一种基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置的制作方法

本发明涉及农药喷洒设备领域，特别涉及一种基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置。

背景技术：

现有给果树喷农药的作业中，都是采用加压喷雾的方式，这种方式通过人工完成往往采用仰喷的方式，这种方式不仅效率低，而且很难将农药喷的均匀，在面对高大的果树时更无法发挥作用。尤其在两广地区果树害虫很多，大部分都隐藏在树叶的下方，传统的喷药方式只能喷到叶子的上表面，所以效果不是很好。有些林场果园采用在果树之间架设管道的方式，在管道内加压喷洒，这种方式虽然比人工的方法好，但是成本很高，喷完之后还会在管道内形成残留，浪费严重。因此，拟利用现在兴起的无人机技术代替人工作业，从而通过改进传统喷农药的方式来提高喷药效率。

技术实现要素：

鉴于上述内容，有必要提供一种基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置，该基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置通过无人机携带包裹有农药且能够爆炸的农药弹来实现农药的喷洒，其爆炸喷洒的方式相较于传统的农药喷洒方式，其喷洒效率较高，喷洒较为全面。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置，包括无人机，所述无人机底部依次安装有电磁吸盘和具有农药弹的弹药装置；所述电磁吸盘包括吸盘本体和安装在吸盘本体上的电磁铁、电磁电源、推动电机和推爪，所述电磁铁设置在吸盘本体底部外侧面上，并与所述电磁电源电连接；所述推动电机设置在吸盘本体与电磁铁所在侧相对的一侧上，所述推动电机螺纹连接推爪，所述推爪滑动连接吸盘本体，其爪部穿设所述吸盘本体底部，并从所述推动电机所在侧向电磁铁所在侧延伸，所述推爪的爪部还设置在电磁铁周向外侧，并在所述推爪由推动电机驱动并朝电磁铁所在侧滑动时与农药弹接触；所述弹药装置还包括能够吸合在电磁铁上的吸合件，并通过所述吸合件连接电磁吸盘；所述农药弹具有引线，所述引线连接在吸合件上。

进一步地，所述农药弹包括弹壳，所述弹壳设有农药腔和化学物质腔，所述农药腔用于放置农药，其包裹在所述化学物质腔外侧；所述化学物质腔用于容置能够相互反应并产生气体的化学物质A和化学物质B，其中，所述化学物质B采用包裹材料包裹，并通过所述包裹材料与化学物质A隔离；所述引线一端连接包裹材料，另一端穿出所述弹壳后连接在吸合件上。

进一步地，所述弹药装置具有至少两个所述农药弹，所有农药弹依次叠加互连，且相邻两农药弹之间通过下一农药弹的引线连接上一农药弹的包裹材料相连，最上级农药弹的引线连接所述吸合件。

进一步地，所述弹药装置还包括弹药保持架和皮套；所述弹药保持架套设在农药弹外侧，其上端连接所述吸合件，下端为开口端，并通过套设所述皮套形成闭合端。

进一步地，所述弹药保持架包括主架和至少三骨架；所述主架连接吸合件，其上间隔安装所述骨架；所述骨架一端悬空，另一端转动连接主架，并在该连接处设置有同时连接主架和骨架的弹性片，且在所述弹性片的作用下绕着该连接处相对农药弹上下翻转；所述弹性片还位于主架和骨架朝向农药弹的一侧。

进一步地，所述弹药装置还包括推片，所述推片套设在吸合件和农药弹之间，且所述农药弹的引线穿设推片；所述推片能够在推爪朝电磁铁所在侧滑动时与推爪的爪部接触并随推爪运动。

进一步地，所述电磁铁设置的数量不小于弹药装置设置的数量；每一电磁铁的周向外侧均设置有所述推爪的爪部。

进一步地，所述基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置还包括控制器和与控制器连接的遥控器，所述控制器安装在电磁吸盘上，并与所述电磁电源和推动电机连接。

进一步地，所述电磁吸盘还包括至少两第一激光定位器，所述第一激光定位器间隔安装在吸盘本体的底部，并与所述电磁铁间隔设置，其感应部位朝向所述吸盘本体的正下方。

进一步地，所述基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置还包括弹药补给装置，所述弹药补给装置放置在陆地上，其包括基座和安装在所述基座顶面上的弹药放置部件和第二激光定位器；所述弹药放置部件用于安放补给的弹药装置，其设置的数量与所述电磁铁设置的数量相同，且放置在所述基座上的相对位置与电磁铁布置在吸盘本体底部上的相对位置相同；所述第二激光定位器设置的数量与第一激光定位器设置的数量相同，其相对所述弹药放置部件的方位等于第一激光定位器相对电磁铁的方位，且每一第二激光定位器与一第一激光定位器相匹配。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明所设计农药喷洒装置是通过无人机携带农药来实现农药的喷洒，其中，农药的喷洒是利用农药弹爆炸的方式进行，其与传统的农药喷洒方式相比，其智能化较高，喷洒的效率也较高，且喷洒更为全面，而成本较低。

2.本发明所设计的农药弹利用化学物质反应产生大量气体使得农药弹内外压差发生变化而引发爆炸设计的，其爆炸时间可通过控制化学物质的量进行控制，而化学反应所产生气体为非污染性气体，因此，该农药弹较为安全可靠，且不产生污染性物质，健康环保；另外，农药弹爆炸时是在竖向爆炸的，其能够在待喷洒农作物的叶子上下表面进行喷洒，喷洒得较为全面，农药的利用率较高。

3.本发明的弹药装置使用了弹药保持架，使得农药弹得到固定，同时，在农药弹投放过程，还能够使下坠的农药弹悬挂在农作物上，从而使农药弹依次爆炸，进而促使农药均匀的喷洒在农作物上。

4.本发明还通过在无人机和基座上安装有激光定位器来实现无人机的自动吸取药弹，使得弹药装置的补给简单化，利于操作者的使用，且节约农药喷洒时间，提高喷洒效率。

5.本发明整体结构简单，自动化程度高，操作简便，且安全无污染，实用性好。

【附图说明】

图1是本发明一种基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置的结构示意图。

图2是本发明电磁吸盘的结构示意图。

图3是图2另一视角上的结构示意图。

图4是本发明电机保持架和推爪的结构示意图。

图5是图4另一视角上的结构示意图。

图6是本发明弹药装置的结构示意图。

图7是本发明农药弹的内部结构示意图。

图8是本发明弹药保持架展开后的结构示意图。

图9是本发明弹药补给装置的结构示意图。

主要元件符号说明

图中，无人机1、电磁吸盘2、吸盘本体21、电磁铁22、推动电机23、电机保持架231、推爪24、爪部241、弹药装置3、农药弹31、弹壳311、农药腔312、化学物质腔313、化学物质A314、化学物质B315、包裹材料316、密封环317、引线318、凸台319、吸合件32、弹药保持架33、主架331、骨架332、皮套34、弹性片35、推片36、第一激光定位器4、弹药补给装置5、基座51、弹药放置部件52、第二激光定位器53。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

【具体实施方式】

请参阅图1至图9，在本发明的一种较佳实施方式中，一种基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置，包括一无人机1，无人机1底部依次安装有电磁吸盘2和具有农药弹31的弹药装置3。电磁吸盘2包括一吸盘本体21和安装在吸盘本体21上的电磁铁22、一电磁电源、一推动电机23和一推爪24，电磁铁22设置在吸盘本体21底部外侧面上，并与电磁电源电连接；推动电机23设置在吸盘本体21与电磁铁22所在侧相对的一侧上，推动电机23螺纹连接推爪24，推爪24滑动连接吸盘本体21，其爪部241穿设吸盘本体21底部，并从推动电机23所在侧向电磁铁22所在侧延伸，推爪24的爪部241还设置在电磁铁22周向外侧，并在推爪24由推动电机23驱动并朝电磁铁22所在侧滑动时与农药弹31接触；弹药装置3还包括能够吸合在电磁铁22上的一吸合件32，并通过吸合件32连接电磁吸盘2；农药弹31具有引线318，引线318连接在吸合件32上。

本发明利用无人机1将包裹有农药的农药弹31载至待喷洒的农作物上方并将农药弹31从该上方投放，投放后的农药弹31通过爆炸的形式将其携带的农药喷洒至农作物上，从而实现了农药的喷洒，另外，农药弹31在其爆炸过程产生了冲击波，该冲击波还能够震落农作物上的病害虫，进而进一步为农作物除虫防害。优选地，无人机1为多轴无人机。

在本发明中，电磁吸盘2的电磁铁22在电磁电源供电下具有磁性，并通过该磁性吸合弹药装置3的吸合件32，从而使弹药装置3稳定安装在电磁吸盘2上，并供无人机1携带飞行，而弹药装置3上的农药弹31则是利用农药弹31的引线318连接在吸合件32上实现固连，优选选用铁片作为本发明的吸合件32；当需要投放农药弹31时，切断电磁电源的供电，使电磁铁22丧失磁性而吸合不了吸合件32，从而使弹药装置3掉落，实现了农药弹31的投放，另外，在切断电磁电源的供电前，先通过电磁吸盘2上推爪24的推动作用来推拉农药弹31的引线318，以通过引线318的被推拉来触动农药弹31，使得投放后的农药弹31能够爆炸，进而实现了农药的喷洒。

进一步地，请参阅图2至图5，本发明电磁吸盘2的电磁铁22设置的数量不小于弹药装置3设置的数量，且每一电磁铁22的周向外侧均设置有推爪24的爪部241，优选地，电磁铁22设置的数量等于弹药装置3设置的数量。另外，电磁吸盘2中的推动电机23是通过一电机保持架231固定安装在吸盘本体21上的，且该电机保持架231位于推爪24和推动电机23之间；推爪24用于推动农药弹31，其与推动电机23的连接处设置为螺纹结构，并通过该螺纹结构实现相对推动电机23和吸盘本体21的直线进给，优选地，推爪24上设置有若干环绕设置在电磁铁22周向的爪部241，且每一电磁铁22周向至少布置两个爪部241，优选三个爪部241，该三爪部241绕电磁铁22的中心呈120°分布，每一爪部241在推爪24向电磁铁22所在侧推动时均能接触农药弹31。

进一步地，请参阅图7，本发明的农药弹31包括一弹壳311，弹壳311设有一农药腔312和一化学物质腔313，农药腔312用于放置农药，其包裹在化学物质腔313外侧；化学物质腔313用于容置能够相互反应并产生气体的化学物质A314和化学物质B315，其中，化学物质B315采用包裹材料316包裹，并通过包裹材料316与化学物质A314隔离；引线318一端连接包裹材料316，另一端穿出弹壳311后连接在吸合件32上。本发明的农药弹31基于化学物质反应产生气体使得农药弹31内部气压增大而爆炸设计的，其中，包裹材料316在引线318被推拉时而被引线318拉破，其内包裹的化学物质B315则流出并混入化学物质A314中，进而与化学物质A314反应。优选地，为了便于农药弹31的制作，并使化学物质腔313内形成稳定的密封环境，本发明在化学物质腔313两端均设置了密封环317，引线318从化学物质腔313内往外延伸时穿设该密封环317；在本实施例中，化学物质A314采用碳酸氢铵溶液，化学物质B315采用硫酸铝晶体，该两种物质在农药弹31密闭的化学物质腔313内混合时可迅速反应并产生大量的二氧化碳气体，使得农药弹31能够在短时间内被引爆，且不产生污染性的物质，使用安全性较高，其中，碳酸氢铵溶液和硫酸铝晶体的化学反应式为：Al₂(SO₄)³+6NaHCO₃＝＝3Na₂SO₄+2Al(OH)₃↓+6CO₂↑。在本发明中，可通过控制化学物质A314和化学物质B315的量来控制农药弹31的爆炸时间。

进一步地，请参阅图6，本发明所设计的弹药装置3具有至少两个农药弹31，所有农药弹31依次叠加互连，且相邻两农药弹31之间通过下一农药弹31的引线318连接上一农药弹31的包裹材料316相连，而最上级农药弹31的引线318则连接吸合件32。该设计方式能够一次性投放足量的农药，且农药弹31在爆炸时是从上至下依次被引爆的，使得农药在一个竖直方向上喷洒下来，另外，每个农药弹31的爆炸时间均可通过控制化学物质腔313内化学物质A314和化学物质B315的含量比例来控制，从而使同一弹药装置3上的农药弹31具有不同的爆炸时间，进而促使农药弹31在下落过程实现不同高度上的分层爆炸。优选地，为了使农药弹31之间更好的连接，两两农药弹31接触部分设计成凸台319形式。

请继续参阅图6，本发明的弹药装置3除了农药弹31和吸合件32，还包括一弹药保持架33、一皮套34和一推板。弹药保持架33套设在农药弹31外侧，其上端连接吸合件32，下端为开口端，并通过套设皮套34形成闭合端，以使装设在弹药保持架33内的农药弹31能够稳定的设置在弹药装置3中，并确保农药弹31在推爪24推动前不会因其自身重力作用而拉动引线318且被引爆，提高了农药弹31放置的安全性。其中，所用的皮套34是用于固定弹药保持架33的开口端，并通过固定该开口端来使弹药保持架33形成上下闭合的状态，优选地，皮套34与弹药保持架33不固连，能够在农药弹31被推爪24推动时随着农药弹31的滑动而脱离弹药保持架33，从而使弹药保持架33的开口端由原先的闭合状态变成开口状态。

优选地，弹药装置3的弹药保持架33包括一主架331和至少三骨架332，其中，主架331连接吸合件32，其上间隔安装骨架332；骨架332一端悬空，即为开口端，另一端转动连接主架331，并在该连接处设置有同时连接主架331和骨架332的弹性片35，且在弹性片35的作用下绕着该连接处相对农药弹31上下翻转，以通过不被皮套34束缚后骨架332的翻转来改变骨架332与主架331的连接角度，进而使弹药保持架33在投放后能够因空气阻力和弹性片35弹性力而呈现展开状态，即骨架332和主架331同处于同一平面内，请参阅图8，该展开状态的弹药保持架33可使农药弹31降落至农作物上时能够悬挂在农作物上，进而利于农药从上至下的喷洒，提高农药的利用率。为了充分利用弹性片35的弹性力，且防止骨架332过度旋转，本发明将弹性片35设置在主架331和骨架332朝向农药弹31的一侧，使得骨架332与主架331最终的展开角度为180°。

推片36套设在吸合件32和农药弹31之间，且农药弹31的引线318穿设推片36；推片36能够在推爪24朝电磁铁22所在侧滑动时与推爪24的爪部241接触并随推爪24运动，进而推动农药弹31滑动。该推片36的设置利于推爪24更好的推动农药弹31。

进一步地，为了更好的实现自动化操作，本发明的基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置还包括一控制器和与控制器连接的一遥控器，控制器安装在电磁吸盘2上，并与电磁电源和推动电机23连接，遥控器用于操控者陆地上操作农药的喷洒，即，当操控者操控无人机1飞行至农作物上方时，操控者通过遥控器依次发出驱动推动电机23运行和促使电磁电源断电的控制指令给控制器，控制器接收后先驱动推动电机23运行，后控制电磁电源停止向电磁铁22供电。

在本发明的另一实施方式中，所述基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置还包括至少两第一激光定位器4和弹药补给装置5。第一激光定位器4间隔安装在吸盘本体21的底部，并与电磁铁22间隔设置，其感应部位朝向吸盘本体21的正下方，请参阅图3。弹药补给装置5放置在陆地上，其包括一基座51和安装在基座51顶面上的弹药放置部件52和第二激光定位器53，请参阅图9；弹药放置部件52用于安放补给的弹药装置3，其设置的数量与电磁铁22设置的数量相同，且放置在基座51上的相对位置与电磁铁22布置在吸盘本体21底部上的相对位置相同；第二激光定位器53设置的数量与第一激光定位器4设置的数量相同，其相对弹药放置部件52的方位等于第一激光定位器4相对电磁铁22的方位，且每一第二激光定位器53与一第一激光定位器4相匹配，以通过第二激光定位器53和第一激光定位器4相匹配的方式使电磁吸盘2上电磁铁22位于弹药补给装置5的弹药放置部件52的正上方，实现电磁吸盘2和弹药补给装置5的自定位，从而利于无人机1上弹药装置3的自动补给。在本发明中，补给的弹药装置3竖直放在弹药放置部件52上，其吸合件32一侧朝上，以便于电磁铁22吸合，其中，弹药放置部件52可为弹药放置筒，该弹药放置筒的筒内径略大于弹药装置3垂直于其放置方向的横截面的最大尺寸，以便于补给的弹药装置3的放置；另外，弹药放置部件52亦可为与弹药装置3皮套34套置在弹药保持架33上时的外侧形状相匹配的内凹结构。

所述基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置喷洒时的工作原理为：通过遥控器将已载有弹药装置3的无人机1遥控至待喷洒农作物的上方，此时，电磁电源通电，推动电机23关闭；待无人机1飞至待喷洒农作物的上方时，再通过遥控器驱动推动电机23开启，此时，推爪24在推动电机23的转动下朝电磁铁22所在侧前行，其爪部241接触推片36并带动推片36前进，推片36再推动农药弹31前行，农药弹31下端的皮套34在农药弹31的作用下脱离弹药保持架33，弹药保持架33下端变成开口端，同时，农药弹31的引线318在推片36和自身重力作用下被拉动；然后，通过遥控器控制推动电机23停止运行，同时控制电磁电源断电，此时，电磁铁22无磁性，吸合件32与电磁铁22断离，弹药装置3在其自身重力下下落，下落过程，弹药保持架33的骨架332在空气阻力和弹性片35的作用下展开并与主架331成水平，弹药保持架33即呈展开状态，并在落至农作物上时悬挂在农作物上，另外，农药弹31因其引线318一端与吸合件32连接、另一端连接包裹材料316，其在下落过程，包裹材料316被撕裂，化学物质B315与化学物质A314混合并反应，产生的大量气体使得农药弹31内的气压变强，当气压达到一定值时，农药弹31爆炸，并将其内放置的农药喷洒出来，从而实现了农药的喷洒。

所述基于分层气爆雾化方式的农药自动空投喷洒装置的弹药补给过程为：人工将补给的弹药装置3放置弹药放置部件52上，其中，弹药装置3的吸合件32朝上；然后，通过遥控器遥控无人机1飞至基座51上方，当第一激光定位和第二激光定位器53相互匹配定位后，驱动电磁电源通电，并驱动无人机1下行至电磁铁22吸合吸合件32处，电磁铁22吸合吸合件32后，再通过遥控器驱动无人机1上行至待喷洒农作物的上方，重复上述的喷洒过程即可。

本发明利用无人机1携带农药进行喷洒，其中，所携带的农药是通过内置在农药弹31内实现稳定放置的，其喷洒利用的是农药弹31的爆炸，而农药弹31的爆炸则是通过化学物质反应产生大量气体使得农药弹31内外气压不同而实现的，其相较于传统的火药爆炸，更为安全，且可避免出现火药引爆时产生火花而引燃农作物的可能，另外，所产生的气体不会污染环境，较为环保；再者，本发明还通过第一激光定位器4和第二激光定位器53的定位作用实现无人机1上弹药装置3的自动补给，其自动化程度较高，易操作；本发明整体结构简单，自动化程度高，便于使用者操作和使用，且安全无污染，实用性较好。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。