心喷头；

2——机臂、21——螺旋桨；

3——紧固装置、31——减速电机、32——联轴器、33——丝杆、34——丝母、35——连接杆、36——抓手、37——连接件、38——备用抓手、39——滑动连接件、391——丝杆孔。

具体实施方式

下面来对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1至图4所示，一种带有可伸缩抓手的环柱式施药无人机，包括环状的固定盘1。如图2、图3所示，环状的固定盘1设有至少一个开口11。如图2所示，固定盘1外侧向外延伸有至少四个机臂2，四个机臂2以环状的固定盘1的中心为圆心呈环形阵列排布，固定盘1内侧向内延伸有四个紧固装置3，四个紧固装置3以固定盘1的中心为圆心呈环形阵列排布，每个机臂2对应一个紧固装置3设置。如图1、图3所示，每个紧固装置3均包括驱动装置、动作装置以及抓手36，动作装置包括固定端和活动端，驱动装置驱动动作装置的活动端相对于固定端运动，丝母34与抓手36之间固接有平行的连接杆35，连接杆35滑动连接于滑动连接件39，滑动连接件39的中间设有供丝杆33穿过的丝杆孔391。驱动装置为减速电机31，动作装置包括丝杆33、转动连接于丝杆33的丝母34以及滑动连接件39，减速电机31与丝杆33之间通过联轴器32连接。减速电机31、滑动连接件39固接于固定盘1或者机臂2，丝母34滑动连接于滑动连接件39，电机驱动丝杆33旋转，丝母34为活动端，丝杆33为固定端。如图2、4所示，抓手36靠近树干的内侧还设有备用抓手38和连接件37，备用抓手38与抓手36均为弧形，备用抓手38与抓手36通过连接件37固接，备用抓手38靠近固定盘1的中心，备用抓手38的弧形长度小于抓手36的弧形长度。备用抓手38、抓手36与树干接触的表面均分别设有防滑凸起。抓手36、备用抓手38与树干接触的表面均分别设有柔性结构层。上述设计使紧固装置3的极限尺寸可以改变，改变方式为在抓手36的基础上增加备用抓手38。所述备用抓手38通过连接件37可以固定在抓手36上，相当于增加了抓手36伸缩长度。当树干直径较小，仅靠抓手36无法将无人机紧固在树干上时，可以将备用抓手38安装在抓手36上，通过这种方式可以适应更小直径的树干。达到改变紧固装置3极限尺寸的目的。固定盘1的外部设有保护罩(图中未示出)，保护罩为中空的环状结构。保护罩为用透明材质特制的具有针对对象适应性的保护结构，保护材质绕固定盘1中空部分缠绕360°，可以防止药液滴落损坏电子设备。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

一种带有可伸缩抓手的环柱式施药无人机，包括环状的固定盘1，环状的固定盘1设有至少一个开口11。便于将树干套入环状的固定盘1，固定盘1外侧向外延伸有至少四个机臂2，至少四个机臂2以环状的固定盘1的中心为圆心呈环形阵列排布，固定盘1内侧向内延伸有至少两个紧固装置3，至少两个紧固装置3以固定盘1的中心为圆心呈环形阵列排布，每个紧固装置3均包括驱动装置、动作装置以及抓手36，动作装置包括固定端和活动端，驱动装置驱动动作装置的活动端相对于固定端运动，抓手36固接于动作装置的活动端。当需要将无人机停留在树干上的某一高度时，控制驱动装置，驱动动作装置，此时抓手36与树干表面抵接，至少两个抓手36呈环形阵列抵住树干，保证无人机稳固的停在树干上，即使针对不同直径的树干，也可以稳固夹住，使用方便。

(1)本发明采用可拆卸式机架结构达到无人机套在树干外径作业的目的，采用简单控制系统即可满足无人机的安全姿态飞行，使得无人机免去使用复杂飞控，大幅降低无人机生产成本，保证飞行安全性。

(2)本发明采用通过伸缩抓手36结构，使之与树干产生摩擦力达到稳定无人机在树干高处的目的，免去持续提供给主旋翼的动力消耗，能够大大减小无人机所携带的动力电池重量，同时这种机械式紧固结构远远比旋翼转动悬停稳定，能够有效提高作业效果。

(3)本发明通过螺旋桨21转动产生升力飞行，通过离心喷头12使药液雾化并向上喷施在树叶上，提高雾滴的穿透力和扩散能力，实行树叶背面喷施作业。

(4)本发明所述无人机可以对树冠底部进行修剪作业或摘取作业，应用场合广泛。

本装置的具体作业过程为：

(1)将固定盘1拆分，然后将其套在待作业树干外径上，然后将固定盘1组装成一个整体；

(2)启动螺旋桨21，无人机上升至需要作业的高度保持悬停；

(3)紧固装置3将无人机紧固在作业树干上；(若树干直径太小，抓手36无法将无人机紧固在树干上，则将无人机降落，将连接件37和备用抓手38安装在抓手36上，重新实施以上步骤)

(4)螺旋桨21停止转动；无人机失去旋翼升力，减速电机31驱动联轴器32，使得四个紧固装置3的抓手36和备用抓手38在丝杆33和丝母34的驱动下由四个方向向内收缩，安装于丝母34的连接杆35的抓手36或者备用抓手38与树干产生的摩擦力或者剪切力等稳定保持在作业高度，不消耗动力电池能量。

(5)安装在无人机上的作业执行机构执行相应作业，作业执行机构为执行喷药作业的喷雾作业执行机构、执行修剪和摘取作业的机械剪作业执行机构中的任意一个；

(6)作业完毕，再次启动螺旋桨21，然后再次驱动减速电机31，联轴器32向外伸出，松开树干；

(7)无人机下降至地面，然后拆分固定盘1，将其从树干外径取出。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型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实用新型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，都包含在本实用新型的保护范围之内。