一种无人机用喷洒施药装置

1.无人机用喷洒施药装置，其特征在于：无人机用喷洒施药装置包括喷洒装置和控制系统；所述喷洒装置包括储液系统，药液输送系统，喷洒系统及回流系统；储液系统通过药液输送系统与喷洒系统连接，储液系统通过管路与回流系统连接；所述控制系统与药液输送系统和喷洒系统连接；
所述储液系统包括药液箱（3）；所述药液输送系统包括与药液箱（3）连接的进液管（4），进液管（4）通过进液电磁阀（5）与输送泵（6）连接，输送泵（6）出口与出液管（12）连接，出液管（12）通过三通阀（9）与回流系统和喷洒系统连接；所述回流系统包括药液回流管（11）及设置在回流管（11）上的回流止溢阀（2），回流管（11）一端与出液管（12）上的三通阀（9）相连，另一端连接到药液箱（3）；所述喷洒系统包括药液喷头（1），与药液喷头（1）连接的喷头进液管（10），喷头进液管（10）可通过输液管（8）与出液管（12）连接；
所述控制系统包括加速度计变量控制器（13）、电源线Ⅰ（14）、导线（15）、电源线Ⅱ（16）；
加速度计变量控制器（13）通过电源线Ⅰ（14）与输送泵（6）相连，通过导线（15）和电源线Ⅱ（16）相连，电源线Ⅱ（16）与药液喷头（1）相连；
所述药液喷头（1）以2~3个为一组形成一个药液喷头组合，固定在支撑杆（7）上；所述药液喷头相互间隔48～68cm。
2.根据权利要求1所述的无人机用喷洒施药装置，其特征在于：所述支撑杆（7）为1~2根，固定在支撑杆（7）上的药液喷头为4~6个。
3.根据权利要求1所述的无人机用喷洒施药装置，其特征在于：在输液管（8）、喷头进液管（10）上安装三通阀（9）。
4.根据权利要求1所述的无人机用喷洒施药装置，其特征在于：所述输送泵（6）为微型齿轮泵，所述药液喷头（1）为离心式转子喷头。
5.根据权利要求1所述的无人机用喷洒施药装置，其特征在于：所述药液喷头（1）包括电机（17）、离心盘（18）、喷嘴（19），喷嘴（19）一端插入离心盘（18）中，另一端通过导线及固定组件与电机（17）连接。
6.根据权利要求1所述的无人机用喷洒施药装置，其特征在于：所述加速度计变量控制器（13）上安装有加速度计检测器和电压调整器。

一种无人机用喷洒施药装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及农药施药设备技术领域，尤其涉及一种无人机用喷洒施药装置。\n背景技术\n[0002] 为了保证作物产量，抑制病虫草害，传统的施药器械是以手动和小型机动喷雾器为主，防治工效低，耗时大，劳动强度大，且喷雾效果欠佳，病虫草害得不到有效及时的防治，导致作物减产，施药量多，农药利用率低，农药残留高等问题。其次，落后的施药器械及传统的施药技术普遍存在的现状与高速发展的农药水平极不相称，已严重妨碍了农林病虫草害的防治，并带来了许多负面影响，如农药的利用率低、农产品中农药残留超标、环境污染、作物药害、操作者中毒等。\n[0003] 面对大规模的病虫草害频频发生，我国以手动和小型机动为主的植保机械格局已经无法顺应形势的要求。目前，飞机喷雾已是一种非常重要且及时有效的施药方法，其优点是效率高、防治效果好、劳动强度低等。由于各种因素的限制，目前我国在农林应用上的飞机还是以固定翼飞机和直升机等有人驾驶的飞机为主，小型无人直升机在农业上的研究和应用还处于初级研究阶段，但相比于前者，无人机的优势更加明显。\n[0004] 为了解决上述传统施药机械存在的缺陷，本发明应用到无人机上的喷洒施药装置具有势在必行的重要意义。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是提供一种无人机用喷洒施药装置，使用该施药装置施药效率高、防治效果好、不损伤作物、劳动强度低，克服传统施药机械农药利用率低、劳动强度高、易损伤作物、农药残留超标、环境污染、操作者中毒的不足。\n[0006] 本发明的技术方案：\n[0007] 无人机用喷洒施药装置包括喷洒装置和控制系统；所述喷洒装置包括储液系统，药液输送系统，喷洒系统及回流系统；储液系统通过药液输送系统与喷洒系统连接，储液系统通过管路与回流系统连接；所述控制系统与药液输送系统和喷洒系统连接。\n[0008] 所述储液系统包括药液箱；所述药液输送系统包括与药液箱连接的进液管，进液管通过进液电磁阀与输送泵连接，输送泵出口与出液管连接，出液管通过三通阀与回流系统和喷洒系统连接；所述回流系统包括药液回流管及设置在回流管上的回流止溢阀，回流管一端与出液管的三通阀相连，另一端连接到药液箱；所述喷洒系统包括药液喷头，与药液喷头连接的喷头进液管，喷头进液管可通过输液管与出液管连接。\n[0009] 所述控制系统包括加速度计变量控制器、电源线Ⅰ、导线、电源线Ⅱ；加速度计变量控制器通过电源线Ⅰ与输送泵相连，通过导线和电源线Ⅱ相连，电源线Ⅱ与药液喷头相连。\n[0010] 作为进一步优选，所述药液喷头可以2~3个为一组形成一个药液喷头组合，固定在支撑杆上的药液喷头为4~6个。\n[0011] 作为进一步优选，所述药液喷头相互间隔48～68cm。\n[0012] 为了便于管道连接，可在输液管、喷头进液管上安装三通阀。\n[0013] 本发明的输送泵为微型齿轮泵，药液喷头为离心式转子喷头。\n[0014] 本发明的药液喷头包括电机、离心盘、喷嘴，喷嘴一端插入离心盘中，另一端通过导线及固定组件与电机连接。所述加速度计变量控制器上安装有加速度计检测器和电压调整器，用于调控整个装置的施药情况。\n[0015] 所述无人机用喷洒施药装置通过支撑杆固定在无人机飞行器的卡座上。\n[0016] 加速度计变量控制器上安装的输入端口，可根据不同型号无机飞行参数通过PC设定对应变量范围参数输入至控制器CPU，从而控制器CPU根据加速度计检测器检测到的加速度变量在PC给定变量范围调节微型齿轮泵的转速，并根据PC给定的电压值自动调节喷头电机转速。\n[0017] 工作原理\n[0018] 施药时，首先根据无人机飞行参数设定好所需变量参数，通过PC经输入端口输入加速度变量控制器，并将本发明装置电源电路通过电连接接入无人机飞控系统，此时本发明装置启动受无人机遥控器控制，在无人机飞行至指定区域和指定高度并飞行平稳后，用无人机遥控器启动本装置，此时只要无人机有位移加速度变量控制器即可根据检测到的加速度变量对应输送泵的转速，同时整个装置电路接通，进液电磁阀打开，开始工作，药液喷头（喷头组合）的电机也开始工作，药液被输送泵从药液箱抽出经泵体泵入出液管，当药液到达药液喷头时，此时离心盘处于高速自转状态（速度可达3000r/min)，药液经药液喷头的喷嘴喷射向离心盘，离心盘迅速将药液以雾滴的形式甩出，甩出的雾滴粒径为80~150微米，甩出的雾滴粒径还可根据实际要求进行调整，离地50cm时喷出的雾滴幅度可达1.4m宽。\n[0019] 同时，施药时整个装置受加速度计变量控制器的调控，喷雾形式为变量式的喷雾，当飞机处于悬停或速度为零时，加速度变量控制器未根据检测到加速度变量对应输送泵的转速为零，相对应整个装置电路对开停止工作，喷雾量可自行从零调节至最大设定值避免药液浪费。加速度计变量控制器通过控制输送泵的转速来调节流量的大小，流量大小的变化量根据加速计变量控制器内设置的数据来进行控制，其数据通过加速度计检测无人机飞行速度的变化量输入加速度计变量控制CPU，可按不同型号无人机的速度进行设置。通过加速度计变量控制器内单独可变电压调节器调整离心式转子喷头的转速，来调整喷雾时所需的雾滴粒径的大小。\n[0020] 由于无人机速度变化灵活，低速作业下本申请的施药装置具有较好的雾滴覆盖效果、高效的作业性能和良好的喷洒效果，特别是旋翼产生的下旋气流，可减少雾滴的飘散，同时由于下旋气流而产生的上升气流可使雾粒直接碰撞到植物叶片的正反面，大幅度提高了农药的利用率。采用超低量喷洒减少农药残留和环境污染，同时降低劳动强度减少作物损伤。\n[0021] 本发明的有益效果是，与现有技术相比，结构简单，重量轻，能耗低、不易堵塞、流量可控性强、自动化程度高；效率高，对作物施药每亩1-2分钟，喷雾分布率好，雾滴每平方厘米8-12个，防治病虫害效果好，不损伤作物、劳动强度低，是一种适用于无人机进行大面积、高集中农作物大规模病虫草害防治的理想装置。且克服了传统施药机械农药利用率低、劳动强度高、易损伤作物、农药残留超标、环境污染、操作者中毒的不足。\n附图说明\n[0022] 图1是本发明装置结构示意图。\n[0023] 图2是本发明装置电路图。\n[0024] 图3是本发明控制装置原理图。\n[0025] 图4是本发明装置离心式转子喷头组合正视图。\n[0026] 图5是本发明装置离心式转子喷头组合剖视图。\n[0027] 图中，1. 药液喷头，2. 回流止溢阀，3.药液箱 ，4.进液管 ，5.进液电磁阀，6. 输送泵，7.支撑杆 ，8.输液管 ，9.三通阀，10.喷头进水管，11.回流管 ，12.出液管 ，13.加速度计变量控制器，14.电源线Ⅰ，15.导线、16.电源线Ⅱ，17.电机，18.离心盘 ，19.喷嘴。\n具体实施例\n[0028] 下面结合附图及优选的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。但是不作为对本发明的限制。\n[0029] 实施例1\n[0030] 无人机用喷洒施药装置如图1、图2和图3所示，其包括喷洒装置和控制系统；所述喷洒装置包括储液系统，药液输送系统，喷洒系统及回流系统；储液系统通过药液输送系统与喷洒系统连接，储液系统通过管路与回流系统连接；所述控制系统与药液输送系统和喷洒系统连接。\n[0031] 本发明的储液系统包括药液箱3；药液输送系统包括与药液箱3连接的进液管4，进液管4通过进液电磁阀5与输送泵6连接，输送泵6出口与出液管12连接，出液管12通过三通阀9与回流系统和喷洒系统连接；回流系统包括药液回流管11及设置在回流管11上的回流止溢阀2，回流管11一端与出液管12的三通阀9相连，另一端连接到药液箱3；喷洒系统包括药液喷头1，与药液喷头1连接的喷头进液管10，喷头进液管10可通过输液管8与出液管12连接。\n[0032] 本发明的控制系统包括加速度计变量控制器13、电源线Ⅰ14、导线15、电源线Ⅱ16；\n加速度计变量控制器13通过电源线Ⅰ14与输送泵6相连，通过导线15和电源线Ⅱ16相连，电源线Ⅱ16与药液喷头1相连。\n[0033] 本发明中药液喷头以2个为一组形成药液喷头组合，固定在支撑杆7上。每套无人机用喷洒施药装置可包括4个药液喷头，液喷头组合相互间隔58～68cm。\n[0034] 为了便于管道连接，还在输液管8、喷头进液管10上安装三通阀9。\n[0035] 本发明的输送泵采用微型齿轮泵，药液喷头采用离心式转子喷头。\n[0036] 本发明的药液喷头1包括电机17、离心盘18、喷嘴19，喷嘴19一端插入离心盘18中，另一端通过导线及固定组件与电机17连接。加速度计变量控制器13上安装有加速度计检测器和电压调整器。\n[0037] 实施例2\n[0038] 无人机用喷洒施药装置包括喷洒装置和控制系统；所述喷洒装置包括储液系统，药液输送系统，喷洒系统及回流系统；储液系统通过药液输送系统与喷洒系统连接，储液系统通过管路与回流系统连接；所述控制系统与药液输送系统和喷洒系统连接。\n[0039] 本发明的储液系统包括药液箱3；药液输送系统包括与药液箱3连接的进液管4，进液管4通过进液电磁阀5与输送泵6连接，输送泵6出口与出液管12连接，出液管12通过三通阀9与回流系统和喷洒系统连接；回流系统包括药液回流管11及设置在回流管11上的回流止溢阀2，回流管11一端与出液管12的三通阀9相连，另一端连接到药液箱3；喷洒系统包括药液喷头1，与药液喷头1连接的喷头进液管10，喷头进液管10可通过输液管8与出液管12连接。\n[0040] 本发明的控制系统包括加速度计变量控制器13、电源线Ⅰ14、导线15、电源线Ⅱ16；\n加速度计变量控制器13通过电源线Ⅰ14与输送泵6相连，通过导线15和电源线Ⅱ16相连，电源线Ⅱ16与药液喷头1相连。\n[0041] 本发明中药液喷头以3个为一组形成药液喷头组合，固定在支撑杆7上。每套无人机用喷洒施药装置可包括6个药液喷头，液喷头组合相互间隔48～58cm。\n[0042] 本发明的输送泵采用微型齿轮泵，药液喷头采用离心式转子喷头。\n[0043] 本发明的药液喷头1包括电机17、离心盘18、喷嘴19，喷嘴19一端插入离心盘18中，另一端通过导线及固定组件与电机17连接。加速度计变量控制器13上安装有加速度计检测器和电压调整器。\n[0044] 应用实施例1：\n[0045] 将实施例1~2应用到实际使用中。施药时，将药液箱3安装固定到无人机上，在药液箱3中加入适量药液，将微型齿轮泵6及加速度计变量控制器13固定好，并将支撑杆7安装固定在无人机上，根据无人机飞行参数设定好所需变量参数，通过PC经输入端口输入加速度变量控制器，并将本发明装置电源电路通过电连接接入无人机飞控系统，此时超低量喷洒施药装置电路与无人机控制电路为并联关系，本发明装置启动受无人机遥控器控制，在无人机飞行至指定区域和指定高度并飞行平稳后，用无人机遥控器启动本装置，此时只要无人机有位移加速度变量控制器即可根据检测到的加速度变量对应输送泵的转速，同时整个装置电路接通，作业中即可根据加速度变量控制器检测到的加速度变量对应输送泵的转速是否为零来自动控制超低量喷洒施药装置各个部件的工作和关闭，在起飞施药前如需要对本装置进行调试验证，则调节无人机遥控器，使无人机置于待机状态，通过PC输入一模拟加速度变量至加速度变量控制器。此时进液电磁阀5打开，同时微型齿轮泵6和离心式转子喷头组合的电机17开始工作，药液经进液管4被微型齿轮泵6从药液箱3抽出经泵体泵入出液管12，出液管12中的药液经输液管8到达三通阀9，经三通阀9分流到喷头进液管10，然后到达离心式转子喷头组合1，此时离心盘18处于高速自转状态（速度可达3000r/min)，药液经离心式转子喷头组合1的喷嘴19喷射向离心盘18，离心盘18迅速将药液以雾滴的形式甩出。\n其次，检测药液的流量和雾滴是否符合要求，如不符合可调节回流管11上回流止溢阀2来调节流量；同时调节加速度计变量控制器13电压调整器来调节雾滴的粒径，雾滴粒径可调范围为80～150微米，直接调试到适合的雾滴粒径，调试完毕删除模拟加速度变量并通过遥控器关闭本装置，通时操控无人机进行起飞，无人机载着超低量喷洒施药装置起飞，飞行至指定区域和指定高度并飞行平稳后即可再次通过无人机遥控器启动本装置进行空中喷洒施药。无人机超低量喷洒施药装置离地50cm时，喷出的雾滴幅度可达1.4m宽。当作业完毕或药液用完时，由地面操控人员通过无人机遥控器关闭本装置并操控无人机回到指定地点，打开药箱加好药液继续起飞或将支撑杆7收拢与无人机一并收回放好。