CN114651799A - 一种飞行设备的药液喷施方法及飞行设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了自动药液喷施领域的一种飞行设备的药液喷施方法及飞行设备，具体包括获取病虫害区域信息，计算得出病虫害区域最小外接矩形的长和宽；再根据病虫害区域最小外接矩形的长和宽，计算获得飞行设备的行使速度；结合病虫害区域最小外接矩形的顶点坐标信息、飞行设备的行驶速度，计算得出药液喷头距农作物表面距离，以及药液喷头调节阀的开启持续时间，根据实际病虫害区域最小外接矩形为待喷洒区域，进行农药喷洒，解决喷施效率低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞行设备的药液喷施方法及飞行设备，属于自动药液喷施方面的技术领域。
背景技术
随着科技发展进步，农业的各个环节逐渐呈现出自动化、智能化的趋势。目前在农业病虫害防治领域，主要以“人工精准喷施+机器大面积无差别喷施”相结合的方式为主，人工的方式耗时耗力，不仅人力成本高昂，而且效率低下、持续作业时间有限。且大部分农药喷雾对人体都有害，工作人员长期暴露在该环境下，可能对身体造成不可逆的伤害。而机器大面积无差别喷施的方式，虽然覆盖面积大、效率高，但仅限于预防病虫害灾情，对于已染病的农作物，无法针对性喷施，且一定程度上存在着农药浪费问题。所以上述两种方法均存在着不可避免的缺陷。
目前在农业装备中，农业机器人种类众多，设计之初工程师考虑到稳定性等因素，农业机器人控制方案形成闭环，后期智能化升级的余地并不大，在病虫害防治领域的药液喷洒环节，仍没有科学合适的喷施方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种适用于持续作业型农业机器人的药液喷施方法，具有成本低、防治效果好、喷施效率高的优点。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
提供一种飞行设备的药液喷施方法，包括如下步骤：
获取病虫害区域信息，包括病虫害区域最小外接矩形的顶点坐标信息；
获取飞行设备的行驶速度；
结合病虫害区域最小外接矩形的顶点坐标信息、飞行设备的行驶速度，计算得出药液喷头距农作物表面距离，以及药液喷头调节阀的开启持续时间；
根据实际病虫害区域最小外接矩形为待喷洒区域，进行精准农药喷洒，且节省农药用量，避免二次污染。
进一步的，所述病虫害区域信息还包括根据病虫害区域最小外接矩形的顶点坐标信息，计算得出病虫害区域最小外接矩形的长和宽。
进一步的，所述病虫害区域最小外接矩形的长和宽计算如下：
L1为病虫害区域最小外接矩形的长，W1为病虫害区域最小外接矩形的宽，(xmin,ymin)和(xmax,ymax)为病虫害区域最小外接矩形的一组对角的顶点坐标，该组坐标由相机坐标系转换为世界坐标系，度量单位为实际长度，单位mm。
进一步的，所述药液喷头距农作物表面距离及药液喷头调节阀的开启持续时间计算如下：
h为药液喷头距农作物表面距离，单位为mm；t为药液喷头调节阀的开启持续时间，单位为s；v为飞行设备的行驶速度，单位为mm/s；α为安装的扇面喷嘴的喷雾夹角，单位为°；k为比例系数，范围为1.05～1.1。
进一步的，所述飞行设备的行驶速度为药液喷施过程中的恒定速度，所述药液喷头喷出的水雾呈“一字型扇面”，
本发明还提供一种飞行设备，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
(1)获取病虫害区域信息后，飞行设备无需暂停运行，保持行进过程中，即可完成药液喷施，提高病虫害防治喷洒效率；
(2)针对农作物病虫害区域最小外接矩形的长和宽，精准喷施，使得药液喷雾落在农作物表面的区域，刚好覆盖病虫害区域，节省农药用量，避免二次污染；
(3)药液喷施方法，有效减小对控制器的性能依赖，操作简单，成本低。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种飞行设备的药液喷施方法流程图；
图2是本发明实施例提供的一种飞行设备进行药液喷施过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1是本发明实施例提供的一种飞行设备的药液喷施方法流程图，图2是本发明实施例提供的一种飞行设备进行药液喷施过程示意图，具体所采用的技术方案如下：
步骤一：获取病虫害区域位置信息，包括病虫害区域最小外接矩形的一组顶点坐标，用于计算病虫害区域最小外接矩形的长L1和宽W1。接收待喷施的病虫害区域最小外接矩形的顶点坐标(xmin,ymin)和(xmax,ymax)(一般为一组对角顶点的坐标)，该组坐标默认经过坐标转换，由相机坐标系转换为世界坐标系，即度量单位为实际长度，单位为毫米。
通过式(1)计算得出待喷施区域最小外接矩形的长L1和宽W1。
步骤二：获取飞行设备移动速度v；
目前已广泛应用的农业机器人，一般为履带式或者轮式底盘，运行过程中可以保证除启动加速阶段和停机减速阶段，其余过程速度恒定，故通过有线或无线数据传输方式，可以接收到农业机器人行驶速度v。
步骤三：结合病虫害区域最小外接矩形的长L1和宽W1，以及飞行设备移动速度v，计算得出喷头距农作物表面距离h，和喷头调节阀的开启持续时间t，将抽象的喷洒控制任务，转变为具体的对两个变量的调控，优化控制逻辑。
本发明实施例喷施方法以喷雾夹角为30°、孔径为2.0mm的槽缝式扇面喷嘴为例，搭配比例阀，在恒压条件下，使得喷出的水雾呈“一字型扇面”，通过控制喷头距待喷施农作物表面的距离h这个单一变量，使得落在待喷施农作物表面的药液水雾覆盖宽度W2不同，则h和W2的对应关系为式(2)所示。
W2＝2h·tan15° 式(2)
关于药液水雾覆盖的长度L2，则是根据步骤二获取到的农业机器人行驶速度v及喷头持续喷洒时间t来控制，上述三者变量的关系为式(3)。
L2＝t·v 式(3)
为使药液水雾在待喷施农作物表面形成的矩形，完全覆盖住农作物病虫害区域的最小外接矩形，则要求L2≥L1、W2≥W1，结合式(1)、式(2)和式(3)，我们需要调控的两个变量，喷头距农作物表面距离h、喷头持续喷洒时间t的表达式如式(4)所示。
h为药液喷头距农作物表面距离，单位为毫米mm；t为药液喷头调节阀的开启持续时间，单位为秒s；v为飞行设备的行驶速度，单位为毫米每秒mm/s；α为安装的扇面喷嘴的喷雾夹角，根据选购型号的区别而不同，单位为度；k＝1.05～1.1，为比例系数。
为了达到更好的农药喷施效果，经过实际试验，可以对喷头距农作物表面距离h、喷头持续喷洒时间t两个变量乘上比例系数k(k＝1.05～1.1)，从而使得W2和L2略大于W1和L1，保证了一定的裕量，从实际喷施效果来看，体现为药液覆盖区域略大于病虫害最小外接矩形区域。
步骤四：正式开始执行药液喷洒任务，以药液水雾矩形完全覆盖病虫害区域最小外接矩形，认定为完成喷洒任务。
另一方面，本发明还提供了一种飞行设备，其特征在于，包括处理器及存储介质，所述存储介质用于存储指令，所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行一种飞行设备的药液喷施方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明的实施例提供了一种飞行设备的药液喷施方法及飞行设备，可以在飞行设备不停机、持续前进的过程中，通过采集机器运行速度信息、病虫害区域最小外接矩形的顶点位置坐标，计算出喷头距农作物表面距离，和喷头调节阀的开启持续时间，通过调控这两个变量，实现对药液水雾形状的控制，使药液水雾形状能够完全覆盖病虫害区域最小外接矩形，从而达到定量喷施、精准防控病虫害灾情的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种飞行设备的药液喷施方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取病虫害区域信息，包括病虫害区域最小外接矩形的顶点坐标信息；
获取飞行设备的行驶速度；
结合病虫害区域最小外接矩形的顶点坐标信息、飞行设备的行驶速度，计算得出药液喷头距农作物表面距离，以及药液喷头调节阀的开启持续时间；
根据实际病虫害区域最小外接矩形为待喷洒区域，进行农药喷洒。
2.根据权利要求1所述的一种飞行设备的药液喷施方法，其特征在于，所述病虫害区域信息还包括根据病虫害区域最小外接矩形的顶点坐标信息，计算得出病虫害区域最小外接矩形的长和宽。
3.根据权利要求2所述的一种飞行设备的药液喷施方法，其特征在于，所述病虫害区域最小外接矩形的长和宽计算如下：
L1为病虫害区域最小外接矩形的长，W1为病虫害区域最小外接矩形的宽，(xmin,ymin)和(xmax,ymax)为病虫害区域最小外接矩形的一组对角的顶点坐标，该组坐标由相机坐标系转换为世界坐标系，度量单位为实际长度，单位mm。
4.根据权利要求3所述的一种飞行设备的药液喷施方法，其特征在于，所述药液喷头距农作物表面距离及药液喷头调节阀的开启持续时间计算如下：
h为药液喷头距农作物表面距离，单位为mm；t为药液喷头调节阀的开启持续时间，单位为s；v为飞行设备的行驶速度，单位为mm/s；α为安装的扇面喷嘴的喷雾夹角，单位为°；k为比例系数，范围为1.05～1.1。
5.根据权利要求1所述的一种飞行设备的药液喷施方法，其特征在于，所述飞行设备的行驶速度为药液喷施过程中的恒定速度，所述药液喷头喷出的水雾呈“一字型扇面”，
6.一种飞行设备，其特征在于，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行权利要求1～5任一项所述方法的步骤。
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