一种四轴植保无人机的制作方法

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种四轴植保无人机。

背景技术：

无人驾驶飞机，英文缩写为“uav”，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，或者由机载计算机完全地或间歇地自主地操作。

植保无人机，是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，该型无人飞机由飞行平台（固定翼、直升机、多轴飞行器）、导航飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或导航飞控，来实现喷洒作业，可以喷洒药剂、种子、粉剂等。

目前国内植保无人机技术和产品性能参差不齐，众多产品中绝少有能够满足大面积高强度植保喷洒要求。在制造、使用和维护方面目前主要存在以下问题：

一是成熟可靠的植保无人机少，不少厂商一味求大，忽视了植保作业在承重大的基础上的高稳定性和抗震性的特殊要求。

二是无人机在制造过程中，悬臂、电机与机体固定连接，造成无人机在运输过程中的极大不便，操作不当可能损坏无人机，市面现有的悬臂折叠件较多出现虚位较大，连接不可靠，强度不够，摔机后即较大概率损毁，严重影响作业效率。

三是由于制造工艺参差不齐及机器老化产生的震动，对导航飞控影响明显，使飞行姿态不稳定，作业航线高度难以保持，飞机出现异常抖动、掉高等现象。

四是无人机的主体多采用一体化结构，即飞行控制系统、导航系统、配电电路、信号传输系统都集成在机体内部，在出现故障需要检修时非常麻烦，费时费力。

五是无人机由于电器件较多，走线复杂，极易造成线路缠绕，不利于线路排查和检修。

六是出现摔机状况造成喷头及旋臂损坏时，检修更换麻烦。

七是脚架结构复杂，长时间使用容易出现连接松动，摔机后需要更换时由于零件较多，在出现备用件不全的情况下修复困难。

技术实现要素：

为解决现有植保无人机作业过程中的振动频繁，易摔机炸机，以及维修不便等问题，本发明提供了一种四轴植保无人机，所述四轴植保无人机具有高抗振性、且便于维护及运输，解决了现有技术中由于高振动导致飞行姿态不稳定、维护及运输十分不便的技术问题。

本发明所述四轴植保无人机，包括机架主体、悬臂固定座、悬臂、电机、螺旋桨和喷头；机架主体四个边角均分别连接有悬臂，悬臂末端连接电机，电机输出轴连接有螺旋桨，电机下部还连接有喷头。

其中，所述机架主体与悬臂之间通过悬臂固定座连接，

悬臂包括大悬臂、小悬臂和悬臂折叠件，

悬臂折叠件包括与大悬臂固定连接的主套筒、与小悬臂连接的副套筒、与主套筒和副套筒连接的锁紧套筒和转动销。

所述主套筒的一端设有插接部，所述主套筒的主套筒插接部可插接大悬臂，且所述插接部，所述插接部套接锁紧部（大悬臂），通过主套筒开口槽外部的锁紧部锁死固定，主套筒中部为连接螺纹，主套筒另一端为主套筒连接部，所述主套筒连接部上设有第一转动销孔、第一通线孔和限位槽。

所述副套筒的一端设有插接部，副套筒插接部内插接小悬臂，且所述副套筒插接部设有铆接孔，通过副套筒上的铆接孔铆接固定小悬臂，与副套筒插接部相邻的设有第一紧固坡面，副套筒另一端为副套筒连接部，所述副套筒连接部上设有第二转动销孔、第二通线孔和定位凸台。

所述锁紧套筒可通过锁紧螺纹与主套筒的连接螺纹固定连接，并通过设置第二紧固坡面与副套筒上的第一紧固坡面接触挤压从而固定副套筒。

所述机架主体包括方形机架、电池组、药箱和脚架，药箱通过四个第一拉杆与方形机架相连，电池组放置于药箱上。

所述方形机架包括机架上板、机架下板、侧板、支撑柱和悬臂固定座。

所述悬臂固定座为中空且一侧有开口槽的结构，其一端与机架主体可拆卸连接，中空部分可套接悬臂，悬臂固定座的开口部分通过螺丝拧紧。

作为上述技术方案的优化方案，所述方形机架还包括安装于上端的飞控结构，飞控的主控模块固定在主控安装板上，通过设置第二拉杆悬挂在上板下方，gps模块通过gps支架固定在上板上，上板下表面还固定有飞控供电模块，主控安装板和cps模块安装在上板上（通过缩小主控模块的安装接触面积），有助于减少振动，从而提升飞行稳定性。

作为上述技术方案的优化方案，所述脚架为一根完整的中空管件首尾相连，脚架通过脚架连接件与方形机架连接。

作为上述技术方案的优化方案，所述喷头通过喷头连接件与电机下部的喷头安装凸台连接，喷头连接件上端设有凹槽，可嵌入喷头安装凸台，喷头通过螺母固定在喷头连接件上，喷头连接件下端设有卡位。

本发明的悬臂折叠件，可使悬臂最大可折叠135°。当水平旋转135°时，可使其与机架主体贴紧，形成环抱式折叠，减少占用的空间，方便运输。其次，折叠件两端连接有直径不同的大、小悬臂，在保证强度的同时，节省成本，降低重量，且出现摔机后，小悬臂优先损坏，保证其余部件的安全和维修的便捷性，当锁紧套筒锁紧时，整个折叠件无虚位，减小了震动，当悬臂损坏后，其余部分仍可使用，降低摔机成本，悬臂内的线路在悬臂折叠件与大、小悬臂的连接处均设有插头，可快速更换悬臂折叠件与小悬臂，减少了维修时间。

本发明通过设置飞控安装结构，减小了主控安装板的面积，并采用主控悬挂式安装，大幅减小了振动对飞控的影响，使飞行姿态更稳定，作业航线高度保持更好，由于将飞控各个模块安装在飞控安装结构内，方形机架内部的布线方便清晰，检修时仅需拆下飞控安装结构，便对方形机架内部的线路一目了然，使拆装、检修更为方便。

本发明的脚架为一根完整的管件首尾连接弯折而成，强度高重量轻，结构简单，更换简单，脚架两侧外倾设计，可吸收撞击产生的冲击力，且脚架底部两端为圆弧形，可提高飞机降落时的稳定性。

本发明的喷头连接件使喷头的安装更为简单，且使用脆性材料制作，在保证安装强度的同时，当喷头位置受到撞击时喷头连接件可优先断裂，保护喷头及电机。

附图说明

图1是本发明的立体图。

图2是本发明的正视图。

图3是本发明的左视图。

图4是本发明的俯视图。

图5是机架主体的结构示意图。

图6是悬臂的结构示意图。

图7是悬臂折叠件的结构示意图。

图8是悬臂折叠件的剖视图。

图9是主套筒的结构示意图。

图10是副套筒的结构示意图。

图11是锁紧套筒的结构示意图。

图12是方形机架的结构示意图。

图13是飞控安装结构的结构示意图。

图14是脚架结构示意图。

图15是喷头连接的结构示意图。

图16是喷头连接件的结构示意图。

图中的标号分别是：

1、机架主体；2、悬臂；3、电机；4、螺旋桨；5、喷头；6、飞控安装结构；7、方形机架；8、悬臂固定座；9、电池组；10、第一拉杆；11、药箱；12、脚架；13、大悬臂；14、悬臂折叠件；15、小悬臂；16、主套筒；17、转动销；18、副套筒；19、锁紧套筒；20、主套筒插接部；21、主套筒开口槽；22、锁紧部；23、连接螺纹；24、主套筒连接部；25、第一转动销孔；26、第一通线孔；27、限位槽；28、副套筒插接部；29、铆接孔；30、第一紧固坡面；31、副套筒插接部；32、第二转动销孔；33、第二通线孔；34、定位凸台；35、锁紧螺纹；36、第二紧固坡面；37、机架上板；38、机架下板；39、侧板；40、支撑柱；41、主控模块；42、主控安装板；43、第二拉杆；44、gps模块；45、gps支架；46、上板；47、飞控供电模块；48、脚架连接件；49、喷头连接件；50、喷头安装凸台；51、螺母；52、卡位；53、凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

如图1-图16所示，一种高抗振性、便于维护及运输的四轴植保无人机，包括机架主体1，机架主体1四个边角均连接有悬臂2，悬臂2末端连接电机3，电机3输出轴连接有螺旋桨4，电机3下部还连接有喷头5，所述机架主体1与悬臂2之间通过悬臂固定座8连接，悬臂2包括大悬臂13、小悬臂15和悬臂折叠件14，悬臂折叠件14包括与大悬臂13连接的主套筒16、与小悬臂15连接的副套筒18、与主套筒16和副套筒18连接的锁紧套筒19和转动销17，所述主套筒16的主套筒插接部20内插接有大悬臂13，并通过主套筒开口槽21外部的锁紧部22锁死固定，主套筒16与副套筒18通过转动销17转动连接，所述副套筒18的副套筒插接部28内插接有小悬臂15，并通过副套筒18上的铆接孔29铆接固定，所述锁紧套筒19可通过锁紧螺纹35与主套筒16的连接螺纹23固定连接，并通过第二紧固坡面36与副套筒18上的第一紧固坡面30接触挤压从而固定副套筒18。所述机架主体1包括方形机架7、电池组9、药箱11和脚架12，药箱11通过四个第一拉杆10与方形机架7相连，电池组9放置于药箱11上。脚架12通过脚架连接件48与方形机架7连接，方形机架7上端有飞控安装结构6，飞控的主控模块41固定在主控安装板42上，通过第二拉杆43悬挂在上板46下方，gps模块44通过gps支架45固定在上板46上，上板46下表面还固定有飞控供电模块47，所述喷头5通过喷头连接件49与电机3下部的喷头安装凸台50连接，喷头连接件49上端设有凹槽53，可嵌入喷头安装凸台50，喷头5通过螺母51固定在喷头连接件49上，喷头连接件49下端设有卡位52。

本实施实例的大悬臂与小悬臂通过悬臂折叠件连接，其包括两种状态：

锁死状态：大悬臂13插接在主套筒16的主套筒插接部20内，并通过主套筒开口槽21外部的锁紧部22锁死固定，小悬臂15插接在副套筒18的副套筒插接部28内，并通过铆接孔29铆接固定，主套筒16与副套筒18通过转动销17转动连接，转动副套筒18使其绕转动销17转动，当定位凸台34与限位槽27接触时，顺时针旋转锁紧套筒19使锁紧螺纹35与主套筒16的连接螺纹23连接，直到锁紧套筒19无法转动，此时第二紧固坡面36与第一紧固坡面30接触挤压，副套筒18被固定，悬臂2安装完成。

转动状态：逆时针旋转锁紧套筒19，使锁紧螺纹35与连接螺纹23脱离，第二紧固坡面36也与第一紧固坡面30脱离，锁紧套筒处于可圆周转动的自由状态，此时可转动副套筒18，带动小悬臂15在0°-135°范围内转动，当转动135°时，小悬臂15与方形机架7侧面贴合，并可卸下转动销17将副套筒18与小悬臂15取下。（折叠后运输不需要取下的）

本实施实例通过悬臂折叠件14连接大悬臂13与小悬臂15，并可以锁死其位置，且悬臂折叠件14无虚位，保证飞行的稳定性，减少了震动，同时还可解锁使小悬臂15在0°-135°范围内转动，在运输时旋转小悬臂15使其与方形机架7侧面贴合，减小运输体积，保护电机3及螺旋桨4，减少了不必要的损失，当拆下转动销17时可取下副套筒18与小悬臂15，方便更换。

本实施实例中，将飞行控制器的主要模块集中安装在飞控安装结构6内，方便了加工、拆装及维修，且线路清晰不混乱，减少了因线路混乱带来的危害，同时主控模块41采用悬挂式安装在飞控安装结构6的主控安装板42上，并通过缩小主控安装板42的面积，减小了与主控模块41的接触面积，大幅降低了振动对主控模块41的影响，使飞行更加稳定，降低了对机架的刚性要求。

本实施实例中，喷头连接件49使喷头5的安装更为简单，且使用脆性材料制作，在保证结构强度的同时，当喷头5位置受到撞击时喷头连接件49可优先断裂，保护喷头5及电机3，且方便更换。

基于以上实施实例，脚架12为一根完整的管件首尾连接弯折而成，强度高重量轻，结构简单，更换简单，脚架12两侧外倾设计，可吸收撞击产生的冲击力，且脚架底部两端为圆弧形，可提高飞机降落时的稳定性。

如上所述即为本发明的实施例，前文所述为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选方式可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。