一种基于物联网的农田病虫害监测无人机的制作方法

本发明涉及无人机技术领域，具体地说是一种基于物联网的农田病虫害监测无人机。

背景技术：

现有技术中，在对农作物进行监测时，一般是人直接进入农田中进行肉眼观察，这种方式下存在以偏概全的现象。农作物在生长过程的各个阶段中，可能出现的病害均不一样，因此又需要对农作物的各个生长阶段进行监测。显然，人肉眼观察监测的方式不能满足全面监测、快速监测的需要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于物联网的农田病虫害监测无人机，用于对农田中的农作物进行全面、快速的监测。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于物联网的农田病虫害监测无人机，其特征是，它包括：

至少两个无人机单元，无人机单元包括无人机主体以及设置在无人机主体上的安装总成，安装总成包括转动安装在无人机主体上的箱体、设置在箱体每一侧面上的弹性绑带，在绑带上固定有插杆，在箱体侧面设有与插杆配合的插槽，在箱体内设有实现插杆与插槽之间相对固定的锁止机构；在箱体的侧面设有放置监测设备的放置槽，在无人机主体上设有驱动箱体转动的电机；

连杆，连杆的两端分别与相邻的两个无人机单元铰接连接。

进一步地，箱体为正六棱柱形，在电机的作用下箱体每次转动的角度为60度的整数倍。

进一步地，在无人机主体底部设有支耳，在支耳上固定有支撑轴，在箱体端面上设有安装槽，在安装槽内固定有固定轴，在支撑轴与安装槽之间设有轴承，电机输出轴与固定轴固定连接。

进一步地，在箱体内设有腔体，锁止机构设置在腔体内，锁止机构包括转动安装在腔体内的一对驱动齿轮、转动安装在腔体内的一对蜗轮、与两蜗轮同时啮合的蜗杆、固定蜗杆上的从动齿轮、转动安装在箱体上的旋钮，在旋钮外壁上设有与从动齿轮啮合的一段齿；两驱动齿轮分别位于插槽延长线的两侧，两驱动齿轮转动时旋向相反，驱动齿轮与蜗轮的轴线为同一直线，驱动齿轮转动时蜗轮静止且驱动齿轮相对蜗轮仅可单向旋转，蜗轮转动时可以带动驱动齿轮的转动。

进一步地，在蜗轮上固定有轮轴，在轮轴外壁上设有多个在同一圆周上均匀设置的滑槽，在滑槽内滑动安装有活动板，在活动板上固定有定位销，在活动板与滑槽内壁之间设有定位弹簧，在滑槽口固定有盖板，在定位弹簧的作用下定位销的作用端伸出轮轴；在驱动齿轮上固定有外环，在外环的内壁上设有环槽，在环槽内设有若干在同一圆周上均匀设置的凸起，在伸出轮轴的定位销末端设有倾斜面，自然状态下定位销的末端置于相邻的两个凸起之间。

进一步地，在无人机主体的侧壁上设有一对连接机构，连接机构包括固定在无人机侧壁上的定位块、滑动设置在定位块的弹簧腔内的滑板、固定在滑板上的插销、设置在滑板与弹簧腔内壁之间的锁止弹簧，在锁止弹簧的作用下插销的作用端伸出弹簧腔置于定位块下部的侧孔中，安装时，将连杆的末端置于侧孔中。

进一步地，在绑带上固定有挡板，插杆固定在挡板上，在箱体侧面上设有与挡板配合的凹槽。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种基于物联网的农田病虫害监测无人机，首先安装总成的设置，可以方便快速的将多光谱相机等监测设备安装在无人机主体上，且可以在安装总成上一次性安装多个监测设备，使用时又可以根据需要选择处于工作状态的监测设备，以检测所需数据；监测时，多个无人机单元同时飞行，可以对更大面积的农田进行病虫害监测，且在不同的无人机单元上设置

附图说明

图1为无人机单元的正视图；

图2为无人机单元的俯视图；

图3为安装总成的三维图；

图4为安装总成的左视图；

图5为绑带的示意图；

图6为图4中的a向局部向视图；

图7为箱体的左视图；

图8为图7中的b处局部放大图；

图9为插杆与锁止机构的配合示意图；

图10为本发明的示意图；

图11为连接机构的示意图；

图12为支撑轴、固定轴之间的位置关系示意图；

图13为驱动齿轮与蜗轮的装配示意图；

图14为图13中的c-c剖视图；

图中：1无人机主体，11支耳，111支撑轴，12电机，2箱体，21放置槽，22安装槽，23固定轴，24绑带，25挡板，26插杆，261外齿，27凹槽，28插槽，29腔体，291轴承外圈，292轴承内圈，3驱动齿轮，31蜗轮，32蜗杆，33从动齿轮，34旋钮，35轴承，4定位块，41弹簧腔，42滑板，43插销，44锁止弹簧，45侧孔，5连杆，6轮轴，61滑槽，62活动板，63定位销，64定位弹簧，65盖板，7外环，71环槽，72凸起。

具体实施方式

如图1至图14所示，本发明主要包括若干个无人机单元以及将每相邻的两个无人机单元连接在一起的连杆5，下面结合附图对本发明进行详细描述。

如图1、图2所示，无人机主体1为无人机单元的主体部件，无人机主体即现有的多翼无人机。在无人机主体的底部设有一对支耳11，在无人机主体的底部固定有电机12。在无人机主体的底部设有安装总成，在安装总成上可拆卸的安装多光谱相机、热红外成像仪、高光谱仪、可见光相机等监测设备。

如图3至图9所示，安装总成包括箱体2、绑带24、插杆26和锁止机构，箱体2为正六棱柱形结构的塑料件，在箱体的每个侧面上均设有方形的放置槽21，在放置槽内放置多光谱相机、热红外成像仪、高光谱仪、可见光相机等监测设备。箱体还可以为长方体结构，在箱体的两个端面上分别设有圆形的安装槽22，在安装槽内固定有固定轴23。在支耳上设有支撑轴111，支撑轴伸入安装槽内且在支撑轴与安装槽之前设置轴承，这样箱体与支耳之间相对转动连接。支撑轴与该轴承的轴承内圈291固定连接，该轴承的轴承外圈292与安装槽内壁固定连接，如图12所示，电机的输出轴穿过支撑轴的内腔后与固定轴23固定连接，这样电机动作时，可以驱动箱体的转动。电机每动作一次，箱体转过的角度为60度的整数倍。

使用时，将多光谱相机放置在放置槽内，为实现对多光谱相机的固定，在箱体的每一个侧面上均设置有一对绑带24，如图5所示，绑带24为弹性带，绑带的第一端与箱体的侧面固定连接，在绑带的第二端固定有圆形的挡板25，在挡板上固定有插杆26，在插杆的外壁上固定有若干等间距设置的外齿261，外齿为回字形结构，且外齿的边缘处圆角处理。在每一侧面上还分别设有圆形的凹槽27，该凹槽与挡板配合；在箱体的每一侧面均设有与凹槽连通的插槽28，插槽的尺寸至少等于外齿的外形尺寸。使用时将插杆插入插槽内，直至挡板完全置于凹槽内。将插杆插入插槽内后，为避免插杆与插槽之间的松动，在箱体内设有锁止机构。

如图8、图9所示，在箱体上设有与插槽一一对应的腔体29，腔体的数量与插槽的数量相同。在腔体内转动安装有两个驱动齿轮3，两驱动齿轮置于插槽延长线的两侧，在腔体内还转动安装有一对蜗轮31，蜗轮的轴线与驱动齿轮的轴线共线。在腔体内转动安装有蜗杆32，蜗杆上设有两段旋向相反的外螺纹，两蜗轮均与蜗杆啮合，且两蜗轮与蜗杆上的两段外螺纹一一对应。蜗杆通过轴承35转动安装在腔体内，在蜗杆上固定有从动齿轮33，在箱体上还转动安装有旋钮34，旋钮的一部分伸出箱体，旋钮的另一部分置于箱体内，且在置于箱体内的旋钮外壁上设有与从动齿轮啮合的齿。转动旋钮时，可以驱使从动齿轮的转动，从动齿轮转动时可以带动蜗杆的同步转动，进而带动蜗轮的转动，蜗轮转动时可以带动驱动齿轮的同步转动。

驱动齿轮转动时，却不能带动蜗轮的同步转动，且蜗杆蜗轮的自锁作用下，驱动齿轮不能随意转动。两驱动齿轮的旋转方向相反，两蜗轮的旋转方向也相反。

为实现蜗轮的转动可以带动驱动齿轮的转动、驱动齿轮转动时不能带动蜗轮的转动这一目的，如图13、图14所示，在蜗轮上固定有轮轴6，在轮轴的外壁上设有三个在同一圆周上均匀分布的滑槽61，在滑槽内滑动安装有活动板62，在活动板上固定有定位销63，在活动板与滑槽底部之间设有定位弹簧64，在滑槽口设置有盖板65，在定位弹簧的作用下定位销的作用端伸出轮轴，在定位销的作用端设有倾斜面。在驱动齿轮上固定有外环7，在外环的内壁上设有环槽71，在环槽内固定有若干沿周向均匀设置的的半球形凸起72；自然状态时，定位销置于相邻的两个凸起之间。轮轴的一部分置于外环内侧且定位销置于环槽内。当外环逆时针转动时，凸起挤压定位销使得定位销伸入轮轴内，轮轴静止。当轮轴逆时针转动时，凸起对定位销起到阻挡的作用进而驱动齿轮与蜗轮同步转动。

由于蜗杆上两段外螺纹的旋向不同，进而两蜗轮转动方向相反。安装时，应使得每一腔体内，共轴线设置的第一组蜗轮与驱动齿轮之间，驱动齿轮顺指针转动时蜗轮静止不动，蜗轮逆时针转动时，驱动齿轮与蜗轮同步动作。共轴线设置的第二组蜗轮与驱动齿轮之间，驱动齿轮逆指针转动时蜗轮静止不动，蜗轮顺时针转动时，驱动齿轮与蜗轮同步动作。

使用时，将多光谱相机放入放置槽内，然后将绑带的插杆插入插槽内，此时插杆上的外齿与驱动齿轮啮合进而推动驱动齿轮的转动。直至挡板完全置于凹槽内时，插杆插入插槽内有最大深度，此时绑带将多光谱相机绑紧。由于定位销的作用，驱动齿轮的反向转动被阻止，进而可以避免插杆从插槽中移出。

使用时，根据需要驱动电机动作使得所需的监测设备旋转至垂直朝向地面的位置。

在监测农田时，为缩减监测时间，可以将多个无人机单元连接在一起，每个无人机单元上的监测设备都可以对作物进行监测，且还可以将不同无人机单元上的不同监测设备朝向地面，以在一次飞行轨迹中监测不同的数据。如图10所示，通过连杆5将两个无人机单元连接在一起，如图11所示，在无人机主体的侧壁上固定有一对连接机构，连接机构包括固定在无人机主体侧壁上的定位块4、设置在定位块的弹簧腔41内的滑板42、固定在滑板上的插销43、设置在滑板与弹簧腔内壁之间的锁止弹簧44，在锁止弹簧的作用下插销的下端伸出弹簧腔、并伸入位于定位块下部的侧孔45中。安装时，将连杆的第一个末端置于第一个无人机主体上的侧孔中，并使得插销插入连杆第一个末端的圆孔中，将连杆的第二个末端置于第二个无人机主体上的侧孔中，并使得插销插入连杆第二个末端的圆孔中，这样就可以实现两个无人机单元之间的连接。

操作时，操作两个以上无人机主体同步飞行，这样可以提高一次飞行的监测农田面积，或者在一次飞行轨迹中监测更多的病虫害数据。