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专利号: 2022102554444
申请人: 沈阳农业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 农业;林业;畜牧业;狩猎;诱捕;捕鱼
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:

1.一种农用无人机变量撒播施肥方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)无人机在作业地块上航行,通过地理信息采集模块的RTK地理信息采集单元采集农田的地块信息;

(2)通过视觉传感器模块捕捉作物的生长状态,并结合模糊PID变量撒播算法,根据撒播量公式计算出作业地块的撒播总量以及作业地块的颗粒肥撒播流量;所述模糊PID变量撒播算法为:;

式中, k为采样序号,T为采样时间,e为系统误差,kp为比例系数,作用是加快系统的响应速度,ki积分作用系数,作用是消除系统的稳态误差,kd微分作用系数;

所述撒播量公式为:

式中,Q为排肥总量,t为撒播机工作时间,ni为撒播装置电机输出转速,w为作业幅宽,q为撒播量设定值,m为地块面积,P为撒播装置每转施肥量;

(3)通过位置网络基站单元构建撒播区域飞行轨迹后,通过数据传输模块将数据发送给数据处理模块;

(4)数据处理模块接收到以上数据后,结合风压变送器采集到的无人机当前行进速度与测速传感器模块采集到的撒播转盘当前的转速进行耦合;数据处理模块将耦合数据传输给嵌入式模块,嵌入式模块调用PWM占空比模型,将当前撒播转盘的转速与速度对照表的转速进行映射,计算出差值并转换成对应占空比;

所述PWM占空比模型公式为:

式中,T为周期时间,t1为高电平时间,t2为低电平时间,D为占空比;

(5)对差值进行补偿;嵌入式模块控制稳压模块对旋转驱动电机当前电压进行稳压,该旋转驱动电机的电压在15v‑35v之间变化并输出PWM占空比数值对应的转速,作用在撒播转盘上,完成变量撒播作业过程。

2.一种应用权利要求1所述的农用无人机变量撒播施肥方法的农用无人机变量撒播施肥装置,其特征在于,包括无人机和撒播施肥机构,所述撒播施肥机构挂载在无人机上,该撒播施肥机构包括用于存放物料的料箱、用于调节物料的流量大小的流量调节机构和用于通过离心作用将物料甩飞的撒播机构;

所述流量调节机构包括下料通道、下料挡板以及用于驱动下料挡板靠近或远离下料通道的挡板驱动机构,所述下料通道连通在料箱的出口;

所述撒播机构包括撒播转盘、撒播侧板和用于驱动撒播转盘进行旋转的旋转驱动机构,所述撒播转盘位于下料通道的出口的下方,该撒播转盘的上表面沿着圆周的方向均匀设置有多个分隔条,相邻的两个分隔条之间构成用于承接物料的接料区;所述撒播侧板局部开放地包围在多个分隔条的外侧。

3.根据权利要求2所述的农用无人机变量撒播施肥装置,其特征在于,还包括控制系统,该控制系统包括数据处理模块、数据传输模块、数据存储模块以及嵌入式模块,所述数据处理模块通过所述嵌入式模块与旋转驱动机构和挡板驱动机构电连接。

4.根据权利要求3所述的农用无人机变量撒播施肥装置,其特征在于,所述控制系统还包括用于实时监测无人机前进速度的风压变送器。

5.根据权利要求3所述的农用无人机变量撒播施肥装置,其特征在于,所述控制系统还包括用于实时监测撒播转盘的转速的测速模块,该测速模块与数据处理模块连接。

6.根据权利要求3所述的农用无人机变量撒播施肥装置,其特征在于,所述控制系统还包括地理信息采集模块,该地理信息采集模块包括用于对农田进行循迹得出农田地块信息的RTK地理信息采集单元和用于存储RTK地理信息采集单元采集到的相关信息的位置网络基站单元;

所述位置网络基站单元通过所述数据传输模块与数据处理模块连接。

7.根据权利要求3所述的农用无人机变量撒播施肥装置,其特征在于,所述控制系统还包括视觉传感器模块,该视觉传感器模块捕捉被施肥作物的疏密程度和生长状态。