一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，包括無人機本體及固定在無人機本體上的藥箱組、電動泵組和平衡控制系統(tǒng)，藥箱固定在無人機本體的升力焦點O的前后兩方，平衡控制系統(tǒng)包括PLC控制器、信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和執(zhí)行模塊，重量傳感器和加速度傳感器連接所述信號采集模塊，電動泵組連接執(zhí)行模塊，本發(fā)明實時測量安裝在各藥箱底部重量傳感器的數(shù)據(jù)，并且輸入PLC控制器中，通過數(shù)據(jù)處理模塊運算，通過執(zhí)行模塊控制電動泵組把各個藥箱中的液體按照平衡公式進行分配，達到自動平衡，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在有限地機艙空間內(nèi)加大了農(nóng)藥裝載量，減少了無人機往復(fù)裝藥次數(shù)，提高了工作效率。
【專利說明】一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明涉及民用航空【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)。【【背景技術(shù)】】
[0002]利用無人機對大面積的農(nóng)田實施噴藥及施肥工作，減少了勞動里成本，提高了作業(yè)效率，目前已經(jīng)有一些農(nóng)業(yè)大戶開始配備此裝備，在國外更是普及。但是目前無人機有效載藥量小的情況一直存在，隨著發(fā)動機技術(shù)的日益成熟，較長時間的連續(xù)作業(yè)已經(jīng)可以實現(xiàn)，然而往往是燃料只消耗了一半，農(nóng)藥已經(jīng)噴完，必須回機場加注農(nóng)藥，載藥量已經(jīng)成了無人機農(nóng)業(yè)作業(yè)的一個瓶頸。
[0003]無人機，因為它結(jié)構(gòu)上存在一定的特殊性，為了滿足飛行的基本空氣動力要求，所以很多部位必須有必要的結(jié)構(gòu)和支撐，但是這些結(jié)構(gòu)和支撐對重量十分敏感，所以看似碩大的無人機機艙，很難把這些空間合理得利用好，同樣，要加大載藥量也不是一味地做大飛機地體積。本發(fā)明就是要解決在有限地機艙空間內(nèi)通過自動平衡系統(tǒng)把農(nóng)藥盡可能地裝多，而且無人機飛行，要滿足縱向、橫向得升力、重力得平衡，也就是所謂得升力焦點和重力焦點。一般飛機得升力焦點都在機翼的大梁上，也就是說飛機機翼產(chǎn)生的升力集中作用在機翼的大梁上，飛機上所有物件的重力也作用在大梁上，液體在一個較大的空間里會自由晃動，這樣會破壞飛機飛行時的平衡問題，所以這就限制了裝農(nóng)藥的容器不能太大，而且還必須在升力中心位置上，這就限制了飛機的載藥量。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，可以在有限地機艙空間內(nèi)加大農(nóng)藥裝載量，減少往復(fù)次數(shù)，提高無人機工作效率。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，包括無人機本體及固定在無人機本體上的藥箱組、電動泵組和平衡控制系統(tǒng)，所述藥箱組由前藥箱組和后藥箱組組成，所述前藥箱組固定在無人機本體的升力焦點O的前方,后藥箱組固定在無人機本體的升力焦點O的后方；前藥箱組中各個藥箱的重量與所述藥箱到升力焦點O的距離乘積之和等于后藥箱組中各個藥箱的重量與所述藥箱到升力焦點O的距離乘積之和；電動泵組驅(qū)動所述的藥箱組，所述藥箱組上固定有重量傳感器，所述無人機本體上固定有加速度傳感器，所述平衡控制系統(tǒng)與電動泵組連接，所述平衡控制系統(tǒng)包括PL控制器、信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和執(zhí)行模塊，重量傳感器和加速度傳感器連接所述信號采集模塊，所述電動泵組連接執(zhí)行模塊。
[0006]作為優(yōu)選，所述的前藥箱組包括第一藥箱和第二藥箱，后藥箱組包括第三藥箱和第四藥箱，所述第一藥箱、第二藥箱、第三藥箱和第四藥箱底部均分布設(shè)置有重量傳感器，所述第一藥箱和第二藥箱位于無人機本體的升力焦點O的前方，第三藥箱和第四藥箱位于無人機本體的升力焦點O的后方。
[0007]作為優(yōu)選，所述第一藥箱和第二藥箱分別位于無人機本體的左右兩側(cè)，第三藥箱和第四藥箱分別位于無人機本體的左右兩側(cè)。
[0008]作為優(yōu)選，所述第一藥箱、第二藥箱、第三藥箱和第四藥箱之間滿足以下公式:
[0009]G1L^G2L2=G3LjG4L4
[0010]上述公式中=L1為第一藥箱A到升力焦點O的距離；L2為第二藥箱B到升力焦點O的距離；L3為第三藥箱C到升力焦點O的距離；L4為第四藥箱D到升力焦點O的距離^為第一藥箱A的重量；G2為第二藥箱B的重量；G3為第三藥箱C的重量；G4為第四藥箱D的重量。
[0011]作為優(yōu)選，所述電動泵組包括第一電動泵、第二電動泵、第三電動泵和第四電動泵，第一電動泵驅(qū)動第一藥箱，第二電動泵驅(qū)動第二藥箱，第三電動泵驅(qū)動第三藥箱，第四電動泵驅(qū)動第四藥箱。
[0012]作為優(yōu)選，所述第一藥箱、第二藥箱、第三藥箱和第四藥箱經(jīng)通道彼此連通，方便電動泵組調(diào)節(jié)各個藥箱內(nèi)的農(nóng)藥。
[0013]作為優(yōu)選，所述藥箱組中各藥箱均設(shè)置有防晃動機構(gòu)，所述防晃動機構(gòu)包括漂浮板和若干漂浮座，所述的漂浮座與漂浮板連接固定，漂浮座具有浮力，從而使得漂浮板漂浮于藥箱的液面上，防止液面產(chǎn)生劇烈的晃動。
[0014]作為優(yōu)選，所述藥箱組中各藥箱的內(nèi)壁上開設(shè)有與漂浮座的數(shù)量對應(yīng)的凹槽，所述漂浮座嵌入固定在凹槽內(nèi)，使得凹槽對漂浮座具有定位作用，方便漂浮板跟隨液面在豎直方向上運動，防止液面產(chǎn)生劇烈的晃動。
[0015]作為優(yōu)選，所述藥箱組中各藥箱均設(shè)置有定位桿，漂浮板上開設(shè)有與定位桿位置對應(yīng)的定位孔，定位桿貫穿所述的定位孔，使得定位桿對漂浮板具有定位作用，方便漂浮板跟隨液面在豎直方向上運動，防止液面產(chǎn)生劇烈的晃動。
[0016]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明中定義飛機飛行高度的變化為“z”軸的運動，當(dāng)加速度傳感器檢測到z軸加速度為O時，就可以實時測量安裝在各藥箱底部重量傳感器的數(shù)據(jù)，并且輸入PLC控制器中，通過數(shù)據(jù)處理模塊運算，運算出來的結(jié)果，通過執(zhí)行模塊控制電動泵組把各個藥箱中的液體按照平衡公式進行分配，達到自動平衡，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在有限地機艙空間內(nèi)加大了農(nóng)藥裝載量，減少了無人機往復(fù)裝藥次數(shù)，提高了工作效率。
[0017]本發(fā)明的特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進行詳細說明。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0018]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明中平衡控制系統(tǒng)框體；
[0020]圖3是本發(fā)明中油箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1-無人機本體、2-前藥箱組、3-后藥箱組、4-第一電動泵、5-第二電動泵、6-第三電動泵、7-第四電動泵、8-加速度傳感器、9-重量傳感器、11-漂浮板、12-漂浮座、13-凹槽、14-定位桿、15-定位孔、A-第一藥箱、B-第二藥箱、C-第三藥箱、D-第四藥箱。
【【具體實施方式】】
[0022]參閱圖1、圖2和圖3，本發(fā)明包括無人機本體I及固定在無人機本體I上的藥箱組、電動泵組和平衡控制系統(tǒng)，所述藥箱組由前藥箱組2和后藥箱組3組成，所述前藥箱組2固定在無人機本體I的升力焦點O的前方，后藥箱組3固定在無人機本體I的升力焦點O的后方；前藥箱組2中各個藥箱的重量與所述藥箱到升力焦點O的距離乘積之和等于后藥箱組3中各個藥箱的重量與所述藥箱到升力焦點O的距離乘積之和；電動泵組驅(qū)動所述的藥箱組，所述藥箱組上固定有重量傳感器9，所述無人機本體I上固定有加速度傳感器8，所述平衡控制系統(tǒng)與電動泵組連接，所述平衡控制系統(tǒng)包括PLC控制器、信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和執(zhí)行模塊，重量傳感器9和加速度傳感器8連接所述信號采集模塊，所述電動泵組連接執(zhí)行模塊，所述的前藥箱組2包括第一藥箱A和第二藥箱B，后藥箱組3包括第三藥箱C和第四藥箱D，所述第一藥箱A、第二藥箱B、第三藥箱C和第四藥箱D底部均分布設(shè)置有重量傳感器9，所述第一藥箱A和第二藥箱B位于無人機本體I的升力焦點O的前方，第三藥箱C和第四藥箱D位于無人機本體I的升力焦點O的后方，所述第一藥箱A和第二藥箱B分別位于無人機本體I的左右兩側(cè)，第三藥箱C和第四藥箱D分別位于無人機本體I的左右兩側(cè)，所述第一藥箱A、第二藥箱B、第三藥箱C和第四藥箱D之間滿足以下公式:
[0023]G1LjG2L2=G3LjG4L4
[0024]上述公式中=L1為第一藥箱A到升力焦點O的距離；L2為第二藥箱B到升力焦點O的距離；L3為第三藥箱C到升力焦點O的距離；L4為第四藥箱D到升力焦點O的距離^為第一藥箱A的重量；G2為第二藥箱B的重量；G3為第三藥箱C的重量；G4為第四藥箱D的重量。
[0025]所述電動泵組包括第一電動泵4、第二電動泵5、第三電動泵6和第四電動泵7，第一電動泵4驅(qū)動第一藥箱A，第二電動泵5驅(qū)動第二藥箱B，第三電動泵6驅(qū)動第三藥箱B，第四電動泵7驅(qū)動第四藥箱B，所述第一藥箱A、第二藥箱B、第三藥箱C和第四藥箱D經(jīng)通道彼此連通，所述藥箱組中各藥箱均設(shè)置有防晃動機構(gòu)，所述防晃動機構(gòu)包括漂浮板11和若干漂浮座12，所述的漂浮座12與漂浮板11連接固定，所述藥箱組中各藥箱的內(nèi)壁上開設(shè)有與漂浮座12的數(shù)量對應(yīng)的凹槽13，所述漂浮座12嵌入固定在凹槽13內(nèi)，所述藥箱組中各藥箱均設(shè)置有定位桿14，漂浮板11上開設(shè)有與定位桿14位置對應(yīng)的定位孔15，定位桿15貫穿所述的定位孔15。
[0026]本發(fā)明的工作原理:飛機的重心是機翼、機身、尾翼等各部分重心的“合重心”，當(dāng)模型飛機被設(shè)計出來并且制造出來以后，重心的位置便確定了。飛機是重于空氣的飛行器，要在空中飛行必須要有升力。升力主要是由機翼和水平尾翼產(chǎn)生的，這兩部分升力的合力便是模型飛機的總升力，其作用點便是升力焦點，它的位置是否恰當(dāng)是決定飛機性能的重要因素之一。由于噴撒作業(yè)的特殊性，無人機在起飛時與降落時的重量會有很大變化，因為藥量在不斷減少，所以飛行中飛機的載荷不斷在減小。我們定義飛機飛行高度的變化為“z”軸的運動。在PLC控制器中輸入計算公式:4個藥箱A/B/C/D，藥箱到升力焦點O的距離為L，并且藥箱A和B在升力焦點O的前方，藥箱C和D在升力焦點O的后方，即得到公式G1LJG2L2=G3LfG4L4,當(dāng)加速度傳感器檢測到z軸加速度為O時，就可以時時測量安裝在各藥箱底部重量傳感器的數(shù)據(jù)。并且輸入PLC控制器中，通過數(shù)據(jù)處理模塊運算。運算出來的結(jié)果，通過執(zhí)行模塊控制電動泵組把各個藥箱中的液體按照平衡公式進行分配，達到自動平衡，與現(xiàn)有技術(shù) 相比，本發(fā)明在有限地機艙空間內(nèi)加大了農(nóng)藥裝載量，減少了無人機往復(fù)裝藥次數(shù)，提高了工作效率。
[0027]上述實施例是對本發(fā)明的說明，不是對本發(fā)明的限定，任何對本發(fā)明簡單變換后的方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于:包括無人機本體(1)及固定在無人機本體(1)上的藥箱組、電動泵組和平衡控制系統(tǒng)，所述藥箱組由前藥箱組(2)和后藥箱組(3)組成，所述前藥箱組(2)固定在無人機本體(1)的升力焦點(O)的前方，后藥箱組(3)固定在無人機本體(1)的升力焦點(O)的后方；前藥箱組(2)中各個藥箱的重量與所述藥箱到升力焦點(O)的距離乘積之和等于后藥箱組(3)中各個藥箱的重量與所述藥箱到升力焦點(O)的距離乘積之和；電動泵組驅(qū)動所述的藥箱組，所述藥箱組上固定有重量傳感器(9)，所述無人機本體(1)上固定有加速度傳感器(8)，所述平衡控制系統(tǒng)與電動泵組連接，所述平衡控制系統(tǒng)包括PLC控制器、信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和執(zhí)行模塊，重量傳感器(9)和加速度傳感器(8)連接所述信號采集模塊，所述電動泵組連接執(zhí)行模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述的前藥箱組(2)包括第一藥箱(A)和第二藥箱(B)，后藥箱組(3)包括第三藥箱(C)和第四藥箱(D)，所述第一藥箱(A)、第二藥箱(B)、第三藥箱(C)和第四藥箱(D)底部均分布設(shè)置有重量傳感器(9)，所述第一藥箱(A)和第二藥箱(B)位于無人機本體(1)的升力焦點(O)的前方，第三藥箱(C)和第四藥箱(D)位于無人機本體(1)的升力焦點(O)的后方。
3.如權(quán)利要求2所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述第一藥箱(A)和第二藥箱(B)分別位于無人機本體(1)的左右兩側(cè)，第三藥箱(C)和第四藥箱(D)分別位于無人機本體(1)的左右兩側(cè)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述第一藥箱(A)、第二藥箱(B)、第三藥箱(C)和第四藥箱(D)之間滿足以下公式:
G1LfG2L2-G3L^G4L4 上述公式中=L1為第一藥箱(A)到升力焦點(O)的距離；L2為第二藥箱(B)到升力焦點(O)的距離；L3為第三藥箱(C)到升力焦點(O)的距離；L4為第四藥箱(D)到升力焦點(O)的距離^為第一藥箱(A)的重量；G2為第二藥箱(B)的重量；G3為第三藥箱(C)的重量；G4為第四藥箱(D)的重量。
5.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述電動泵組包括第一電動泵(4)、第二電動泵(5)、第三電動泵(6)和第四電動泵(7)，第一電動泵(4)驅(qū)動第一藥箱(A)，第二電動泵(5)驅(qū)動第二藥箱(B)，第三電動泵(6)驅(qū)動第三藥箱(B)，第四電動泵(7)驅(qū)動第四藥箱(B)。
6.如權(quán)利要求2所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述第一藥箱(A)、第二藥箱(B)、第三藥箱(C)和第四藥箱(D)經(jīng)通道彼此連通。
7.如權(quán)利要求1所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述藥箱組中各藥箱均設(shè)置有防晃動機構(gòu)，所述防晃動機構(gòu)包括漂浮板(11)和若干漂浮座(12)，所述的漂浮座(12)與漂浮板(11)連接固定。
8.如權(quán)利要求7所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述藥箱組中各藥箱的內(nèi)壁上開設(shè)有與漂浮座(12)的數(shù)量對應(yīng)的凹槽(13)，所述漂浮座(12)嵌入固定在凹槽(13)內(nèi)。
9.如權(quán)利要求7所述的一種農(nóng)用無人機機載農(nóng)藥自動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述藥箱組中各藥箱均設(shè)置有定位桿(14)，漂浮板(11)上開設(shè)有與定位桿(14)位置對應(yīng)的定位孔(15)，定位桿(15)貫穿所述的定位孔(15)。
【文檔編號】G05D1/10GK103869821SQ201410128286
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】黃良峰, 趙婉兒 申請人:紹興卓群航空科技有限公司