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专利号: 2018106075419
申请人: 南通职业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 飞行器;航空;宇宙航行
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种精确控制的自主飞行农药喷洒无人机,其特征在于,包括:机体(1)、四个或四个以上旋翼(2)、起落架(3)、安装板(31)、外挂药箱(4)、控制装置(5)、电源(6);所述机体(1)设置拍摄装置(5);

所述外挂药箱(4)包括:外壳(41)、喷药杆(42)、微型液泵(43)、药箱电源(44)、药箱无线通信模块(45)、电源插槽(46);所述外壳(41)顶面,设置加药口(42),加药口(42)通过密封盖(43)密封,所述密封盖(43)包括超声波测位传感器(47)以及固定导线(48),所述固定导线(48)一端连接密封盖,另一端插入电源插槽(46);所述外壳(41)顶面四边具有延长边(49),所述延长边(49)设置与安装孔(32)对应孔;所述延长边(49)与安装板(31)通过螺栓(491)连接;所述微型液泵(43)、药箱无线通信模块(45)、微型马达(424)的导线(481)插入电源插槽(46);

所述外壳(41)顶面平均散布具透气孔位(411);所述外壳(41)顶面内侧面垂直向下设置若干防涌隔板(412);所述外壳(41)底部设置药液孔(413);所述微型液泵(43)安装在所述外壳(41)底部,并且所述微型液泵(43)输入端插入所述药液孔(413),并密封;

所述喷药杆(42)包括:固定节(421)、伸缩节(422)、喷药头(423)、微型马达(424)、旋转头(425)、固定杆(426);所述喷药杆(42)通过固定节(421)的固定杆(426)固定安装在所述外挂药箱(4)底部,中间部位具有开孔(427),所述微型液泵(43)输出端通过软管(428)与所述开孔(427)连接,并密封;其中伸缩节(422)插入固定节(421),并且插入端通过弹性材料(429)与固定节(421)密封连接;所述伸缩节(422)外露端,与喷药头(423)连接;所述固定节(421)两端对称插入一个伸缩节(422);所述固定节(421)两端固定安装微型马达(424),所述微型马达(424)前端安装旋转头(425);所述伸缩节(422)靠近马达面具有螺旋纹(430);

所述旋转头(425)与螺旋纹(430)匹配;

所述控制装置(5),包括:处理器(51)、陀螺仪(52)、加速度传感器(53)、高度计(54)、电子罗盘(55)、GPS(56)、主控无线通信模块(57);所述控制装置(5)中元器件集成在电路板实现功能;所述处理器(51)通过加速度传感器(53)数据计算PWM喷洒控制,通过所述陀螺仪(52)、高度计(54)数据计算喷药杆伸缩节伸缩量;通过所述电子罗盘(55)、GPS(56)进行导航;所述主控无线通信模块(57)具备控制通信和图像传输通信协议;所述处理器(51)通过超声波测位传感器(47)判断外挂药箱(4)的药液高度计算剩余农药。

2.根据权利要求1所述的一种精确控制的自主飞行农药喷洒无人机,其特征在于:所述机体(1)与起落架(3)一体成型。

3.根据权利要求1所述的一种精确控制的自主飞行农药喷洒无人机,其特征在于:所述防涌隔板(412)可设置在底部,向上延伸,底部位置开孔流通。

4.根据权利要求1所述的一种精确控制的自主飞行农药喷洒无人机,其特征在于:所述外挂药箱(4)为长方体或圆柱体,所述外挂药箱(4)制作材料为工程塑料;所述机体(1)框架与起落架(3)采用碳纤维材料。

5.根据权利要求1所述的一种精确控制的自主飞行农药喷洒无人机,其特征在于:所述气压高度计为气压高度计,采用MS5611芯片,所述陀螺仪(52)选用L3GD20H 16bit芯片,所述加速度传感器(53)选用LSM303D 14bit芯片,所述电子罗盘(55)采用HMC5843芯片。

6.根据权利要求1所述的一种精确控制的自主飞行农药喷洒无人机,其特征在于:所述拍摄装置(5),通过所述主控无线通信模块(57)传输给地面接收端。

7.根据权利要求1所述的一种精确控制的自主飞行农药喷洒无人机,其特征在于:所述防涌隔板(412)高度为所述外挂药箱(4)高度的5/6。

8.根据权利要求1所述的一种精确控制的自主飞行农药喷洒无人机,其特征在于:所述无线通信模块(57)使用XBEE技术。

9.一种使用如权利要求1-5任一项所述的自主飞行农药喷洒无人机的植保方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)设置参数,由无人机在满载情况下上升至预设高度,确定当前环境参数,包括喷洒宽度、喷洒范围、喷洒高度、GPS初始坐标、当前风力速度、偏移角度,并根据环境参数计算飞行初始值;所述处理器根据拍摄装置的拍摄图像,确定喷洒宽度,并根据喷洒宽度、喷洒范围和GPS坐标,自动进行路径规划后进行喷洒;

(2)动态调节喷洒作业:无人机由初始值开始进行喷洒作业,并实时采集环境数据,所述处理器根据所述环境数据进行综合动态调节:包括:(2.1)根据偏移角度所述处理器计算伸缩量,所述伸缩量计算公式如下:

伸缩量=伸缩节长度*cos(a)+b,其中a为偏移角度,b为风速经验值;

b=(当前风速/返航风速)*伸缩节长度*0.2;

所述微型马达根据所述处理器计算结果启动,旋转头带动伸缩节螺旋纹,伸缩节向内或向外移动;并且两侧伸缩节同时同方向移动;

(2.2)判断当前风力速度是否大于第一阈值,若否,则不响应,若是,则处理器计算PWM喷洒信号,控制调节微型液泵转速以增加输液量;判断预设时间内风力变化值是否大于返航风速,若否,则不响应,若是,则返航;

(3)所述处理器检测药液量、电池的电量、电源的电量计算可飞行距离;若药液量不足,返航;若可飞行距离小于当前位置与GPS初始坐标之间距离,则关闭除控制通信之外所有功能,并记录当前GPS坐标,返航。

10.根据权利要求9所述的植保方法,其特征在于:b可以通过操作者手工实时调整。