CN109383772A - 一种多角度照明高效农用喷洒无人机及喷洒农药的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多角度照明高效农用喷洒无人机，包括无人机主体，所述无人机主体内设有控制芯片、电池以及电磁阀，所述无人机的顶部设有螺旋桨，无人机主体内部还设有水箱，无人机主体连接固定筋板，固定筋板的另一端连接方向控制桨，无人机主体底侧还设有信号收发器，以及与水箱连接的喷洒口，水箱与喷洒口之间设有固定在无人机主体上的水泵，无人机主体前侧安装有照明灯主体，照明灯主体活动连接在照明灯固定板的一端，照明灯固定板上装有照明灯，照明灯主体与照明灯固定板相连接的另一端之间设有液压缸。本发明的有益效果是，采用可调节的照明灯，增大照明范围，提高工作效率，自动螺旋的喷洒口提高喷洒效率以及农药的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及无人机应用领域，尤其涉及一种多角度照明高效农用喷洒无人机及喷洒农药的方法。
背景技术
当今世界正在进行着绿色农业、有机农业、精准农业的技术革命，还将实施更先进的数字农业。农业病虫害的防治依然是农业生产的重点内容，是保证农业高产、高质，实现农业经济可持续发展的基础。我国丘陵山区占土地总面积的61％，但丘陵山区是我国水稻、油菜等主要农作物的主产区，在丘陵山区采用普通的地面装备难度较大。水稻生产在我国处于战略地位，据资料显示，我国历年水稻病虫草害的防治面积约占35％。由于稻田不同于旱地的特殊条件，使得地面装备行走困难。此外，湿地、滩涂、林地等特殊地形也不适合地面装备作业。因此，我国要想在这些丘陵山区仅靠地面喷洒装备实现植保机械化很困难，必须结合现代化的无人驾驶空中作业技术，才能构成完整的机械化植保体系。由于固定翼飞机的起飞和着陆必须使用跑道，作业飞行速度快，因此不适应于地形复杂、作业区障碍物多的作业环境，尤其不适用于中、小田块的病虫害防治，农药极易飘移到相邻地块的农作物上。因此，近年来无人机(UAV)喷雾设备的研究在日本、美国等发达国家得到了快速的发展。在我国，由于缺乏先进的无人机(UAV)喷洒技术和控制装置，使我国无人机(UAV)喷洒的应用水平与我国地区农业的发展需要不适应，与国外相比差距较大，从而导致我国利用无人机(UAV)进行农林作物喷雾一直是个空白。
现在的无人机的照明位置固定，不能调节，在使用过程中尤其是夜间，难以对大面积的农作物喷洒范围提供照明，另外，没有考虑到无人机飞行参数和气象信息对喷洒液辐射范围的影响，以及喷洒雾滴的大小也会影响到喷洒液的辐射范围，缺乏对喷洒液雾滴大小和传播的有效控制，容易导致喷洒液的漂移或者漏喷。
发明内容
结合现有技术的不足，本发明提供了一种多角度照明高效农用喷洒无人机。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种多角度照明高效农用喷洒无人机，包括无人机主体，所述无人机主体内设有控制芯片、电池以及电磁阀，所述无人机的顶部设有螺旋桨，所述无人机主体内部还设有水箱，所述无人机主体连接固定筋板，所述固定筋板的另一端连接方向控制桨，所述无人机主体底侧还设有信号收发器，以及与所述水箱连接的喷洒口，所述水箱与喷洒口之间设有固定在所述无人机主体上的水泵，所述无人机主体前侧安装有异形的照明灯主体，所述照明灯主体活动连接在照明灯固定板的一端，所述照明灯固定板上装有照明灯，所述照明灯主体与照明灯固定板相连接的另一端之间设有液压缸。
进一步的，所述照明灯固定板上的照明灯为发光二极管。
进一步的，所述照明灯固定板和液压缸均有四个。
进一步的，所述喷洒口包括罩壳、电机、安装座、雾化转盘；所述罩壳密封设置在所述安装座的一侧，与安装底座形成喷洒液容纳空间；所述雾化转盘设置在所述安装座的另一侧，所述雾化转盘上设置有多个离心孔；所述安装座的中心设置有通孔，所述电机设置在所述罩壳内，电机轴从所述通孔中穿出与所述雾化转盘连接，带动所述雾化转盘转动使所述喷洒液从所述离心孔甩出。
进一步的，所述离心孔为多层分布，每相邻两层之间间隔分布。
进一步的，所述雾化转盘呈圆锥状结构。
进一步的，所述喷洒口还包括：锁紧螺丝，所述电机轴从所述雾化转盘的底部穿出，通过所述锁紧螺丝与所述雾化转盘的底部固定连接。
进一步的，所述雾化转盘上设置有多个切断层，每相邻两个所述切断层之间设置有间隙代替所述离心孔。
一种利用权利要求1所述无人机喷洒农药的方法，包括步骤
获取飞行航线及飞行航线内每一作业对象的待喷药区域，其中，作业对象离散化种植；飞行路线为作业区域内各作业对象的坐标，所述坐标包括各作业对象的边缘点的坐标和中心点的坐标；
按飞行航线一次飞往每一作业对象的待喷区域，根据待喷区域对作业对象的顶部进行喷药；
其中，所述根据待喷区域对作业对象进行喷药的步骤包括确定作业对象路径，确认待喷区域的高度以及确认药品补给点，根据作业对象路径对待喷区域进行喷药；
所述确认待喷区域的高度包括，获取作业对象的至少一个最大高度值及各最大高度值所对应的最大高度值点，并利用预设的拟合公式生成穿过所述最大高度值点和所述待喷药范围的中心点的初始路径，所述药品补给点为所述作业对象内的固定坐标点。
进一步的，所述按飞行航线一次飞往每一作业对象的待喷区域，根据待喷区域对作业对象进行喷药的步骤包括夜间喷洒，所述夜间喷洒的步骤包括通过信号控制开启照明灯，调节照明灯的照射范围，使其与单位时间内的喷药范围相一致，喷药范围的不同主要取决于作业对象的高度值，作业对象的高度值来自于作业对象的密集程度。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供带有照明灯可调的无人机，可以在光线不好的时候照明，并且照明的角度可以根据需要自行调节；并且，通过利用电机转速改变电动离心喷头所形成的雾滴大小使得雾滴大小能够根据风速和飞行速度的改变而进行调整，进一步根据飞行高度和风向对雾滴覆盖范围进行控制，自动适应无人机喷洒过程中无人机自身和环境因素的影响，提高了无人机的喷洒效果；
2、本发明提供的喷药方法，喷洒农药能够根据作业对象的待喷区域的不同而调整喷药范围与用量，能够准确的在不同作业区域间的灵活转换，合理的对待喷区域喷药，达到药品利用的最大化。
附图说明
图1是本发明实施例提供的多角度照明高效农用喷洒无人机的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的多角度照明高效农用喷洒无人机中喷洒口的结构示意图；
图3是图2的另一种实施方式的结构示意图。
图中：1、无人机主体；2、控制芯片；3、电池；4、电磁阀；5、螺旋桨；6、水箱；7、固定筋板；8、方向控制桨；9、信号收发器；10、喷洒口；1001、罩壳；1002、安装座；1003、雾化转盘；1004、锁紧螺丝；1005、离心空；11、水泵；12、照明灯主体；13、照明灯固定板；14、照明灯；15、液压缸。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，仅仅表示本发明的选定实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，图1示出了发明实施例提供的多角度照明高效农用喷洒无人机，包括无人机主体1，无人机主体1内设有控制芯片2、电池3以及电磁阀4，无人机的顶部设有螺旋桨5，无人机主体1内部还设有水箱6，无人机主体1连接固定筋板7，固定筋板7的另一端连接方向控制桨8，无人机主体1底侧还设有信号收发器9，以及与水箱6连接的喷洒口10，水箱6与喷洒口10之间设有固定在无人机主体1上的水泵11，无人机主体1前侧安装有照明灯主体12，照明灯主体12活动连接在照明灯固定板13的一端，照明灯固定板13上装有照明灯14，照明灯主体12与照明灯14固定板13相连接的另一端之间设有液压缸15。
其中，照明灯固定板13上的照明灯14为发光二极管，其照明灯固定板13可以通过液压缸15调节角度，增大照明范围。
优选的，照明灯14固定板13和液压缸15分别设有四个，保证其能够在多角度下调节照明灯14的照明范围。
水箱6设置在无人机主体1的内部，用于农药混合液的放置，其外侧设有注水口(未示出)，用于放入农药混合液，控制芯片2是装置的信息处理核心，电池3给装置供电，电磁阀4直接控制着液压缸15的伸缩，螺旋桨5用于装置的飞行，并且根据实际使用情况，通过地面信号站控制水泵11以及液压缸15。
如图2所示，喷洒口10包括罩壳1001、电机(未示出)、安装座1002、雾化转盘1003；罩壳1001密封设置在所述安装座1002的一侧，与安装底座形成喷洒液容纳空间；雾化转盘1003设置在所述安装座1002的另一侧，所述雾化转盘1003上设置有多个离心孔；
安装座1002的中心设置有通孔，电机设置在所述罩壳1001内，电机轴从所述通孔中穿出与所述雾化转盘1003连接，带动所述雾化转盘1003转动使所述喷洒液从所述离心孔甩出，电机轴该中心通孔穿过并从雾化转盘1003的锥面顶点穿出，其末端通过锁紧螺丝1004与雾化转盘1003的底部锁紧连接。
罩壳10011、喷嘴、安装座1002、雾化转盘1003和锁紧螺丝1004的材料均可采用具有良好抗腐蚀性能的聚甲醛。
优选的，离心孔为多层分布，每相邻两层之间间隔分布。
其中，雾化转盘1003呈圆锥状结构，电机通过控制芯片2控制。
如图3所示，喷洒口10还包括：锁紧螺丝1004，电机轴从所述雾化转盘1003的底部穿出，通过所述锁紧螺丝1004与所述雾化转盘1003的底部固定连接，与图中的区别仅在于雾化转盘1003包括多个切断层，任意两切断层之间设置有间隙用于喷洒液的喷洒。
利用上述的无人机进行喷洒时，电机驱动雾化转盘1003高速旋转，水泵11将喷洒液由水箱6送至喷洒口10的雾化转盘1003，喷洒液在离心力的作用下，沿着雾化转盘1003外表面上的切断层形成螺旋线状飞出，通过与空气撞击而形成细小的雾滴。采用这种雾化方式，可以通过改变雾化转盘1003中电机的电压调节雾化转盘1003的转速，达到调整雾化颗粒直径目的；同时通过调节输送泵的电机电压改变喷头的流量。
夜间使用时，可选的根据可视化摄像头，在底面观察喷洒面积，通过控制台调节液压缸15，调节照明灯14的角度，而观测待喷洒区域以及已喷洒区域，避免重复喷洒或者未全部喷洒而对药剂的浪费。
实施例2：
一种利用权利要求1所述无人机喷洒农药的方法，包括步骤
获取飞行航线及飞行航线内每一作业对象的待喷药区域，其中，作业对象离散化种植；飞行路线为作业区域内各作业对象的坐标，坐标包括各作业对象的边缘点的坐标和中心点的坐标；
待喷区域划分为多个作业对象，根据多页对象的坐标进行标记，后根据计算得出飞行路线。
按飞行航线一次飞往每一作业对象的待喷区域，根据待喷区域对作业对象的顶部进行喷药；
其中，根据待喷区域对作业对象进行喷药的步骤包括确定作业对象路径，确认待喷区域的高度以及确认药品补给点，根据作业对象路径对待喷区域进行喷药；
确认作业对象路径为再次确认坐标；
确认待喷区域的高度包括，获取作业对象的至少一个最大高度值及各最大高度值所对应的最大高度值点，并利用预设的拟合公式生成穿过所述最大高度值点和所述待喷药范围的中心点的初始路径，所述药品补给点为所述作业对象内的固定坐标点，固定点的确定根据作业对象的范围以及无人机的农药承载量而定，确保能够不间断的进行喷洒农药。
作为进一步优选的实施方式，所述按飞行航线一次飞往每一作业对象的待喷区域，根据待喷区域对作业对象进行喷药的步骤包括夜间喷洒，所述夜间喷洒的步骤包括通过信号控制开启照明灯，调节照明灯的照射范围，夜间照明的照明灯主要用于对待测区域的监控照明作用，能够依据无线摄像头实时监控待喷区域的环境，使其与单位时间内的喷药范围相一致，根据作业对象的密集程度调整无人机的高度以及照明灯的照射范围，不同作物间的密集程度不尽相同，其能够更好的依据作物不同实现调节农药的喷洒范围，合理的节约农药的用量保证作物正常生长所需的浓度。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种多角度照明高效农用喷洒无人机，包括无人机主体，其特征在于：所述无人机主体内设有控制芯片、电池以及电磁阀，所述无人机的顶部设有螺旋桨，所述无人机主体内部还设有水箱，所述无人机主体连接固定筋板，所述固定筋板的另一端连接方向控制桨，所述无人机主体底侧还设有信号收发器，以及与所述水箱连接的喷洒口，所述水箱与喷洒口之间设有固定在所述无人机主体上的水泵，所述无人机主体前侧安装有异形的照明灯主体，所述照明灯主体活动连接在照明灯固定板的一端，所述照明灯固定板上装有照明灯，所述照明灯主体与照明灯固定板相连接的另一端之间设有液压缸。
2.如权利要求1所述的多角度照明高效农用喷洒无人机，其特征在于：所述照明灯固定板上的照明灯为发光二极管。
3.如权利要求2所述的多角度照明高效农用喷洒无人机，其特征在于：所述照明灯固定板和液压缸均有四个。
4.如权利要求1所述的多角度照明高效农用喷洒无人机，其特征在于：所述喷洒口包括罩壳、电机、安装座、雾化转盘；所述罩壳密封设置在所述安装座的一侧，与安装底座形成喷洒液容纳空间；所述雾化转盘设置在所述安装座的另一侧，所述雾化转盘上设置有多个离心孔；所述安装座的中心设置有通孔，所述电机设置在所述罩壳内，电机轴从所述通孔中穿出与所述雾化转盘连接，带动所述雾化转盘转动使所述喷洒液从所述离心孔甩出。
5.如权利要求4所述的多角度照明高效农用喷洒无人机，其特征在于：所述离心孔为多层分布，每相邻两层之间间隔分布。
6.如权利要求4、5中任意一项所述的多角度照明高效农用喷洒无人机，其特征在于：所述雾化转盘呈圆锥状结构。
7.如权利要求4所述的多角度照明高效农用喷洒无人机，其特征在于：所述喷洒口还包括：锁紧螺丝，所述电机轴从所述雾化转盘的底部穿出，通过所述锁紧螺丝与所述雾化转盘的底部固定连接。
8.如权利要求7所述的多角度照明高效农用喷洒无人机，其特征在于：所述雾化转盘上设置有多个切断层，每相邻两个所述切断层之间设置有间隙代替所述离心孔。
9.一种利用权利要求1所述无人机喷洒农药的方法，其特征在于：包括步骤
获取飞行航线及飞行航线内每一作业对象的待喷药区域，其中，作业对象离散化种植；飞行路线为作业区域内各作业对象的坐标，所述坐标包括各作业对象的边缘点的坐标和中心点的坐标；
按飞行航线一次飞往每一作业对象的待喷区域，根据待喷区域对作业对象的顶部进行喷药；
其中，所述根据待喷区域对作业对象进行喷药的步骤包括确定作业对象路径，确认待喷区域的高度以及确认药品补给点，根据作业对象路径对待喷区域进行喷药；
所述确认待喷区域的高度包括，获取作业对象的至少一个最大高度值及各最大高度值所对应的最大高度值点，并利用预设的拟合公式生成穿过所述最大高度值点和所述待喷药范围的中心点的初始路径，所述药品补给点为所述作业对象内的固定坐标点。
10.根据权利要求9所述的喷洒农药的方法，其特征在于：所述按飞行航线一次飞往每一作业对象的待喷区域，根据待喷区域对作业对象进行喷药的步骤包括夜间喷洒，所述夜间喷洒的步骤包括通过信号控制开启照明灯，调节照明灯的照射范围，使其与单位时间内的喷药范围相一致，喷药范围的不同主要取决于作业对象的高度值，作业对象的高度值来自于作业对象的密集程度。
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