一种基于可俯仰的快拆云台的洒水无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种基于可俯仰的快拆云台的洒水无人机。

背景技术

洒水无人机在抢险救灾、设备清洁、农药喷洒等领域都具有广泛应用，然后由于大部分洒水无人机往往带有一个较为沉重的水箱和复杂的喷水设备，因此，在执行洒水任务之外，其很难有其他扩展功能。这一弊端严重降低了洒水无人机的性价比，使之维护成本居高不下。而与其工作性质相对应，往往需要有巡航无人机进行日常监控，例如对火灾频发的林区状况、经常容易落灰的设备的积灰量、农田中庄稼长势等情况的经常性巡查。因此，需要设计一种功能丰富，能在洒水同时兼顾巡航的无人机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于可俯仰的快拆云台的洒水无人机，该洒水无人机具备快拆云台，便于洒水无人机用于日常巡航。

本发明的技术方案为：一种基于可俯仰的快拆云台的洒水无人机，包括无人机本体和快拆云台，所述快拆云台安装在无人机本体的下方，所述无人机本体包括机架、水箱和水箱支架，所述水箱支架与机架连接，所述水箱放置在水箱支架上，水箱与机架之间为可拆卸式连接，所述快拆云台包括洒水机构、快拆机构和俯仰机构，所述洒水机构安装在快拆机构上，快拆机构与机架之间为可拆卸式连接，洒水机构与水箱连接，洒水机构包括喷头，俯仰机构控制喷头进行俯仰动作。

所述水箱与机架通过第一卡扣连接，水箱支架呈U型，水箱支架还与摄像头支撑架连接，所述摄像头支撑架上设有摄像头。其中，水箱支架同时起到支撑水箱和固定摄像头的作用，水箱支架与机架固连，水箱支架对水箱有限位作用，避免水箱摇晃，当快拆云台拆卸时，水箱支架不受影响，仍然可以用来固定摄像头，摄像头支撑架可相对于水箱支架转动，改变摄像头的角度。水箱支架或机架上还可设置其他机构及其安装接口，如红外传感设备、热传感设备等检测设备，与摄像头相互配合。

所述洒水机构还包括可快拆接头、水泵和管道，所述管道的两端分别连接可快拆接头和喷头，可快拆接头还与水泵连接，所述快拆机构包括第二卡扣、云台侧板和云台底板，云台底板和云台侧板承托洒水机构，所述机架的两侧设有延伸板，云台侧板通过第二卡扣与延伸板连接。

所述可快拆接头包括水箱卡槽、水管封闭转接头和水管供水转接头，所述水箱卡槽与水箱固定连接，水箱卡槽与水管封闭转接头为可旋转式连接，水管封闭转接头与水管供水转接头为可拆卸式连接，水管供水转接头与管道连接。

所述水管封闭转接头为下方开口的圆筒，圆筒内部设有竖直的连接轴，所述连接轴上设有水平的卡接条；所述水管供水转接头为三通接头，所述三通接头中与水管封闭转接头连接的一端为第一接口，所述第一接口的外径与水管封闭转接头的内径相同，第一接口的侧壁上设有L形缺口，所述卡接条在L形缺口中滑动。所述三通接头还设有第二接口和第三接口，第二接口和第三接口分别与管道的一端连接，管道的另一端与喷头之间密封连接。

所述水箱底部设有第一扇形槽，圆筒的上方设有第二扇形槽，所述第一扇形槽和第二扇形槽的形状与面积相同。

所述第一接口上还设有两个水泵接口，水泵接口与水泵连接，两个水泵接口之间设有阻水板，阻水板使水流经水泵加压。

所述云台侧板包括第一云台侧板和第二云台侧板，所述云台底板包括第一云台底板和第二云台底板，所述第一云台底板两侧分别对称设有第一云台侧板，第一云台侧板的外侧还设有第二云台底板，第二云台底板的外侧设有第二云台侧板，所述第一云台侧板和第一云台底板通过角码连接，第二云台底板可相对于第一云台侧板和第二云台侧板旋转。

所述俯仰机构包括舵机、转轴和带支座轴承，所述舵机设于第二云台侧板的外侧，喷头固定在第二云台底板上，转轴的两端分别连接第二云台底板和舵机，带支座轴承的内圈与管道连接，带支座轴承的外圈与第一云台侧板连接。其中，舵机控制转轴转动，转轴带动第二云台底板和喷头转动，俯仰角度为-60度到0度，舵机通过无人机上搭载的主控电路板进行控制，能够进行精确的角度控制，控制喷头的喷水方向。带支座轴承、转轴与舵机均为同心状态。

所述管道包括多段硬质的水管，水管之间通过密封圈连接。其中，硬质的水管可防止管路弯折造成的供水不畅，密封圈采用软质的橡胶密封圈或硅胶密封圈，避免水管连接处漏水，不同段的水管之间可相对旋转，不影响俯仰动作且不影响供水。

所述第一卡扣采用塑料按压式卡扣，水箱上设有相适应的凹槽，第一卡扣嵌入凹槽中卡紧，人工用手进行挤压即可取出；第二卡扣采用金属鸭嘴式卡扣，第二卡扣通过螺钉连接在云台侧板和延伸板上。也可选用市面上常见的其他种类卡扣。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本基于可俯仰的快拆云台的洒水无人机，能够在需要洒水时快速给无人机搭载洒水机构，且快拆云台可进行俯仰，改变喷水方向，通过控制系统实现针对某些特定点进行喷洒，当无需执行喷洒作业时，拆卸快拆云台和水箱，无人机可依靠机架上的摄像头进行巡航作业，发现异常状况。整个系统功能丰富，提高了其相应的经济效益，丰富了洒水无人机的使用领域，使用便捷，具有很高的实用价值和良好的市场前景。

附图说明

图1为本基于可俯仰的快拆云台的洒水无人机的结构示意图。

图2为本基于可俯仰的快拆云台的洒水无人机的另一角度结构示意图，图中省略水箱。

图3为可快拆云台的局部放大示意图。

图4为可快拆云台的另一角度局部放大示意图。

图5为可快拆接头的结构示意图。

图6为水管封闭转接头的结构示意图。

图7为水管封闭转接头的俯视图。

图8为水管封闭转接头的仰视图。

图9为水管封闭转接头的剖面图。

图10为水箱卡槽的结构示意图。

图11为水管供水转接头的结构示意图。

图12为水管供水转接头的剖面图。

图13是本发明实施例的巡航模式示意图。

图中所示：1为水箱支架、2为水箱、3为摄像头支撑架、4为摄像头、5为舵机、6为带支座轴承、7为激光发生器、8为水管封闭转接头、8-1为连接轴、8-2为卡接条、8-3为第二扇形槽、9为水管供水转接头、9-1为第一接口、9-2为L形缺口、9-3为水泵接口、9-4为阻水板、9-5为第二接口、9-6为第三接口、10为水箱卡槽、11为机架、12为第一卡扣、13-1为第一云台侧板、13-2为第二云台侧板、14为喷头、15为角码、16为水泵、17为第二卡扣、18为管道、19-1为第一云台底板、19-2为第二云台底板、20为喷头固定座、21为延伸板

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

为便于查看，现统一说明附图标记：1为水箱支架、2为水箱、3为摄像头支撑架、4为摄像头、5为舵机、6为带支座轴承、7为激光发生器、8为水管封闭转接头、8-1为连接轴、8-2为卡接条、8-3为第二扇形槽、9为水管供水转接头、9-1为第一接口、9-2为L形缺口、9-3为水泵接口、9-4为阻水板、9-5为第二接口、9-6为第三接口、10为水箱卡槽、11为机架、12为第一卡扣、13-1为第一云台侧板、13-2为第二云台侧板、14为喷头、15为角码、16为水泵、17为第二卡扣、18为管道、19-1为第一云台底板、19-2为第二云台底板、20为喷头固定座、21为延伸板。

本实施例一种基于可俯仰的快拆云台的洒水无人机，如图1-4所示，包括无人机本体和快拆云台，所述快拆云台安装在无人机本体的下方，所述无人机本体包括机架、水箱和水箱支架，所述水箱支架与机架连接，所述水箱放置在水箱支架上，水箱与机架之间为可拆卸式连接，所述快拆云台包括洒水机构、快拆机构和俯仰机构，所述洒水机构安装在快拆机构上，快拆机构与机架之间为可拆卸式连接，洒水机构与水箱连接，洒水机构包括喷头，俯仰机构控制喷头进行俯仰动作。

所述水箱与机架通过第一卡扣连接，水箱支架呈U型，水箱支架还与摄像头支撑架连接，所述摄像头支撑架上设有摄像头。其中，水箱支架同时起到支撑水箱和固定摄像头的作用，水箱支架与机架固连，水箱支架对水箱有限位作用，避免水箱摇晃，当快拆云台拆卸时，水箱支架不受影响，仍然可以用来固定摄像头，摄像头支撑架可相对于水箱支架转动，改变摄像头的角度。水箱支架或机架上还可设置其他机构及其安装接口，如红外传感设备、热传感设备等检测设备，与摄像头相互配合。

如图5-12所示，所述洒水机构还包括可快拆接头、水泵和管道，所述管道的两端分别连接可快拆接头和喷头，可快拆接头还与水泵连接，所述快拆机构包括第二卡扣、云台侧板和云台底板，云台底板和云台侧板承托洒水机构，所述机架的两侧设有延伸板，云台侧板通过第二卡扣与延伸板连接。

所述可快拆接头包括水箱卡槽、水管封闭转接头和水管供水转接头，所述水箱卡槽与水箱固定连接，水箱卡槽与水管封闭转接头为可旋转式连接，水管封闭转接头与水管供水转接头为可拆卸式连接，水管供水转接头与管道连接。其中，水管封闭转接头上设有可卡设在水箱卡槽上的凸缘，水管封闭转接头相对于水箱卡槽的旋转范围为90°。

所述水管封闭转接头为下方开口的圆筒，圆筒内部设有竖直的连接轴，所述连接轴上设有水平的卡接条；所述水管供水转接头为三通接头，所述三通接头中与水管封闭转接头连接的一端为第一接口，所述第一接口的外径与水管封闭转接头的内径相同，第一接口的侧壁上设有L形缺口，所述卡接条在L形缺口中滑动。所述三通接头还设有第二接口和第三接口，第二接口和第三接口分别与管道的一端连接，管道的另一端与喷头之间密封连接。其中，需要将水管封闭转接头和水管供水转接头连接时，第一接口套入水管封闭转接头的圆筒内，此时卡接条的两端部位于L形缺口(图中a点)，当卡接条到达L形缺口的最底部(图中b点)时，将水管封闭转接头旋转90°，此时卡接条到达L形缺口的另一侧(图中c点)，水管封闭转接头与水管供水转接头稳固连接，第一扇形槽和第二扇形槽完全重叠，水箱中的水流入水管供水转接头。

所述水箱底部设有第一扇形槽，圆筒的上方设有第二扇形槽，所述第一扇形槽和第二扇形槽的形状与面积相同。其中，当水管封闭转接头与水管供水转接头连接时，第一扇形槽和第二扇形槽之间完全重叠，打开水箱；旋转90°后不重叠，即水管封闭转接头与水管供水转接头拆卸时，关闭水箱。

所述第一接口上还设有两个水泵接口，水泵接口与水泵连接，两个水泵接口之间设有阻水板，阻水板使水流经水泵加压。其中，当水流至第一个水泵接口时，阻水板改变水的流向，使水流进水泵加压，再从第二个水泵接口流回水管供水转接头。

所述喷头通过喷头固定座放置在云台底板上，喷头固定座与云台底板通过螺钉连接。

所述云台侧板包括第一云台侧板和第二云台侧板，所述云台底板包括第一云台底板和第二云台底板，所述第一云台底板两侧分别对称设有第一云台侧板，第一云台侧板的外侧还设有第二云台底板，第二云台底板的外侧设有第二云台侧板，所述第一云台侧板和第一云台底板通过角码连接，第二云台底板可相对于第一云台侧板和第二云台侧板旋转。其中，这种结构可保持云台的稳固，避免在飞行过程中晃动。

所述俯仰机构包括舵机、转轴和带支座轴承，所述舵机设于第二云台侧板的外侧，喷头固定在第二云台底板上，转轴的两端分别连接第二云台底板和舵机，带支座轴承的内圈与管道连接，带支座轴承的外圈与第一云台侧板连接。其中，舵机控制转轴转动，转轴带动第二云台底板和喷头转动，俯仰角度为-60度到0度，舵机通过无人机上搭载的主控电路板进行控制，能够进行精确的角度控制，控制喷头的喷水方向。带支座轴承、转轴与舵机均为同心状态。

所述管道包括多段硬质的水管，水管之间通过密封圈连接。其中，硬质的水管可防止管路弯折造成的供水不畅，密封圈采用软质的橡胶密封圈或硅胶密封圈，避免水管连接处漏水，不同段的水管之间可相对旋转，不影响俯仰动作且不影响供水。

所述第一卡扣采用塑料按压式卡扣，水箱上设有相适应的凹槽，第一卡扣嵌入凹槽中卡紧，人工用手进行挤压即可取出；第二卡扣采用金属鸭嘴式卡扣，第二卡扣通过螺钉连接在云台侧板和延伸板上。也可选用市面上常见的其他种类卡扣。

喷头的下方具有一用于定位的激光发生器8，放置于喷头固定座内，仅发射激光部分露出，用于显示无人机朝向，配合无人机上搭载的摄像头4可以实现精准洒水。

上述一种基于可俯仰的快拆云台的洒水无人机的使用方式为，将水箱加满水后无人机即可进行洒水作业。洒水途中无人机可根据实际需要通过舵机进行俯仰调节，控制喷头的洒水方向。当洒水作业完成之后无人机降落，如图13所示，若需要执行额外巡航任务则通过用手挤压第一卡扣，首先取下水箱。接着打开第二卡扣，并将与水箱相连的水管封闭转接头旋转90°，将水管封闭转接头和水管供水转接头拆卸，取下快拆云台，无人机即可执行巡航任务。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。