一种搭载于植保无人机的静电喷雾装置的制作方法

本发明涉及农用无人机喷雾设备，具体涉及一种搭载于植保无人机的静电喷雾装置。

背景技术：

长期以来，农业病虫害防治是农业生产的重点内容，而如何减少农药对于农作物残留的影响和环境的污染一直是人们密切关注的问题。近年来，我国农业航空施药技术发展迅速，成为了农业植保领域的一个利器，是减少农药用量，降低农药残留，提升农药防效的有力手段。

航空静电喷雾设备利用带电的雾滴(具有向地表植物作定向运动和受靶标植物表面主动亲和吸附的特点)，在飞机喷雾过程中，雾滴沿着电力线作快速定向沉积运动，使雾滴漂移损失极大地减少。由此可知，航空静电喷雾设备相比较与非静电喷雾以及常规航空喷雾的效果大大提高，减少了用药量以及提高了喷洒效率，为病虫害防治工作以及航空喷洒设备应用上的创新提供了一个很好的方向；而且基于无人机的便捷、操作简单等特点，可将静电喷雾系统的优势发挥到更多的农田场景，例如申请公布号为cn105961051a的发明申请公开的一种棉花脱叶剂的航空喷洒方法及装置以及授权公告号为cn208242675u的实用新型专利公开的一种应用于农林业的航空静电喷雾装置。

现有的静电喷雾系统虽然能够完成静电喷雾的工作，提高喷洒效率，但是仍存在以下的不足：

1、现有的静电喷雾系统中的喷头大多为固定设置，在作业的过程中无法调节喷洒的方向，只能够沿着固定的方向进行农药的喷洒，因此无法改变农药的喷洒范围以及喷洒密度。

2、现有的静电喷雾装置大多采用固定式的安装结构连接在无人机上，不能对安装角度进行调节，无法调节喷洒方向。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种搭载于植保无人机的静电喷雾装置，该静电喷雾装置不仅能够在作业之前根据实际需要改变自身的安装姿态，对喷洒方向进行调节，还能在作业的过程中调节喷头的喷洒方向以及喷洒范围，可以根据需要调节农药的喷洒范围以及喷洒密度，有效地减少用药量，提高喷洒效率。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种搭载于植保无人机的静电喷雾装置，包括用于喷洒带有静电的农药的静电喷洒机构、用于将农药喷洒机构安装在无人机上的挂载安装机构以及用于调节农药喷洒机构的喷洒方向和喷洒密度的喷洒调节机构；

所述静电喷洒机构包括多个喷头、农药箱以及静电发生器，所述农药箱固定设置在机架上；所述喷头通过可伸缩的软管与农药箱连接；所述静电发生器与喷头电连接；

所述喷洒调节机构包括调节箱体、朝向调节机构和位置调节机构；所述朝向调节机构包括调节杆和驱动调节杆进行竖向摆动的摆动驱动机构，多个喷头沿着直线依次连接在调节杆上；所述摆动驱动机构设置在调节箱体内，该摆动驱动机构包括导向环、摆动驱动电机和摆动传动组件，所述导向环固定设置，所述摆动驱动电机可移动地连接在导向环上；所述摆动传动组件包括相互啮合的固定齿轮和活动齿轮，所述活动齿轮与摆动驱动电机的输出轴同轴固定连接，所述调节杆的一端通过第一转动轴承同轴连接在活动齿轮远离摆动驱动电机的一侧；所述摆动驱动电机的输出轴的轴线与调节杆的轴线平行；

所述位置调节机构包括摆动安装块、位置驱动电机和位置传动组件，所述摆动安装块通过可相对调节箱体移动的移动限位结构连接在调节箱体的侧面，所述移动限位结构包括安装柱和弧形安装槽，所述安装柱从调节箱体的内部穿过弧形安装槽，并与摆动安装块固定连接；所述调节杆的一端穿过摆动安装块延伸至调节箱体的内部，该调节杆与过摆动安装块之间固定设有第二转动轴承；所述位置驱动电机的缸体固定连接在摆动安装块上；所述位置传动组件包括连接在位置驱动电机和调节杆之间的同步带传动组件和连接在调节杆与喷头之间的丝杆传动组件，所述丝杆传动组件设有多组，且与多个喷头一一对应，该丝杆传动组件包括传动丝杆和丝杆螺母，所述丝杆螺母与喷头固定连接；所述调节杆的表面上设有多段螺纹结构，每段螺纹结构对应构成一个传动丝杆；

所述挂载安装机构包括安装箍和中间连接结构，所述中间连接结构包括固定板、连接杆和中间连接块，所述固定板设有两个，且固定设置在机架上；所述连接杆横穿在两个固定板上；所述中间连接块设有两个，分别可转动地连接在连接杆的两个端部；所述连接杆的两个端部设有外螺纹结构，该外螺纹结构处设有调节螺母；在连接杆的同一端，所述中间连接块位于固定板和调节螺母之间；

所述安装箍由两个相对设置的半箍组成，两个半箍相互靠近的一端分别与两个中间连接块连接，两个半箍相互靠近的另一端通过螺栓连接结构连接。

上述搭载于植保无人机的静电喷雾装置的工作原理为：

工作时，根据植保无人机上的安装杆的角度，确定需要调节的角度，拧松位于连接杆的两个端部的调节螺母，然后同步转动两个中间连接块，调节中间连接块相对于固定板的角度，直至达到预定的角度，继而将两个调节螺母拧紧在固定板上，对中间连接块进行固定，使得喷头与中间连接块保持在该预定的角度的姿态下，从而在作业之前完成喷洒方向的调节。再通过螺栓连接结构，将本静电喷雾装置安装在植保无人机上，继而随着植保无人机进行飞行喷雾。

在飞行喷雾的过程中，当需要调节喷头的朝向时，启动摆动驱动电机，带动活动齿轮进行转动，使得活动齿轮绕着固定齿轮的齿面进行滚动(摆动驱动电机沿着导向环进行移动)，从而带动调节杆在竖直面上摆动。由于喷头连接设置在调节杆上，且喷头通过可伸缩的软管与提供农药的农药箱连接，所以当调节杆进行摆动时，喷头随着进行摆动，从而改变喷洒的方向。其中，由于调节杆的一端穿过摆动安装块延伸至调节箱体的内部，摆动安装块通过可相对调节箱体移动的移动限位结构连接在调节箱体的侧面，所以当调节杆进行摆动时，驱动摆动安装块同步移动(安装柱在弧形安装槽中同步移动)。

当需要调节喷洒的范围时，启动位置驱动电机，通过同步带传动组件驱动调节杆进行旋转。由于传动丝杆由调节杆构成，且丝杆螺母与喷头固定连接，所以当调节杆进行旋转时，丝杆螺母沿着传动丝杆(调节杆)进行横向移动，从而调节喷头的相对位置，改变喷洒的范围。

本发明的一个优选方案，其中，所述农药箱包括储液箱和中转箱，所述储液箱和中转箱之间设有供液泵，所述喷头通过可伸缩的软管与中转箱连接。

优选地，所述储液箱的顶部连接有注液管，便于往储液箱内注入农药。

优选地，所述储液箱的侧面设有透视窗，该透视窗上设有刻度。透过透视窗和刻度，便于观测储液箱内的液位。

本发明的一个优选方案，其中，所述静电发生器设有两个，且设置在中转箱上。

本发明的一个优选方案，其中，所述摆动传动组件、调节杆和位置调节机构均设有两组，且对称设置；

所述摆动驱动电机为双轴电机，该双轴电机位于两组摆动传动组件的活动齿轮之间。通过上述结构，可以公用一个摆动驱动电机和导向环，同步调节喷头的朝向，降低制造成本以及整备质量。

本发明的一个优选方案，其中，所述移动限位结构设有两组，所述调节杆位于两组移动限位结构之间。这样可以为移动安装块提供稳定且平衡的支撑。

本发明的一个优选方案，其中，所述安装柱上设有滚动轴承，当摆动驱动电机驱动调节杆进行摆动时，安装柱通过滚动轴承在弧形安装槽中进行滚动，减小移动的摩擦力。

本发明的一个优选方案，其中，所述传动丝杆的两端设有限位块，用于对喷头的移动范围进行限位。

本发明的一个优选方案，其中，所述固定齿轮为局部齿轮结构。

本发明的一个优选方案，其中，所述同步带传动组件包括同步带和同步带轮，所述同步带轮包括主动带轮和从动带轮，所述主动带轮同轴固定设置在位置驱动电机的输出轴上；所述从动带轮同轴固定设置在调节杆上。

本发明的一个优选方案，其中，两个半箍相互靠近的一端分别通过可滑动的结构与两个中间连接块连接，所述可滑动的结构包括导向块和滑块，所述导向块固定设置在对应的中间连接块上；所述滑块固定设置在对应的半箍上；所述导向块上设有导向槽，所述滑块配合在导向槽中。通过上述结构，在将静电喷雾装置固定安装在无人机上时，可以根据无人机上的安装杆的尺寸，推动滑块进行滑动，调节两个半箍之间安装距离，从而适配不同大小的无人机，便于安装和拆卸。

优选地，所述滑块上设有可移动的紧固螺钉；所述导向块上设有与导向槽连通的紧固槽，所述紧固螺钉的尾部穿过紧固槽并螺纹连接在滑块上。通过设置紧固螺钉，在调节两个半箍之间的距离的过程中，紧固螺钉为非锁紧的状态，此时滑块可以沿着导向槽进行移动；当半箍调节完成后，将紧固螺钉锁紧在中间连接块上，从而对半箍靠近中间连接块的一端进行固定。

本发明的一个优选方案，其中，所述螺栓连接结构包括螺栓和连接孔，所述连接孔开设在其中一个半箍上，所述螺栓的尾部穿过连接孔并螺纹连接在另一个半箍上。

本发明的一个优选方案，其中，所述挂载安装机构设有两组，并列在机架上。

本发明的一个优选方案，其中，所述中间连接块靠近调节螺母的侧面设有粗糙防滑结构，通过该粗糙防滑结构可以大幅地提高中间连接块与调节螺母之间的摩擦力，使得静电喷雾装置稳定地连接在无人机上。

本发明的一个优选方案，其中，所述喷头包括连接头、出液管、喷嘴和电极片，所述连接头通过螺纹连接结构与连接管连接，所述连接管与可伸缩的软管连通；所述出液管的一端与连接头连通，另一端与喷嘴连通；

所述电极片设置在静电安装套上，所述静电安装套通过连接螺母安装在喷嘴上；所述电极片与静电发生器电连接。通过上述结构，更换喷头时，拧下连接螺母，将静电安装套取下，然后转动连接头，从而将整个喷头卸下，进而进行更换。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中的静电喷雾装置通过设置挂载安装机构，在喷雾作业之前，根据实际需要改变整个静电喷雾装置的安装姿态，预先对喷头的朝向进行调节，从而对喷洒方向进行调节。

2、在作业的过程中，不仅可以根据需要实时调节喷洒方向，灵活性较好；还可以调节喷洒范围，有效地减少用药量，提高喷洒效率。

3、本发明中的静电喷雾装置通过将传动丝杆集成在调节杆上，共用一个调节杆，当调节杆进行旋转时，丝杆螺母沿着传动丝杆(调节杆)进行横向移动，从而调节喷头的相对位置，改变喷洒的范围，结构十分巧妙，且占用空间小。

附图说明

图1为本发明中的搭载于植保无人机的静电喷雾装置的平面结构图。

图2为本发明中的喷头布局图。

图3为图1中的x的放大图。

图4为图1中的y的放大图。

图5为本发明中的固定齿轮和活动齿轮的侧视图。

图6为图1中的z的放大图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

参见图1，本实施例中的搭载于植保无人机的静电喷雾装置，包括用于喷洒带有静电的农药的静电喷洒机构、用于将农药喷洒机构安装在无人机上的挂载安装机构以及用于调节农药喷洒机构的喷洒方向和喷洒密度的喷洒调节机构。

参见图1，所述静电喷洒机构包括多个喷头1、农药箱以及静电发生器2，所述农药箱固定设置在机架3上，包括储液箱4和中转箱5，所述储液箱4和中转箱5之间设有供液泵6，所述喷头1通过可伸缩的软管7与中转箱5连接。具体地，所述静电发生器2设有两个，且设置在中转箱5上。

进一步，所述储液箱4的顶部连接有注液管4-1，便于往储液箱4内注入农药。所述储液箱4的侧面设有透视窗4-2，该透视窗4-2上设有刻度；透过透视窗4-2和刻度，便于观测储液箱4内的液位。

参见图3，所述喷头1包括连接头1-1、出液管1-2、喷嘴1-3和电极片1-4，所述连接头1-1通过螺纹连接结构与连接管8连接，所述连接管8与可伸缩的软管7连通；所述出液管1-2的一端与连接头1-1连通，另一端与喷嘴1-3连通；所述电极片1-4设置在静电安装套1-5上，所述静电安装套1-5通过连接螺母1-6安装在喷嘴1-3上；所述电极片1-4与静电发生器2电连接。这样，在更换喷头1时，拧下连接螺母1-6，将静电安装套1-5取下，然后转动连接头1-1，从而将整个喷头1卸下，进而进行更换。

参见图1-2和图4-5，所述喷洒调节机构包括调节箱体9、朝向调节机构和位置调节机构；所述朝向调节机构包括调节杆10和驱动调节杆10进行竖向摆动的摆动驱动机构，多个喷头1沿着直线依次连接在调节杆10上；所述摆动驱动机构设置在调节箱体9内，该摆动驱动机构包括导向环11、摆动驱动电机12和摆动传动组件，所述导向环11固定设置，所述摆动驱动电机12可移动地连接在导向环11上；所述摆动传动组件包括相互啮合的固定齿轮13(局部齿轮结构)和活动齿轮14，所述固定齿轮13固定设置在调节箱体9中；所述活动齿轮14与摆动驱动电机12的输出轴同轴固定连接，所述调节杆10的一端通过第一转动轴承15同轴连接在活动齿轮14远离摆动驱动电机12的一侧；所述摆动驱动电机12的输出轴的轴线与调节杆10的轴线平行；

参见图1-2和图4-5，所述位置调节机构包括摆动安装块16、位置驱动电机17和位置传动组件，所述摆动安装块16通过可相对调节箱体9移动的移动限位结构连接在调节箱体9的侧面，所述移动限位结构包括安装柱18和弧形安装槽，所述安装柱18从调节箱体9的内部穿过弧形安装槽，并与摆动安装块16固定连接；所述调节杆10的一端穿过摆动安装块16延伸至调节箱体9的内部，该调节杆10与过摆动安装块16之间固定设有第二转动轴承19；所述位置驱动电机17的缸体固定连接在摆动安装块16上。

参见图1-2和图4-5，所述位置传动组件包括连接在位置驱动电机17和调节杆10之间的同步带传动组件和连接在调节杆10与喷头1之间的丝杆传动组件，所述同步带传动组件包括同步带和同步带轮，所述同步带轮包括主动带轮和从动带轮，所述主动带轮同轴固定设置在位置驱动电机17的输出轴上；所述从动带轮同轴固定设置在调节杆10上。所述丝杆传动组件设有多组，且与多个喷头1一一对应，该丝杆传动组件包括传动丝杆和丝杆螺母20，所述丝杆螺母20与喷头1固定连接；所述调节杆10的表面上设有多段螺纹结构，每段螺纹结构对应构成一个传动丝杆；

参见图1-2和图4-5，所述摆动传动组件、调节杆10和位置调节机构均设有两组，且对称设置；所述摆动驱动电机12为双轴电机，该双轴电机位于两组摆动传动组件的活动齿轮14之间。通过上述结构，可以公用一个摆动驱动电机12和导向环11，同步调节喷头1的朝向，降低制造成本以及整备质量。

参见图1-2和图4-5，所述移动限位结构设有两组，所述调节杆10位于两组移动限位结构之间。这样可以为移动安装块提供稳定且平衡的支撑。

进一步，所述安装柱18上设有滚动轴承，当摆动驱动电机12驱动调节杆10进行摆动时，安装柱18通过滚动轴承在弧形安装槽中进行滚动，减小移动的摩擦力。

进一步，所述传动丝杆的两端设有限位块21，用于对喷头1的移动范围进行限位。

参见图1和图6，所述挂载安装机构设有两组，并列在机架3上，该挂载安装机构包括安装箍和中间连接结构，所述中间连接结构包括固定板22、连接杆23和中间连接块24，所述固定板22设有两个，且固定设置在机架3上；所述连接杆23横穿在两个固定板22上；所述中间连接块24设有两个，分别可转动地连接在连接杆23的两个端部；所述连接杆23的两个端部设有外螺纹结构，该外螺纹结构处设有调节螺母25；在连接杆23的同一端，所述中间连接块24位于固定板22和调节螺母25之间；所述安装箍由两个相对设置的半箍26组成，两个半箍26相互靠近的一端分别与两个中间连接块24连接，两个半箍26相互靠近的另一端通过螺栓连接结构连接。

参见图1和图6，两个半箍26相互靠近的一端分别通过可滑动的结构与两个中间连接块24连接，所述可滑动的结构包括导向块27和滑块28，所述导向块27固定设置在对应的中间连接块24上；所述滑块28固定设置在对应的半箍26上；所述导向块27上设有导向槽27-1，所述滑块28配合在导向槽27-1中。通过上述结构，无人机可以根据无人机上的安装杆的尺寸，推动滑块28进行滑动，调节两个半箍26之间安装距离，从而适配不同大小的无人机，便于安装和拆卸。

进一步，所述滑块28上设有可移动的紧固螺钉29；所述导向块27上设有与导向槽27-1连通的紧固槽，所述紧固螺钉29的尾部穿过紧固槽并螺纹连接在滑块28上。通过设置紧固螺钉29，在调节两个半箍26之间的距离的过程中，紧固螺钉29为非锁紧的状态，此时滑块28可以沿着导向槽27-1进行移动；当半箍26调节完成后，将紧固螺钉29锁紧在中间连接块24上，从而对半箍26靠近中间连接块24的一端进行固定。

参见图1和图6，所述螺栓连接结构包括螺栓30和连接孔，所述连接孔开设在其中一个半箍26上，所述螺栓30的尾部穿过连接孔螺纹连接在另一个半箍26上。

具体地，本实施例中的中间连接块24靠近调节螺母25的侧面设有粗糙防滑结构，通过该粗糙防滑结构可以大幅地提高中间连接块24与调节螺母25之间的摩擦力，使得静电喷雾装置稳定地连接在无人机上。

参见图1-6，本实施例中的搭载于植保无人机的静电喷雾装置的工作原理为：

工作时，根据植保无人机上的安装杆的角度，确定需要调节的角度，拧松位于连接杆23的两个端部的调节螺母25，然后同步转动两个中间连接块24，调节中间连接块24相对于固定板22的角度，直至达到预定的角度，继而将两个调节螺母25拧紧在固定板22上，对中间连接块24进行固定，使得喷头1与中间连接块24保持在该预定的角度的姿态下，从而在作业之前完成喷洒方向的调节。再通过螺栓连接结构，将本静电喷雾装置安装在植保无人机上，继而随着植保无人机进行飞行喷雾。

在飞行喷雾的过程中，当需要调节喷头1的朝向时，启动摆动驱动电机12，带动活动齿轮14进行转动，使得活动齿轮14绕着固定齿轮13的齿面进行滚动(摆动驱动电机12沿着导向环11进行移动)，从而带动调节杆10在竖直面上摆动。由于喷头1连接设置在调节杆10上，且喷头1通过可伸缩的软管7与提供农药的农药箱连接，所以当调节杆10进行摆动时，喷头1随着进行摆动，从而改变喷洒的方向。其中，由于调节杆10的一端穿过摆动安装块16延伸至调节箱体9的内部，摆动安装块16通过可相对调节箱体9移动的移动限位结构连接在调节箱体9的侧面，所以当调节杆10进行摆动时，驱动摆动安装块16同步移动(安装柱18在弧形安装槽中同步移动)。

当需要调节喷洒的范围时，启动位置驱动电机17，通过同步带传动组件驱动调节杆10进行旋转。由于传动丝杆由调节杆10构成，且丝杆螺母20与喷头1固定连接，所以当调节杆10进行旋转时，丝杆螺母20沿着传动丝杆(调节杆10)进行横向移动，从而调节喷头1的相对位置，改变喷洒的范围。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。