一种应用于植保无人机外接设备的连接机构

技术领域

本发明属于无人机配件技术领域，具体涉及一种应用于植保无人机外接设备的连接机构。

背景技术

植保无人机，又名无人飞行器，顾名思义是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，该型无人飞机由飞行平台(固定翼、直升机、多轴飞行器)、导航飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或导航飞控，来实现喷洒作业，可以喷洒药剂、种子、粉剂等。

目前对于植保无人机，尤其是农药喷洒无人机，其在使用的过程中经常需要搭载外部设备，如喷药设备、水泵、外置天线等电器设备，其搭载方式多需要采用接头等连接件接入电路，由于植保无人机在工作过程中，农药等液态很容易粘附在接头或连接件上，因此对连接件的密封性能要求也较高。

目前连接件的密封多多是采用增设密封胶圈，虽然能够使连接件具备较好的防水性能，但是，在实际的使用过程中，外部设备的种类有可能会进行更换，而插拔连接件时，由于其内部的胶圈长时间受到挤压，往往会发现形变或损毁，进而会影响其密封性能，因此在检修维护时大多需要将密封胶圈取出，更换新的密封胶圈，该过程无论是在取出或更换密封胶圈时均需要耗费较多的时间，且由于连接件的种类不同，维护人员往往需要随身携带多种规格的胶圈，这无疑给维护工作带来的困难，其次，在植保无人机未搭载设备的情况下，很有可能存在连接件暴露的情况，长此以往，容易造成连接件内部锈蚀或集尘，影响其后续性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于植保无人机外接设备的连接机构，合理的利用目前连接插头的结构组成，能够在不需要任何辅助工具的前提下，实现快速连接的同时，激发其自身携带的密封部件，提高其密封性能，且密封部件不易损毁，降低维护时长以及维护成本。

本发明采取的技术方案具体如下：

一种应用于植保无人机外接设备的连接机构，应用于植保无人机，包括插头组件和插座组件，所述插头组件和插座组件相互插接：

所述插头组件包括绝缘插柱，所述绝缘插柱的一端固定连接有线束套筒，所述绝缘插柱的内部设置有若干个插针，所述绝缘插柱的内部还设置有包覆在插针表面的防护机构，所述防护机构与绝缘插柱之间形成挤压腔室，所述防护机构受压可沿着所述绝缘插柱的内壁缩入到挤压腔室的内部；

所述插座组件包括插柱套筒，所述插柱套筒的一端也设置有线束套筒，所述插柱套筒的内部设置有绝缘屏蔽罩，所述绝缘屏蔽罩的内部设置有与插针相对应的插孔；

还包括：密封部件，所述密封部件设置在插头组件上开设的环槽内，且所述密封部件与插头组件的外缘保持平齐；

所述密封部件包括充气密封垫圈、气体流动通道和密封凹槽，所述充气密封垫圈装配在环槽内部，所述气体流动通道开设在绝缘插柱的内部，用于使充气密封垫圈和挤压腔室形成连通，且气体流动通道整体呈Z型，所述密封凹槽开设在插柱套筒的内部，当所述绝缘插柱插接至和插柱套筒内部时，所述防护机构受压缩入至挤压腔室内，使得所述充气密封垫圈膨胀至密封凹槽的内部。

作为本发明所述一种应用于植保无人机外接设备的连接机构的一种优选方案，其中：所述防护机构包括防护顶帽，所述防护顶帽上开设有与插针相匹配的滑动通孔，所述防护顶帽的一端设置有位于挤压腔室内部的弹性件。

作为本发明所述一种应用于植保无人机外接设备的连接机构的一种优选方案，其中：所述弹性件包括定位柱，所述定位柱的内部设置有第一弹簧件，所述防护顶帽的一端且位于伸缩凹槽内固定有伸缩导向柱，所述伸缩导向柱与定位柱滑动连接，所述伸缩导向柱的一端固定有顶片。

作为本发明所述一种应用于植保无人机外接设备的连接机构的一种优选方案，其中：所述防护顶帽一端的中部开设有限位滑槽，所述线束套筒的一端且位于中心位置固定有防脱落滑片，所述防脱落滑片的一端与防护顶帽滑动连接，且所述防脱落滑片的一端固定有导向杆，所述导向杆位于限位滑槽内，且所述导向杆与限位滑槽滑动连接。

作为本发明所述一种应用于植保无人机外接设备的连接机构的一种优选方案，其中：所述滑动通孔和绝缘插柱的内壁均经抛光打磨工艺处理。

作为本发明所述一种应用于植保无人机外接设备的连接机构的一种优选方案，其中：所述密封凹槽横切面的两侧形状为圆弧状，当所述充气密封垫圈膨胀后充气密封垫圈与密封凹槽和充气密封垫圈紧贴，所述充气密封垫圈与密封凹槽的两侧具有一定间隙。

作为本发明所述一种应用于植保无人机外接设备的连接机构的一种优选方案，其中：所述防护顶帽一端的外侧设置有活塞部，所述活塞部与绝缘插柱的内壁过盈配合，所述活塞部为橡胶材料，且所述活塞部凸出于防护顶帽，当所述防护顶帽完全置入到绝缘插柱的内部时，所述活塞部与防护顶帽的外缘保持一致，用于增加防护顶帽与绝缘插柱之间的密封性。

作为本发明所述一种应用于植保无人机外接设备的连接机构的一种优选方案，其中：所述插针的外侧设置有绝缘屏蔽套，所述插针的端头部位延伸至绝缘屏蔽套的外侧，且所述绝缘屏蔽层的端部设置有屏蔽层，所述插孔靠近屏蔽层的一端开设有槽体，所述插头组件和插座组件未连接时，所述屏蔽层将所述插针遮盖住，所述插头组件和插座组件连接时，所述插针将所述屏蔽层顶开，此时所述屏蔽层置入槽体的内部。

作为本发明所述一种应用于植保无人机外接设备的连接机构的一种优选方案，其中：所述充气密封垫圈与气体流动通道通过气嘴连接，所述充气密封垫圈的内侧开设有套接口，且所述气嘴形状为上宽下窄，所述充气密封垫圈与气嘴连接时套接口卡在气嘴的下方。

作为本发明所述一种应用于植保无人机外接设备的连接机构的一种优选方案，其中：所述绝缘插柱和插柱套筒之间还设置有锁紧机构，所述锁紧机构用于对插头组件和插座组件进行固定。

本发明取得的技术效果为：

本发明通过设置密封部件，在植保无人机接入外部设备时，当插头组件与插座组件在正常连接时，能够推动防护顶帽压缩挤压腔室，使得空气注入密封部件，进而使得密封部件膨胀，对插头组件与插座组件的连接处进行封堵，从而完成插头组件与插座组件的密封，且密封部件进行密封，能够在植保无人机喷洒作业时，对装置的内部进行有效的密封，防止农药渗入的现象发生，对比现有的密封垫密封或充气式气囊的方式，在插拔插头组件时更加方便，不需要任何的工具辅助，且密封部件的磨损更小，不需要反复的更换，使用寿命更长，能够大幅度缩减检修维护的时长，尤其适合目前的植保无人机使用。

本发明通过设置的防护机构，在装置不使用防护机构时，能够完全包围住插针，避免运输或携带途中的磕碰撞击造成插针产生弯曲，降低了运输中产生损坏的可能，且在当插头组件与插座组件连接时，防护机构会收缩入插头组件内，不会影响插头组件与插座组件的正常连接，同时在植保无人机未搭载外部设备时，能够对插针进行更好的保护，防止其长期暴露，降低其锈蚀或积尘的可能。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明插头组件的结构示意图；

图3为本发明插座组件的结构示意图；

图4为本发明整体纵向的剖面图；

图5为本发明整体横向的剖面图；

图6为本发明图4中A处的放大图；

图7为本发明图5中B处的放大图；

图8为本发明图6中C处的放大图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、防护机构；2、密封部件；3、弹性件；10、线束套筒；11、绝缘插柱；12、插针；13、绝缘屏蔽套；1301、屏蔽层；21、插柱套筒；22、绝缘屏蔽罩；23、插孔；2301、槽体；30、防护顶帽；31、滑动通孔；32、限位滑槽；33、导向杆；34、防脱落滑片；35、定位柱；36、第一弹簧件；37、伸缩凹槽；38、伸缩导向柱；39、顶片；40、活塞部；41、气体流动通道；42、充气密封垫圈；43、环槽；44、密封凹槽；50、定位插筒；51、锁定孔；52、弹性按钮；53、定位插柱；54、锁定滑槽；55、第二弹簧件；56、锁定滑板；57、锁定销。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

请参阅图1-图8，所示，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种应用于植保无人机外接设备的连接机构，外接设备可以为喷药设备、水泵、外置天线、外置电池等电器设备，在此不做具体限定，包括插头组件和插座组件，插头组件和插座组件相互插接，所述插头组件可连接至无人机线路板中，插座组件集成在外接设备上。

插头组件包括绝缘插柱11，绝缘插柱11的一端固定连接有线束套筒10，绝缘插柱11的内部设置有若干个插针12，绝缘插柱11的内部还设置有包覆在插针12表面的防护机构1，防护机构1与绝缘插柱11之间形成挤压腔室，防护机构1受压可沿着绝缘插柱11的内壁缩入到挤压腔室的内部；

插座组件包括插柱套筒21，插柱套筒21的一端也设置有线束套筒10，插柱套筒21的内部设置有绝缘屏蔽罩22，绝缘屏蔽罩22的内部设置有与插针12相对应的插孔23；

还包括：密封部件2，密封部件2设置在插头组件上开设的环槽43内，且密封部件2与插头组件的外缘保持平齐。

本发明在使用时，如植保无人机需要搭载外部设备时，可将插头组件插入插座组件中，插头组件插入时防护机构1受压向绝缘插柱11内收缩，收缩时挤压腔室内的空气会注入密封部件2内，使得密封部件2膨胀，密封部件2膨胀能够将插头组件和插座组件的连接处封堵，能够在植保无人机喷洒作业时，对装置的内部进行有效的密封，防止农药渗入的现象发生。

如图4和图6所示，密封部件2包括充气密封垫圈42、气体流动通道41和密封凹槽44，充气密封垫圈42装配在环槽43内部，气体流动通道41开设在绝缘插柱11的内部，用于使充气密封垫圈42和挤压腔室形成连通，且气体流动通道41整体呈Z型，密封凹槽44开设在插柱套筒21的内部，当绝缘插柱11插接至和插柱套筒21内部时，防护机构1受压缩入至挤压腔室内，使得充气密封垫圈42膨胀至密封凹槽44的内部。

具体的，防护机构1受压向绝缘插柱11内收缩时，挤压腔室内的空气通过气体流动通道41进入到充气密封垫圈42，充气密封垫圈42内持续进入空气并膨胀，膨胀后的充气密封垫圈42内侧与环槽43紧贴，充气密封垫圈42外侧与密封凹槽44紧贴，达到密封插头组件与插座组件连接处的效果，该方式相比较目前的垫圈方式而言，使用更加方便，密封的效果也相对更好，具有更好的前景。

请参阅图6所示，防护机构包括防护顶帽30，防护顶帽30上开设有与插针12相匹配的滑动通孔31，防护顶帽30的一端设置有位于挤压腔室内部的弹性件3；

具体的，插头组件插入插座组件时防护顶帽30受压，沿滑动通孔31收缩至绝缘插柱11，使得插针12插入插座组件，且当拔出插头组件时，在弹性件3的作用下能够将防护顶帽30顶回原位，防护顶帽30复位后插针12收入滑动通孔31内，能够有效避免插针12暴露在外受到碰撞产生折弯损坏，尤其是目前无人机在未搭载外部设备时，能够对插头组件进行有效的保护。

请再次参阅图6所示，弹性件3包括定位柱35，定位柱35的内部设置有第一弹簧件36，防护顶帽30的一端且位于伸缩凹槽37内固定有伸缩导向柱38，伸缩导向柱38与定位柱35滑动连接，伸缩导向柱38的一端固定有顶片39。

具体的，防护顶帽30受压向挤压腔室滑动时带动伸缩导向柱38和顶片39同时移动，同时顶片39挤压第一弹簧件36收缩，当拔出插头组件时，防护顶帽30不再受压，此时第一弹簧件36回弹推动伸缩导向柱38和顶片39同时移动，将防护顶帽30推回原位。

请再次参阅图6所示，滑动通孔31和绝缘插柱11的内壁均经抛光打磨工艺处理，经过处理后的滑动通孔31和绝缘插柱11的内壁更加光滑，使得防护顶帽30在滑动时更加流畅，且磨损更小，使用寿命更长，也具备更好的密封效果。

请再次参阅图7所示，密封凹槽44横切面的两侧形状为圆弧状，当充气密封垫圈42膨胀后充气密封垫圈42与密封凹槽44和充气密封垫圈42紧贴，充气密封垫圈42与密封凹槽44的两侧具有一定间隙。

具体的，当插头组件插入插座组件时，充气密封垫圈42会逐渐膨胀，当插头组件完全插入插座组件后，充气密封垫圈42封堵插头组件与插座组件的连接处，当拔出插头组件时，由于充气密封垫圈42与密封凹槽44的两侧设有一定间隙，能够避免充气密封垫圈42将绝缘插柱11和插柱套筒21卡死。

在此进行说明的是，在插头组件完全插入插座组件时，充气密封垫圈42的体积大于密封凹槽44的内腔体积，该设计目的在于，当插接完成时，充气密封垫圈42能够充分的挤压在密封凹槽44的内壁，该设计中，膨胀后的充气密封垫圈42与密封凹槽44之间接触效果（接触面积、接触压力）均由于常规的密封胶圈，同时在常规的设计中，为了保证密封效果，往往会增加体积更大的胶圈，这与膨胀后的充气密封垫圈42所达到的效果是类似的，但是体积更大的胶圈在插拔过程中更容易损坏，且插拔过程更加费力。另外为了防止整个连接件在使用时发生偏移泄气现象，还设置一卡扣组件将插头组件和插座组件固定住，使整个连接件的使用过程更加稳定，其中卡扣组件在目前的连接件中应用也较为普遍。

另外，由于密封凹槽44横切面的两侧形状为圆弧状，而充气密封垫圈42自身也是弧形，因此在后续的拔出过程中，拔出时，充气密封垫圈42会被圆弧状的内壁挤压发生形变，并不会对拔出过程造成过大影响，同时伴随着拔出的进行，充气密封垫圈42的体积会减小，进而能够实现拔出过程，更为关键的充气密封垫圈42与密封凹槽44的两侧具有一定间隙，因此在拔出过程中，是允许充气密封垫圈42在密封凹槽44内部小范围移动，而移动过程中会伴随着泄气过程，从而不会对正常拔出造成影响。

请再次参阅图6所示，防护顶帽30一端的外侧设置有活塞部40，活塞部40与绝缘插柱11的内壁过盈配合，活塞部40为橡胶材料，且活塞部40凸出于防护顶帽30，当防护顶帽30完全置入到绝缘插柱11的内部时，活塞部40与防护顶帽30的外缘保持一致，用于增加防护顶帽30与绝缘插柱11之间的密封性；

具体的，活塞部40与光滑的绝缘插柱11内壁之间共用形成一个类似注射器原理的活塞结构，其中活塞部40的边缘与注射器内部的活塞类似，其头部也做锥度处理，因此在推动防护顶帽30时活塞部40跟随移动，活塞部40与绝缘插柱11之间会形成一个挤压气体的结构，具体的实现原理可参照普通注射器的原理，此为公知常识，且在实际使用过程中也较为简单，故在此不再做具体的赘述，因此无论是活塞部40在绝缘插柱11内部移动还是后续的装配完成的过程中，活塞部40与绝缘插柱11之间均会有良好的密封效果，其次最为关键的是采用类似注射器结构的原理，使得插拔过程所受的阻力均是在合理范围内的，增加装配过程的合理性。

进一步的，活塞部40与防护顶帽30之间选用一体成型式设计，具体为在注塑时，首先成型防护顶帽30，后续使用高品质的橡胶注塑活塞部40，一种较佳的实施例中，防护顶帽30上应一体成型有一凸出点（类似注射器卡接活塞的结构），其目的在于后续注塑活塞部40时，使得活塞部40与防护顶帽30之间的连接强度更高，另外一种较佳的实施例中，直接将活塞部40与防护顶帽30设置为整体，使其整体构成一个活塞结构，当然上述仅仅是其中一些方式，其他能够实现二者紧密连接的方式均可。

请再次参阅图6和图8所示，插针12的外侧设置有绝缘屏蔽套13，插针12的端头部位延伸至绝缘屏蔽套13的外侧，且绝缘屏蔽层13的端部设置有屏蔽层1301，插孔23靠近屏蔽层1301的一端开设有槽体2301，插头组件和插座组件未连接时，屏蔽层1301将插针12遮盖住，插头组件和插座组件连接时，插针12将屏蔽层1301顶开，此时屏蔽层1301置入槽体2301的内部。

绝缘屏蔽套13能够对插针12进行绝缘防护，并且与防护顶帽30配合，增加防护顶帽30滑动时的密封性，进一步需要说明的是，绝缘屏蔽套13与滑动通孔31之间的滑动原理与活塞部40和绝缘插柱11之间的原理相同，故在此也不再做具体的赘述，具体的可参考活塞部40的滑动过程。

最为关键的是，屏蔽层1301选用橡胶材料，其实际上中心部分有一个微孔，但是由于其常态下处于封闭状态，而其具有良好的延展性，因此在被挤压后，微孔会不断的放大，从而能够使得插针能够顶出，使得无人机在未接入外部设备时，屏蔽层1301能够将插针12遮盖住，进一步降低插头组件暴露的风险，使得无人机在正常飞行过程中，外部环境对插头组件的影响降低，而在接入外部设备时，插针12会将屏蔽层顶开，使得插针12能够正常接入到插孔23内部。另外，屏蔽层1301的设置还会增大与插针12之间的摩擦，使得后续在拔出插头时，插针与绝缘屏蔽套13之间的摩擦大于防护顶帽30与绝缘插柱11之间的摩擦，进而使得拔出时，能够顺利将防护顶帽30从绝缘插柱11内部拉出。

请再次参阅图6所示，充气密封垫圈42与气体流动通道41通过气嘴连接，充气密封垫圈42的内侧开设有套接口，且气嘴形状为上宽下窄，充气密封垫圈42与气嘴连接时套接口卡在气嘴的下方；

具体的，充气密封垫圈42卡入气嘴上后，即便充气膨胀也不会从气嘴上脱落，且在充气密封垫圈42损坏后也方便对其进行更换。

一并参阅图1、图2和图3，绝缘插柱11和插柱套筒21之间还设置有锁紧机构，锁紧机构用于对插头组件和插座组件进行固定。

进一步的，请一并参阅图1、图2、图3和图7，为保证插头连接时稳定性，本申请还设置了卡扣组件。插头组件和插座组件通过卡扣组件固定，卡扣组件，卡扣组件包括定位插筒50、锁定孔51、弹性按钮52、定位插柱53、锁定滑槽54、第二弹簧件55、锁定滑板56与锁定销57，定位插筒50固定在插柱套筒21的两侧，定位插筒50一端的一侧开设有锁定孔51，定位插筒50的一侧且位于插柱套筒21处安装有弹性按钮52，定位插柱53安装在绝缘插柱11一端的两侧处，定位插柱53一端的内部开设有锁定滑槽54，锁定滑槽54内滑动连接有锁定滑板56，锁定滑板56的一端且位于锁定滑槽54内设置有第二弹簧件55，锁定滑板56的一端固定有锁定销57，锁定销57一侧的一端为斜面。

具体的，当插头组件插入插座组件时，将定位插柱53与定位插筒50对齐，插入，锁定销57的斜面接触定位插筒50，并受到挤压，向锁定滑槽54内收缩，当插头组件完全插入插座组件后，锁定销57移动至锁定孔51处，自动弹出，并穿过锁定孔51，完成锁定，进而固定，当拔出插头组件时，需要按压定位插柱53，挤压锁定销57脱离锁定孔51，然后正常将插头组件拔出即可。

更进一步的，请再次参阅图7，弹性按钮52的两端为弯曲的弹性金属片，弹性金属片与定位插筒50固定。

具体的，通过按压弹性按钮52来拔出插头组件，且由于弹性按钮52两端固定时间弯曲的弹性金属片，在按压之后，在弹性金属片自身的弹性作用下具有回弹的趋势，配合着工作人员拔出过程，会使得弹性按钮52复位。

再进一步的，请再次参阅图7，锁定孔51的内径和弹性按钮52、锁定销57的直径相同。

具体的，锁定销57可刚好卡入锁定孔51内，避免插头组件与插座组件连接后产生松动，且在按压弹性按钮52时也可刚好贴合在锁定销57表面，避免按压时产生错位。

本发明的工作原理为：在使用时，在将外部设备接入至植保无人机上时，首先将插头组件与插座组件对齐，插入时防护顶帽30受到挤压，收缩至绝缘插柱11内，露出插针12，并使得插针12插入插孔23内，同时绝缘插柱11内的气体通过插柱套筒21进入充气密封垫圈42，使得充气密封垫圈42充气膨胀，当插头组件与插座组件完全插入后，充气密封垫圈42膨胀至与环槽43和密封凹槽44的表面完全贴合，具备较好的密封性，防止喷洒农药时药液渗入至其内部，且在拔出插头组件时只需要按压弹性按钮52，使得锁定销57脱离锁定孔51，工作人员施力，配合第一弹簧件36的作用，能够将伸缩导向柱38推出，使得防护顶帽30弹出，防护顶帽30弹出的同时充气密封垫圈42内的空气回流至绝缘插柱11内，当拔出插头组件后插针12完全位于防护顶帽30内，通过防护顶帽30保护能够避免插针12的损坏，相较于目前的无人机连接插头而言，其具有更好的市场前景。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。