CN105923161B - 一种施药无人机及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
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，本发明的无人机能用于平原、山区，且能在风中准确施药。
Description
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。
Claims (2)
1.一种施药无人机，其特征是，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；
所述喷药管下端设有外螺纹，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；
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；蜗轮与蜗杆啮合；所述蜗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；
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，另一端上安装有旋翼电机，所述旋翼电机的输出轴竖直向上且其上装设有螺旋桨；
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；
所述控制系统包括主控器，所述主控器上连接有控制按键组、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相连，升降电机驱动模块与升降电机相连；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相连，喷药泵驱动模块与喷药泵相连；
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；
所述施药无人机的控制方法包括如下步骤：
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喷药泵以设定的施药速度值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。
2.根据权利要求1所述的一种施药无人机，其特征是，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。
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