用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统的制作方法

1.本发明涉及农业机械领域，具体是涉及用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统。


背景技术：

2.近年来，树干病虫害越来越多，树干涂白法作为简单有效的病虫害防治方法，具体操作过程如下：杨、柳、榆等树干栽完后马上涂白，可防止吉丁虫、天牛等蛀干害虫在树干上产卵；可预防腐烂病和溃疡病，延迟芽的萌动期；避免枝芽受冻害，还可预防日灼。
3.树干涂白剂常用配方：水10 份、生石灰3 份、石硫合剂原液0.5 份、食盐0.5 份、油脂（动植物油均可）少许，涂白高度自地径以上1.0~1.5 米处为宜。
4.随着时间推移，石灰涂层会遇到开裂以及局部剥落等情况发生，从而使得树干局部再次暴露，进而影响虫害防治效果，目前对树干进行自动喷涂的设备有很多，多数需要人工手持工具或者驾驶农用车等方式进行涂白，少有的会使用植保无人机进行自动喷涂，但目前植保无人机主要分为油动植保无人机和电动植保无人机。
5.油动植保无人机主要存在如下缺点：1、由于燃料是采用汽油和机油混合，不完全燃烧的废油会喷洒到农作物上，造成农作物污染；2、售价高，大功率植保无人机一般售价在30-200万；3、整体维护较难，因采用汽油机做动力，其故障率高于电机；4、发动机磨损大，寿命300-500小时。
6.电动植保无人机主要存在如下缺点：1、载荷小，载荷范围5-15l；2、航时短、单架次作业时间一般4-10分钟，作业面积10-20亩/架次；3、采用锂电作为动力电源，外场作业需要配置发电机，及时为电池充电。
7.在树干涂白以及涂层修复作业过程中，油动植保无人机虽然续航和载荷可观，但由于其体积较大，不便于在林间穿梭，而电动植保无人机虽然便于在林间穿梭并进行喷涂作业，但受限于载荷以及续航，通过电动植保无人机进行自动化喷涂修复作业则显得不切实际。


技术实现要素：

8.基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统。
9.为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统，包括移动式基站和若干个无人机，所述移动式基站上设置有若干个用于供无人机停靠的停机台，所述移动式基站上设有若干个用于容纳停机台和无人机的容纳仓，停机台在无人机进行停靠时伸出容纳仓进行
接机；每个所述无人机的底部均固连有用于存储涂料的储液盒，储液盒上设有用于喷射涂料的喷射组件，所述无人机的前端还设有用于进行图像识别的摄像头；所述移动式基站的内部设置有涂料存储箱，涂料存储箱上设有与停机台等数量的出料嘴，每个所述储液盒上均设有用于对接出料嘴的进料嘴，当无人机随停机台回收进入容纳仓时，所述进料嘴与出料嘴完成对接，所述移动式基站上还设有用于将液体涂料泵送至储液盒的小型泵；所述移动式基站上还设有光伏组件，通过光伏组件用于在户外作业时进行电能自给。
10.进一步的，所述移动式基站的纵向方向为列方向，横向方向为行方向，所有停机台呈矩阵状态分别沿行列方向均匀分布于移动式基站上；每个所述容纳仓内均设有一个用于带动停机台平移的平移机构，停机台位于平移机构的上方并且停机台与平移机构的输出端相连；每个无人机的机脚底部均固定设置有第一铁片，所述停机台上嵌装有与定位铁片的数量相等且位置一一对应的第一电磁铁。
11.进一步的，所述无人机上设有竖直朝下的激光发射器，所述停机台上设有用于接收激光的激光接收器。
12.进一步的，每个所述出料嘴上均设有一个用于切换器其启闭状态的电磁阀，所述涂料存储箱上固定设置有若干个分别位于对应出料嘴旁侧的第二电磁铁，所述储液盒上固定设置有位于进料嘴旁侧的第二铁片，所述进料嘴的端部设有用于供出料嘴插入的第一单向塞，所述第一单向塞用于防止储液盒内的液体外溢。
13.进一步的，所述喷射组价包括喷管、活动设于喷管内的活塞杆以及用于驱动活塞杆在喷管内往复运动的驱动器；所述喷管呈水平状态设置，其上成型有一连通至储液盒的虹吸管，所述活塞杆的运动路径经过所述虹吸管所处位置；所述喷管的一端设有设有第二单向塞，在活塞杆靠近第二单向塞的过程中，喷管内的液体经过第二单向塞向外射出；所述虹吸管内设有第三单向塞，当活塞杆远离第二单向塞并经过虹吸管的过程中，储液盒内的液体经过第三单向塞流入喷管暂存。
14.进一步的，所述驱动器包括马达、用于提升马达输出扭矩的减速齿轮组以及设于减速齿轮组输出轴上的不完全齿轮；所述活塞杆的一侧成型有一齿条，所述活塞杆的一端设有一弹簧，在不完全齿轮旋转一周的过程中，齿条与不完全齿轮依次经历啮合与分离两种状态，啮合时，齿条随不完全齿轮的旋转而拖动活塞杆后移，此过程中活塞杆经过虹吸管并通过第三单向塞完成吸液过程，分离时，齿条在弹簧的作用力下前冲，此过程中喷管中的液体经过第二单向塞向外喷出。
15.进一步的，所述光伏组件包括设置于移动基站顶部的旋转台和设置于旋转台上方的光伏板；所述旋转台上设有用于自动调节光伏板倾斜角度的可变支架。
16.进一步的，所述停机台上还设有供电头，所述无人机底部设有用于在停靠时与供电头配合的充电触头。
17.本发明与现有技术相比具有的有益效果是：一，本发明的电动小型无人机通过图像识别技术，能够快速的识别定位树干的待喷涂区域，并通过喷射组件来对该区域进行喷涂修复，从而使裸露树干处再次涂覆有抗虫涂层；二，本发明通过多架无人机能够同时对单一片区的树干进行地毯式的批量修复喷涂，极大的提高了抗虫涂层的修复效率，同时全程全程无需人力参与；三，本发明通过配备移动基站来对无人机进行就地补料和充电，并且通过太阳能实现超长续航，使整个林区的涂层修复保养过程得以不间断的持续进行；四，本发明通过移动基站配合多架无人机的方式，其载荷大小完全取决于基站内涂料存储箱的大小，通过反复的就地补能来获得超越油动无人机的单次作业量；五，本发明完美的避开了油动植保无人机和电动植保无人机的缺点，兼具了油动无人机载荷大续航高以及电动无人机灵活环保且低成本的优点。
附图说明
18.图1是实施例的立体结构示意图；图2是实施例的停机台与无人机的平面结构示意图；图3是实施例的停机台与无人机的立体结构示意图；图4是实施例的无人机的底视图；图5是实施例的无人机的立体结构示意图；图6是实施例的无人机的平面示意图；图7是图6中沿a-a线的平面剖视图；图8是图6中沿b-b线的平面剖视图；图9是实施例的进料嘴及第一单向塞的平面结构示意图；图10是实施例的小型泵、分流器以及所有电磁阀的连接示意图；图中标号为：1-移动基站；2-容纳仓；3-停机台；4-第一电磁铁；5-激光接收器；6-供电头；7-平移机构；8-涂料储存箱；9-小型泵；10-出料嘴；11-电磁阀；12-第二电磁铁；13-分流器；14-软管；15-旋转台；16-光伏板；17-可变支架；18-无人机；19-充电触头；20-摄像头；21-第一铁片；22-激光发射器；23-储液盒；24-进料嘴；25-第一单向塞；26-丿型圈；27-第二铁片；28-喷管；29-第二单向塞；30-虹吸管；31-第三单向塞；32-马达；33-减速齿轮组；34-不完全齿轮；35-活塞杆；36-弹簧；37-齿条。
实施方式
19.为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
20.参照图1至图10所示，用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统，包括移动式基站和若干个无人机18，所述移动式基站上设置有若干个用于供无人机18停靠的停机台3，所述移动式基站上设有若干个用于容纳停机台3和无人机18的容纳仓2，停机台3在无
人机18进行停靠时伸出容纳仓2进行接机；所有无人机18完成工作或者不在工作时，所有的停机台3均位于对应的容纳仓2内，当某一台无人机18返航时，移动基站1的总控制器控制相应的停机台3横向移出，以供无人机18停靠，当无人机18停靠完成后，停机台3横向移动收回至容纳仓2。
21.每个所述无人机18的底部均固连有用于存储涂料的储液盒23，储液盒23上设有用于喷射涂料的喷射组件，所述无人机18的前端还设有用于进行图像识别的摄像头20；每个无人机18均负载一个储液盒23，无人机18在工作过程中，通过摄像头20来识别出树干上石灰涂层的剥落位置，并通过喷射组件来对该处进行喷涂，从而对石灰涂层进行二次修复喷涂。
22.所述移动式基站的内部设置有涂料存储箱，涂料存储箱上设有与停机台3等数量的出料嘴10，每个所述储液盒23上均设有用于对接出料嘴10的进料嘴24，当无人机18随停机台3回收进入容纳仓2时，所述进料嘴24与出料嘴10完成对接，所述移动式基站上还设有用于将液体涂料泵送至储液盒23的小型泵9；无人机18的储液盒23内置液位传感器，无人机18的飞控通过液位传感器来感知储液盒23内的涂料余量，当涂料余量不足时，无人机18的飞控发送请求返航信号给移动基站1的总控制器，总控制器收到信号后则伸出对应的停机台3进行接机，无人机18停靠完成并进入容纳仓2的过程中，进料嘴24和出料嘴10完成插接，接着小型泵9启动将涂料存储箱内的液体涂料泵送至储液盒23，从而完成涂料的补给过程。
23.所述移动式基站上还设有光伏组件，通过光伏组件用于在户外作业时进行电能自给。
24.参照图1和图2，所述移动式基站的纵向方向为列方向，横向方向为行方向，所有停机台3呈矩阵状态分别沿行列方向均匀分布于移动式基站上；本移动基站1上容纳仓2的排布形式可采取单侧分布或者双侧分布，单侧分布形式为所有停机位分布于移动基站1的同一侧，涂料存储箱位于移动基站1的另一侧；双侧分布形式为所有停机位分成两组分别设置于移动基站1的两侧，并且涂料储存箱8位于移动基站1的内侧中间位置；参照图2，每个所述容纳仓2内均设有一个用于带动停机台3平移的平移机构7，平移机构7可采用丝杆滑台等常用组件，停机台3位于平移机构7的上方并且停机台3与平移机构7的输出端相连；通过平移机构7的输出端的横向移动来带动停机台3进行平移，从而实现停机台3在接机和收纳两种状态之间进行切换；参照图3，每个无人机18的机脚底部均固定设置有第一铁片21，所述停机台3上嵌装有与定位铁片的数量相等且位置一一对应的第一电磁铁4，停机台3伸出容纳仓2供无人机18停机的过程中，当无人机18停稳在停机台3上后，总控制器打开该停机台3上的所有第一电磁铁4，从而使所有第一电磁铁4一一对应的吸进无人机18机架上的第一铁片21，以使停机台3在移动的过程中无人机18不会发生移动，同时保证了进料嘴24和出料嘴10在对插的过程中，无人机18不会发生位移，为了进一步起到限位效果，还可以在停机台3上开设有若干个沉槽，并将第一电磁铁4嵌于沉槽的槽底处，此时当无人机18停稳时，其机脚上的第一铁片21会向下嵌于沉槽中，从而使无人机18能够更加稳定的进行进料嘴24的对插。
25.参照图3和图4，所述无人机18上设有竖直朝下的激光发射器22，所述停机台3上设有用于接收激光的激光接收器5，激光发射器22的数量为两个且对称状态分布于无人机18的底部，激光接收器5的数量也为两个，两个激光接收器5分别接收两个激光发射器22的发
射光线，无人机18在停机台3的上空时，通过其底部的两个激光发射器22来与下方的两个激光接收器5进行定位匹配，当两个激光接收器5同时检测到两个激光发射器22的发射光线时，定位匹配完成，接着无人机18只需稳稳的垂直下落即可停稳在停机台3上，并且此时所有第一铁片21与所有第一电磁铁4保持一一对应的状态；所述停机台3上还设有供电头6，所述无人机18底部设有用于在停靠时与供电头6配合的充电触头19，当无人机18垂直下落停稳时，其底部的充电触头19与停机台3上的供电头6电接触，从而实现对无人机18进行充电，与此同时，当充电电路接通时，总控制器启动该停机台3上的所有第一电磁铁4来吸紧固定无人机18，从而在保证无人机18能够稳定的进行充电的同时，能够以预定的姿态进入容纳仓2内继而完成进料嘴24和出料嘴10的对接过程。
26.参照图2、图9，每个所述出料嘴10上均设有一个用于切换器其启闭状态的电磁阀11，所述涂料存储箱上固定设置有若干个分别位于对应出料嘴10旁侧的第二电磁铁12，所述储液盒23上固定设置有位于进料嘴24旁侧的第二铁片27，所述进料嘴24的端部设有用于供出料嘴10插入的第一单向塞25，所述第一单向塞25用于防止储液盒23内的液体外溢。当停机台3带着无人机18进入收纳仓时，总控制器开启第二电磁铁12来对进料嘴24保持磁吸力，第二铁片27呈环型嵌装于进料嘴24的外侧，当进料嘴24靠近出料嘴10时，在第二电磁铁12的磁吸力作用下，进一步保证了出料嘴10能够塞入进料嘴24内的第一单向塞25，从而以供液体涂料送入储液盒23，当储液盒23内的液位传感器检测到涂料已满时，总控制器关闭该电磁阀11停止加料，无人机18的飞控上集成有用于和总控制器通讯连接的无线通讯模块。
27.参照图10为所有出料嘴10上的电磁阀11各自通过软管14连接至一个分流器13，该分流器13仅有一个入口且与小型泵9的出水口相连，小型泵9的进水口与涂料存储箱相连，当需要对一个或者多个储液盒23供液时，只需保持这几个目标电磁阀11处于打开状态即可。
28.参照图4至图7，所述喷射组价包括喷管28、活动设于喷管28内的活塞杆35以及用于驱动活塞杆35在喷管28内往复运动的驱动器；所述喷管28呈水平状态设置，其上成型有一连通至储液盒23的虹吸管30，所述活塞杆35的运动路径经过所述虹吸管30所处位置；所述喷管28的一端设有设有第二单向塞29，在活塞杆35靠近第二单向塞29的过程中，喷管28内的液体经过第二单向塞29向外射出；所述虹吸管30内设有第三单向塞31，当活塞杆35远离第二单向塞29并经过虹吸管30的过程中，储液盒23内的液体经过第三单向塞31流入喷管28暂存。
29.驱动器带动活塞杆35在喷管28内向后移动的过程中，由于第二单向塞29的存在，喷管28外的空气进入喷管28内的阻力极大，因此活塞杆35后移在喷管28内产生的负压吸力，会使储液盒23内的液体涂料顺着第三单向塞31进入喷管28内，当驱动器再次带动活塞杆35在喷管28内前移时，由于第三单向塞31阻止了液体涂料回流至储液盒23，因此喷管28内的液体涂料会随着活塞杆35的推动而从第二单向塞29向外喷射。
30.参照图9，第一单向塞25、第二单向塞29以及第三单向塞31的结构均相同，由一个圆管体和若干个沿轴向成型由于圆管体内壁上的丿型圈26组成，丿型圈26为质地较软的弹性材料制成如橡胶或硅胶，圆管体有具有一定硬度的塑性材料制成，以便于能够稳定的卡
设于管内。通过丿型圈26对液体形成单向导通的效果，当液体反方向经过丿型圈26，在液体压力下丿型圈26会锁紧，从而防止液体逆流，当液体正向经过丿型圈26，在液体压力或者出料嘴10的挤压下，丿型圈26会张开，以供液体通过或者供出料嘴10插入，在出料嘴10的外壁上涂抹有润滑油，以供能够流畅的完成对接。
31.参见图4和图7，所述驱动器包括马达32、用于提升马达32输出扭矩的减速齿轮组33以及设于减速齿轮组33输出轴上的不完全齿轮34；所述活塞杆35的一侧成型有一齿条37，所述活塞杆35的一端设有一弹簧36，在不完全齿轮34旋转一周的过程中，齿条37与不完全齿轮34依次经历啮合与分离两种状态，啮合时，齿条37随不完全齿轮34的旋转而拖动活塞杆35后移，此过程中活塞杆35经过虹吸管30并通过第三单向塞31完成吸液过程，分离时，齿条37在弹簧36的作用力下前冲，此过程中喷管28中的液体经过第二单向塞29向外喷出。
32.为了顺利了带动活塞杆35客服弹簧36的弹力，通过减速齿轮组33来放大马达32的输出扭矩，从而能够带动不完全齿轮34的进行旋转，不完全齿轮34外缘上的齿的总长度不大于活塞杆35上的齿条37长度，旋转过程中，不完全齿轮34从刚接触齿条37直至二者即将变为分离状态时，活塞杆35完成后移，此过程中产生负压将储液盒23内的涂料吸入喷管28内，随着不完全齿轮34就旋转，此时其与齿条37之间存在一个处于分离状态的空档期，在该空档期内，被压缩的弹簧36通过弹力推动活塞杆35向前冲刺，进而使喷管28内液体涂料通过第二单向塞29后向外喷出，喷管28的前端内孔逐渐收窄，从而增加了涂料喷射的距离。
33.参见图1，所述光伏组件包括设置于移动基站1顶部的旋转台15和设置于旋转台15上方的光伏板16，所述旋转台15上设有用于自动调节光伏板16倾斜角度的可变支架17，移动基站1上还设有光线感应器，总控制器根据光线感应器的测光数据，实时调整可变支架17的夹角，并配和旋转台15来共同带动实现光伏板16随太阳而动，从而保证光伏板16始终能够正对太阳，光伏板16跟随太阳的位置进行移动，此为成熟的现有技术，此处不再赘述。
34.以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统，其特征在于，包括移动式基站和若干个无人机（18），所述移动式基站上设置有若干个用于供无人机（18）停靠的停机台（3），所述移动式基站上设有若干个用于容纳停机台（3）和无人机（18）的容纳仓（2），停机台（3）在无人机（18）进行停靠时伸出容纳仓（2）进行接机；每个所述无人机（18）的底部均固连有用于存储涂料的储液盒（23），储液盒（23）上设有用于喷射涂料的喷射组件，所述无人机（18）的前端还设有用于进行图像识别的摄像头（20）；所述移动式基站的内部设置有涂料存储箱，涂料存储箱上设有与停机台（3）等数量的出料嘴（10），每个所述储液盒（23）上均设有用于对接出料嘴（10）的进料嘴（24），当无人机（18）随停机台（3）回收进入容纳仓（2）时，所述进料嘴（24）与出料嘴（10）完成对接，所述移动式基站上还设有用于将液体涂料泵送至储液盒（23）的小型泵（9）；所述移动式基站上还设有光伏组件，通过光伏组件用于在户外作业时进行电能自给。2.根据权利要求1所述的用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统，其特征在于，所述移动式基站的纵向方向为列方向，横向方向为行方向，所有停机台（3）呈矩阵状态分别沿行列方向均匀分布于移动式基站上；每个所述容纳仓（2）内均设有一个用于带动停机台（3）平移的平移机构（7），停机台（3）位于平移机构（7）的上方并且停机台（3）与平移机构（7）的输出端相连；每个无人机（18）的机脚底部均固定设置有第一铁片（21），所述停机台（3）上嵌装有与定位铁片的数量相等且位置一一对应的第一电磁铁（4）。3.根据权利要求2所述的用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统，其特征在于，所述无人机（18）上设有竖直朝下的激光发射器（22），所述停机台（3）上设有用于接收激光的激光接收器（5）。4.根据权利要求3所述的用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统，其特征在于，每个所述出料嘴（10）上均设有一个用于切换器其启闭状态的电磁阀（11），所述涂料存储箱上固定设置有若干个分别位于对应出料嘴（10）旁侧的第二电磁铁（12），所述储液盒（23）上固定设置有位于进料嘴（24）旁侧的第二铁片（27），所述进料嘴（24）的端部设有用于供出料嘴（10）插入的第一单向塞（25），所述第一单向塞（25）用于防止储液盒（23）内的液体外溢。5.根据权利要求1所述的用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统，其特征在于，所述喷射组价包括喷管（28）、活动设于喷管（28）内的活塞杆（35）以及用于驱动活塞杆（35）在喷管（28）内往复运动的驱动器；所述喷管（28）呈水平状态设置，其上成型有一连通至储液盒（23）的虹吸管（30），所述活塞杆（35）的运动路径经过所述虹吸管（30）所处位置；所述喷管（28）的一端设有设有第二单向塞（29），在活塞杆（35）靠近第二单向塞（29）的过程中，喷管（28）内的液体经过第二单向塞（29）向外射出；所述虹吸管（30）内设有第三单向塞（31），当活塞杆（35）远离第二单向塞（29）并经过虹吸管（30）的过程中，储液盒（23）内的液体经过第三单向塞（31）流入喷管（28）暂存。6.根据权利要求5所述的用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统，其特征在于，所述驱动器包括马达（32）、用于提升马达（32）输出扭矩的减速齿轮组（33）以及设于
减速齿轮组（33）输出轴上的不完全齿轮（34）；所述活塞杆（35）的一端固连有一齿条（37），所述齿条（37）远离活塞杆（35）的一端设有一弹簧（36），在不完全齿轮（34）旋转一周的过程中，齿条（37）与不完全齿轮（34）依次经历啮合与分离两种状态，啮合时，齿条（37）随不完全齿轮（34）的旋转而拖动活塞杆（35）后移，此过程中活塞杆（35）经过虹吸管（30）并通过第三单向塞（31）完成吸液过程，分离时，齿条（37）在弹簧（36）的作用力下前冲，此过程中喷管（28）中的液体经过第二单向塞（29）向外喷出。7.根据权利要求1所述的用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统，其特征在于，所述光伏组件包括设置于移动基站（1）顶部的旋转台（15）和设置于旋转台（15）上方的光伏板（16）；所述旋转台（15）上设有用于自动调节光伏板（16）倾斜角度的可变支架（17）。8.根据权利要求1所述的用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统，其特征在于，所述停机台（3）上还设有供电头（6），所述无人机（18）底部设有用于在停靠时与供电头（6）配合的充电触头（19）。

技术总结
本发明涉及农业机械领域，具体是涉及用于果树抗害涂层修复的就地养护式无人机组系统，包括移动式基站和若干个无人机，所述移动式基站上设置有若干个停机台和容纳仓，所述无人机的底部均固连有储液盒，储液盒上设有喷射组件，所述无人机还设有摄像头，所述移动式基站内设置有涂料存储箱，涂料存储箱上设有若干出料嘴，每个所述储液盒上均设有进料嘴，移动式基站上还设有小型泵和光伏组件。本发明采用移动基站配合多架无人机的方式，通过反复的就地补能来获得超越油动无人机的单次作业量，并且完美的避开了油动植保无人机和电动植保无人机的缺点，兼具了油动无人机载荷大续航高以及电动无人机灵活环保且低成本的优点。电动无人机灵活环保且低成本的优点。电动无人机灵活环保且低成本的优点。


技术研发人员：黄河 骆庭宝 王学嵩 田春花
受保护的技术使用者：安徽中科智能感知科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/10/8