一种全自动农药喷洒无人机及无人机航线规划方法与流程

2021-02-14 17:02:40|

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本发明涉及无人机技术领域，具体为一种全自动农药喷洒无人机及无人机航线规划方法。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作，与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务，无人机按应用领域，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需，目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援。

现有的农业药物喷洒大多采用人工喷洒，喷洒效率较低，且工作人员的劳动强度较大，且有时人工喷洒不够全面，会导致遗漏喷洒，影响农药喷洒的质量。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种全自动农药喷洒无人机及无人机航线规划方法，具备节省劳动力，降低了工作人员的劳动强度，提高了农药喷洒的效率，且通过无人机航迹规划农药喷洒不会重喷，也不漏喷，同时无人机具有低电压提示，药箱无药后可以自动返航，提高了农药喷洒的质量等优点，解决了喷洒效率较低，且工作人员的劳动强度较大，且有时人工喷洒不够全面，会导致遗漏喷洒，影响农药喷洒的质量的问题。

(二)技术方案

为实现上述农药喷洒具备节省劳动力，降低了工作人员的劳动强度，提高了农药喷洒的效率，且通过无人机航迹规划农药喷洒不会重喷，也不漏喷，同时无人机具有低电压提示，药箱无药后可以自动返航，提高了农药喷洒的质量的目的，本发明提供如下技术方案：一种全自动农药喷洒无人机，包括无人机主体、遥控器主体和药箱主体，所述无人机主体的下表面与药箱主体的上表面固定连接，所述无人机主体与遥控器主体通过无线电通信连接，所述药箱主体的外壁倾斜固定连接有两个对称分布的u形板，所述u形板的内壁通过第一滚动轴承转动连接有转杆，两个所述转杆的杆壁分别固定连接有第一喷头和第二喷头，所述第一喷头和第二喷头的侧壁均铰接有连接杆，两个所述连接杆远离u形板的一端共同铰接有螺母，所述螺母的内壁螺纹连接有螺杆，所述螺杆的顶端通过第二滚动轴承与药箱主体的下表面转动连接，所述螺杆的杆壁固定套接有第一齿轮，所述药箱主体的下表面固定连接有马达，所述马达的输出端固定连接有第二齿轮，所述第一齿轮的侧壁与第二齿轮的侧壁啮合，所述药箱主体的底端内壁固定连接有泵机，所述泵机的输出端固定连通有三通管，所述三通管的两端均固定连通有软管，两个所述软管的底端均穿过药箱主体的底端并分别与第一喷头和第二喷头的输入端固定连通。

优选的，所述无人机主体包括具有信号接收功能的第一信号接收模块、具有数据处理功能的第一数据处理模块、具有无人机电量报警模块、具有gps定位功能的第二gps定位模块、具有药箱药量监控功能的药箱监控模块、具有无人机自动返航功能的自动返航模块、具有信号发送功能的第一信号发送模块和具有执行无人机飞行能力的无人机动作执行模块，所述第一信号接收模块与第一数据处理模块通信连接，所述第一数据处理模块与自动返航模块通信连接，所述药箱监控模块与第一数据处理模块通信连接，所述无人机电量报警模块与第一数据处理模块通信连接，所述第二gps定位模块与第一数据处理模块相互通信连接，所述第一数据处理模块分别与无人机动作执行模块和第信号发送模块通信连接。

优选的，所述遥控器主体包括具备信号接收功能的第二信号接收模块、具备数据处理功能的第二数据处理模块、具备gps定位功能的第一gps定位模块、具备人机交互功能的人机交互模块和具备信号发送功能的第二信号发送模块，所述第二信号接收模块与第二数据处理模块通信连接，所述第二数据处理模块分别与第一gps定位模块和人机交互模块互相通信连接，所述第二数据处理模块与第二信号发送模块通信连接。

优选的，所述螺杆的底端固定连接有挡块。

优选的，所述药箱主体的侧壁固定连通有加水斗，所述加水斗的顶端内壁螺纹连接有封口塞。

优选的，两个所述软管上均固定连通有电磁阀。

一种全自动农药喷洒无人机航线规划方法，该方法的具体步骤为：

步骤1：打开遥控器主体，进入人机交互模块上的人机交互界面；

步骤2：在人机交互模块上的人机交互界面中点击农田规划选项；

步骤3：然后通过遥控器主体内第一gps定位模块进行测量农田，且保证gps精度在米左右，确保gps的信号大于等于10；

步骤4：之后点击人机交互模块上的人机交互界面中点击农田测量选项；

步骤5：然后工作人员手持遥控器主体，沿目标田块边界绕走一圈，进行田块测量；

步骤6：在田块拐角处点击人机交互模块上的人机交互界面中点击农田上的c2定位点；

步骤7：如遇田块内的障碍物，则点击人机交互模块上的人机交互界面中障碍物测量c1点，同时工作人员围绕障碍物走完一圈后，点击结束障碍物测量，障碍物标记完成后；

步骤8：之后工作人员可继续沿田块边界走，完成田块测量；

步骤9：测量完田块与障碍物后点击人机交互模块上的人机交互界面中结束测量选项；

步骤10：然后在人机交互模块上的人机交互界面中长按一个航点不放然后拖动到目标地点；

步骤11：单击一个航点后，航点颜色由紫色变成蓝色，同时界面出现航点微调按钮，然后根据需要对航点进行微调；

步骤12：之后在人机交互模块上的人机交互界面中航线编辑模式下双击任意一个航点进行航点删除；

步骤13：长按人机交互模块上的人机交互界面中显示的志测障碍物，选择障碍物边界形状拉动航点，可调整障碍物区域；

步骤14：之后工作人员可在人机交互模块上的人机交互界面中调整作业区域与对应航线方向，并根据作业要求进行作业内缩距离设置；

步骤15：手持遥控器走到作业田块选择一个具有标识性的参照物作为标定点c3；

步骤16：之后保存任务，对作业任务进行命名的作业对象选择点击完成；

步骤17：然后打开遥控器，开启无人机，打开人机交互界面中任务列表选项，调用已规划的作业任务，轻触屏幕进行编辑航线后，设定作业行距、相对作物高度等参数；

步骤18：之后将飞行器放置在标定点所示位置，点击纠正偏移选项

步骤19：然后点击执行任务选项，人机交互模块上的人机交互界面中弹出设置作业方式提示；

步骤20：之后在人机交互模块上的人机交互界面中上设置好飞行速度、亩用量等参数后，最后点击确定选项，完成无人机航线规划。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种全自动农药喷洒无人机及无人机航线规划方法，具备以下有益效果：

1、该全自动农药喷洒无人机及无人机航线规划方法，通过设置有马达、连接杆、喷头和螺杆，当需要喷洒农药之前，启动马达，马达通过第一齿轮和第二齿轮带动螺杆转动，螺杆带动螺母移动，螺母通过连接杆带动第一喷头和第二喷头在u形板上偏转，调整农药喷洒的宽度，且保证喷洒使不会有遗漏，不会重复喷洒，该结构能够避免有的地方农药重复喷洒，也不会造成农药遗漏喷洒，能够有效的提高了农药喷洒的质量。

2、该全自动农药喷洒无人机及无人机航线规划方法，通过设置有无人机主体、泵机和遥控器主体，当工作人员通过遥控器主体内第二信号接收模块、第二数据处理模块、第一gps定位模块和人机交互模块完成无人机的航迹规划，并通过第二信号发送模块连接无人机主体，使无人机启动并完成喷洒农药的目的，同时启动泵机，使泵机输送药箱内农药完成喷洒任务，另外，通过药箱监控模块发现药箱无药的时候，通过自动返航模块控制无人机返回，也能够通过无人机电量报警机构监控无人机主体的电量，该结构不需要人工喷洒农药，省时省力，降低了工作人员的劳动强度，同时提高了农药喷洒的效率，也能够保障农药喷洒更加全面。

附图说明

图1为本发明提出的一种全自动农药喷洒无人机及无人机航线规划方法的全自动农药喷洒无人机结构示意图；

图2为本发明提出的一种全自动农药喷洒无人机及无人机航线规划方法的全自动农药喷洒无人机遥控器的结构示意图；

图3为本发明提出的一种全自动农药喷洒无人机及无人机航线规划方法的全自动农药喷洒无人机a部分的结构示意图；

图4为本发明提出的一种全自动农药喷洒无人机及无人机航线规划方法的原理图。

图中：1无人机主体、2遥控器主体、3药箱主体、4u形板、5转杆、6第一喷头、7第二喷头、8连接杆、9螺母、10螺杆、11第一齿轮、12马达、13第二齿轮、14泵机、15三通管、16软管、17挡块、18电磁阀。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

请参阅图1-4，一种全自动农药喷洒无人机，包括无人机主体1、遥控器主体2和药箱主体3，无人机主体1的下表面与药箱主体3的上表面固定连接，无人机主体1与遥控器主体2通过无线电通信连接，药箱主体3的外壁倾斜固定连接有两个对称分布的u形板4，u形板4的内壁通过第一滚动轴承转动连接有转杆5，两个转杆5的杆壁分别固定连接有第一喷头6和第二喷头7，第一喷头6和第二喷头7的侧壁均铰接有连接杆8，两个连接杆8远离u形板4的一端共同铰接有螺母9，螺母9的内壁螺纹连接有螺杆10，螺杆10的顶端通过第二滚动轴承与药箱主体3的下表面转动连接，螺杆10的杆壁固定套接有第一齿轮11，药箱主体3的下表面固定连接有马达12，马达12的输出端固定连接有第二齿轮13，第一齿轮11的侧壁与第二齿轮13的侧壁啮合，药箱主体3的底端内壁固定连接有泵机14，泵机14的输出端固定连通有三通管15，三通管15的两端均固定连通有软管16，两个软管16的底端均穿过药箱主体3的底端并分别与第一喷头6和第二喷头7的输入端固定连通。

无人机主体1包括具有信号接收功能的第一信号接收模块、具有数据处理功能的第一数据处理模块、具有无人机电量报警模块、具有gps定位功能的第二gps定位模块、具有药箱药量监控功能的药箱监控模块、具有无人机自动返航功能的自动返航模块、具有信号发送功能的第一信号发送模块和具有执行无人机飞行能力的无人机动作执行模块，第一信号接收模块与第一数据处理模块通信连接，第一数据处理模块与自动返航模块通信连接，药箱监控模块与第一数据处理模块通信连接，无人机电量报警模块与第一数据处理模块通信连接，第二gps定位模块与第一数据处理模块相互通信连接，第一数据处理模块分别与无人机动作执行模块和第信号发送模块通信连接。

遥控器主体2包括具备信号接收功能的第二信号接收模块、具备数据处理功能的第二数据处理模块、具备gps定位功能的第一gps定位模块、具备人机交互功能的人机交互模块和具备信号发送功能的第二信号发送模块，第二信号接收模块与第二数据处理模块通信连接，第二数据处理模块分别与第一gps定位模块和人机交互模块互相通信连接，第二数据处理模块与第二信号发送模块通信连接。

螺杆10的底端固定连接有挡块17。

药箱主体3的侧壁固定连通有加水斗，加水斗的顶端内壁螺纹连接有封口塞。

两个软管16上均固定连通有电磁阀18。

一种全自动农药喷洒无人机航线规划方法，该方法的具体步骤为：

步骤1：打开遥控器主体，进入人机交互模块上的人机交互界面；

步骤2：在人机交互模块上的人机交互界面中点击农田规划选项；

步骤3：然后通过遥控器主体内第一gps定位模块进行测量农田，且保证gps精度在米左右，确保gps的信号大于等于10；

步骤4：之后点击人机交互模块上的人机交互界面中点击农田测量选项；

步骤5：然后工作人员手持遥控器主体，沿目标田块边界绕走一圈，进行田块测量；

步骤6：在田块拐角处点击人机交互模块上的人机交互界面中点击农田上的c2定位点；

步骤8：之后工作人员可继续沿田块边界走，完成田块测量；

步骤9：测量完田块与障碍物后点击人机交互模块上的人机交互界面中结束测量选项；

步骤10：然后在人机交互模块上的人机交互界面中长按一个航点不放然后拖动到目标地点；

步骤11：单击一个航点后，航点颜色由紫色变成蓝色，同时界面出现航点微调按钮，然后根据需要对航点进行微调；

步骤12：之后在人机交互模块上的人机交互界面中航线编辑模式下双击任意一个航点进行航点删除；

步骤13：长按人机交互模块上的人机交互界面中显示的志测障碍物，选择障碍物边界形状拉动航点，可调整障碍物区域；

步骤14：之后工作人员可在人机交互模块上的人机交互界面中调整作业区域与对应航线方向，并根据作业要求进行作业内缩距离设置；

步骤15：手持遥控器走到作业田块选择一个具有标识性的参照物作为标定点c3；

步骤16：之后保存任务，对作业任务进行命名的作业对象选择点击完成；

步骤18：之后将飞行器放置在标定点示位置，点击纠正偏移选项

步骤19：然后点击执行任务选项，人机交互模块上的人机交互界面中弹出设置作业方式提示；

步骤20：之后在人机交互模块上的人机交互界面中上设置好飞行速度、亩用量等参数后，最后点击确定选项，完成无人机航线规划。

综上所述，该全自动农药喷洒无人机及无人机航线规划方法，当需要喷洒农药之前，启动马达12，马达12通过第一齿轮11和第二齿轮13带动螺杆10转动，螺杆10带动螺母9移动，螺母9通过连接杆8带动第一喷头6和第二喷头7在u形板4上偏转，调整农药喷洒的宽度，且保证喷洒使不会有遗漏，不会重复喷洒，该结构能够避免有的地方农药重复喷洒，也不会造成农药遗漏喷洒，能够有效的提高了农药喷洒的质量，当工作人员通过遥控器主体2内第二信号接收模块、第二数据处理模块、第一gps定位模块和人机交互模块完成无人机的航迹规划，并通过第二信号发送模块连接无人机主体1，使无人机启动并完成喷洒农药的目的，同时启动泵机14，使泵机14输送药箱内农药完成喷洒任务，另外，通过药箱监控模块发现药箱无药的时候，通过自动返航模块控制无人机返回，也能够通过无人机电量报警机构监控无人机主体1的电量，该结构不需要人工喷洒农药，省时省力，降低了工作人员的劳动强度，同时提高了农药喷洒的效率，也能够保障农药喷洒更加全面。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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