仿地飞行装置及植保无人机的制作方法

本实用新型涉及仿地飞行技术领域，尤其是涉及一种仿地飞行装置及植保无人机。

背景技术：

植保无人机相比于其他农用机械有着巨大的优势，近年来得到了广泛的应用，但在实际应用中，植保无人机仍有一些迫切需要解决的技术难题。国内常见的植保作业区域，丘陵和茶园地形起伏多变，植保无人机如果高度调整跟不上地形起伏，那么就无法保证植保无人机的安全性和喷洒效果。

仿地飞行又被称作地形跟随，是指植保无人机的飞行作业高度随着地形起伏变化而变化，植保无人机与地面始终保持恒定的高度。

在农药喷洒的时候，植保无人机与植物间的距离是影响喷洒效果的重要因素之一，如果植保无人机离植物距离过高，则经过雾化后的药物很难均匀的喷洒到植物表面；如果植保无人机与植物的距离过低，则会影响植保无人机的作业效率。从安全角度考虑，植保无人机与植物的距离过低，飞行安全系数也较低。因此为了提升植保无人机农药喷洒效果以及植保无人机作业效率、提升植保无人机的飞行安全性，植保无人机在作业过程中必须与植物保持一个恒定距离。

目前植保无人机作业定高飞行大多采用GPS(Global Positioning System，全球定位系统)，或者人工手动控制无人机高度，或者利用单个垂直向下的测距传感器，如超声波传感器、激光传感器、毫米波雷达等等，实现简单的仿地飞行。然而这些方法都只能适应平坦的地形，在地形起伏变化大的丘陵地带，山地，梯田等环境都难以适应，如果是丘陵地带，山地，梯田等地形组合成的复杂环境，对于目前的无人机仿地飞行都难以达到。具体来说，GPS定高飞行采用的是海拔高度飞行作业，植保无人机无法跟随地面的起伏仿地作业，所以作业效果不理想；人工手动飞行的话，由于受到视距的影响作业效率低，难以大规模的推广和应用；如果单纯使用单个传感器定高仿地飞行的话，只能适应简单的仿地飞行，无法预判前方地面地形的变化情况，因而适应性较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种仿地飞行装置，以解决现有技术中存在的仿地飞行装置都只能适应平坦的地形，在地形起伏变化大的丘陵地带、山地、梯田等环境难以适应的技术问题。

本实用新型的目的还在于提供一种植保无人机，以解决现有技术中存在的喷药无人机都只能适应平坦的地形，在地形起伏变化大的丘陵地带、山地、梯田等环境难以适应的技术问题。

基于上述第一目的，本实用新型提供了一种仿地飞行装置，包括飞行机架、设置在所述飞行机架上的前置雷达、后置雷达和对地雷达；

所述前置雷达和所述后置雷达分别通过雷达安装支架设置在所述飞行机架的前端和后端，且所述前置雷达的天线面向所述飞行机架的前下方，所述后置雷达的天线面向所述飞行机架的后下方，所述对地雷达设置在所述飞行机架的下方，所述对地雷达的天线面向所述飞行机架的正下方；

所述雷达安装支架能够调节其上的前置雷达或后置雷达的天线扫描角度。

进一步地，所述雷达安装支架包括基板、侧板以及支腿，所述前置雷达和后置雷达分别固定在其相应的雷达安装支架的基板的板面上；

所述侧板与所述基板垂直固定连接，所述侧板上设置有弧形定位槽孔；

所述支腿铰接在所述侧板上，且所述支腿与所述侧板的铰接位置位于所述弧形定位槽孔靠近所述基板的一侧，所述支腿上对应所述弧形定位槽孔设置有定位组件，所述定位组件设置在所述弧形定位槽孔内并将所述支腿与所述侧板相对固定，所述支腿的另一端与所述飞行机架固定连接。

进一步地，所述侧板包括两个，分别设置在所述基板两相对的端面上；

所述支腿包括设置在基板两端的两根，其与两个侧板一一对应设置。

进一步地，所述弧形定位槽孔是以所述支腿与所述侧板铰接位置为圆心的圆弧形定位槽孔。

进一步地，所述支腿上设置有定位孔，

所述定位组件包括螺栓以及与所述螺栓适配的螺帽，所述螺栓穿过所述定位孔、弧形定位槽孔并配合所述螺帽锁紧所述侧板与所述支腿。

进一步地，所述基板上设置有雷达安装孔，所述前置雷达和后置雷达通过螺栓或者螺钉配合所述雷达安装孔进行固定。

进一步地，所述基板和侧板为一体结构。

进一步地，所述支腿远离所述侧板的一端呈L型，所述支腿L型的横边上设置有支架固定孔；

所述支架固定孔通过螺栓或螺钉与所述飞行机架连接。

进一步地，所述前置雷达、后置雷达以及所述对地雷达的天线侧均设置有保护壳。

基于上述第二目的，本实用新型还提供了一种植保无人机，包括如上述任一项所述的仿地飞行装置以及设置在所述仿地飞行装置上的喷药组件。

本实用新型仿地飞行装置，包括飞行机架、设置在所述飞行机架上的前置雷达、后置雷达和对地雷达；所述前置雷达和所述后置雷达分别通过雷达安装支架设置在所述飞行机架的前端和后端，且所述前置雷达的天线面向所述飞行机架的前下方，所述后置雷达的天线面向所述飞行机架的后下方，所述对地雷达设置在所述飞行机架的下方，所述对地雷达的天线面向所述飞行机架的正下方；所述雷达安装支架能够调节其上的前置雷达或后置雷达的天线扫描角度。与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型仿地飞行装置对地雷达用于获取无人机相对于地面的飞行高度，前置雷达用于获取无人机前进时无人机与前方地形的斜向距离，后置雷达用于获取无人机后退时无人机与后方地形的斜向距离，因此无人机在飞行时，可以结合三个方位的雷达数据进行合理评估地面地形，从而使无人机能够有效的在坡地和茶园等复杂地形下飞行，保证仿地飞行装置距离植物高度恒定，提高了仿地飞行装置在较大地形起伏环境下的应用适应能力。

本实用新型植保无人机包括如上述所述的任意一种仿地飞行装置以及设置在所述仿地飞行装置上的喷药组件。与现有技术相比，本实用新型植保无人机能够适应地形起伏变化大的丘陵地带，山地，梯田等环境，环境适应力强，且仿地飞行装置距离植物高度恒定也大大提高了农药的防治效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。

图1为本实用新型实施例一仿地飞行装置的示意图；

图2为本实用新型实施例一仿地飞行装置的雷达安装支架的立体示意图；

图3为图2的俯视示意图；

图4为图2的后视示意图；

图5为图2的左视示意图；

图6为侧板示意图。

图标：1-基板；11-雷达安装孔；2-侧板；21-弧形定位槽孔；3-支腿；31-支架固定孔；32-定位孔；4-前置雷达；5-后置雷达；6-对地雷达；7-飞行机架。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

参见图1-6所示，本实施例提供了一种仿地飞行装置，包括飞行机架7、设置在所述飞行机架7上的前置雷达4、后置雷达5和对地雷达6；

所述前置雷达4和所述后置雷达5分别通过雷达安装支架设置在所述飞行机架7的前端和后端，且所述前置雷达4的天线面向所述飞行机架7的前下方，所述后置雷达5的天线面向所述飞行机架7的后下方，所述对地雷达6设置在所述飞行机架7的下方，所述对地雷达6的天线面向所述飞行机架7的正下方；所述雷达安装支架能够调节其上的前置雷达4或后置雷达5的天线扫描角度。

本实施例仿地飞行装置的对地雷达6用于获取无人机相对于地面的飞行高度，前置雷达4用于获取无人机前进时无人机与前方地形的斜向距离，后置雷达5用于获取无人机后退时无人机与后方地形的斜向距离，因此无人机在飞行时，可以结合三个方位的雷达数据进行合理评估地面地形，从而使无人机能够有效的在坡地和茶园等复杂地形下飞行，保证仿地飞行装置距离植物高度恒定，提高了仿地飞行装置在较大地形起伏环境下的应用适应能力。进一步，本实施例仿地飞行装置的雷达安装支架可以实现前、后雷达扫描角度的调节，因此，用户根据实际使用环境的不同，通过调节前置雷达4和/或后置雷达5的倾斜角来实现相应雷达在空中的扫描角度的调节，从而使得前置雷达4和后置雷达5能够采集到相应位置的准确地面信息。

需要说明的是，本实施例仿地飞行装置的前置雷达4、后置雷达5、对地雷达6的安装需要充分考虑以下两点，首先是雷达传感器的检测区域不能被螺旋桨、喷雾以及飞机机身等遮挡，其次要尽量减小检测盲区增加飞机安全性。

如图2所示，作为一种雷达安装支架的可选形式，所述雷达安装支架包括基板1、两侧板2以及两支腿3。

其中，所述基板1采用的是矩形平面型，其用来安装雷达，所以在基板1上应当设置相应的雷达固定组件，如图1所示，本实施例雷达固定组件是在所述基板1板面上设置用于固定雷达的雷达安装孔11，然后配合螺栓或者螺钉进行固定。两侧板2也为矩形平面型，其分别垂直固定在基板1的两端面上，每块侧板2上设置有弧形定位槽孔21；两块侧板2分别铰接一支腿3，支腿3与侧板2通过铰接位置相对转动，且每根所述支腿3与所述侧板2的铰接位置位于所述弧形定位槽孔21靠近所述基板1的一侧，所述支腿3上对应所述弧形定位槽孔21设置有定位组件，所述定位组件设置在所述弧形定位槽孔21内并将所述支腿3与所述侧板2相对固定。

本实施例的雷达安装支架，其基板1用来安装雷达，支腿3用来与飞行机架7等设备连接，由于侧板2与基板1的位置相对固定、支腿3与飞行机架7相对固定，所以在侧板2与支腿3相对转动时，基板1以及基板1上的雷达也相应的相对飞行机架7转动，从而实现雷达在飞行机架7上的扫描角度的调节。

本实施例雷达安装支架的两侧板2可与所述基板1可为焊接为一体的构造。且为了方便加工、使用以及支架的美观性，两侧板2以及其分别连接的同侧的支腿3是对称结构，也即，一侧板2、该侧板2铰接的支腿3与另一侧板2、另一侧板2连接的支腿3是以基板1的中线呈对称设置，两侧板2上的弧形定位槽孔21也呈对称设置。

可以理解的是，采用两侧板2、两支腿3从基板1的两端进行连接的结构形式，其稳定性能更好，更有利于雷达在飞行机架7飞行过程中扫描角度的稳定性。

弧形定位槽孔21优选是以侧板2与支腿3的铰接点为圆心的圆弧形，这样其在支腿3和侧板2相对转动时，对应的是支腿3的相同位置，这样定位组件可以与支腿3的同一位置连接固定。如此，可以如图2或5所示，在支腿3对应弧形定位槽孔21的位置预留定位孔32，定位组件可选用螺栓以及螺帽，这样在支腿3与侧板2调节到位周，利用螺栓穿过所述定位孔32和弧形定位槽孔21然后通过螺帽紧固，压紧支腿3与侧板2，从而将支腿3与侧板2相对固定。

可以理解的是，弧形定位槽孔21除了起到配合定位组件进行固定侧板2与支腿3的作用，同时弧形定位槽孔21的延伸长度在支腿3和侧板2处于相对转动的自由状态时，也可以通过未锁紧的螺栓来限制侧板2相对于支腿3的转动幅度，避免侧板2和支腿3出现过大或者不需要的转动幅度。

侧板2与支腿3的铰接方式，可以采用销轴连接等形式。如图2或3所示，为了方便支腿3与飞行机架7等设备的安装，所述支腿3远离所述侧板2的一端呈L型，所述支腿3L型的横边上设置有支架固定孔31。在具体将本实施例雷达安装支架固定在飞行机架7上时，可以采用螺栓或者螺钉等穿过支架固定孔31将支架锁紧在飞行机架7上。

需要说明的是，图2-5中，两根支腿3的L型横边是相对设置的，在实际应用中也可以采用向被设置的方式。同时本实施例雷达安装支架固定在飞行机架7等设备上的方式也不限于实施例中给出的形式，例如，在飞行机架7上设置L型结构或者直接将支架固定在飞行机架7的侧边上，这样支腿3可以是竖直条状，并在支腿3的竖直条状远离基板1的一端设置支架定位孔32并采用螺栓或者螺钉通过支架定位孔32于飞行机架7的L型结构或者飞行机架7侧边固定即可。

实施例二

本实施例提供的仿地飞行装置，其与实施例一的区别仅在于雷达安装支架的不同。

本实施例雷达安装支架采用一块侧板2，且侧板2垂直安装在基板1安装雷达的板面的相对面上。至于侧板2与基板1的具体连接方式可以是实施例给出的一体结构也可以是分体的刚性连接方式，侧板2上弧形定位槽孔21可以采用实施例中给出的形式，也可以采用也可以是其他任意形状的弧形，对于是不规则弧形的弧形定位槽孔21，可以在支腿3上能够与弧形定槽孔接触的中间段上设置条形孔，这样也可以采用螺栓穿过弧形定位槽孔21和条形孔并采用螺栓紧固的方式将支腿3与侧板2相对固定。

至于侧板2与基板1的连接、侧板2与支腿3的铰接以及支腿3的具体形状等结构均与实施例一相同。

本实施例雷达安装支架也具有与实施例一相同的有益效果，在此不再累述。

实施例三

本实施例提供的仿地飞行装置，其与实施例一和实施例二的区别仅在于，其所述前置雷达4、后置雷达5以及所述对地雷达6的天线侧均设置有保护壳。

优选的，本实施例仿地飞行装置的前置雷达4、后置雷达5以及所述对地雷达6是毫米波雷达。

可以理解的是，本实施例仿地飞行装置具有与实施例一或2相同的有益效果，同时，在所述毫米波雷达的天线侧安装保护壳可以作为天线罩，这样在仿地飞行装置应用在农业喷药环境下时，可以避免农药对毫米波雷达的腐蚀。其中，保护壳的材质主要选用不含碳的塑料材料，为了使雷达波尽可能地透过天线罩传播出去，用户或者相关工程师应该根据其采用的毫米波雷达的产品特点选择保护壳的材料、材料厚度以及保护壳离天线的间距。

实施例四

本实施例提供一种植保无人机，包括如上述实施例一到三任一所述的仿地飞行装置以及设置在所述仿地飞行装置上的喷药组件。。

本实施例植保无人机能够适应地形起伏变化大的丘陵地带，山地，梯田等环境，环境适应力强，且仿地飞行装置距离植物高度恒定也大大提高了农药的防治效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。