CN113228920A - 一种自适应的巡航飞行除草机 - Google Patents

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钟栋青
于航
朱宇轩
杜建周
韦凌翔
胡月阳
王路明
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D34/00—Mowers; Mowing apparatus of harvesters
    • A01D34/01—Mowers; Mowing apparatus of harvesters characterised by features relating to the type of cutting apparatus
    • A01D34/412—Mowers; Mowing apparatus of harvesters characterised by features relating to the type of cutting apparatus having rotating cutters
    • A01D34/416—Flexible line cutters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
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    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
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Abstract

本发明涉及一种自适应的巡航飞行除草机，包括机体，螺旋桨及螺旋桨护罩以及机体上的Arduino，树莓派单片机，MPU6050陀螺仪，电机驱动模块，GPS定位模块，视觉识别摄像头与超声波传感器，还包括机体下方的电池模组，悬架，车轮，驱动电机，除草机外壳与割草绳。本发明结构设计合理，实用性强，利用GPS定位可以使飞行器对应除草范围自动划分工作区域及自动规划路线；使用视觉融合超声波传感器来检测周围环境状况及所在高度，从而控制飞行与除草行径，避开危险物保证安全作业；可以较精确地控制除草高度，不需要人力操控，任务调度时飞行代替陆地行走，横跨障碍物，大大节省了时间，提高了除草效率。

Description

一种自适应的巡航飞行除草机
技术领域
本发明涉及一种新型的飞行除草机，属于除草机领域。
背景技术
除草机又称割草机、剪草机、草坪修剪机等。除草机是一种用于修剪草坪、植被等的机械工具，它是由刀盘、发动机、行走轮、行走机构、刀片、扶手、控制部分组成。随着科学技术的飞速发展，除草机也得到了技术改进，使用除草机可以进行快速除草，节省了除草工人的作业时间，减少了大量的人力资源，但现有技术依然需要人力去调整调控除草机，处理大面积杂草坪仍然会耗费大量的人力财力。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种新型除草机，不需要人力调整，节省更多的人力财力，解决现有技术无法跨越的障碍。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种自适应的巡航飞行除草机，包括由机体和固定在机体上的螺旋桨、螺旋桨护罩共同组成的飞行器；所述机体上方安装有视觉识别摄像头、超声波传感器和综合处理板；所述机体下方固定有电池模组、悬架和割草机外壳，所述悬架位于机体与割草机外壳的中间，电机位于机体与割草机外壳中间，并与割草机外壳相连；所述悬架下端设有四个车轮，其中后端两个车轮中安装有驱动电机；割草绳与电机转轴相连，位于割草机外壳里面；所述综合处理板上设有Arduino，树莓派单片机，MPU6050陀螺仪，电机驱动模块和GPS定位模块；所述视觉识别摄像头与Arduino相连，GPS定位模块与树莓派单片机相连，超声波传感器与Arduino相连，电机驱动模块与Arduino相连。
所述GPS定位模块将数据反馈给树莓派单片机，从而自动规划除草路线，控制飞行器飞行到指定地点，到达指定地点后，视觉识别摄像头将图像数据反馈给Arduino，从而判断该除草区域环境状况，环境状况符合后，超声波传感器检测离地高度，将数据反馈给Arduino，从而控制飞行器降落，降落后开展除草工作，该区域除草工作结束，飞行器将根据规划好的路径，飞到下一工作区域，以此往复，直到除草工作结束。
本发明所述MPU6050陀螺仪用于保证飞行器的平衡状态，飞行器下方的电池模组为飞行器提供续航能力，悬架用于支撑车轮，后两车轮的驱动电机为车轮提供动力，除草机外壳与割草绳用于直接除草工作。
作为本发明的一种优选技术方案，所述螺旋桨一共有四个，飞行器为四旋翼，可提供更大的动力。
本发明所述GPS定位模块与树莓派单片机可为飞行器规划路线，使飞行器拥有自动巡航功能，当除草机到下一区域开展除草工作时，不需要人力调整，飞行除草机可自行前往。
所述视觉识别摄像头将图像数据反馈给Arduino，从而判断该除草区域环境状况，若适合除草，则开展除草工作，反之，则飞往下一除草地点。
所述超声波传感器将数据反馈给Arduino，Arduino，Arduino控制电机转动，若车轮触地，则电机转动。
作为本发明的一种优选技术方案，车轮的数量为四个，可保障除草机在工作中的平衡状态，并且车轮的材质为碳纤维，质地更轻，为飞行器减少更多的阻力。
作为本发明的一种优选技术方案，所述悬架设计为“井”字架，支撑力更强。
作为本发明的一种优选技术方案，除草部分放弃刀片，采用割草绳，质量更轻，为飞行器减少阻力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的结构三视图；
图3为本发明的剖面图；
图4为视觉识别摄像头的放大图；
图5为车轮处驱动电机的放大图；
图6为割草绳的结构示意图。
图中：1-螺旋桨，2-螺旋桨护罩，3-机体，4-超声波传感器，5-综合处理板，6-视觉识别摄像头，7-驱动电机，8-悬架，9-车轮，10-电机，11-割草机外壳，12-割草绳。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
实施例
如图1-6所示，一种自适应的巡航飞行除草机，包括由机体3和固定在机体上的螺旋桨1、螺旋桨护罩2共同组成的飞行器；所述机体3上方安装有视觉识别摄像头6、超声波传感器4和综合处理板5；所述机体3下方固定有电池模组、悬架8和割草机外壳11，所述悬架8位于机体3与割草机外壳11的中间，电机10位于机体3与割草机外壳11中间，并与割草机外壳11相连；所述悬架8下端设有四个车轮9，其中后端两个车轮9中安装有驱动电机7；割草绳12与电机10转轴相连，位于割草机外壳11里面；所述综合处理板5上设有Arduino，树莓派单片机，MPU6050陀螺仪，电机驱动模块和GPS定位模块；所述视觉识别摄像头与Arduino相连，GPS定位模块与树莓派单片机相连，超声波传感器4与Arduino相连，电机驱动模块与Arduino相连。
所述悬架8和割草机外壳11通过阴阳螺柱与机体3相连。
工作时，GPS定位模块将数据反馈给树莓派单片机，从而自动规划除草路线，控制飞行器飞行到指定地点，到达指定地点后，视觉识别摄像头6将图像数据反馈给Arduino，从而判断该除草区域环境状况，环境状况符合后，超声波传感器4检测离地高度，将数据反馈给Arduino，从而控制飞行器降落，降落后开展除草工作，该区域除草工作结束，飞行器将根据规划好的路径，飞到下一工作区域，以此往复，直到除草工作结束。

Claims (4)

1.一种自适应的巡航飞行除草机，其特征在于：包括由机体（3）和固定在机体上的螺旋桨（1）、螺旋桨护罩（2）共同组成的飞行器；所述机体（3）上方安装有视觉识别摄像头（6）、超声波传感器（4）和综合处理板（5）；所述机体（3）下方固定有电池模组、悬架（8）和割草机外壳（11），所述悬架（8）位于机体（3）与割草机外壳（11）的中间，电机（10）位于机体（3）与割草机外壳（11）中间，并与割草机外壳（11）相连；所述悬架（8）下端设有四个车轮（9），其中后端两个车轮（9）中安装有驱动电机（7）；割草绳（12）与电机（10）转轴相连，位于割草机外壳（11）里面；所述综合处理板（5）上设有Arduino，树莓派单片机，MPU6050陀螺仪，电机驱动模块和GPS定位模块；所述视觉识别摄像头（6）与Arduino相连，GPS定位模块与树莓派单片机相连，超声波传感器（4）与Arduino相连，电机驱动模块与Arduino相连。
2.根据权利要求1所述的一种自适应的巡航飞行除草机，其特征在于：所述的车轮材质为碳纤维。
3.根据权利要求1所述的一种自适应的巡航飞行除草机，其特征在于：所述的螺旋桨一共有四个，飞行器为四旋翼。
4.根据权利要求1所述的一种自适应的巡航飞行除草机，其特征在于：所述的悬架设计为“井”字型。
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