一种直线型多旋翼植保飞行器结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种直线型多旋翼植保飞行器结构，包括至少一个主杆单元，两两主杆单元之间通过阻尼连接件连接；每一个主杆单元中间设有药箱和供电模块13，药箱和供电模块13固定在主杆单元的支撑架两侧，支撑架顶部两侧的主杆对称的设有主力旋翼、辅助旋翼、姿态调整旋翼；所述主力旋翼位于主杆最外侧，与主力旋翼相邻的为姿态调整旋翼，在姿态调整旋翼和支撑架顶端之间还设有辅助旋翼；此外，主杆单元上还包括设置在主杆上的视觉模块9、GPS

【技术实现步骤摘要】
一种直线型多旋翼植保飞行器结构


[0001]本技术涉及农业机械自动化和飞控
，具体地说是一种螺旋桨直线分布的多旋翼植保飞行器。

技术介绍

[0002]近年来，我国农业科技发展迅速，正在从传统的农业大国发展成真正的农业强国。农业过程的形式也从手动走向机械化乃至无人化，尤其是植保无人机的出现，已经在大量田间植保工作上取代了传统的喷雾机器，不仅提高了喷雾作业的效率，还能够取得优于人工作业的效果。
[0003]植保无人机是近年来新兴的植保机械，与传统地面植保喷雾机相比作业高效，不受作物长势和作业田块条件限制，适应我国山地丘陵等多样型和分散型农作物种植地形，有很强的市场潜力。然而，续航能力、载药量严重不足，是制约植保无人机发展的关键瓶颈。
[0004]目前我国植保无人机主要以多旋翼为主，但受到自身载荷能力的限制，使得无人机无法负载较多的药液，一般通过增加旋翼提升载荷(增加有限)。同时，为提升作业效率，多采用增加旋翼圆形分布方式，但对喷幅改善非常有限，而且“旋翼间干扰”更为严重，无法从根本上解决作业效率问题。
[0005]旋翼圆形分布的植保无人机存在以下缺点：(1)作业效率低，小型无人机载荷较小、续航时间短、喷雾幅度窄；(2)雾化效果差，雾滴的运动轨迹主要为雾滴群螺旋下降，下洗区内侧雾滴群交织，外侧大雾滴周向水平行程更大进而分布在外围；(3)“旋翼间干扰”强烈，雾滴主要分布在“旋翼间干扰”明显的区域内，而能运动到离喷头最远的大粒径雾滴量少。

技术实现思路

[0006]技术目的：为了克服上述现有技术的不足，本技术公开了一种喷幅广、作业效率高且可多段互连的直线型多旋翼植保飞行器。本技术适用于同类作物农业区域播撒、施肥，具有成本低、效率高、通用性强的特点。
[0007]本技术的技术方案包括：一种直线型多旋翼植保飞行器结构，包括至少一个主杆单元，两个以上的主杆单元通过阻尼连接件串联连接；每一个主杆单元中间设有药箱和供电模块13，药箱和供电模块13固定在主杆单元的支撑架上，支撑架两侧的主杆对称的设有主力旋翼、辅助旋翼、姿态调整旋翼；所述主力旋翼、辅助旋翼负责提供直线型多旋翼植保飞行器的大部分升力，所述姿态调整旋翼负责提供飞行器多方向运动的力；所述主力旋翼位于主杆最外侧，与主力旋翼相邻的为姿态调整旋翼，在姿态调整旋翼和支撑架顶端之间还设有辅助旋翼；此外，主杆单元上还包括设置在主杆上的传感及飞控组件。
[0008]进一步，传感及飞控组件包括视觉模块9、毫米波和激光雷达16、GPS
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RTK组件、IMU和飞控模块12，所述IMU和飞控模块12分别和视觉模块9、毫米波和激光雷达16、GPS
‑
RTK组件电连接，上述模块通过药箱和供电模块13中的供电模块提供电力。
[0009]进一步，所述视觉模块9、毫米波和激光雷达16分别位于支撑架顶端两侧，对称设置在姿态调整旋翼和辅助旋翼之间的主杆上；所述GPS
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RTK组件为两个，对称设置在支撑杆的两端顶部，IMU和飞控模块12设置在两个GPS
‑
RTK组件之间的主杆上。
[0010]进一步，所述主力旋翼、辅助旋翼为单旋翼或者对桨设置；所述主力旋翼、辅助旋翼为单旋翼时，各自包括旋翼1、电机2、连接法兰3、药液管道4、喷头5；旋翼1下端连接电机2轴端，电机2轴端固定在连接法兰3上，连接法兰3下端依次连接有药液管道4和喷头5；所述主力旋翼、辅助旋翼为对桨设置时，各自均带有上下两个电机和对称设置的两个旋翼。
[0011]进一步，所述主杆、支撑架均为中空的喷杆结构，药箱和供电模块13中药箱内的药水通过支撑架的中空管道依次连通至主杆、连接法兰3、药液管道4以及喷头5。
[0012]进一步，所述姿态调整旋翼中，位于支撑架顶端一侧的姿态调整旋翼设置在竖向姿态调整杆上，竖向姿态调整杆(固定在主杆上)位于主杆单元上方或者下方，姿态调整旋翼的旋翼为两个以上，均依次连接相应的电机、连接法兰，两个以上旋翼要保证有前后相反方向设置的旋翼；或者位于支撑架顶端一侧的姿态调整旋翼设置在主杆上，旋翼为两个以上，均依次连接相应的电机、连接法兰，两个以上旋翼要保证有前后相反方向设置的旋翼。
[0013]进一步，还包括电机驱动模块、电磁阀驱动模块，所述IMU和飞控模块12分别和电机驱动模块、电磁阀驱动模块相连接，其中的电机驱动模块和各个旋翼上的电机相连接，电磁阀驱动模块和多旋翼植保飞行器上的各个喷头相连，所述IMU和飞控模块12控制旋翼上电机的运转和喷头的喷施流量。
[0014]进一步，所述药箱和供电模块13上方的支撑架上还设置有载荷阻尼连接件。
[0015]进一步，所述阻尼连接件为阻尼铰链。
[0016]同时主升电机旋翼产生的下洗气流可以加速药液附着在农作物表面，减少药液的流失；旋翼1、旋翼10、旋翼15以及旋翼20下方分别连接喷头5，通过药液管道4输出药液；下洗气流不仅能使雾滴垂直向下运动，还能使卷扬气流边界处的雾滴在水平方向上达到最远，如此便能够增大喷雾范围。
[0017]对比传统的植保无人机如固定翼无人机、X型多旋翼飞行器，本技术方法特有之处在于：
[0018](1)姿态调整电机竖直安装，优化了下洗风场，提高药液的着药率。
[0019](2)主升旋翼与喷杆的连接部件可采用带阻尼的连接器，使得当多旋翼喷杆在工作时，即便偶尔受到阵风影响，姿态变化也可由带阻尼的连接器减弱，增加设备的稳定性。
[0020](3)本设计可作为一个基本单元，可以进行多单元组合，实现更宽的喷幅，更高的作业效率。
[0021](4)本设计主升电机可采用上下对桨方案，飞行器尺寸不变，提高载药量和续航时间，适应不同作业需求。
[0022](5)本设计主杆采用碳纤以及航空铝件组合，自身重量小。
附图说明
[0023]图1为本技术基本结构示意图；
[0024]图2为本技术主升旋翼与喷杆连接部件示意图；
[0025]图3为多单元组合示意图；
[0026]图4为多单元组合连接部件图；
[0027]图5为主升电机对桨示意图；
[0028]图6为姿态调整杆向下结构示意图；
[0029]图7为姿态调整杆向下的主升电机对桨示意图；
[0030]图8为姿态调整杆水平布置的载荷阻尼连接件示意图。
[0031]图1中，1
‑
旋翼；2
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电机；3
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连接法兰；4
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药液管道；5
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喷头；6
‑
第一姿态调整旋翼a；7
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第一姿态调整杆；8
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第一姿态调整旋翼b；9
‑
视觉模块；10
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第一辅助旋翼；11
‑
第一GPS；12
‑
IMU、飞控模块；13
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直线型多旋翼植保飞行器结构，其特征在于，包括至少一个主杆单元，两个以上的主杆单元通过阻尼连接件串联连接；每一个主杆单元中间设有药箱和供电模块(13)，药箱和供电模块(13)固定在主杆单元的支撑架上，支撑架两侧的主杆对称的设有主力旋翼、辅助旋翼、姿态调整旋翼；所述主力旋翼、辅助旋翼负责提供直线型多旋翼植保飞行器的大部分升力，所述姿态调整旋翼负责提供飞行器多方向运动的力；所述主力旋翼位于主杆最外侧，与主力旋翼相邻的为姿态调整旋翼，在姿态调整旋翼和支撑架顶端之间还设有辅助旋翼；此外，主杆单元上还包括设置在主杆上的传感及飞控组件。2.根据权利要求1所述的一种直线型多旋翼植保飞行器结构，其特征在于，传感及飞控组件包括视觉模块(9)、毫米波和激光雷达(16)、GPS
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RTK组件、IMU和飞控模块(12)，所述IMU和飞控模块(12)分别和视觉模块(9)、毫米波和激光雷达(16)、GPS
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RTK组件电连接，上述模块通过药箱和供电模块(13)中的供电模块提供电力。3.根据权利要求2所述的一种直线型多旋翼植保飞行器结构，其特征在于，所述视觉模块(9)、毫米波和激光雷达(16)分别位于支撑架顶端两侧，对称设置在姿态调整旋翼和辅助旋翼之间的主杆上；所述GPS
‑
RTK组件为两个，对称设置在支撑杆的两端顶部，IMU和飞控模块(12)设置在两个GPS
‑
RTK组件之间的主杆上。4.根据权利要求1所述的一种直线型多旋翼植保飞行器结构，其特征在于，所述主力旋翼、辅助旋翼为单旋翼或者对桨设置；所述主力旋翼、辅助旋翼为单旋翼时，各自包括旋翼(1)、电机(2)、连接法兰(3)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈跃，孙志伟，沈亚运，张世义，陈锦明，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：