一种施药无人机及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种施药无人机及其控制方法。
背景技术
我属于农业大国,农田种植面积广,作物喷洒农药在农业领域中是一个比不可少的环节。农业生产中常常会采用人力来施药,然而人力效率低,成本高,费时费力;有的地方会采用地面机械来喷洒农药,但是我国山区较多,很多地方无法采用地面机械来施药。
发明内容
本发明的目的在于:针对上述存在的问题,提供一种施药无人机及其控制方法,本发明的无人机能用于平原、山区,本发明能够使无人机在风中准确施药。
本发明采用的技术方案如下:
本发明公开了一种施药无人机,,它包括机体,机体上均匀的设有6个旋翼机构,所述机体下部设有药箱,其中药箱分为上箱和下箱;所述上箱侧壁上设有进药口,上箱底部中心处设有出药口,上箱内设有药剂搅拌螺旋桨,所述搅拌螺旋桨与搅拌轴的下端连接,所述搅拌轴的上端安装在上箱顶部中心处,且搅拌轴上端与安装在机体内的搅拌电机相连;所述下箱内设有喷药管和喷药延伸管,所述喷药管上端与上箱底部中心处的出药口连通,该喷药管上设有喷药泵和电磁阀;所述喷药管下端设有喷药延伸管,喷药延伸管能够穿出下箱底部中心,该喷药延伸管与安装在下箱底部上的升降机构连接;所述喷药延伸管下方设有喷头。
由于上述结构,由于喷药管下方设有喷药延伸管,风大时,喷药延伸管延长,能够避免风将药剂吹散,能够实现准确的施药,该喷药延伸管收缩时置于下箱内,能够避免单独增加喷药管的长度,导致喷药管碰撞树枝等而给飞行带来不便。
进一步的,所述喷药管下端设有外螺纹纹,喷药延伸管内壁设有内螺纹,喷药管下端与喷药延伸管螺纹连接。
进一步的,所述升降机构包括齿轮箱、蜗杆、蜗轮和升降电机;其中蜗杆和蜗轮装设在齿轮箱内部,齿轮箱固定在下箱底部,蜗杆一端与固定在下箱底部上的升降电机相连;涡轮与蜗杆啮合;所述涡轮的转轴为喷药延伸管;所述喷药延伸管贯穿齿轮箱,所述喷药延伸管外壁设有外螺纹,使蜗轮与喷药延伸管螺纹连接。
进一步的,所述旋翼机构包括旋翼臂、旋翼电机和螺旋桨,所述旋翼臂的一端与机体相连,另一段上安装有旋翼电机,所述旋翼电机的输出轴竖直向上且其上装设有螺旋桨。
进一步的,所述下箱底部均布有4个滚轮;同时,下箱底部还设有4个滚轮收纳槽,以使滚轮成折叠状态时,将滚轮收纳在其中。
由于上述结构,滚轮的设置方便无人机的搬运,当不搬运时,将滚轮折叠在收纳槽中,方便无人机的停放。
进一步的,所述机体上方设有控制箱;所述控制箱内设有控制系统;所述控制箱顶部外表面设有显示屏、电源开关和控制按键组。
进一步的,所述控制按键组包括药剂搅拌按钮、高度设定按钮、速度设定按钮、施药量设定按钮、施药速度设定按钮和起飞按钮。
一种施药无人机的控制方法,所述控制方法的步骤如下:
步骤1:启动电源开关,使主控器与电源模块接通,使主控器处于工作状态;
步骤2:通过上箱的进药口向上箱内注入药剂;
步骤3:药剂容量检测模块检测上箱内的药剂容量,并将检测到的当前药剂容量值A1发送给主控器,主控器接收当前药剂容量值A1并将当前药剂容量值A1发送给显示屏显示;
当药剂容量检测模块检测到的当前药剂容量值A1 小于主控器内的设定药剂容量值A时,显示屏上会显示药剂容量不足信号;
当药剂容量检测模块检测到的当前药剂容量值A1 大于主控器内的设定药剂容量值A时,显示屏上会显示药剂容量过多信号;
步骤4:按下药剂搅拌按钮,向主控器发送药剂搅拌信号,主控器接收药剂搅拌信号后,并将该信号发送给搅拌电机驱动模块,使搅拌电机驱动模块控制搅拌电机工作,进而对药剂进行搅拌,搅拌3~10min后停止;
步骤5:按下高度设定按钮,设定飞行高度,将设定飞行高度值H,发送给主控器进行存储;
步骤6:按下速度设定按钮,设定飞行速度,并将设定飞行速度值V,发送给主控器进行存储;
步骤7:按下施药量设定按钮,设定施药量,并将设定施药量值M,发送给主控器进行存储;
步骤8:按下施药速度设定按钮,设定施药速度,并将设定施药速度值L,发送给主控器进行存储;
步骤9:按下起飞按钮,主控器接收起飞按钮发送的起飞信号,并将起飞信号发送给旋翼电机驱动模块,使旋翼电机驱动模块控制旋翼电机转动,进而控制无人机飞行;无人机先垂直起飞,当高度检测模块检测到无人机的当前飞行高度H1达到设定高度值H时,无人机再开始按设定速度值V向前飞行;
步骤10:在飞行过程中,主控器分别发送施药信号给喷药泵驱动模块和电磁阀驱动模块,使喷药泵驱动模块控制碰药泵定施药速度值L进行施药,使电磁阀驱动模块控制电磁阀打开;进而使无人机开始施药;
步骤11:在施药过程中,风速检测模块检测当前风速u1,并将当前风速u1发送给主控器,当检查到的当前风速u1大于设定风速u时,主控器发送伸管信号给升降电机驱动模块,进而控制升降电机正转,使喷药延伸管向下延伸,同时主控器发送加速施药信号给喷药泵驱动模块,使当前施药速度L1=1.5L;同时控制当前飞行高度值H1=1/2H;当检测到的当前风速u1小于或等于设定风速u时,升降电机反转,喷药延伸管复位,当前飞行高度值H1=H,当前施药速度L1=L;
步骤12:当药剂容量检测模块检测到当前施药量M1等于设定施药量M时,主控器分别发送停止施药信号给喷药泵驱动模块和电磁阀驱动模块,使喷药泵驱动模块控制喷药泵停止工作,使电磁阀驱动模块控制电磁阀关闭;进而使无人机停止施药,同时让无人机返回起点。
步骤13:无人机先保持设定高度值H向起点返回,然后再降落,直到当前高度值H1=0时,旋翼电机停止转动;返回过程中,风速检测模块停止工作;
步骤14:停止电源开关,使电源模块与主控器断开。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
本发明能够方便施药,提高施药效率,省时省力,且本发明的施药无人机能够在有风环境中准确喷药。
本发明的控制系统和控制方法能够实现施药无人机的自动施药,省时省力,加强了无人机在风中喷药的准确性。
本发明结构简单,实用性强,便于推广和使用。
附图说明
图1是本发明的结构图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
一种施药无人机,它包括机体1,机体1上均匀的设有6个旋翼机构,所述机体1下部设有药箱13,其中药箱分为上箱14和下箱12;所述上箱14侧壁上设有进药口,上箱14底部中心处设有出药口,上箱14内设有药剂搅拌螺旋桨2,所述搅拌螺旋桨2与搅拌轴的下端连接,所述搅拌轴的上端安装在上箱顶部中心处,且搅拌轴上端与安装在机体1内的搅拌电机17相连;所述下箱12内设有喷药管11和喷药延伸管7,所述喷药管11上端与上箱14底部中心处的出药口连通,该喷药管上设有喷药泵3和电磁阀4;所述喷药管11下端设有喷药延伸管7,喷药延伸管7能够穿出下箱12底部中心,该喷药延伸管7与安装在下箱12底部上的升降机构连接;所述喷药延伸管7下方设有喷头。
所述喷药管11下端设有外螺纹纹,喷药延伸管7内壁设有内螺纹,喷药管11下端与喷药延伸管7螺纹连接。
所述升降机构包括齿轮箱5、蜗杆8、蜗轮6和升降电机9;其中蜗杆8和蜗轮6装设在齿轮箱5内部,齿轮箱5固定在下箱12底部,蜗杆8一端与固定在下箱12底部上的升降电机9相连;涡轮6与蜗杆8啮合;所述涡轮6的转轴为喷药延伸管7;所述喷药延伸管7贯穿齿轮箱5,所述喷药延伸管7外壁设有外螺纹,使蜗轮6与喷药延伸管7螺纹连接。
所述喷药管、喷药延伸管和蜗轮各螺纹连接处的螺纹旋向均相同。
所述旋翼机构包括旋翼臂15、旋翼电机和螺旋桨16,所述旋翼臂15的一端与机体相连,另一段上安装有旋翼电机,所述旋翼电机的输出轴竖直向上且其上装设有螺旋桨16。
所述下箱12底部均布有4个滚轮10;同时,下箱12底部还设有4个滚轮收纳槽,以使滚轮成折叠状态时,将滚轮10收纳在其中。
当无人机需要搬运是,可将滚轮展开,进而为搬运带来方便,不搬运时,滚轮收纳在滚轮收纳槽中,便于无人机的存放。
所述机体1上方设有控制箱18;所述控制箱18内设有控制系统;所述控制箱18顶部外表面设有显示屏、电源开关和控制按键组。
所述控制系统包括主控器,所述主控器上连接器有控制按键组、显示屏、药剂容量检测模块、高度检测模块、风速检测模块、旋翼电机驱动模块、搅拌电机驱动模块、升降电机驱动模块、电磁阀驱动模块、喷药泵驱动模块;其中旋翼电机驱动模块与旋翼电机相连,搅拌电机驱动模块与搅拌电机17相连,升降电机驱动模块与升降电机9相连;所述主控器通过电源开关与电源模块相连,电磁阀驱动模块与电磁阀4相连,喷药蹦驱动模块与喷药泵3相连。
所述控制按键组包括药剂搅拌按钮、高度设定按钮、速度设定按钮、施药量设定按钮、施药速度设定按钮和起飞按钮。
一种施药无人机的控制方法,所述控制方法的步骤如下:
步骤1:启动电源开关,使主控器与电源模块接通,使主控器处于工作状态;
步骤2:通过上箱14的进药口向上箱14内注入药剂;
步骤3:药剂容量检测模块检测上箱14内的药剂容量,并将检测到的当前药剂容量值A1发送给主控器,主控器接收当前药剂容量值A1并将当前药剂容量值A1发送给显示屏显示;
当药剂容量检测模块检测到的当前药剂容量值A1 小于主控器内的设定药剂容量值A时,显示屏上会显示药剂容量不足信号;
当药剂容量检测模块检测到的当前药剂容量值A1 大于主控器内的设定药剂容量值A时,显示屏上会显示药剂容量过多信号;
步骤4:按下药剂搅拌按钮,向主控器发送药剂搅拌信号,主控器接收药剂搅拌信号后,并将该信号发送给搅拌电机驱动模块,使搅拌电机驱动模块控制搅拌电机工作,进而对药剂进行搅拌,搅拌3~10min后停止;
步骤5:按下高度设定按钮,设定飞行高度,将设定飞行高度值H,发送给主控器进行存储;
步骤6:按下速度设定按钮,设定飞行速度,并将设定飞行速度值V,发送给主控器进行存储;
步骤7:按下施药量设定按钮,设定施药量,并将设定施药量值M,发送给主控器进行存储;
步骤7:按下施药速度设定按钮,设定施药速度,并将设定施药速度值L,发送给主控器进行存储;
步骤8:按下起飞按钮,主控器接收起飞按钮发送的起飞信号,并将起飞信号发送给旋翼电机驱动模块,使旋翼电机驱动模块控制旋翼电机转动,进而控制无人机飞行;无人机先垂直起飞,当高度检测模块检测到无人机的当前飞行高度H1达到设定高度值H时,无人机再开始按设定速度值V向前飞行;
步骤9:在飞行过程中,主控器分别发送施药信号给喷药泵驱动模块和电磁阀驱动模块,使喷药泵驱动模块控制碰药泵定施药速度值L进行施药,使电磁阀驱动模块控制电磁阀打开;进而使无人机开始施药。
步骤10:在施药过程中,风速检测模块检测当前风速u1,并将当前风速u1发送给主控器,当检查到的当前风速u1大于设定风速u时,主控器发送伸管信号给升降电机驱动模块,进而控制升降电机9正转,使喷药延伸管7向下延伸,同时主控器发送加速施药信号给喷药泵驱动模块,使当前施药速度L1=1.5L;同时控制当前飞行高度值H1=1/2H;当检测到的当前风速u1小于或等于设定风速u时,升降电机9反转,喷药延伸管7复位,当前飞行高度值H1=H,当前施药速度L1=L;
由于该步骤,无人机能够在风中准确的施药,避免风将药剂吹散。
步骤11:当药剂容量检测模块检测到当前施药量M1等于设定施药量M时,主控器分别发送停止施药信号给喷药泵驱动模块和电磁阀驱动模块,使喷药泵驱动模块控制喷药泵停止工作,使电磁阀驱动模块控制电磁阀关闭;进而使无人机停止施药,同时让无人机返回起点。
步骤12:无人机先保持设定高度值H向起点返回,然后再降落,直到当前高度值H1=0时,旋翼电机停止转动;返回过程中,风速检测模块停止工作;
步骤13:停止电源开关,使电源模块与主控器断开。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。