CN103299975B - 农用无人机自动精准加药装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及农药喷洒的装置及方法，具体地是一种农用无人机自动精准加药装置及方法。该农用无人机自动精准加药装置的第一升降单元安装于小车上，所述小车上设有运药箱，所述运药箱与无人机连接、用于向无人机加药；第二升降单元与第一升降单元连接，在所述第二升降单元上设有称重单元；所述控制器用于控制第一升降单元和第二升降单元的升降、以及接收所述称重单元的信号并控制运药箱向无人机加药。实现了无人机药量的精确控制，确保了无人机添加农药时不超过最大起飞载荷，或者根据精准施药的药量要求进行快速精确的添加，提高了无人机的作业效率，且本装置可移动作业，避免了无人机加药搬运不方便的问题。

Description

农用无人机自动精准加药装置及方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及农药喷洒的装置及方法，具体地是一种农用无人机自动精准加药装置及方法。

背景技术

目前喷洒农药是农业植保工作的一项重要措施，作业次数多，工作量大，对人具有一定的毒性危害，是农业生产中一项艰苦的劳作。

现在，采用无人机技术喷洒农药已经走向实际应用阶段，这使农民从繁重危险的喷药作业中解放出来，深受农民的欢迎。但是，目前精准喷洒农药技术大多使用于地面机具上，而在无人机上尚没有精准喷洒农药的技术得到实际应用。

现有的喷洒农药的无人机是自身携带农药，而携带农药的多少受无人机载重量的限制，当携带农药较少时，不能满足作物的需求，无人机需反复起降装载农药，效率低下，当携带农药较多时，无人机又无法起飞或者是喷洒完作物后农药还有剩余，造成浪费。

此外，无人机的飞行速度较快，施药时机稍有延误，就会造成大面积的漏喷或多喷现象，因此，如何使得无人机能自动、精确、高效的实现加药成为本领域技术人员研究的方向。

因此，针对以上不足，本发明提供了一种农用无人机自动精准加药装置及方法。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有喷洒农药的无人机是自身携带农药的多少受无人机载重量的限制，当携带农药较少时，不能满足作物的需求，无人机需反复起降装载农药，效率低下，当携带农药较多时，无人机又无法起飞或者是喷洒完作物后农药还有剩余，造成浪费，即现有无人机不能自动、精确、高效的实现加药的问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种农用无人机自动精准加药装置，该农用无人机自动精准加药装置包括：第一升降单元、第二升降单元及控制器；

所述第一升降单元安装于小车上，所述小车上设有运药箱，所述运药箱与无人机连接、用于向无人机加药；

第二升降单元与第一升降单元连接，在所述第二升降单元上设有称重单元，所述称重单元用于称重无人机的重量；

第一升降单元、第二升降单元及称重单元均与所述控制器连接，所述控制器用于控制第一升降单元和第二升降单元的升降、以及接收所述称重单元的信号并控制运药箱向无人机加药。

进一步地，所述第一升降单元包括立柱及横梁，所述立柱固定在小车的车厢上，所述横梁在立柱上滑动。

进一步地，所述横梁通过滑动轴承在立柱上滑动。

进一步地，所述横梁的一端连接有转动轴，所述第二升降单元包括主要由转动外套、上摆动臂、下摆动臂及作业立柱组成的平行四连杆机构和升降油缸，所述转动外套套装于转动轴外、并绕转动轴转动，所述升降油缸的一端固定、另一端与上摆动臂或下摆动臂连接。

进一步地，所述作业立柱上设有悬臂，所述悬臂连接所述称重单元，所述称重单元与控制器连接。

进一步地，所述悬臂通过滑动臂连接所述称重单元。

进一步地，还包括加药精准泵，所述加药精准泵与所述控制器连接，控制器接收所述称重单元的信号、并动态对称重单元的信号进行分析，根据设定程序并通过加药精准泵控制运药箱向无人机的加药量。

进一步地，所述控制器与控制中心连接，所述控制中心将称重单元的称重信息及无人机飞行轨迹航程自动关联运算，根据航程自动计算加药量，并将加药量指令信息通过高频微波信号发送给控制器，控制器执行控制中心的指令信息。

本发明还提供了一种农用无人机自动精准加药方法，该农用无人机自动精准加药方法包括如下步骤：

S1、将无人机固定于称重单元下，连接运药箱与无人机；

S2、控制器控制第一升降单元和/或第二升降单元升高、并计算无人机工作所需的加药量及最大载荷范围内的最大加药量；

S3、运药箱开始向无人机加药；

S4、加药量达到要求，控制器控制停止向无人机加药；

S5、控制器控制第一升降单元和/或第二升降单元下降，将无人机与称重单元分开，加药结束。

（三）有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明的农用无人机自动精准加药装置及方法通过控制器接收称重单元的信号并控制运药箱向无人机加药，且通过第一升降单元及第二升降单元实现了自动提升无人机，实现了无人机药量的精确控制，可以根据实际所需求的药量匹配加入无人机的药量，确保了无人机添加农药时不超过最大起飞载荷，或者根据精准施药的药量要求进行快速精确的添加，做到了自动、精确、高效的加药，提高了无人机的作业效率，且本装置可移动作业，避免了无人机加药搬运不方便的问题。

附图说明

图1是本发明实施例农用无人机自动精准加药装置的示意图；

图2是本发明实施例称重单元的局部示意图；

图3是本发明实施例农用无人机自动精准加药方法的流程图。

图中：1：小车；2：滑动轴承；3：横梁；4：液压单元；5：立柱；6：转动轴；7：转动外套；8：上摆动臂；9：升降油缸；10：下摆动臂；11：作业立柱；12：悬臂；13：滑动臂；14：称重单元；16：无人机；17：药箱；21：控制器；22：加药精准泵；23：运药箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种农用无人机自动精准加药装置，包括：第一升降单元、第二升降单元及控制器21，所述第一升降单元安装于小车1上，所述小车1上设有运药箱23，所述运药箱23与无人机16的药箱17连接、用于向无人机16的药箱17中加药；

第二升降单元，与第一升降单元连接，在所述第二升降单元上设有称重单元14，所述称重单元14用于称重无人机16的重量；

控制器21，第一升降单元、第二升降单元及称重单元14均与所述控制器21连接，所述控制器21用于控制第一升降单元和第二升降单元的升降、以及接收所述称重单元14的信号并控制运药箱23向无人机16加药。

本发明的农用无人机自动精准加药装置集成升降装置、定量加药、自动称重等多个环节为一体，整个装置固定在小车（小型货车）的车厢上，能快速移动作业，避免了无人机加药搬运不方便的问题，且实现了无人机药量的精确控制，可以根据实际所需求的药量匹配加入无人机的药量，做到了自动、精确、高效的加药。

本发明的自动精准加药装置移动作业，利用小车的电瓶工作，通过小车可直接进入农田，避免在无人机农药用尽时搬运无人机。

本发明的加药装置还包括加药精准泵22，所述加药精准泵22与所述控制器21连接，控制器21接收所述称重单元14的信号、并动态对称重单元14的信号进行分析，根据设定程序并通过加药精准泵22控制运药箱23向无人机16的药箱17的加药量。

所述第一升降单元包括立柱5及横梁3，所述立柱5固定在小车1的车厢上，所述横梁3在立柱5上上下滑动，出于成本和安装便捷性的考虑，优选地，所述横梁3通过滑动轴承2在立柱5上滑动。液压缸（图中未示出）的一端固定在小车1的车厢底部、另一端固定在横梁3上，通过液压缸的伸长与缩短，控制横梁3整体上升与下降；液压单位4为液压缸提供动力，液压单位4固定在横梁3上，采用小车自带蓄电池进行驱动。

所述横梁3的一端连接有转动轴6，所述第二升降单元包括主要由转动外套7、上摆动臂8、下摆动臂10及作业立柱11组成的平行四连杆机构和升降油缸9，所述转动外套7套装于转动轴6外、并绕转动轴6转动，所述升降油缸9的一端固定、另一端与上摆动臂8（或下摆动臂10）连接，通过升降油缸9的伸缩带动平行四连杆机构上升或下降，在上升或下降的过程中，作业立柱11始终保持竖直方向不变。平行四连杆机构还可以绕转动轴6转动，可以适应以上摆动臂8（或下摆动臂10）为半径的无人机的升降。通过所述平行四连杆机构能确保提升到足够高度，适合大型无人机作业。

通过第一升降单元和第二升降单元的共同作用，可以将无人机提升到足够的高度，适用于各种类型的无人机。

在所述作业立柱11上设有悬臂12，所述悬臂12连接所述称重单元14，称重单元14的下方悬挂无人机16，所述称重单元14与控制器21连接。优选地，所述悬臂12通过滑动臂13连接所述称重单元14，滑动臂13在悬臂12内滑动伸缩，适合不同大小的无人机。在称重单元14上设有无线天线，用于将称重单元14采集的信号发送给控制器21。

优选地，所述控制器21与控制中心连接，所述控制中心将称重单元14的称重信息及无人机飞行轨迹航程自动关联运算，根据航程自动计算加药量，并将加药量指令信息通过高频微波信号发送给控制器21，控制器21执行控制中心的指令信息，准确加入无人机所需的农药，实现了精确控制。

优选地，在控制器21上设有触摸液晶显示屏，可以根据需要通过触摸液晶显示屏输入设定的药量。控制器21可以根据无人机药量容积设定加药量，可按照百分比设定，达到药箱额定的百分比容量时自动停止加药，也可设定为无人机的额定最大载荷，达到载荷后自动停止注药，实现了自动、精确、高效的加药。

如图3所示，本发明还提供了一种农用无人机自动精准加药方法，该方法包括如下步骤：

S1、将无人机固定于称重单元下，连接运药箱与无人机；

S2、控制器控制第一升降单元和/或第二升降单元升高、并计算无人机工作所需的加药量及最大载荷范围内的最大加药量；

S3、运药箱开始向无人机加药；

S4、加药量达到要求，控制器控制停止向无人机加药；

S5、控制器控制第一升降单元和/或第二升降单元下降，将无人机与称重单元分开，加药结束。

在步骤S2中还包括：控制器与控制中心连接，控制中心将称重单元的称重信息及无人机飞行轨迹航程自动关联运算，根据航程自动计算加药量，并通过高频微波信号将加药量信息发送给控制器。

综上所述，本发明的农用无人机自动精准加药装置及方法通过控制器接收称重单元的信号并控制运药箱向无人机加药，且通过第一升降单元及第二升降单元实现了自动提升无人机，实现了无人机药量的精确控制，可以根据实际所需求的药量匹配加入无人机的药量，确保了无人机添加农药时不超过最大起飞载荷，或者根据精准施药的药量要求进行快速精确的添加，做到了自动、精确、高效的加药，提高了无人机的作业效率，且本装置可移动作业，避免了无人机加药搬运不方便的问题。

以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，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型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种农用无人机自动精准加药装置，其特征在于：包括：

第一升降单元，所述第一升降单元安装于小车(1)上，所述小车(1)上设有运药箱(23)，所述运药箱(23)与无人机(16)连接、用于向无人机(16)加药；

第二升降单元，与第一升降单元连接，在所述第二升降单元上设有称重单元(14)，所述称重单元(14)用于称重无人机(16)的重量；

控制器(21)，第一升降单元、第二升降单元及称重单元(14)均与所述控制器(21)连接，所述控制器(21)用于控制第一升降单元和第二升降单元的升降、以及接收所述称重单元(14)的信号并控制运药箱(23)向无人机(16)加药；

其中，所述第一升降单元包括立柱(5)及横梁(3)，所述立柱(5)固定在小车(1)的车厢上，所述横梁(3)在立柱(5)上滑动；所述横梁(3)的一端连接有转动轴(6)，所述第二升降单元包括主要由转动外套(7)、上摆动臂(8)、下摆动臂(10)及作业立柱(11)组成的平行四连杆机构和升降油缸(9)，所述转动外套(7)套装于转动轴(6)外、并绕转动轴(6)转动，所述升降油缸(9)的一端固定、另一端与上摆动臂(8)或下摆动臂(10)连接。

2.根据权利要求1所述的农用无人机自动精准加药装置，其特征在于：所述横梁(3)通过滑动轴承(2)在立柱(5)上滑动。

3.根据权利要求1所述的农用无人机自动精准加药装置，其特征在于：所述作业立柱(11)上设有悬臂(12)，所述悬臂(12)连接所述称重单元(14)，所述称重单元(14)与控制器(21)连接。

4.根据权利要求3所述的农用无人机自动精准加药装置，其特征在于：所述悬臂(12)通过滑动臂(13)连接所述称重单元(14)。

5.根据权利要求1所述的农用无人机自动精准加药装置，其特征在于：还包括加药精准泵(22)，所述加药精准泵(22)与所述控制器(21)连接，控制器(21)接收所述称重单元(14)的信号、并动态对称重单元(14)的信号进行分析，根据设定程序并通过加药精准泵(22)控制运药箱(23)向无人机(16)的加药量。

6.根据权利要求1-5任一项所述的农用无人机自动精准加药装置，其特征在于：所述控制器(21)与控制中心连接，所述控制中心将称重单元(14)的称重信息及无人机飞行轨迹航程自动关联运算，根据航程自动计算加药量，并将加药量指令信息通过高频微波信号发送给控制器(21)，控制器(21)执行控制中心的指令信息。

7.一种根据权利要求6所述的农用无人机自动精准加药装置进行自动精准加药的方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、将无人机固定于称重单元下，连接运药箱与无人机；

S2、控制器控制第一升降单元和/或第二升降单元升高、并计算无人机工作所需的加药量及最大载荷范围内的最大加药量；

S3、运药箱开始向无人机加药；

S4、加药量达到要求，控制器控制停止向无人机加药；

S5、控制器控制第一升降单元和/或第二升降单元下降，将无人机与称重单元分开，加药结束。