CN107318811B - 一种果树农药喷洒装置及喷洒方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种果树农药喷洒装置及喷洒方法,果树农药喷洒装置包括无人机、控制电路、喷洒装置,喷洒方法包括准备工作、喷洒路线规划、喷洒作业和结束喷洒,通过在无人机下方设置向下喷头,无人机上方设置横向喷头,可以实现在果树上方快速喷洒和树间横向喷洒相结合,能够实现快速对果林进行施药作业,定点从树冠下方进行喷洒作业,通过合理规划喷洒路线和设置下沉喷洒点,解决了从上向下喷药的喷药无人机无法喷洒出的农药无法达到树冠底部树叶、施药不到位、不充分的问题,达到立体、全方位、无死角的喷洒效果。
Description
技术领域
本发明涉及农药喷洒技术领域,尤其涉及果树农药喷洒装置及喷洒方法。
背景技术
农作物病虫害是我国的主要农业灾害之一,它具有种类多、影响大、并时常暴发成灾的特点。为了有效抗击病害,保护农作物的健康生长,需要喷洒农药杀死害虫,防止农作物的减产。
目前,我国农业从业人口越来越少,对农业自动化要求越来越高。现有技术的农药喷洒主要建立在人工喷洒模式的基础上,进度缓慢,喷洒模式不够精细,对操作人员的人身造成危害,已经不能满足大面积农作物种植的需求,不能满足以人为本的人文关怀的需求。
随着无人机技术的发展,采用无人机技术喷洒农药已经走向实际应用阶段,这使农民从繁重危险的喷药作业中解放出来,深受农民的欢迎。
现有技术中,喷洒无人机的农药喷洒装置固定于机体下方,喷头的方向为向下,无人机匀速前进,因为果树之间一般会有大量空地,目前的无人机喷洒过程中,会有大量的农药落到空地上,这将导致两方面的问题,一是农药的浪费,二是对土壤的污染,另外农药喷头方向向下,对于树叶浓密的果树,喷出的农药不能到达树冠底部的树叶,留下了喷洒死角。
发明内容
为了解决上述的技术问题,本发明提供一种果树农药喷洒装置及喷洒方法,其目的在于,提供一种果树农药喷洒装置,通过该喷洒装置,解决了从上向下喷药的喷药无人机无法喷洒出的农药无法达到树冠底部树叶的问题,利用该农药喷洒装置设计的喷洒方法,能够对果树进行农药立体喷洒,解决喷洒死角的问题。
本发明提供一种果树农药喷洒装置,包括无人机、控制电路、喷洒装置;
无人机,包括动力单元、机身、摄像头,所述动力单元通过螺纹固定于所述机身上,其中,所述无人机包括4个动力单元,每个动力单元包括一个旋翼和一个驱动器;
控制电路,包括处理器、存储单元、GPS定位单元、药量监测单元、动力控制单元、喷药开关控制单元、压力泵控制单元、姿态传感单元、高度传感单元,所述控制电路位于所述机身内部,所述处理器分别与所述存储单元、所述GPS定位单元、所述药量监测单元、所述动力控制单元、所述喷药开关控制单元、所述压力泵控制单元、所述姿态传感单元、所述高度传感单元连接;
喷洒装置,包括至少一个供药单元、第一水平喷杆、第二水平喷杆、第一喷头、第二喷头、压力泵、喷杆支架、第一连接杆、第二喷药开关、第一喷药开关、第二连接杆,其中,所述供药单元包括药箱、药量传感器、供药开关;所述药箱固定于所述机身下方,所述药量传感器位于所述药箱内,所述药箱底部设有出药口,所述出药口连接所述供药开关,所述供药单元的供药开关通过软管与所述压力泵连接,所述压力泵通过软管经所述第一喷药开关连接所述第一水平喷杆,所述压力泵通过软管经所述第二喷药开关连接所述第二水平喷杆,所述第一水平喷杆上设置至少两个所述第一喷头,所述第一喷头通过螺纹固定于所述第一水平喷杆上,所述第二水平喷杆上设置至少两个所述第二喷头,所述第二喷头通过螺纹固定于所述第二水平喷杆上,所述喷杆支架通过所述第一连接杆固定于所述机身下方,所述第一水平喷杆固定于所述喷杆支架上,所述第二水平喷杆通过所述第二连接杆固定于所述机身上方;
所述动力控制单元与所述动力单元连接,所述药量传感器与所述药量监测单元连接,所述喷药开关控制单元与所述供药开关、所述第一喷药开关、所述第二喷药开关连接,所述压力泵控制单元与所述压力泵连接,所述摄像头与所述处理器连接;
所述摄像头固定于所述喷杆支架的正下方,摄像方向向下。
作为本发明进一步的改进,所述无人机为四旋翼燃油无人机。
作为本发明进一步的改进,所述药箱与所述机身的连接方式为铆接。
作为本发明进一步的改进,所述药量传感器为静压液位计或液位变送器。
作为本发明进一步的改进,所述喷杆支架与所述第一连接杆的固定方式为熔接,所述机身与所述第一连接杆的固定方式为熔接,所述机身与所述第二连接杆的固定方式为熔接,所述第二水平喷杆与所述第二连接杆的固定方式为熔接。
作为本发明进一步的改进,所述第一水平喷杆通过旋转连接件与所述喷杆支架连接,使所述第一水平喷杆能够进行3自由度旋转,所述处理器连接所述旋转连接件。
作为本发明进一步的改进,所述第一水平喷杆的长度可伸缩,可伸缩的长度为1-4米。
作为本发明进一步的改进,所述第一喷头为3喷嘴喷头,3个喷嘴的喷射方向之间的夹角为60度,所述第二喷头为2喷嘴喷头,2个喷嘴与水平面的夹角为30-60度。
本发明还提供了一种果树农药喷洒装置的喷洒方法,包括:
步骤1,准备工作,农药注入所述药箱、燃油注入所述无人机、管线检查,所述处理器读取所述GPS定位单元的数据,所述处理器将所述GPS定位单元的数据,存储于所述存储单元,记录为原点位置数据;
步骤2,喷洒路线规划,具体步骤包括:
步骤201,所述处理器发送起飞指令给所述动力控制单元;
步骤202,所述动力控制单元控制所述动力单元的旋翼旋转,带动所述果树农药喷洒装置飞行到需要农药喷洒区域上空;
步骤203,所述高度传感单元获取高度数据,并传输给所述处理器,当高度达到20米时,所述处理器发送旋停指令给所述动力控制单元,带动所述果树农药喷洒装置旋停于需要农药喷洒区域上空;
步骤204,所述摄像头拍摄农药喷洒区域照片,所述摄像头将照片传输给所述处理器;
步骤205,所述处理器识别步骤204中所述照片,识别出需要喷洒的果树分布和树行间隙,规划喷洒路线,所述处理器沿规划喷洒路线规划下沉喷洒点;
步骤3,喷洒作业,具体步骤包括:
步骤301,所述果树农药喷洒装置沿规划喷洒路线飞行,所述果树农药喷洒装置飞行过程中保持与树顶端垂直距离约2-3米;
步骤302,所述处理器给所述喷药开关控制单元发送打开所述供药开关指令,所述喷药开关控制单元控制所述供药开关打开;
步骤303,所述处理器给所述喷药开关控制单元发送打开所述第一喷药开关指令,所述喷药开关控制单元控制所述第一喷药开关打开,所述处理器给所述压力泵控制单元发送启动所述压力泵指令,所述压力泵控制单元控制所述压力泵启动,农药从所述药箱中抽出,经所述压力泵加压,经所述第一水平喷杆从所述第一喷头持续喷出;
步骤304,所述处理器获取所述GPS定位单元的数据,判断喷洒装置是否位于下沉喷洒点,如果位于下沉喷洒点则转向步骤305,否则转向步骤312;
步骤305,所述果树农药喷洒装置飞行至下沉喷洒点,所述处理器根据所述高度传感单元获取高度数据,记录为第一高度;
步骤306,所述处理器给所述喷药开关控制单元发送打开所述第二喷药开关指令,农药从所述药箱中抽出,经所述压力泵加压,经所述第二水平喷杆从所述第二喷头持续喷出;
步骤307,所述处理器给所述喷药开关控制单元发送关闭所述第一喷药开关指令,所述喷药开关控制单元控制所述第一喷药开关关闭,所述第一喷头停止喷药;
步骤308,所述处理器给所述动力控制单元发送下降指令,所述动力控制单元控制所述动力单元动作,带动所述果树农药喷洒装置在下沉喷洒点处下沉;
步骤309,所述果树农药喷洒装置距离地面0.5米时,所述处理器给所述动力控制单元发送停止下降指令,所述动力控制单元控制所述动力单元动作,带动所述果树农药喷洒装置停止下降;
步骤310,所述处理器根据所述第一高度,给所述动力控制单元发送恢复高度指令,所述动力控制单元控制所述动力单元动作;
步骤311,所述果树农药喷洒装置上升到所述第一高度时,所述处理器给所述喷药开关控制单元发送关闭所述第二喷药开关指令,所述喷药开关控制单元控制所述第二喷药开关关闭,所述第二喷头停止喷药,所述处理器给所述喷药开关控制单元发送打开所述第一喷药开关指令,所述喷药开关控制单元控制所述第一喷药开关打开,农药从所述第一喷头持续喷出;
步骤312,所述果树农药喷洒装置沿所述规划喷洒路线飞行;
步骤313,所述药量监测单元实时获取所述药量传感器的药量数据,监测所述药箱中的药量,所述药量监测单元将所述药量数据传输给所述处理器;
步骤314,所述处理器根据接收到的所述药量数据,判断所述药箱中的农药是否用尽,用尽则转向步骤315,否则转向步骤312;
步骤315,所述处理器将所述GPS定位单元的数据记录为断点位置数据;
步骤316,所述处理器给所述压力泵控制单元发送停止所述压力泵指令,所述压力泵控制单元控制所述压力泵停止,所述处理器给所述喷药开关控制单元发送关闭所述供药开关指令,所述喷药开关控制单元控制所述供药开关关闭,所述处理器给所述喷药开关控制单元发送关闭所述第二喷药开关指令,所述喷药开关控制单元控制所述第二喷药开关关闭,所述处理器给所述喷药开关控制单元发送关闭所述第一喷药开关指令,所述压力泵控制单元控制所述第一喷药开关关闭;
步骤317,所述处理器根据所述原点位置数据,返回原点位置,将农药注入所述药箱;
步骤318,所述处理器根据所述断点位置数据返回断点位置,并转向步骤302;
步骤4,结束喷洒,所述处理器给所述压力泵控制单元发送停止指令,所述压力泵控制单元控制所述压力泵停止,所述处理器给所述喷药开关控制单元发送关闭所述供药开关、所述第一喷药开关、所述第二喷药开关指令,所述喷药开关控制单元控制所述供药开关、第一喷药开关、所述第二喷药开关关闭,所述处理器根据所述存储单元存储的原点位置数据,返回原点。
本发明具有如下有益效果:本发明提供一种果树农药喷洒装置及喷洒方法,通过在无人机下方设置向下喷头,无人机上方设置横向喷头,可以实现在果树上方快速喷洒和树间横向喷洒相结合,能够实现快速对果林进行施药作业,定点从树冠下方进行喷洒作业,通过合理规划喷洒路线和设置下沉喷洒点,解决了从上向下喷药的喷药无人机无法喷洒出的农药无法达到树冠底部树叶、施药不到位、不充分的问题,达到立体、全方位、无死角的喷洒效果。
附图说明
图1为本发明第一实施例中的果树农药喷洒装置的结构示意图。
图2为本发明第一实施例中的果树农药喷洒装置的电气控制示意图。
图3为本发明第二实施例中的果树农药喷洒方法的流程图。
图4为图3中步骤2的具体流程图。
图5为图3中步骤3的具体流程图。
图6为本发明第三实施例中的果树农药喷洒装置的结构示意图。
图7为本发明第三实施例中的果树农药喷洒装置的电气控制示意图。
图8为本发明第四实施例中的果树农药喷洒方法的流程图。
图中,100、无人机;101、动力单元;102、机身;103、摄像头;200、控制电路;201、处理器;202、存储单元;203、GPS定位单元;204、药量监测单元;205、动力控制单元;206、喷药开关控制单元;207、压力泵控制单元;208、姿态传感单元;209、高度传感单元;300、喷洒装置;301、药箱;302、第一水平喷杆;303、第二水平喷杆;304、第一喷头;305、第二喷头;306、压力泵;307、药量传感器;308、供药开关;309、喷杆支架;310、第一连接杆;311、第二喷药开关;312、第一喷药开关;313、第二连接杆;321、第二药箱;327、第二药量传感器;328、第二供药开关。
具体实施方式
下面结合附图,及具体实话例对本发明做进一步的详细描述。
实施例1,如图1、2所示,本发明所述的果树农药喷洒装置,包括无人机100、控制电路200、喷洒装置300;
无人机100,包括动力单元101、机身102、摄像头103,动力单元101通过螺纹固定于机身102上,其中,无人机100包括4个动力单元101,每个动力单元101包括一个旋翼和一个驱动器;
无人机100为四旋翼燃油无人机;
控制电路200,包括处理器201、存储单元202、GPS定位单元203、药量监测单元204、动力控制单元205、喷药开关控制单元206、压力泵控制单元207、姿态传感单元208、高度传感单元209,控制电路200位于机身102内部,处理器201分别与存储单元202、GPS定位单元203、药量监测单元204、动力控制单元205、喷药开关控制单元206、压力泵控制单元207、姿态传感单元208、高度传感单元209连接;
喷洒装置300,包括至少一个供药单元、第一水平喷杆302、第二水平喷杆303、第一喷头304、第二喷头305、压力泵306、喷杆支架309、第一连接杆310、第二喷药开关311、第一喷药开关312、第二连接杆313,其中,供药单元包括药箱301、药量传感器307、供药开关308;药箱301固定于机身102下方,药量传感器307位于药箱301内,药箱301底部设有出药口,出药口连接供药开关308,供药单元的供药开关308通过软管与压力泵306连接,压力泵306通过软管经第一喷药开关312连接第一水平喷杆302,压力泵306通过软管经第二喷药开关311连接第二水平喷杆303,第一水平喷杆302上设置至少两个第一喷头304,第一喷头304通过螺纹固定于第一水平喷杆302上,第二水平喷杆303上设置至少两个第二喷头305,第二喷头305通过螺纹固定于第二水平喷杆303上,喷杆支架309通过第一连接杆310固定于机身102下方,第一水平喷杆302固定于喷杆支架309上,第二水平喷杆303通过第二连接杆313固定于机身102上方;
药箱301与机身102的连接方式为铆接,每个药箱301中放置一个药量传感器307;
在压力泵306之前设置供药开关308,主要是为了防止压力泵306空转;
第一水平喷杆302的长度可伸缩,可伸缩的长度为1-4米,第一水平喷杆302设有伸缩控制装置,伸缩控制装置与处理器201连接,处理器201给伸缩控制装置发送收缩或打开指令,从而控制伸缩控制装置带动第一水平喷杆302收缩或打开,使第一水平喷杆302处于收缩状态或打开状态;
第二水平喷杆303长度为1-2米,优选1米,较短的喷杆;
第一喷头304为3喷嘴喷头,3个喷嘴的喷射方向之间的夹角为60度,第二喷头305为2喷嘴喷头,2个喷嘴与水平面的夹角为30-60度,优选45度,可以保证农药从第二喷头的喷嘴喷出后的水平射程最远;
喷杆支架309与第一连接杆310的固定方式为熔接,机身102与第一连接杆310的固定方式为熔接,机身102与第二连接杆313的固定方式为熔接,第二水平喷杆303与第二连接杆313的固定方式为熔接,第一水平喷杆302通过旋转连接件与喷杆支架309连接,使第一水平喷杆302能够进行3自由度旋转,处理器201连接旋转连接件,控制第一水平喷杆302的角度,从而保证第一水平喷杆302能够以任意角度对果树进行喷洒,进一步保证了农药喷洒无死角;
药量传感器307为静压液位计或液位变送器;
动力控制单元205与动力单元101连接,药量传感器307与药量监测单元204连接,喷药开关控制单元206与供药开关308、第一喷药开关312、第二喷药开关311连接,压力泵控制单元207与压力泵306连接,摄像头103与处理器201连接;
摄像头103固定于喷杆支架309的正下方,摄像方向向下。
本实施例具有如下有益效果:通过在无人机下方设置向下喷头,无人机上方设置横向喷头,可以实现在果树上方快速喷洒和树间横向喷洒相结合,能够实现快速对果林进行施药作业,定点从树冠下方进行喷洒作业,第一水平喷杆的长度可伸缩,保证喷洒装置能够进入狭窄的空间进行喷洒作业,解决了从上向下喷药的喷药无人机无法喷洒出的农药无法达到树冠底部树叶、施药不到位、不充分的问题,达到立体、全方位、无死角的喷洒效果。
实施例2,如图3所示,本发明第一实施例所述的果树农药喷洒装置相应的喷洒方法,包括:
步骤1,准备工作,农药注入药箱301、燃油注入无人机100、管线检查,处理器201读取GPS定位单元203的数据,处理器201将GPS定位单元203的数据,存储于存储单元202,记录为原点位置数据;
步骤2,喷洒路线规划,具体步骤如图4所示,包括:
步骤201,处理器201发送起飞指令给动力控制单元205;
步骤202,动力控制单元205控制动力单元101的旋翼旋转,带动果树农药喷洒装置飞行到需要农药喷洒区域上空;
步骤203,高度传感单元209获取高度数据,并传输给处理器201,当高度达到20米时,处理器201发送旋停指令给动力控制单元205,带动果树农药喷洒装置旋停于需要农药喷洒区域上空;
步骤204,摄像头103拍摄农药喷洒区域照片,摄像头103将照片传输给处理器201;
步骤205,处理器201识别步骤204中照片,识别出需要喷洒的果树分布和树行间隙,规划喷洒路线,处理器201沿规划喷洒路线规划下沉喷洒点;
果园中果树分布一般按行分布,步骤205中规划喷洒路线总体沿果树行间的间隙,呈蛇形路线,此种路线规划有利于提高作业效率、节省燃油。
步骤3,喷洒作业,具体步骤如图5所示,包括:
步骤301,果树农药喷洒装置沿规划喷洒路线飞行,果树农药喷洒装置飞行过程中保持与树顶端垂直距离约2-3米;
果树农药喷洒装置飞行过程中保持与树顶端垂直距离约2-3米,可以保证农药从第一喷头304喷出来后,具有一个扩散的空间,扩大喷洒的范围,同时又能保证喷出的药液具有一定的速度,更加深入到树冠中,药物发挥更好的效果;
步骤302,处理器201给喷药开关控制单元206发送打开供药开关308指令,喷药开关控制单元206控制供药开关308打开;
步骤303,处理器201给喷药开关控制单元206发送打开第一喷药开关312指令,喷药开关控制单元206控制第一喷药开关312打开,处理器201给压力泵控制单元207发送启动压力泵306指令,压力泵控制单元207控制压力泵306启动,农药从药箱301中抽出,经压力泵306加压,经第一水平喷杆302从第一喷头304持续喷出;
步骤304,处理器201获取GPS定位单元203的数据,判断喷洒装置是否位于下沉喷洒点,如果位于下沉喷洒点则转向步骤305,否则转向步骤312;
步骤305,果树农药喷洒装置飞行至下沉喷洒点,处理器201根据高度传感单元209获取高度数据,记录为第一高度;
下沉喷药主要是解决树冠底部的喷洒问题,树冠底部一般距离地面的距离为1米左右,因此下沉后的高度应保证喷洒装置的下端距离地面1米,同时保持与地面的距离,防止喷洒的农药落到地面,减少对环境的污染。
步骤306,处理器201给喷药开关控制单元206发送打开第二喷药开关311指令,农药从药箱301中抽出,经压力泵306加压,经第二水平喷杆303从第二喷头305持续喷出;
步骤307,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第一喷药开关312指令,喷药开关控制单元206控制第一喷药开关312关闭,第一喷头304停止喷药,第一水平喷杆302变为收缩状态;
步骤308,处理器201给动力控制单元205发送下降指令,动力控制单元205控制动力单元101动作,带动果树农药喷洒装置在下沉喷洒点处下沉;
步骤309,果树农药喷洒装置距离地面0.5米时,处理器201给动力控制单元205发送停止下降指令,动力控制单元205控制动力单元101动作,带动果树农药喷洒装置停止下降;
步骤310,处理器201根据第一高度,给动力控制单元205发送恢复高度指令,动力控制单元205控制动力单元101动作;
步骤311,果树农药喷洒装置上升到第一高度时,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第二喷药开关311指令,喷药开关控制单元206控制第二喷药开关311关闭,第二喷头305停止喷药,第一水平喷杆302变为打开状态,处理器201给喷药开关控制单元206发送打开第一喷药开关312指令,喷药开关控制单元206控制第一喷药开关312打开,农药从第一喷头304持续喷出;
步骤312,果树农药喷洒装置沿规划喷洒路线飞行;
步骤313,药量监测单元204实时获取药量传感器307的药量数据,监测药箱301中的药量,药量监测单元204将药量数据传输给处理器201;
步骤314,处理器201根据接收到的药量数据,判断药箱301中的农药是否用尽,用尽则转向步骤315,否则转向步骤312;
步骤315,处理器201将GPS定位单元203的数据记录为断点位置数据;
步骤316,处理器201给压力泵控制单元207发送停止压力泵306指令,压力泵控制单元207控制压力泵306停止,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭供药开关308指令,喷药开关控制单元206控制供药开关308关闭,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第二喷药开关311指令,喷药开关控制单元206控制第二喷药开关311关闭,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第一喷药开关312指令,压力泵控制单元207控制第一喷药开关312关闭;
步骤317,处理器201根据原点位置数据,返回原点位置,将农药注入药箱301;
步骤318,处理器201根据断点位置数据返回断点位置,并转向步骤302;
步骤4,结束喷洒,处理器201给压力泵控制单元207发送停止指令,压力泵控制单元207控制压力泵306停止,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭供药开关308、第一喷药开关312、第二喷药开关311指令,喷药开关控制单元206控制供药开关308、第一喷药开关312、第二喷药开关311关闭,处理器201根据存储单元202存储的原点位置数据,返回原点。
本实施例具有如下有益效果:通过合理规划喷洒路线和设置下沉喷洒点,能够实现快速对果林进行施药作业,并且兼顾对果树底部树枝树叶的施药,解决施药不到位、不充分的问题,达到立体、全方位、无死角的喷洒效果。
实施例3,如图6、7所示,本发明第三实施例所述的果树农药喷洒装置,与第一实施例不同之处在于,本实施例增加了第二供药单元,第二供药单元包括药箱321、药量传感器327、供药开关328;
药箱321固定于机身102下方,药量传感器327位于药箱321内,药箱321底部设有出药口,出药口连接供药开关328,第二供药单元的供药开关328通过软管与压力泵306连接;
药量传感器327与药量监测单元204连接,喷药开关控制单元206与供药开关328连接;
本实施例具有如下有益效果:设置两个独立的供药单元,一方面可以携带两种农药,从而实现对不同作物进行连续喷洒相应的农药,另一方面可以对同一作物喷洒两种不现农药。
实施例4,如图3所示,本发明第三实施例所述的果树农药喷洒装置相应的喷洒方法,
步骤1,准备工作,第一农药注入药箱301,第二农药注入药箱321、燃油注入无人机100、管线检查,处理器201读取GPS定位单元203的数据,处理器201将GPS定位单元203的数据,存储于存储单元202,记录为原点位置数据;
第一农药的施药对象为A种果树,第二农药的施药对象为B种果树;
步骤2,喷洒路线规划,如图8所示,具体步骤包括:
步骤201,处理器201发送起飞指令给动力控制单元205;
步骤202,动力控制单元205控制动力单元101的旋翼旋转,带动果树农药喷洒装置飞行到需要农药喷洒区域上空;
步骤203,高度传感单元209获取高度数据,并传输给处理器201,当高度达到20米时,处理器201发送旋停指令给动力控制单元205,带动果树农药喷洒装置旋停于需要农药喷洒区域上空;
步骤204,摄像头103拍摄农药喷洒区域照片,摄像头103将照片传输给处理器201;
步骤205,处理器201识别步骤204中照片,识别出需要喷洒的果树分布和树行间隙,并且区分果树作物为A种果树、B种果树,规划喷洒路线,处理器201沿规划喷洒路线规划下沉喷洒点;
步骤3,喷洒作业,具体步骤包括:
步骤301,果树农药喷洒装置沿规划喷洒路线飞行,果树农药喷洒装置飞行过程中保持与树顶端垂直距离约2-3米,处理器201获取GPS定位单元203的数据,判断作物种类,如果是A种果树种植区域,则转向步骤302A,如果是B种果树种植区域,则转向步骤302B;
步骤302A,处理器201给喷药开关控制单元206发送打开供药开关308指令,喷药开关控制单元206控制供药开关308打开;
步骤303A,处理器201给喷药开关控制单元206发送打开第一喷药开关312指令,喷药开关控制单元206控制第一喷药开关312打开,处理器201给压力泵控制单元207发送启动压力泵306指令,压力泵控制单元207控制压力泵306启动,第一农药从药箱301中抽出,经压力泵306加压,经第一水平喷杆302从第一喷头304持续喷出;
步骤304A,处理器201获取GPS定位单元203的数据,判断喷洒装置是否位于下沉喷洒点,如果位于下沉喷洒点则转向步骤305A,否则转向步骤312A;
步骤305A,果树农药喷洒装置飞行至下沉喷洒点,处理器201根据高度传感单元209获取高度数据,记录为第一高度;
步骤306A,处理器201给喷药开关控制单元206发送打开第二喷药开关311指令,第一农药从药箱301中抽出,经压力泵306加压,经第二水平喷杆303从第二喷头305持续喷出;
步骤307A,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第一喷药开关312指令,喷药开关控制单元206控制第一喷药开关312关闭,第一喷头304停止喷药,第一水平喷杆302变为收缩状态;
步骤308A,处理器201给动力控制单元205发送下降指令,动力控制单元205控制动力单元101动作,带动果树农药喷洒装置在下沉喷洒点处下沉;
步骤309A,果树农药喷洒装置距离地面0.5米时,处理器201给动力控制单元205发送停止下降指令,动力控制单元205控制动力单元101动作,带动果树农药喷洒装置停止下降;
步骤310A,处理器201根据第一高度,给动力控制单元205发送恢复高度指令,动力控制单元205控制动力单元101动作;
步骤311A,果树农药喷洒装置上升到第一高度时,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第二喷药开关311指令,喷药开关控制单元206控制第二喷药开关311关闭,第二喷头305停止喷药,第一水平喷杆302变为打开状态,处理器201给喷药开关控制单元206发送打开第一喷药开关312指令,喷药开关控制单元206控制第一喷药开关312打开,第一农药从第一喷头304持续喷出;
步骤312A,果树农药喷洒装置沿规划喷洒路线飞行,处理器201获取GPS定位单元203的数据,判断作物种类,如果是A种果树种植区域,则转向步骤302A,如果是B种果树种植区域,则转向步骤302B;
步骤313A,药量监测单元204实时获取药量传感器307的药量数据,监测药箱301中的药量,药量监测单元204将药量数据传输给处理器201;
步骤314A,处理器201根据接收到的药量数据,判断药箱301中的第一农药是否用尽,用尽则转向步骤315A,否则转向步骤312A;
步骤315A,处理器201将GPS定位单元203的数据记录为断点位置数据;
步骤316A,处理器201给压力泵控制单元207发送停止压力泵306指令,压力泵控制单元207控制压力泵306停止,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭供药开关308指令,喷药开关控制单元206控制供药开关308关闭,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第二喷药开关311指令,喷药开关控制单元206控制第二喷药开关311关闭,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第一喷药开关312指令,压力泵控制单元207控制第一喷药开关312关闭;
步骤317A,处理器201根据原点位置数据,返回原点位置,将第一农药注入药箱301;
步骤318A,处理器201根据断点位置数据返回断点位置,并转向步骤302A;
步骤302B,处理器201给喷药开关控制单元206发送打开第二供药开关328指令,喷药开关控制单元206控制第二供药开关328打开;
步骤303B,处理器201给喷药开关控制单元206发送打开第一喷药开关312指令,喷药开关控制单元206控制第一喷药开关312打开,处理器201给压力泵控制单元207发送启动压力泵306指令,压力泵控制单元207控制压力泵306启动,第二农药从第二药箱321中抽出,经压力泵306加压,经第一水平喷杆302从第一喷头304持续喷出;
步骤304B,处理器201获取GPS定位单元203的数据,判断喷洒装置是否位于下沉喷洒点,如果位于下沉喷洒点则转向步骤305B,否则转向步骤312B;
步骤305B,果树农药喷洒装置飞行至下沉喷洒点,处理器201根据高度传感单元209获取高度数据,记录为第一高度;
步骤306B,处理器201给喷药开关控制单元206发送打开第二喷药开关311指令,第二农药从第二药箱321中抽出,经压力泵306加压,经第二水平喷杆303从第二喷头305持续喷出;
步骤307B,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第一喷药开关312指令,喷药开关控制单元206控制第一喷药开关312关闭,第一喷头304停止喷药,第一水平喷杆302变为收缩状态;
步骤308B,处理器201给动力控制单元205发送下降指令,动力控制单元205控制动力单元101动作,带动果树农药喷洒装置在下沉喷洒点处下沉;
步骤309B,果树农药喷洒装置距离地面0.5米时,处理器201给动力控制单元205发送停止下降指令,动力控制单元205控制动力单元101动作,带动果树农药喷洒装置停止下降;
步骤310B,处理器201根据第一高度,给动力控制单元205发送恢复高度指令,动力控制单元205控制动力单元101动作;
步骤311B,果树农药喷洒装置上升到第一高度时,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第二喷药开关311指令,喷药开关控制单元206控制第二喷药开关311关闭,第二喷头305停止喷药,第一水平喷杆302变为打开状态,处理器201给喷药开关控制单元206发送打开第一喷药开关312指令,喷药开关控制单元206控制第一喷药开关312打开,第二农药从第一喷头304持续喷出;
步骤312B,果树农药喷洒装置沿规划喷洒路线飞行,处理器201获取GPS定位单元203的数据,判断作物种类,如果是A种果树种植区域,则转向步骤302A,如果是B种果树种植区域,则转向步骤302B;
步骤313B,药量监测单元204实时获取第二药量传感器327的药量数据,监测第二药箱321中的药量,药量监测单元204将药量数据传输给处理器201;
步骤314B,处理器201根据接收到的药量数据,判断第二药箱321中的第二农药是否用尽,用尽则转向步骤315B,否则转向步骤312B;
步骤315B,处理器201将GPS定位单元203的数据记录为断点位置数据;
步骤316B,处理器201给压力泵控制单元207发送停止压力泵306指令,压力泵控制单元207控制压力泵306停止,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第二供药开关328指令,喷药开关控制单元206控制第二供药开关328关闭,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第二喷药开关311指令,喷药开关控制单元206控制第二喷药开关311关闭,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭第一喷药开关312指令,压力泵控制单元207控制第一喷药开关312关闭;
步骤317B,处理器201根据原点位置数据,返回原点位置,将第二农药注入第二药箱321;
步骤318B,处理器201根据断点位置数据返回断点位置,并转向步骤302B;
步骤4,结束喷洒,处理器201给压力泵控制单元207发送停止指令,压力泵控制单元207控制压力泵306停止,处理器201给喷药开关控制单元206发送关闭供药开关308、第二供药开关328、第一喷药开关312、第二喷药开关311指令,喷药开关控制单元206控制供药开关308、第二供药开关328、第一喷药开关312、第二喷药开关311关闭,处理器201根据存储单元202存储的原点位置数据,返回原点。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下,还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明,而是由权利要求书的范围来确定的。
Claims (9)
1.一种果树农药喷洒装置,其特征在于,包括无人机(100)、控制电路(200)、喷洒装置(300);
无人机(100),包括动力单元(101)、机身(102)、摄像头(103),所述动力单元(101)通过螺纹固定于所述机身(102)上,其中,所述无人机(100)包括4个动力单元(101),每个动力单元(101)包括一个旋翼和一个驱动器;
控制电路(200),包括处理器(201)、存储单元(202)、GPS定位单元(203)、药量监测单元(204)、动力控制单元(205)、喷药开关控制单元(206)、压力泵控制单元(207)、姿态传感单元(208)、高度传感单元(209),所述控制电路(200)位于所述机身(102)内部,所述处理器(201)分别与所述存储单元(202)、所述GPS定位单元(203)、所述药量监测单元(204)、所述动力控制单元(205)、所述喷药开关控制单元(206)、所述压力泵控制单元(207)、所述姿态传感单元(208)、所述高度传感单元(209)连接;
喷洒装置(300),包括至少一个供药单元、第一水平喷杆(302)、第二水平喷杆(303)、第一喷头(304)、第二喷头(305)、压力泵(306)、喷杆支架(309)、第一连接杆(310)、第二喷药开关(311)、第一喷药开关(312)、第二连接杆(313),其中,所述供药单元包括药箱(301)、药量传感器(307)、供药开关(308);所述药箱(301)固定于所述机身(102)下方,所述药量传感器(307)位于所述药箱(301)内,所述药箱(301)底部设有出药口,所述出药口连接所述供药开关(308),所述供药单元的供药开关(308)通过软管与所述压力泵(306)连接,所述压力泵(306)通过软管经所述第一喷药开关(312)连接所述第一水平喷杆(302),所述压力泵(306)通过软管经所述第二喷药开关(311)连接所述第二水平喷杆(303),所述第一水平喷杆(302)上设置至少两个所述第一喷头(304),所述第一喷头(304)通过螺纹固定于所述第一水平喷杆(302)上,所述第二水平喷杆(303)上设置至少两个所述第二喷头(305),所述第二喷头(305)通过螺纹固定于所述第二水平喷杆(303)上,所述喷杆支架(309)通过所述第一连接杆(310)固定于所述机身(102)下方,所述第一水平喷杆(302)固定于所述喷杆支架(309)上,所述第二水平喷杆(303)通过所述第二连接杆(313)固定于所述机身(102)上方;
所述动力控制单元(205)与所述动力单元(101)连接,所述药量传感器(307)与所述药量监测单元(204)连接,所述喷药开关控制单元(206)与所述供药开关(308)、所述第一喷药开关(312)、所述第二喷药开关(311)连接,所述压力泵控制单元(207)与所述压力泵(306)连接,所述摄像头(103)与所述处理器(201)连接;
所述摄像头(103)固定于所述喷杆支架(309)的正下方,摄像方向向下。
2.根据权利要求1所述的果树农药喷洒装置,其特征在于,所述无人机(100)为四旋翼燃油无人机。
3.根据权利要求1所述的果树农药喷洒装置,其特征在于,所述药箱(301)与所述机身(102)的连接方式为铆接。
4.根据权利要求1所述的果树农药喷洒装置,其特征在于,所述药量传感器(307)为静压液位计或液位变送器。
5.根据权利要求1所述的果树农药喷洒装置,其特征在于,所述喷杆支架(309)与所述第一连接杆(310)的固定方式为熔接,所述机身(102)与所述第一连接杆(310)的固定方式为熔接,所述机身(102)与所述第二连接杆(313)的固定方式为熔接,所述第二水平喷杆(303)与所述第二连接杆(313)的固定方式为熔接。
6.根据权利要求1所述的果树农药喷洒装置,其特征在于,所述第一水平喷杆(302)通过旋转连接件与所述喷杆支架(309)连接,使所述第一水平喷杆(302)能够进行3自由度旋转,所述处理器(201)连接所述旋转连接件。
7.根据权利要求1所述的果树农药喷洒装置,其特征在于,所述第一水平喷杆(302)的长度可伸缩,可伸缩的长度为1-4米。
8.根据权利要求1所述的果树农药喷洒装置,其特征在于,所述第一喷头(304)为3喷嘴喷头,3个喷嘴的喷射方向之间的夹角为60度,所述第二喷头(305)为2喷嘴喷头,2个喷嘴与水平面的夹角为30-60度。
9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的果树农药喷洒装置的喷洒方法,其特征在于,包括:
步骤1,准备工作,农药注入所述药箱(301)、燃油注入所述无人机(100)、管线检查,所述处理器(201)读取所述GPS定位单元(203)的数据,所述处理器(201)将所述GPS定位单元(203)的数据,存储于所述存储单元(202),记录为原点位置数据;
步骤2,喷洒路线规划,具体步骤包括:
步骤201,所述处理器(201)发送起飞指令给所述动力控制单元(205);
步骤202,所述动力控制单元(205)控制所述动力单元(101)的旋翼旋转,带动所述果树农药喷洒装置飞行到需要农药喷洒区域上空;
步骤203,所述高度传感单元(209)获取高度数据,并传输给所述处理器(201),当高度达到20米时,所述处理器(201)发送旋停指令给所述动力控制单元(205),带动所述果树农药喷洒装置旋停于需要农药喷洒区域上空;
步骤204,所述摄像头(103)拍摄农药喷洒区域照片,所述摄像头(103)将照片传输给所述处理器(201);
步骤205,所述处理器(201)识别步骤204中所述照片,识别出需要喷洒的果树分布和树行间隙,规划喷洒路线,所述处理器(201)沿规划喷洒路线规划下沉喷洒点;
步骤3,喷洒作业,具体步骤包括:
步骤301,所述果树农药喷洒装置沿规划喷洒路线飞行,所述果树农药喷洒装置飞行过程中保持与树顶端垂直距离约2-3米;
步骤302,所述处理器(201)给所述喷药开关控制单元(206)发送打开所述供药开关(308)指令,所述喷药开关控制单元(206)控制所述供药开关(308)打开;
步骤303,所述处理器(201)给所述喷药开关控制单元(206)发送打开所述第一喷药开关(312)指令,所述喷药开关控制单元(206)控制所述第一喷药开关(312)打开,所述处理器(201)给所述压力泵控制单元(207)发送启动所述压力泵(306)指令,所述压力泵控制单元(207)控制所述压力泵(306)启动,农药从所述药箱(301)中抽出,经所述压力泵(306)加压,经所述第一水平喷杆(302)从所述第一喷头(304)持续喷出;
步骤304,所述处理器(201)获取所述GPS定位单元(203)的数据,判断喷洒装置是否位于下沉喷洒点,如果位于下沉喷洒点则转向步骤305,否则转向步骤312;
步骤305,所述果树农药喷洒装置飞行至下沉喷洒点,所述处理器(201)根据所述高度传感单元(209)获取高度数据,记录为第一高度;
步骤306,所述处理器(201)给所述喷药开关控制单元(206)发送打开所述第二喷药开关(311)指令,农药从所述药箱(301)中抽出,经所述压力泵(306)加压,经所述第二水平喷杆(303)从所述第二喷头(305)持续喷出;
步骤307,所述处理器(201)给所述喷药开关控制单元(206)发送关闭所述第一喷药开关(312)指令,所述喷药开关控制单元(206)控制所述第一喷药开关(312)关闭,所述第一喷头(304)停止喷药;
步骤308,所述处理器(201)给所述动力控制单元(205)发送下降指令,所述动力控制单元(205)控制所述动力单元(101)动作,带动所述果树农药喷洒装置在下沉喷洒点处下沉;
步骤309,所述果树农药喷洒装置距离地面0.5米时,所述处理器(201)给所述动力控制单元(205)发送停止下降指令,所述动力控制单元(205)控制所述动力单元(101)动作,带动所述果树农药喷洒装置停止下降;
步骤310,所述处理器(201)根据所述第一高度,给所述动力控制单元(205)发送恢复高度指令,所述动力控制单元(205)控制所述动力单元(101)动作;
步骤311,所述果树农药喷洒装置上升到所述第一高度时,所述处理器(201)给所述喷药开关控制单元(206)发送关闭所述第二喷药开关(311)指令,所述喷药开关控制单元(206)控制所述第二喷药开关(311)关闭,所述第二喷头(305)停止喷药,所述处理器(201)给所述喷药开关控制单元(206)发送打开所述第一喷药开关(312)指令,所述喷药开关控制单元(206)控制所述第一喷药开关(312)打开,农药从所述第一喷头(304)持续喷出;
步骤312,所述果树农药喷洒装置沿所述规划喷洒路线飞行;
步骤313,所述药量监测单元(204)实时获取所述药量传感器(307)的药量数据,监测所述药箱(301)中的药量,所述药量监测单元(204)将所述药量数据传输给所述处理器(201);
步骤314,所述处理器(201)根据接收到的所述药量数据,判断所述药箱(301)中的农药是否用尽,用尽则转向步骤315,否则转向步骤312;
步骤315,所述处理器(201)将所述GPS定位单元(203)的数据记录为断点位置数据;
步骤316,所述处理器(201)给所述压力泵控制单元(207)发送停止所述压力泵(306)指令,所述压力泵控制单元(207)控制所述压力泵(306)停止,所述处理器(201)给所述喷药开关控制单元(206)发送关闭所述供药开关(308)指令,所述喷药开关控制单元(206)控制所述供药开关(308)关闭,所述处理器(201)给所述喷药开关控制单元(206)发送关闭所述第二喷药开关(311)指令,所述喷药开关控制单元(206)控制所述第二喷药开关(311)关闭,所述处理器(201)给所述喷药开关控制单元(206)发送关闭所述第一喷药开关(312)指令,所述压力泵控制单元(207)控制所述第一喷药开关(312)关闭;
步骤317,所述处理器(201)根据所述原点位置数据,返回原点位置,将农药注入所述药箱(301);
步骤318,所述处理器(201)根据所述断点位置数据返回断点位置,并转向步骤302;
步骤4,结束喷洒,所述处理器(201)给所述压力泵控制单元(207)发送停止指令,所述压力泵控制单元(207)控制所述压力泵(306)停止,所述处理器(201)给所述喷药开关控制单元(206)发送关闭所述供药开关(308)、所述第一喷药开关(312)、所述第二喷药开关(311)指令,所述喷药开关控制单元(206)控制所述供药开关(308)、第一喷药开关(312)、所述第二喷药开关(311)关闭,所述处理器(201)根据所述存储单元(202)存储的原点位置数据,返回原点。
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