阅读说明：本技术 农业无人机及其水箱 (Agricultural unmanned aerial vehicle and water tank thereof ) 是由 周万仁 常子敬 周乐 于 2018-08-13 设计创作，主要内容包括：一种农业无人机的水箱(10),用于挂载在农业无人机的机架(20)上,水箱(10)包括：箱体(101)、压力传感器(301)和非接触式通信标签(302)；压力传感器(301)安装于箱体(101)的底部(1012),用于测量箱体(101)内液体的体积；非接触式通信标签(302)安装于箱体(101)上、并与压力传感器(301)电连接,非接触式通信标签(302)用于在与机架(20)上安装的通信读卡器(401)通信时为压力传感器(301)供电,以获取压力传感器(301)测量到的箱体(10)内液体的体积并将体积发送给通信读卡器(401)。(A water tank (10) of an agricultural unmanned aerial vehicle for mounting on a frame (20) of the agricultural unmanned aerial vehicle, the water tank (10) comprising: the device comprises a box body (101), a pressure sensor (301) and a non-contact communication tag (302); the pressure sensor (301) is arranged at the bottom (1012) of the box body (101) and is used for measuring the volume of liquid in the box body (101); the non-contact communication tag (302) is mounted on the box body (101) and electrically connected with the pressure sensor (301), and the non-contact communication tag (302) is used for supplying power to the pressure sensor (301) when communicating with a communication card reader (401) mounted on the rack (20) so as to acquire the volume of liquid in the box body (10) measured by the pressure sensor (301) and send the volume to the communication card reader (401).)

农业无人机及其水箱

技术领域

本发明涉及一种农业无人机及其水箱，属于农用机械技术领域。

背景技术

随着无人机和农业技术的发展，农用无人机由于具有高效便捷等特点，正越来越多的被用于农业生产中。现有用于施肥、浇水或者喷药的农用无人机，一般是在其机架上挂载水箱，水箱中的液体在泵的作用下被从喷嘴喷射出去，然后就可以附着在农作物的叶片上。但是，由于水箱一般通过螺钉等紧固件安装在机架上的，但为了提高作业的效率，均要求快速拆卸，故导致现有的农用无人机无法精确测量水箱中液体的体积，从而难以提高作业的精度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述或其他潜在问题，本发明实施例提供一种农用无人机及其水箱。

根据本发明的一些实施方式，提供一种农业无人机的水箱，用于挂载在所述农业无人机的机架上，所述水箱包括：箱体、压力传感器和非接触式通信标签；所述压力传感器安装于所述箱体的底部，用于测量所述箱体内液体的体积；所述非接触式通信标签安装于所述箱体上、并与所述压力传感器电连接，所述非接触式通信标签用于在与所述机架上安装的通信读卡器通信时为所述压力传感器供电，以获取所述压力传感器测量到的箱体内液体的体积并将所述体积发送给所述通信读卡器。

根据本发明的一些实施方式，提供一种农业无人机，包括：机架以及水箱；所述水箱包括：箱体、压力传感器和非接触式通信标签；所述压力传感器安装于所述箱体的底部，用于测量所述箱体内液体的体积；所述非接触式通信标签安装于所述箱体上、并与所述压力传感器电连接；所述机架在靠近所述水箱的非接触式通信标签的位置安装有通信读卡器，所述通信读卡器与所述机架上设置的飞控系统通信连接；所述非接触式通信标签用于在与所述机架上安装的通信读卡器通信时为所述压力传感器供电，以获取所述压力传感器测量到的箱体内液体的体积并将所述体积发送给所述通信读卡器。

本发明实施例的方案，通过在水箱的箱体底部安装压力传感器来测量箱体内液体的体积，同时，该压力传感器又与非接触式通信标签电连接，从而可以通过通信读卡器与该非接触式通信标签的通信所产生的感应电流来为压力传感器供电，从而无需再在箱体上设置与农业无人机的机架电连接的接头，不仅保证了安全性，而且便于实现水箱快拆的功能，以减少了拆装水箱的时间，提高了作业的效率。

本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本发明实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本发明的多个实施例进行说明，其中：

图1为本发明实施例提供的水箱与机架组装后的结构示意图；

图2为图1的正视图；

图3为图1的***图；

图4为图3中部分结构的放大示意图；

图5为图1的剖视图；

图6为图5中A位置的放大图。

图中：

10-水箱； 101-箱体；

1011-顶部； 1012-底部；

1013-侧壁； 1014-注液口；

1015-安装孔； 1016-凸耳；

102-水箱盖； 103-提手；

104-支脚； 20-机架；

201-上框架； 2011-上纵梁；

2012-上横梁； 202-下框架；

2021-下纵梁； 2022-下横梁；

2023-通信读卡器安装梁； 203-支撑梁；

30-传感组件； 301-压力传感器；

302-非接触式通信标签； 303-连接件；

3031-密封盖； 30311-容置槽；

3032-固定盖； 304-密封圈；

401-通信读卡器； 402-通信读卡器盖；

403-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

图1为本实施例提供的水箱与机架组装后的结构示意图；图2为图1的正视图；图3为图1的***图；图4为图3中部分结构的放大示意图；图5为图1的剖视图；图6为图5中A位置的放大图。

如图1至图3所示，本实施例提供一种农业无人机以及可快速拆装于该农业无人机的机架20上的水箱10，以便提高水箱10内液体的体积测量精度，从而对农业无人机施肥、浇水、施药等作业过程进行更加精准的控制。需要说明的是，图1至图3均省略了农业无人机的旋翼组件、电源、飞行控制系统等部件，这些部件均是无人机的常规部件，在此不再进行赘述。

参见图1至图3，本实施例的无人机包括：机架20以及水箱10，水箱10能够快速安装到机架20上并能够从机架20上快速拆卸下来。其中，水箱10包括有箱体101、压力传感器301以及非接触式通信标签302。压力传感器301安装在水箱10的底部1012，以便检测箱体101内液体的压力，从而获得箱体101内液体的体积。非接触式通信标签302安装在箱体101上，并与压力传感器301电连接，以获取压力传感器301检测到的箱体101内的液体的体积。在机架20上靠近非接触式通信标签302的位置安装有通信读卡器401，其用于在飞控系统的控制下与箱体101上的非接触式通信标签302通信，从而读取该非接触式通信标签302从压力传感器301获得的箱体101内液体的体积。此外，当非接触式通信标签302在被动与通信读卡器401通信时，其自身产生感应电流，并将部分感应电流提供给压力传感器301，以使压力传感器301工作，从而检测箱体101内液体的体积并传递给非接触式通信标签302。通信读卡器401读取到非接触式通信标签302接收到的箱体101内液体的体积后，就可以通过有线或者无线的方式传递给飞控系统，从而飞控系统可以根据该体积调整整个作业过程，以提高作业的精度。

非接触式通信标签302可以NFC标签、RFID标签等，相应地，通信读卡器401为NFC读卡器、RFID读卡器等。具体在图示的实施例中，通信标签302以NFC标签为例进行说明，通信读卡器401以NFC读卡器为例进行说明。农业无人机以多旋翼无人飞行器为例进行说明。

具体的，在本实施例中，箱体101可以使用塑料、不锈钢等材料通过注塑、模压、铸造等工艺制作成为方形或者圆形等形状。如图1至图3所示，箱体101包括顶部1011、底部1012以及位于顶部1011和底部1012之间的侧壁1013。在箱体101的顶部1011开设有用于往箱体101内注入水、肥料或者农药等液体的注液口1015。为了避免箱体101内的液体洒出，以及避免灰尘、昆虫或者树叶等从注液口1015处落到箱体101内，在注液口1015上可拆卸地安装有水箱盖102。例如，可以沿着注液口1015的边缘形成一圈凸起，在凸起上可以形成外螺纹或者卡扣结构的部分，在水箱盖102上形成内螺纹或者卡扣结构的另一部分，从而实现将水箱盖102通过螺纹连接或者卡扣连接的方式可拆卸地安装到注液口1015处。可以理解，为了避免水箱盖102丢失，可以通过柔性绳状部件将水箱盖102和箱体101连接，例如，可以在箱体101和水箱盖102上各设置一个连接环，将尼龙绳的两端分别穿过箱体101和水箱盖102上的连接环并绑在一起。可选地，在箱体101的顶部1011还设置有提手103，以方便用户搬运水箱10。

如图3至图6所示，安装于箱体101底部1012的压力传感器301可以使用变阻式压力传感器、陶瓷压力传感器、扩散硅压力传感器、蓝宝石压力传感器、压电式压力传感器等。压力传感器301通常由压力敏感元件和信号处理单元组成，通过在箱体101底部1012安装压力传感器301，从而可以由压力敏感元件来感受箱体101内液体的压力，并由信号处理单元将压力敏感元件感受到的压力信号转换成可用的电信号并输出给予该压力传感器301电连接的非接触式通信标签302。

继续参照图3至图6，与压力传感器301电连接并为该压力传感器301供电的非接触式通信标签302可以安装于压力传感器301的下方，也即，该非接触式通信标签302也安装于箱体101的底部1012，以便减少用于电连接压力传感器301和非接触式通信标签302的连接线的长度，从而减少感应电流在连接线上的损耗，以保证非接触式通信标签302在与通信读卡器401通信时能够产生足够的感应电流供其自身以及压力传感器301工作，从而实现对箱体101内液体的体积的测量。相应的，当非接触式通信标签302安装于箱体101的底部1012时，与该非接触式通信标签302通信的通信读卡器401也相应的设置在非接触式通信标签302的下方，以便提高通信读卡器401和非接触式通信标签302的通信质量。具体来说，可以如下所述的在机架20的底部1012设置通信读卡器安装梁2023，以便用于安装该通信读卡器401，以使该通信读卡器401与非接触式通信标签302的距离在合适的范围内，从而提高二者的通信质量。

当然，在另外一些示例中，该非接触式通信标签302也可以安装在箱体101其他合适的位置。例如，可以将非接触式通信标签302安装于箱体101的顶部1011，并通过分段埋设在箱体101顶部1011、侧壁1013和底部1012内的连接线实现与压力传感器301的电连接并为该压力传感器301供电。相应的，与非接触式通信标签302通信的通信读卡器401设置在非接触式通信标签302的上方，以便与该非接触式通信标签302有效通信。又如，可以将非接触式通信标签302安装于箱体101的侧壁1013，并通过分段埋设在箱体101的侧壁1013以及底部1012内的连接线实现与压力传感器301的电连接并为该压力传感器301供电。相应的，与非接触式通信标签302通信的通信读卡器401则设置在非接触式通信标签302的侧面，以便与该非接触式通信标签302进行通信。

在本实施例中，非接触式通信标签302可以采用市售的任意类型和型号的非接触式通信标签302，或者也可以采用自制的非接触式通信标签302。该非接触式通信标签302可以是单独的元件，也可以是焊接或者直接形成于电路板上的NFC线圈。

安装于机架20上的通信读卡器401则可以是现有技术中所采用的任意通信读卡器401，其通过无线通信模块或者通信线与农业无人机的飞控系统连接，以便在飞控系统的控制下主动开启射频场，从而与非接触式通信标签302建立通信连接，并使非接触式通信标签302内的线圈产生感应电流以提供该非接触式通信标签302和压力传感器301的工作电流。

当通信读卡器401通过无线通信模块与飞控系统建立通信连接时，则通信读卡器401与飞控系统的通信频率一般选择与该通信读卡器401与非接触式通信标签302的通信频率不同的频率，以便降低二者频率的干扰，提高各自的通信质量。可选地，通信读卡器401与飞控系统的无线通信以及通信读卡器401与非接触式通信标签302的无线通信可以交替进行，以进一步降低二者通信干扰的可能性，从而提高通信的质量。可以理解，当通信读卡器401与飞控系统无线通信时，该通信读卡器401可以配置单独的电源为其供电或者通过无线充电的方式由飞控系统为该通信读卡器401供电。例如，可以使用纽扣电池为通信读卡器401供电。

当通信读卡器401通过通信线与飞控系统连接时，该通信线可以穿设在机架20内。例如，可以采用中空的杆件来制作机架20，从而将通信线穿设在杆件内。通过通信线，飞控系统不仅可以和通信读卡器401之间传递数据信息，而且可以为该通信读卡器401供电。应当理解，在某些可选地示例中，用于连接通信读卡器401和飞控系统的通信线也可以位于机架20外部。

此外，在本实施例中，农业无人机的机架20可以是能够实现快速拆装水箱10的任意合适结构。例如，图3中示出了一种可选的机架结构，该机架20包括有上框架201、下框架202以及位于上框架201和下框架202之间的支撑梁203。上框架201包括相对设置的两个上纵梁2011以及位于两个上纵梁2011之间的两个相对设置的上横梁2012；下框架202则包括相对设置的两个下纵梁2021以及位于两个下纵梁2021之间的两个相对设置的下横梁2022。在两个下横梁2022之间设置有通信读卡器安装梁2023，用于安装通信读卡器401。上横梁2012、下横梁2022、上纵梁2011、下纵梁2021、通信读卡器安装梁2023以及支撑梁203均可以采用中空杆件。安装水箱10时，只需要握住水箱10顶部1011的提手103并将水箱10底部1012从上框架201的上横梁2012和上纵梁2011所围成的上开口放入由上框架201、下框架202和支撑梁203所围成的容纳空间，直至水箱10顶部1011超出侧壁1013的部分承载在上横梁2012和上纵梁2011上即可。此时，位于水箱10底部1012的非接触式通信标签302正对安装于通信读卡器安装梁2023上的通信读卡器401，从而可以实现二者的有效通信。拆卸水箱10时，只需要抓住水箱10顶部1011的提手103将该水箱10从上框架201、下框架202和支撑梁203所围成的容纳空间内拉出即可，不仅方便，而且快捷、高效。

可选地，如图3、图4和图6所示，通信读卡器401的外侧(例如图3中在通信读卡器401的上方)还可以罩设有通信读卡器盖402，以避免通信读卡器401暴露在外部环境中，从而提高其使用寿命。为了避免外部环境中的雨、雪等进入通信读卡器401，还可以在通信读卡器盖402和通信读卡器安装梁2023之间设置密封圈403以提高二者的密封性。

下面简要介绍本实施例所提供的农业无人机获取箱体101内液体的体积信息的两种可选的方式：

一种方式是：飞控系统通过有线或者无线的方式向机架20行的通信读卡器401发送控制信号，控制该通信读卡器401持续与非接触式通信标签302通信，从而使得非接触式通信标签302内的线圈持续产生感应电流并供应给压力传感器301，以使压力传感器301持续检测箱体101内的液体体积信息，并将该液体体积信息传递给非接触式通信标签302。非接触式通信标签302获取到压力传感器301传来的液体体积信息以后也就持续的将该液体体积信息发送给通信读卡器401。通信读卡器401获取到的液体体积信息再通过有线或者无线的方式传回飞控系统。飞控系统对液体体积信息进行处理后，控制喷洒的泵的工作状态来调节喷液速度等来控制作业过程，以提高作业的精准度。

另一种方式是：飞控系统通过有线或者无线的方式向机架20行的通信读卡器401发送控制信号，控制该通信读卡器401间隙性的与非接触式通信标签302通信，从而使得非接触式通信标签302内的线圈间隙性的产生感应电流并供应给压力传感器301，以使压力传感器301在非接触式通信标签302为其供电的时刻开始检测箱体101内的液体体积信息，并将该液体体积信息传递给非接触式通信标签302。非接触式通信标签302获取到压力传感器301传来的液体体积信息以后就将该液体体积信息发送给通信读卡器401。通信读卡器401获取到的液体体积信息再通过有线或者无线的方式传回飞控系统。飞控系统对液体体积信息进行处理后，控制喷洒的泵的工作状态来调节喷液速度等来控制作业过程，以提高作业的精准度。应当理解，上述通信读卡器401间歇性的与非接触式通信标签302通信可以是周期性的，也可以是随机性的或者按照预设任意规划进行的。例如，在喷洒的初期，由于箱体101内的液体较多，故通信读卡器401读取液体体积信息的时间间隔可以稍微长一些；在喷洒的中期，可以适当缩短通信读卡器401读取液体体积信息的时间间隔；在喷洒末期，可以再次缩短通信读卡器401读取液体体积信息的时间间隔，以便准确停止喷洒作业。

本实施例通过在箱体101的底部1012安装压力传感器301来测量箱体101内液体的体积，同时，该压力传感器301又与非接触式通信标签302电连接，从而可以通过通信读卡器401与该非接触式通信标签302的通信所产生的感应电流来为压力传感器301供电，从而无需再在箱体101上设置与农业无人机的机架20电连接的接头，不仅保证了安全性，而且减少了拆装水箱10的时间，提高了作业的效率。

进一步，压力传感器301和非接触式通信标签302可以安装在一起，以形成一体的传感组件30，从而减少装配和更换的时间，并避免箱体101内的液体影响压力传感器301和非接触式通信标签302的电连接。例如，在一些可选地实施方式中，可以将压力传感器301和非接触式通信标签302通过绝缘封装料封装在一起。在另一些可选地实施方式中，压力传感器301和非接触式通信标签302也可以通过其他结构安装在一起。举例而言，非接触式通信标签302可以安装在压力传感器301背离箱体101的表面，以减少传感组件30的体积，实现小型化、轻量化的要求。此外，为了便于传感组件30的安装，可以在箱体101的底部1012开设安装孔并将传感组件30安装于该安装孔处，并将压力传感器301伸入到安装孔内，以使其与箱体101内的液体接触。基于此，位于传感组件30上方的压力传感器301与箱体101内的液体直接接触，从而测得箱体101内液体的体积，位于下方的非接触式通信标签302则与机架20上安装的通信读卡器401相对，从而提高有效通信的能力。

进一步，如图3至6所示，传感组件30还包括有连接件303，该连接件303用于与箱体101的底部1012固定，非接触式通信标签302和压力传感器301则安装在该连接件303上。通过设置连接件303，可以方便的将非接触式通信标签302和压力传感器301安装到箱体101底部1012的安装孔处。

可选地，连接件303与箱体101的底部1012可拆卸连接，从而能够将传感组件30拆卸下来进行清洗，以便将沉积在压力传感器301上的沉积物清理掉，保证压力传感器301的测量精度。例如，连接件303可以通过螺纹结构与箱体101的底部1012螺纹连接，或者连接件303也可以通过卡扣结构与箱体101的底部1012卡扣连接。举例而言，连接件303可以形成有外螺纹，安装孔的孔壁上则可以形成内螺纹，从而连接件303和箱体101的底部1012螺纹连接在一起。或者，在连接件303或者安装孔的孔壁上形成有环形凹槽，相应的，在安装孔的孔壁或者连接件303上形成有凸起，在装配的时候，将凸缘卡入环形凹槽内即可实现连接件303与箱体101底部1012的可拆卸连接。

为了保证传感组件30与箱体101的密封性，还可以在连接件303与箱体101的底部1012之间设置密封件，包括但不限于是密封圈304、迷宫密封结构或者下述的密封盖3031等。举例而言，在安装孔的孔壁上或者连接件303上可以开设环形密封槽，在该环形密封槽内可以套设密封圈304，从而无论是连接件303通过螺纹连接还是卡扣连接均可以实现对连接件303和箱体101的底部1012的密封。

进一步，如图3至图6所示，连接件303包括有固定盖3032和密封盖3031。非接触式通信标签302和压力传感器301设于密封盖3031的内侧。例如，可以在密封盖3031内形成密封盖30311，以便将非接触式通信标签302和压力传感器301设于该密封盖30311内。该密封盖30311可以通过在密封盖3031的本体上形成一圈环形凸起来形成，该密封盖30311的形状可以根据实际需要进行设置，例如可以设计成为圆形或者椭圆形等形状。在密封盖30311的下半部分可以形成用于承载非接触式通信标签302的第一台阶面，在密封盖30311的上半部分可以形成用于承载压力传感器301的第二台阶面。

固定盖3032则与箱体101的底部1012可拆卸连接，例如，可以与箱体101底部1012朝外凸出延伸出的凸耳1016可拆卸连接。固定盖3032的中部开设有通孔，密封盖3031嵌入该通孔内。具体来说，是将密封盖3031的本体上所形成的环形凸起嵌入到固定盖3032中部所开设的通孔内。在固定盖3032与密封盖3031之间还可以设置有密封圈304来提高密封性。例如，可以紧挨环形凸起的位置挖一圈环绕该环形凸起的密封凹槽，并在该密封凹槽内套设密封圈304，从而当环形凸起嵌入到固定盖3032的通孔内时，可以加强固定盖3032和密封盖3031的密封性。在固定盖3032的内部也可以开设有一圈密封凹槽，并在该密封凹槽内套设密封圈304，以加强固定盖3032和箱体101底部1012的密封性。

在箱体101底部1012形成的凸耳1016环绕安装孔设置，固定盖3032通过螺纹或者卡扣等形式与凸耳1016可拆卸连接。例如，可以如图4所示的在固定盖3032的侧壁1013上形成内螺纹，相应的，在箱体101底部1012的凸耳1016上形成外螺纹，以便将固定盖3032和凸耳1016螺纹连接在一起。此时，凸耳1016的底端可以抵顶在固定盖3032内的密封圈304上，以提高密封性能。

应当理解，虽然以上结合图3至图6具体描述了连接件303包括密封盖3031和固定盖3032的结构形式，但在其他一些可选地实施方式中，也可以仅设置密封盖3031，其直接与箱体101的底部1012可拆卸连接。同时，某些可选地实施方式中，在箱体101的底部1012也可以不形成凸耳1016，例如，可以在箱体101的底部1012向内凹陷所形成的安装槽来与密封盖3031、固定盖3032或者其他可选地连接件303结构可拆卸连接。

进一步，参照图1至图3，在箱体101的底部1012还设有支脚104，该支脚104凸出于箱体101的底部1012的高度大于连接件303凸出于箱体101底部1012的高度，以便保护非接触式通信标签302和压力传感器301。支架可以是现有技术中起支撑作用的任意支脚104结构，其可以与箱体101通过一体成型、粘接、焊接等方式不可拆卸方式连接在一起，或者也可以通过螺纹、卡扣等可拆卸方式连接在一起。

可选地，设置在箱体101的底部1012的支脚104有多个，连接件303设置在多个支脚104之间。例如，图1至图3中示出了在箱体101的底部1012设置四个支脚104，这四个支脚104位于矩形箱体101的底部1012的四个边缘位置，包括有固定盖3032和密封盖3031的连接件303则设置在箱体101的底部1012的中间位置。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸地连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后，尽管已经在这些实施例的上下文中描述了与本技术的某些实施例相关联的优点，但是其他实施例也可以包括这样的优点，并且并非所有实施例都详细描述了本发明的所有优点，由实施例中的技术特征所客观带来的优点均应视为本发明区别于现有技术的优点，均属于本发明的保护范围。