一种旋翼梯形分布的多旋翼植保无人机

本发明涉及多旋翼植保无人机领域，尤其涉及一种旋翼梯形分布的多旋翼植保无人机。

背景技术：

1、多旋翼植保无人机是一种利用多旋翼飞行器技术进行农作物保护的无人机系统。它们通常配备了喷雾设备，可以在农田、果园、林地等农业区域进行农药、肥料等农业化学品的精准喷洒，以保护植物健康和提高作物产量。多旋翼植保无人机具有如下优势：

2、(1)高效性：多旋翼植保无人机相比传统的人工喷洒或拖拉机喷洒更高效。它们可以根据预设的路径和区域进行自主飞行，喷洒效率更高，节约了时间和人力成本。

3、(2)精准度：多旋翼植保无人机可以通过先进的定位和导航系统实现精准的飞行和喷洒。这意味着化学品可以更准确地投放到需要处理的区域，减少了浪费并降低了环境风险。

4、(3)灵活性：多旋翼植保无人机可以适应各种地形和作物类型。它们可以轻松飞越植被茂密的区域，达到传统方法难以覆盖的地方，从而提高了作业的灵活性和覆盖范围。

5、(4)安全性：使用多旋翼植保无人机进行植物保护可以减少人员暴露于农药和其他化学品的风险。此外，多旋翼植保无人机操作可以在较高的高度进行，减少了对地面人员和设施的潜在威胁。

6、(5)数据收集：一些多旋翼植保无人机还配备了各种传感器，可以收集有关植被健康、土壤状况和环境参数等数据。这些数据可以帮助农民进行精细化管理，优化农业生产过程。

7、(6)环保：相对于传统的喷洒方法，多旋翼植保无人机使用更少的化学品，减少了对土壤和水源的污染，有助于实现更环保的农业生产方式。

8、综上，多旋翼植保无人机在提高农业生产效率、降低成本、保护环境等方面具有显著的优势，被视为现代农业生产的重要工具之一。

9、然而传统多旋翼植保无人机以四旋翼/六旋翼/八旋翼构型为主，将旋翼分布在无人机的四/六/八个对角位置上，形成一个正方形/六边形/八边形旋翼分布。这些旋翼分布方式会导致每副旋翼的下洗气流存在严重的耦合干扰，不仅降低了无人机的气动效率，减少有效农药载重，还会造成农药喷施的重叠，导致无人机有效喷药宽度较短，降低植保效率和效果。

技术实现思路

1、本发明针对上述传统多旋翼植保无人机面临的难点问题，设计一种旋翼梯形分布的多旋翼植保无人机。

2、本发明是这样实现的：

3、一种旋翼梯形分布的多旋翼植保无人机，其特征在于，所述的无人机包括七副旋翼、两副对称的旋翼支架板以及旋翼支架连接板；七副旋翼即第一旋翼，第二旋翼，第三旋翼，第四旋翼，第五旋翼，第六旋翼，第七旋翼；两副对称的旋翼支架板即第一旋翼支架板、第二旋翼支架板；第一旋翼支架板、第二旋翼支架板、旋翼支架连接板形成梯形框架，七副旋翼呈梯形分布在梯形框架上；

4、在梯形框架的下底设置的第一旋翼，第二旋翼，第三旋翼，第四旋翼，在梯形框架的上底设置的第五旋翼，第六旋翼，第七旋翼；所述的第一旋翼，第二旋翼，第三旋翼，第四旋翼，第五旋翼，第六旋翼，第七旋翼中轴线下方分别对应安装第一农药喷头，第二农药喷头，第三农药喷头，第四农药喷头，第五农药喷头，第六农药喷头，第七农药喷头；第一农药喷头，第二农药喷头，第三农药喷头，第四农药喷头，第五农药喷头，第六农药喷头，第七农药喷头均连接与农药箱，农药箱中的农药经七具农药喷头雾化喷出，经七副旋翼的下洗气流加速喷施至农田；

5、所述的第一旋翼，第二旋翼，第三旋翼，第四旋翼顺时针旋转，第五旋翼，第六旋翼，第七旋翼逆时针旋转。

6、进一步，所述的七副旋翼的每副旋翼大小相同，并由相同规格的无刷直流电机驱动。

7、进一步，所述的第一旋翼支架板、第二旋翼支架板分别安装有三副旋翼且旋翼安装位置相同，第一旋翼支架板上安装的为：第三旋翼，第四旋翼，第五旋翼；第二旋翼支架板上安装的为：第一旋翼，第二旋翼，第七旋翼。

8、进一步，利用第一旋翼支架固定板和第二旋翼支架固定板夹紧固定第一旋翼支架板和第二旋翼支架板。

9、进一步，所述的第一旋翼支架固定板上方安装有航电设备安装板，通过四根安装板固定杆将航电设备安装板固定在第一旋翼支架固定板上，所述的航电设备安装板用于放置无人机的航电设备；同时，由第一旋翼支架固定板和航电设备安装板之间构成的夹层可以放置电池为旋翼的无刷直流电机、喷头和航电设备提供电源。

10、进一步，所述的第二旋翼支架固定板底面固定连接有起落架，所述的起落架的底部固定安装第一农药箱安装杆和第二农药箱安装杆，第一农药箱安装杆和第二农药箱安装杆为农药箱的固定提供支点。

11、进一步，所述的旋翼支架连接板的两端分别与第一旋翼支架板、第二旋翼支架板连接与固定，同时在旋翼支架连接板的中点安装第六旋翼。

12、本发明还公布了旋翼梯形分布的多旋翼植保无人机飞行控制方法，具体为：

13、1)、前飞：第一旋翼，第二旋翼，第三旋翼，第四旋翼增大转速(拉力增大)，第五旋翼，第六旋翼，第七旋翼减小转速(拉力减小)，此时无人机产生一个低头力矩，无人机低头飞行，旋翼产生前向分力，克服无人机前向阻力，实现前飞；

14、2)、后飞：第一旋翼，第二旋翼，第三旋翼，第四旋翼减小转速(拉力减小)，第五旋翼，第六旋翼，第七旋翼增大转速(拉力增大)，此时无人机产生一个抬头力矩，无人机抬头飞行，旋翼产生后向分力，克服无人机后向阻力，实现后飞；

15、3)、左侧飞：第一旋翼，第二旋翼,第七旋翼增大转速(拉力增大)，第三旋翼，第四旋翼，第五旋翼减小转速(拉力减小)，此时无人机产生一个逆时针滚转力矩，无人机向逆时针滚转，旋翼产生左向分力，克服无人机左向阻力，实现左侧飞；

16、4)、右侧飞：第一旋翼，第二旋翼,第七旋翼减小转速(拉力减小)，第三旋翼，第四旋翼，第五旋翼增大转速(拉力增大)，此时无人机产生一个顺时针滚转力矩，无人机向顺时针滚转，旋翼产生右向分力，克服无人机右向阻力，实现左侧飞；

17、5)、顺时针偏航：第六旋翼转速减小(顺时针反扭矩减小)，无人机的反扭矩平衡被打破，无人机产生一个顺时针的扭矩，则顺时针偏航运动；

18、6)、逆时针偏航：第六旋翼转速增大(顺时针反扭矩增大)，无人机的反扭矩平衡被打破，无人机产生一个逆时针的扭矩，则逆时针偏航运动；

19、7)、上升：七副旋翼同时增大旋翼转速(拉力增大)，旋翼总拉力增大，克服无人机重力和阻力，则向上飞行；

20、8)、下降：七副旋翼同时减小旋翼转速(拉力减小)，旋翼总拉力减小，小于无人机重力，则向下飞行。

21、进一步，七副旋翼初始转速相同。

22、本发明的一种旋翼梯形分布的多旋翼植保无人机，其特殊的旋翼梯形分布可以减少每副旋翼之间的气流干扰，梯形的长边可以安装更多数量的旋翼，因此农药的有效喷施宽度变长，相比传统多旋翼植保无人机，本发明一种旋翼梯形分布的多旋翼植保无人机的气动性能和植保效率更优。经试验和理论计算测得悬停状态下同尺寸旋翼梯形分布的多旋翼植保无人机比传统多旋翼植保无人机的升力高12％，而需用功率降低了6％，且农药有效喷幅宽度提高40％，说明旋翼梯形分布的多旋翼植保无人机的气动性能和植保作业效率优于传统多旋翼植保无人机。

23、旋翼梯形分布的多旋翼植保无人机与传统多旋翼植保无人机相比，主要具有以下几点优势：

24、(1)飞行效率提升：梯形布局可能导致更高的飞行效率。由于旋翼位置的优化布局，减少了旋翼间的气流干扰和飞行阻力，从而提高了续航时间和飞行距离。

25、(2)植保效率提高：梯形分布可以在直线上安装更多数量的旋翼，使无人机的喷施范围变宽，从而有效提高植保效率。

26、(3)荷载分布更均匀：梯形布局可以更均匀地分布荷载，这有助于减少结构应力集中的问题，提高了无人机的结构强度和耐久性。

27、(4)操作灵活性增加：梯形布局提供更灵活的机动性，因为它可以实现更多样化的飞行动作和姿态控制。这对于在不同环境条件下进行作业或应对突发情况更具优势。

28、(5)稳定性增强：梯形布局可以提供更好的稳定性和平衡性，尤其在风速较大或飞行动态变化时更为显著。这种布局有助于减少飞行时的摇摆和晃动，提高了飞行的平稳性。