一种无人机喷洒系统及无人机的制作方法

本发明涉及无人机领域。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。

有一些无人机在飞行的时候，需要向空中喷洒液体，如喷洒农药等，在喷洒的过程当中液体通常是储存在一些箱体中，并配有一吸液式液压泵，从容器底部开口处抽洗液体。作业时，地面人员控制液压泵工作，从容器中抽取液体，加压经喷管从喷头喷洒出去。

现有液体容器，随着液体量的消耗，液体在容器内的振荡会变得更加容易和剧烈，甚至影响无人机的平稳飞行，对飞行安全造成一定影响。同时，随着液体量的消耗，传统的液压泵可能间歇吸不到容器内液体，喷洒不均匀，甚至气塞，诱发设备损坏。

技术实现要素：

本发明针对上述的问题，公开了一种无人机喷洒系统，其安装在无人机上，包括：

箱体，其内部被箱体的外壁围成形成腔体，箱体设有至少一个向腔体内添加物料的加液口；

运动组件，其位于腔体内部，并和箱体外壁围成储放待喷洒物料的第一区域，第一区域设有至少一个物料流出的喷口；

压感单元和动力单元，压感单元能够感应第一区域内的压强变化，并能够根据第一区域内压强变化控制动力单元，动力单元能够驱动运动组件，以当第一区域内的压强变化时，控制运动组件移动以挤压或者舒张第一区域，以抑制第一区域内的压强变化，进而维持喷口流出物料的均匀。

作为改进，所述的压感单元包括有感应第一区域压强的压强传感器、与压强传感器连接的控制器，控制器与动力单元连接并能够控制动力单元，所述的压强传感器将接受到的第一区域的压强信号传递到控制器。

作为改进，所述的箱体内还包括有一第二区域，运动组件将第二区域和第一区域隔开，所述的压感单元包括和第一区域连通的第一空间、与第二区域或大气连通的第二空间、将第一空间和第二空间隔离的可移动的介质，以当第一空间和第二空间的压强变化时，促使该介质运动以触动动力单元控制运动组件移动，进而调节第一区域的压强。

作为改进，[l1]或从外界吸收气体以补充压力，使得第二区域具有较为恒定的压力，进一步使得第一区域压力检测值更加准确，第二区域可通过气泵等方式从外界补充压力。

作为改进，所述的介质可以为固体介质、液体介质、或者固体介质和液体介质的混合物。

作为改进，所述的介质包括有气囊，气囊内部为第二空间，气囊外部为第一空间，气囊能够根据第一区域和第二区域的压差变化进而收缩扩展，气囊的收缩扩展能够控制动力单元以进一步控制第一区域的压强。

作为改进，气囊上设有一活动片24以使得气囊23扩张和收缩的时候活动片能够移动以控制动力单元。

作为改进，活动片上连接有压力调节弹簧以调节第一空间和第二空间的固定压差值。

作为改进，所述的动力单元包括和运动组件连接的动力筒、驱动动力筒的电机，电机被压感单元控制以控制动力筒的运动，进一步控制运动组件的运动以抑制第一区域内的压强变化。

本发明还公开了一种无人机，包括机体、若干个旋翼、连接机体和旋翼的机臂、固定在机臂或者机体上的升降架，所述的无人机包括本发明所述的无人机喷洒系统，所述的无人机通过喷洒系统向空中喷洒物料。

附图说明

图1是实施例1本发明的结构示意图；

图2是实施例1箱体的结构示意图；

图3是实施例1压力调节的结构图；

图4是实施例1传输结构的示意图；

图5是实施例1整体的结构示意图；

图6是实施例1外筒和传动套锁定的示意图；

图7是实施例1外筒和传动套解开的示意图；

图8是实施例1运动活塞到达底部的示意图；

图9是实施例1；

图10是实施例1传动套的结构示意图；

图11是实施2的结构示意图；

图12是实施2的产品的示意图；

图13是实施2的侧面观察的示意图；

图14是实施2的上部观察的示意图；

图15是实施2空气喷嘴的一个实施方式；

图16是实施2空气喷嘴的另一个实施方式；

图17是实施2的另一个实施方式；

图中标记：

实施例1：1-箱体，2-运动活塞，3-外筒，4-内筒，5-上行止动器，6-滑轨导向器，7-下行止动器，8-密封圈，9-壳体，10-接触器，11-压力调节弹簧，12-电机，13-传输机构，14-喷口，15-压力加注口，16-p1压力接口，17-通气口，18-重力加注口，21-外筒转动锁，22-p0压力接口,23-气囊，24-活动片，25-传动套；

实施例2：1-机体，2-机臂，3-旋翼，31-安装座，32-动力电机，33-桨叶，4-涵道，5-风扇组件，51-风扇轴承，52-风扇，6-导风器，7-泄压口，71-泄压活门，72-有关闭弹簧的泄压活门轴，8-集气座，9-空气喷嘴，10-容器箱，101-加注口，102-出料口，11-撒播盘，111-传动棒，112-传动轴，113-轴承，114-电机，12-起落架。13-清洗装置，131-搅拌器，132-刷毛。

具体实施方式

实施例1：

图1-10是本发明公开的一种实施例，如图1所示，本发明公开了一种无人机喷洒系统，用于无人机的液体或固体喷洒，无人机喷洒系统包括安装在无人机上的箱体1，箱体1内部为腔体，所述的箱体1内设有运动活塞2，其运动活塞2将箱体的腔体隔离成第一区域(图1中的a区域）和第二区域（图1中的b区域），箱体内设有内壁，运动活塞2和内壁连接以能够将第一区域和第二区域相互隔离以阻止第一区域和第二区域内的气体或液体或固体在第一区域和第二区域之间的流通。运动活塞连接有动力单元并被动力单元驱动，以能够在腔体内移动挤压第一区域。

第一区域如附图1中活动活塞1下部a区域，第二区域如附图1中运动活塞上部b区域。运动活塞2可沿着箱体1内部移动以改变第一区域和第二区域的体积。在喷洒过程中，第一区域被全部或者部分充满欲喷洒的液体或固体，与第一区域连接有喷口14，在喷洒的时候，随着物料从喷口14喷出，第一区域的压强会减少进而影响的物料的喷洒，此时运动活塞2被驱动以向着第一区域方向移动（图1中的x方向），挤压第一区域内的液体或固体并使得物料从喷口14喷出，如图1所示的，喷口可直接和空气连通以使得液体可通过喷口14直接喷向空中，喷口也可连接其他附属的喷洒装置。

如上所示，运动活塞2将第一区域和第二区域隔离，并且能够使得运动活塞可以移动，如图1所示，运动活塞2和箱体内壁之间设有密封圈8，当然也可以通过其他常规的部件进行密封。

为了保证喷洒的稳定性，需要使得第一区域的压强很恒定，为了方便起见，可以不考虑各部件本身的重力，运动活塞受到第一区域的压力为f1,受到第二区域的压力为f0，动力单元提供的推动力为f，即f1=f+f2，本发明中第一区域对运动活塞的压强为p1，第二区域对运动活塞压强为p0,其中p1和f1成正比，po和fo成正比。为了保证第一区域内物料喷洒的稳定性，第一区域内的压强在喷洒的时候保持在一个较为稳定的水平即p，其第一区域的压强在p附近也有小幅度可允许的波动。在喷洒的时候，随着部分液体从喷口14喷出，第一区域内压强p1下降，小于p,这个时候就要通过动力单元驱动运动活塞挤压第一区域，进而使得第一区域内的压强恢复到p1附近。

在一个具体的实施方式中，箱体上设有一通气口17，第二区域通过通气口17和大气连通，因此，第二区域内的压强可始终稳定在大气压强，第二区域气体对运动活塞的压力f0保持不变。通气口17可设置在远离第一区域的位置，以使得通气口17在运动活塞运动的时候始终和第二区域连通。

为了保证第一区域的压强维持在一个稳定的水平，本实施例无人机喷洒系统设有一压强调节装置，以使得当第一区域压强p1减少的时候或偏离p足够多的时候，该压力调节装置能够自动触动动力单元，以控制运动活塞2挤压第一区域。并且在更优选的情况下，当第一区域压强高于p一定值的时候，压力调节装置能够自动触动动力单元使得运动活塞停止挤压第一区域。

在一个优选的实施方案中，压力调节装置包括有和第一区域连通的第一空间(图1中的c区域、和第二区域连通的第二空间（图1中的d区域），第一空间和第二空间之间设有可移动的介质，以当第一空间和第二空间的压差达到一定程度时候，该介质移动以触动动力单元控制运动活塞移动，进而调节第一区域的压强，并能够缩小第一空间和第二空间的压差，第一空间和第二空间压差减少，介质移动，以触动动力单元控制运动活塞停止。

在更优选的实施例当中，如图1和图3所示，压力调节装置其包括有可扩缩的气囊23、壳体9，连接管。第二区域上设有一p0压力接口22，其外部设有气囊23，气囊23通过po压力接口22和第二区域连通以使得气囊内的压强为第二区域的压强p0，气囊被壳体9包裹，壳体被密封并和第一区域连通，以使得气囊外壳体内部的压强为p1，如可在第一区域的箱体上设有一p1压力接口16，p1压力接口16通过连接管和壳体9的内部连通。气囊上设有一活动片24以使得气囊23扩张和收缩的时候活动片能够移动以触发动力单元。活动片和壳体底部可通过压力调节弹簧11连接，如图3所示，一对压力调节弹簧一端连接活动片24的底部，另一端连接壳体9的底部，弹簧被拉伸以使得气囊23内（第二区域的压强）和气囊23外（第一区域的压强）有固定的压差，该固定的压强的大小可以通过压力调节弹簧来实现。随着喷洒的进行，第一区域的压强变小，此时，第一区域和第二区域的压差会变大，气囊扩展导致活动片向上移动，而活动片24连接有一个接触器10，活动片的移动触发接触器运动，接触器的运动以使得连接电机的电路形成通路，或能够向控制系统发出信号，控制系统控制电机，电机被触发启动以驱动动力单元，动力单元控制运动活塞向着第一区域方向运动以挤压第一区域，上述挤压促使第一区域压强变大，第一区域压强变大后，第一区域和第二区域的压差变小，气囊收缩，活动片向下运动以控制接触器使得控制电机电路形成断路，电机被断电，或向控制系统发出信号控制电机，动力单元停止驱动运动活塞。在一个喷洒作业中，上述步骤可间断的进行以维持第一区域的压强在一个稳定的水平，以保证喷洒的均匀性。压力调节弹簧可调节p1和p0的压差，以使得p1和p0之间的差稳定在固定的水平。

在更进一步的优选方案中，动力单元设有一能够驱动运动活塞2运动的电机12，压强调节装置还设有接触器10，接触器移动可形成或断开通路以控制电机12的工作，如启动和停止。在更具体的方案中，该接触器可连接在壳体上，并可被活动片24控制，如当气囊扩展的时候，活动片向上移动控制接触器以形成通路启动电机12；当气囊收缩的时候，活动片向下移动，活动片控制触动片，断开通路，以使得电机12停止。

图9-10是动力单元的一个实施例，如图9所示动力单元设有一个驱动运动活塞移动的内筒4、与内筒4连接的传动套25、电机12、连接电机和传动套25的传输机构13，内筒4外表面设有外螺纹，传动套25内表面设有内螺纹，内筒4和传动套25螺纹连接，传动套和电机之间设有传输机构13能够驱动传动套绕着其轴向转动，传输机构可以优选的为皮带、齿轮、或者皮带和齿轮的配合等。电机通过传输机构驱动传动套转动以驱动内筒沿着内筒的轴向方向移动，并进一步驱动运动活塞2运动，达到抑制第一区域压强变化的目的。传动套被固定在箱体1上以禁止传动套25在内筒4的轴向方向移动，并使得传动套25仅仅能够绕着内筒4的轴向转动，具体来说如图10所示，传动套主体为圆柱体结构，底部设有一圈凸起，凸起的部分卡进箱体1的凹环之间以固定传动套的位置。传动套和箱体之间设有润滑油、轴承等以使得传动套可以在较低摩擦力的情况下转动。

在上述这种动力单元结构运行过程当中，为了使得运动活塞能够较大范围的移动，内筒要设计的足够长，至少内筒要大于运动活塞可移动的范围，在播撒的时候，为了提高单次播撒工作量，需要预装足够多的物料，在此种情况下箱体要设计的足够大，这样就需要运动活塞具有较大的可移动距离，但是会提高内筒的高度，而由于箱体通常是装在无人机的下方，较长的内筒会使得安装变的困难，甚至影响无人机的整体结构设计，因为在不改变运动活塞移动范围的前提下，减少内筒的长度将具有较大的意义。

为了解决上述指出的内筒长度问题，在另一个实施例如图5-8所示，记载了更优选的实施方案，如图6所示的，动力单元设有一内筒4，内筒4和活塞2固定连接，内筒4可被驱动以控制活塞的运动，内筒螺纹连接有外筒3，外筒3螺纹连接有传动套25，传动套25和电机12之间通过传输机构13相连接以使得电机12通过传输机构13能够驱动传动套绕着其轴向转动，传输机构可以优选的为皮带、齿轮、或者皮带和齿轮的配合等。由于传动套25和外筒3为螺纹连接，传动套25被电机驱动转动的时候能够驱动外筒沿着外筒的轴向移动，进而外筒可以驱动内筒沿着内筒的轴向移动，如果外筒转动的时候，也能够驱动内筒沿着其轴向移动。如图6所示的，在外筒和传动套25之间设有一对外筒转动锁21以限制外筒和传动套之间的相互转动，进而当传动套被驱动转动的时候，能够带动外筒一起转动。同时，外筒转动锁21也能够被外力解开，以当传动套被驱动转动的时候，外筒能够沿着外筒轴向移动。如图6所示的，外筒上端设有一个下行止动器7，内筒上端设有一凸起41。当无人机的第一区域被物料充满的时候，内筒的全部或者大部分插入外筒，内筒最一端设有上行止动器5以限制内筒超上的过度运动。如图6所示，电机12运转，由于这个时候外筒转动锁21将外筒和传动套固定，在传动机构作用下，传动套被驱动转动，进而驱动外筒3转动，由于外筒3和内筒4之间有螺纹传动，迫使内筒4向下运动；当内筒4达到极限值时，如图7所示，内筒上端的凸起41迫使外筒转动锁21开锁，并且外筒和内筒不再螺纹连接，外筒不再由传动机构带动下转动，传动套转动可驱动外筒向下转动，外筒转为向下的滑动，外筒向下滑动可带动内筒4向下滑动并进一步控制活塞的移动以挤压第一区域。如图8所示，当活塞到达底部的时候，外筒到达下止位处，外筒的下行止动器被传动套抵触，此时可控制电机断电，如在一个实施方式中，下行止动器设有力传感器，当被传动套抵触的时候，力传感器将信号传输到相应的控制器，控制电机关闭。此种方式，内筒的长度可以接近外筒的长度，内筒可以深入到外筒当中，通常情况下喷洒系统位于无人机的下方，空间有限，此种方式，在有限的占用空间下，可以延长活塞的移动距离，在本发明中在箱体上设有滑轨导向器6限制内筒和外筒移动的位置。

实施例2：

具体实施例1：图11-17是本发明公开的另一种实施例，本实施例公开了一种无人机，该无人机能够收集旋翼下方的旋翼风力，并将该旋翼风力输送到喷洒物料容器箱的出料口上，并带动物料从出料口喷出。

具体来说，图11展示了本发明一个实施例的示意图，其是本发明的主要部件的截面的示意图，该图包括有本实施例的主要部件，具体来说其包括有无人机本体、容器箱1，引风组件。所述的无人机本体可为现有无人机的大部分部件，如图11所示，无人机本体可包括机体1、旋翼3以及连接机体1和旋翼3的机臂2；如图11所示的仅为各部件的示意图，并不代表具体的部件，具体部件的结构和位置可根据实际情况进行调整。如图12-14所示的为机体1的一个具体的示意图。

所述的容器箱用于储放待播撒的物料，其内部在无人机播散的时候预先放置有待播散的物料，容器箱包括有播散物料的出料口102，出料口102通常位于容器箱的下方，其容器箱可采用现有的容器箱进行适当的改进。

所述的引风组件能够将至少一个旋翼下方的旋翼风力输送到容器箱的出料口处以带动容器箱内的物料从出料口喷出，引风组件包括有泄压口以使得多余旋翼风力能够泄出，并提供上行动力。引风组件利用无人机下洗气流，下洗气流在引风组件中增压加速，最后引射带动颗粒从出料口中喷出。该设计可以使得出料口设计的足够适中，不需要为了防止堵塞而设计的大口径，并且由于气流的作用能够防止物料在小口径的出料口处堵塞。同时，节省了传统播撒系统为获取物料从容器内播撒喷出而需要的额外[l3]，并减少无人机的重量，提高无人机的载重以及续航里程。

在一个具体的实施例当中，无人机包括有四个旋翼，如图14所示，引风组件包括有收集不同旋翼风力的导风器6以及和导风器连接的集气单元以使得从不同旋翼收集到的旋翼风力在集气单元中汇集，所述的集气单元将汇集的旋翼风力从出料口处喷出以带动容器箱内的物料从出料口喷出。在更具体的实施例当中，如图11所示的，集气单元包括有和每个导风器连接的集气座8以及和集气座连接的空气喷嘴9。如图11所示的，集气座8设有4个口分别和4个导风器连接，集气座和导风器可以为一体化成型也可以可拆卸的连接，所述的集气座除了和四个到导风器连接之外还和空气喷嘴9连接，以及将集气座内的气流通过空气喷嘴喷出。如图11所示的，所述的空气喷嘴和集气座可以一体化成型，也可以可拆卸的连接，在优选的实施例当中，为可拆卸的连接，并且空气喷嘴为一个长条形的中空结构。如图11所示的，所述的集气座的一部分位于容器箱内，一部分位于容器箱外，空气喷嘴均位于容器箱内。空气喷嘴一端和集气座连接，另一端位于容器箱的出料口处，在优选的一个实施例当中，出料口设有一段管道状结构，如图15所示，空气喷嘴的出口就在管道状内，所述的管道状结构可以使得物料在喷嘴喷出的气流的带动下均匀从管道状通过并进行播撒。在另一个实施当中，空气喷嘴的出口也可以位于管道上方，如图6所示。具体位置可以根据播撒的需要进行适当调整。

在一个具体的实施例当中，为了促进物料的进一步散开，所述的空气喷嘴的下方设有一个撒播盘11，播撒盘通过一个转动轴112和机体连接，该传动轴12穿过空气喷嘴和集气座。如图17所示，该传动轴也被机体驱动转动，以使得播撒盘能够转动进一步使得掉落到播撒盘上的物料能够散开，机体包括有电机114来驱动转动轴转动，并在传动轴和机体连接处设有轴承113以保证传动轴和机体能够相对转动，传动轴和集风器或/和空气喷嘴也通过连接环或者轴承连接。

在播撒时，有一些物料会粘接在容器箱的内壁上，一方面浪费物料，另一方会污染下次播撒，因此在优选的实施例当中，如图17所示，空气喷嘴上连接有清洗装置13，所述的清洗装置能够在播撒的时候清洗容器箱的内壁，在图17所示的实施方式中，所述的清洗装置包括有和空气喷嘴连接的搅拌器131，搅拌器也设有一个或者多个，如2个或者3个，搅拌器上设有刷毛[l4]，能够和容器箱的内壁结构，空气喷嘴的外臂设有可以相对空气喷嘴的环状机构，环状结构和搅拌器连接，环状结构能够被驱动，以相对空气喷嘴转动，以驱动搅拌器转动进而驱动刷毛132清洗容器壁。在另外一些实施例当中，搅拌器直接连接在转动轴112上，通过转动轴转动驱动搅拌器转动。

在本发明中，无人机本体还包括有涵道4，引风组件一端安装在涵道下方以收集涵道内的旋翼风力。如图11所示的一个实施例，旋翼位于涵道内，导风器连接在涵道的正下方，以收集涵道内的旋翼风力，如图11所示的，在优选实施例中，旋翼风力进入导风器后通过平滑弯曲结构后进入集气座8，所述的平滑弯曲结构能够最大程度的降低旋翼风力的阻力，在更优选的实施例中，所述的平滑弯曲结构为截面积减少的结构，即在和涵道的连接的截面积处（图1a点处）大于导风器和集气座连接的截面积处（图11b点处），并且在a点处和b点之间，平滑弯曲结构的截面积在一段或者多段减少，这样一方面减少导风器内风力受到的阻力，另一方面，可使得进入集气座的风力有足够大的流速，以进一步提高空气喷嘴喷出的空气流速，使得能够充分带动物料喷出。在更优选的实施例当中，集气座的截面积有也为逐渐减少或者在其他一些优选的实施例当中，空气喷嘴的一段或者整段的截面积依次减少以保证空气喷嘴喷出的空气有足够的流速。

由于旋翼的高速转动，其下方的旋翼风力会不均匀，一方面影响无人机的稳定性，一方面也影响到旋翼风力的收集。为了解决此问题，在更优选的实施例当中，所述的无人机还包括风扇组件5，所述的风扇组件可以位于涵道内，也可以位于导风器内，在一个实施例当中，如图11所示的，风扇组件位于涵道内，如图11所示，风扇组件包括风扇轴承51以及和风扇轴承连接的风扇52。

如图12所示，风扇组件的下方设有一个泄压口7，所述的泄压口可以为正下方（如图12所示的）或者可以正下方略微朝外如图11所示的，所述的泄压口旋翼风力可以通过，以分散多余的旋翼风力，并能够提供上行动力。在更优选的实施例当中，泄压口上设有能够打开和关闭泄压口的泄压活门71以及和泄压活门连接的有关闭弹簧的泄压活门轴72。在一种情况下，泄压活门关闭泄压口，旋翼下方的旋翼风力均进入导风器6，并且从空气喷嘴中喷出，这这种情况下，空气喷嘴喷出气流有足够大，能够充分带动物料喷出。在另外一种情况下，泄压口部分或者全部张开，一部分空气通过泄压口，一部分空气进入导风器从空气喷嘴喷出。所以，泄压活门能够起着调节空气喷嘴喷出气流的功能，在具体的调节方式上，可在导风器或者空气喷嘴等处设有传感器以检测风速、气压等参数，并通过传感器连接的控制器控制泄压活门的开闭。上述实施方式，能够保持空气喷出的气流的稳定性或者根据需要进行调节，以提高播撒的均匀，并且能够根据物料或者播散要求的不同调节播散效率。

如图11所示，容器箱还包括有添加物料的加注口101，在图11所示实施例，加注中位于容器箱的上方，在另外一些实施例当中，加注口也可以位于容器箱的侧方。所述的容器箱的结构尺寸根据需要进行适当调整。

如图11所示，无人机本体还包括有起落架12，起落架和机臂连接，容器箱安装在起落架上被起落架固定。

在本实施例中，旋翼3包括有安装动力电机的安装座31、动力电机32、以及被动力电机驱动的桨叶33。