CN105947206B - 一种可在田间任意起降作业的无人机及其作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可在田间任意起降作业的无人机及其作业方法，其中，一种可在田间任意起降作业的无人机，包括主机体以及升降起落架，升降起落架用于将主机体支撑于植株上方；主机体上安装有施药设备和/或机载视觉传感器和/或机载三向风速传感器。本发明可根据作业的实际需求，使无人机准确降落于农田中的目标靶点位置并通过调节无人机升降起落架的伸出长度使无人机机身处于植株冠层及以上，然后无人机停稳开始作业，达到精准作业的目的。
Description
技术领域
本发明涉及农业领域，具体涉及一种可在田间任意起降作业的无人机及其作业方法。
背景技术
目前的植保无人机主要是针对大面积森林或农田的粮食或经济作物进行喷雾施药作业，往往是对一整片地块做无差别施药处理，但是每个区域的病虫草害情况不同，有的需要精准定量施药，有的根本不需要施药。就目前的施药情况来看，很难达到这一需求，且当前市场上的多旋翼无人机存在着很大的电池续航问题，一般只能飞行几十分钟，大大限制了作业的广阔度，若进行点对点的飞行精准作业显得很不现实。同时，一些田间地面信息精准采集布样工作大都靠人工下田操作，目前尚无无人机进行类似工作。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种可在田间任意起降作业的无人机。
本发明的另一目的是：提供一种无人机田间断续作业的作业方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种可在田间任意起降作业的无人机，包括主机体以及升降起落架，升降起落架用于将主机体支撑于植株上方；
主机体上安装有施药设备和/或机载视觉传感器和/或机载三向风速传感器。
优先的，所述主机体上设置有扩展架，施药设备和/或机载视觉传感器和/或机载三向风速传感器通过扩展架与主机体连接。
优先的，所述升降起落架为高度可根据植株高度自动进行调整的可调式升降起落架。
优先的，所述升降起落架包括架体以及舵机，架体上设置有槽纹，舵机安装于主机体上，舵机动力输出端设有与槽纹相连接的齿轮，舵机还与主机体的无线数据通信模块连接。
一种无人机田间断续作业的作业方法，包括以下步骤：
步骤一、对作业农田进行遥感信息采集分析，确定需要精准作业的目标靶点，将目标靶点位置信息传输给无人机的导航定位模块；
步骤二、无人机根据导航定位模块接收到的目标靶点位置信息飞至目标靶点位置，无人机悬停；
步骤三、升降起落架伸出，伸出长度长于或等于植株高度；无人机降落，使升降起落架下部接触地面，将主机体支撑于植株上方，无人机停稳；
步骤四、控制对目标靶点位置进行田间作业；
步骤五、对目标靶点位置田间作业完成后，无人机再次起飞；当需要对多个目标靶点进行作业时，无人机在步骤五再次起飞后，飞行至下一作业目标靶点位置，重复步骤二至五；
步骤六、完成所有目标靶点作业后，无人机返航。
优先的，所述步骤一具体如下：
a、将机载视觉传感器安装于扩展架上；
b、无人机起飞，通过机载视觉传感器对作业农田进行遥感信息采集并将采集到的遥感信息发送至地面站；
c、地面站对接收到的遥感信息进行分析，确定需要作业的目标靶点位置；
d、遥感信息采集分析作业完成后，无人机返航。
优先的，还包括对需要监测的植株进行信息采集的步骤具体过程如下：
(1)、将机载视觉传感器安装于扩展架上；
(2)、当无人机飞至需要监测的植株上方时，无人机悬停；
(3)、升降起落架伸出，伸出长度长于或等于植株高度；无人机降落，使升降起落架下部接触地面，将主机体支撑于植株上方，无人机停稳；
(4)、此时机载视觉传感器位于植株冠层位置，通过升降起落架将机载视觉传感器调节到合适位置，对需要监测的植株进行信息采集，随后将采集到的植株信息传回地面站，植株信息采集完成后无人机起飞；
当需要对多棵植株进行信息采集时；重复步骤(2)至(4)；
(5)、完成所有植株信息采集作业后，无人机返航；
对需要监测的植株进行信息采集的步骤与对作业农田进行遥感信息采集过程同时进行或分别单独进行。
优先的，对需要监测的植株进行的信息采集包括病虫害信息、叶面损伤信息以及是否缺水和/或缺肥的信息。
优先的，步骤四中的控制对目标靶点位置进行田间作业包括施药的步骤，具体如下：
起飞前预先安装上无人机的施药设备工作，药液施放到目标植株上；
施药作业完成后，执行步骤五。
优先的，还包括风场监测的步骤，具体如下：
A、将多个机载三向风速传感器分别安装到多架无人机上；
B、选择田间风场监测位置，将监测位置信息传输给导航定位模块，规划无人机机群飞行航线，每架无人机对应一个作业监测点位置；
C、各无人机起飞，分别根据规划航线飞至对应作业监测点位置后，无人机悬停；
D、升降起落架伸出，伸出长度长于或等于植株高度；无人机降落，使升降起落架下部接触地面，将主机体支撑于植株上方，无人机停稳；
E、此时的机载三向风速传感器位于植株冠层位置，通过升降起落架将机载三向风速传感器调节到合适位置，此时，各机载三向风速传感器间形成风场监测系统；
F、待测试风场无人机起飞，按预设飞行路线飞行，风场监测系统开始记录实时的风场数据，随后将风场数据传回地面站；
若对田间进行了分区域风场监测时，无人机机群再次起飞，飞行至下一作业监测点位置，重复步骤C至F；
风场数据采集作业完成后，无人机机群返航；
风场监测的步骤为在步骤四之前完成。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明可根据作业的实际需求，使无人机准确降落于农田中的目标靶点位置并通过调节无人机升降起落架的伸出长度使无人机机身处于植株冠层及以上，然后无人机停稳开始作业，达到精准作业的目的。
2、本发明可有效去除无人机风场的干扰，机动灵活，易于操作，具有高效的优点。
3、本发明无人机定点对靶作业，可相应延长无人机作业时间，且作用对象明确，可减少不必要的农药浪费，同时避免了农药漂移及农药污染现象的发生，具有绿色节能的优点。
4、本发明可以替代人工下田作业进行一系列作业，如：遥感信息采集、田间信息精准采集(植株信息采集)、风场监测作业及机载三向风速传感器布点作业，具有节省人力降低劳动强度、作业精准、效率高且便捷的优点。
5、通过风场监测作业可方便后续的田间作业，如施药，从而提高作业效率、施药精准性以及减少农药的浪费，从而达到节约成本的效果。
附图说明
图1是本发明的无人机安装上施药设备且升降起落架处于升起时的结构示意图。
图2是本发明的无人机安装上施药设备且升降起落架处于下降时的结构示意图。
图3是本发明的无人机安装上机载视觉传感器且升降起落架处于升起时的结构示意图。
图4是本发明的无人机安装上机载视觉传感器且升降起落架处于下降时的结构示意图。
图5是本发明的无人机安装上机载三向风速传感器且升降起落架处于升起时的结构示意图。
图6是本发明的无人机安装上机载三向风速传感器且升降起落架处于下降时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一：
一种可在田间任意起降作业的无人机，包括主机体1以及升降起落架2，升降起落架用于将主机体支撑于植株上方；
主机体上安装有施药设备3和/或机载视觉传感器4和/或机载三向风速传感器5。
施药设备、机载视觉传感器和机载三向风速传感器可根据实际作业所需分别或将其中两者或三者装到主机体上。
主机体中设置有飞行姿态控制模块、无线数据通信模块、数据处理模块以及导航定位模块，还设置有用于控制无人机和收发信息的地面站。
优选的，所述主机体上设置有扩展架，施药设备和/或机载视觉传感器和/或机载三向风速传感器通过扩展架与主机体连接。
优选的，所述升降起落架为高度可根据植株高度自动进行调整的可调式升降起落架。
优选的，所述升降起落架包括架体以及舵机，架体上设置有槽纹，舵机安装于主机体上，舵机动力输出端设有与槽纹相连接的齿轮，舵机还与主机体的无线数据通信模块连接。使用时，地面站通过无线数据通信模块控制舵机的动作，从而使架体上升或下降以适应作业时的需要。
实施例二：
一种无人机田间断续作业的作业方法，包括以下步骤：
步骤一、对作业农田进行遥感信息采集分析，确定需要精准作业的目标靶点，将目标靶点位置信息传输给无人机的导航定位模块；
步骤二、无人机根据导航定位模块接收到的目标靶点位置信息飞至目标靶点位置，无人机悬停；起飞时，升降起落架处于升起状态；
步骤三、升降起落架伸出，伸出长度长于或等于植株高度；无人机降落，使升降起落架下部接触地面，将主机体支撑于植株上方，无人机停稳；
步骤四、控制对目标靶点位置进行田间作业；
步骤五、对目标靶点位置田间作业完成后，无人机再次起飞，升降起落架收回；当需要对多个目标靶点进行作业时，无人机在步骤五再次起飞后，飞行至下一作业目标靶点位置，重复步骤二至五；
步骤六、完成所有目标靶点作业后，无人机返航。
优选的，所述步骤一具体如下：
a、将机载视觉传感器安装于扩展架上；
b、无人机起飞，通过机载视觉传感器对作业农田进行遥感信息采集并将采集到的遥感信息发送至地面站；起飞时，升降起落架处于升起状态；
c、地面站对接收到的遥感信息进行分析，确定需要作业的目标靶点位置；
d、遥感信息采集分析作业完成后，无人机返航。
优选的，还包括对需要监测的植株进行信息采集的步骤具体过程如下：
(1)、将机载视觉传感器安装于扩展架上；
(2)、当无人机飞至需要监测的植株上方时，无人机悬停；
(3)、升降起落架伸出，伸出长度长于或等于植株高度；无人机降落，使升降起落架下部接触地面，将主机体支撑于植株上方，无人机停稳；
(4)、此时机载视觉传感器位于植株冠层位置，通过升降起落架将机载视觉传感器调节到合适位置，对需要监测的植株进行信息采集，随后将采集到的植株信息传回地面站，植株信息采集完成后无人机起飞，升降起落架上升收回；
当需要对多棵植株进行信息采集时；重复步骤(2)至(4)；
(5)、完成所有植株信息采集作业后，无人机返航；
对需要监测的植株进行信息采集的步骤与对作业农田进行遥感信息采集过程同时进行或分别单独进行。
优选的，对需要监测的植株进行的信息采集包括病虫害信息、叶面损伤信息以及是否缺水和/或缺肥的信息。
优选的，步骤四中的控制对目标靶点位置进行田间作业包括施药的步骤，具体如下：
起飞前预先安装上无人机的施药设备工作，药液施放到目标植株上；
施药作业完成后，执行步骤五。
优选的，还包括风场监测的步骤，具体如下：
A、将多个机载三向风速传感器分别安装到多架无人机上；
B、选择田间风场监测位置，将监测位置信息传输给导航定位模块，规划无人机机群飞行航线，每架无人机对应一个作业监测点位置；
C、各无人机起飞，分别根据规划航线飞至对应作业监测点位置后，无人机悬停，起飞时，升降起落架处于升起状态；
D、升降起落架伸出，伸出长度长于或等于植株高度；无人机降落，使升降起落架下部接触地面，将主机体支撑于植株上方，无人机停稳；
E、此时的机载三向风速传感器位于植株冠层位置，通过升降起落架将机载三向风速传感器调节到合适位置，此时，各机载三向风速传感器间形成风场监测系统；
F、待测试风场无人机起飞，按预设飞行路线飞行，风场监测系统开始记录实时的风场数据，随后将风场数据传回地面站；
若对田间进行了分区域风场监测时，无人机机群再次起飞，升降起落架上升收回，无人机机群分别飞行至下一作业监测点位置，重复步骤C至F；
风场数据采集作业完成后，无人机机群返航；
风场监测的步骤为在步骤四之前完成。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种无人机田间断续作业的作业方法，其特征在于：包括可在田间任意起降作业的无人机，所述无人机田间断续作业的作业方法包括以下步骤：
步骤一、对作业农田进行遥感信息采集分析，确定需要精准作业的目标靶点，将目标靶点位置信息传输给无人机的导航定位模块；
步骤二、无人机根据导航定位模块接收到的目标靶点位置信息飞至目标靶点位置，无人机悬停；
步骤三、升降起落架伸出，伸出长度长于或等于植株高度；无人机降落，使升降起落架下部接触地面，将主机体支撑于植株上方，无人机停稳；
步骤四、控制对目标靶点位置进行田间作业；
步骤五、对目标靶点位置田间作业完成后，无人机再次起飞；当需要对多个目标靶点进行作业时，无人机在步骤五再次起飞后，飞行至下一作业目标靶点位置，重复步骤二至五；
步骤六、完成所有目标靶点作业后，无人机返航；
所述可在田间任意起降作业的无人机包括主机体以及升降起落架，升降起落架用于将主机体支撑于植株上方；
主机体上安装有施药设备和/或机载视觉传感器和/或机载三向风速传感器；
所述主机体上设置有扩展架，施药设备和/或机载视觉传感器和/或机载三向风速传感器通过扩展架与主机体连接；
所述升降起落架为高度可根据植株高度自动进行调整的可调式升降起落架；
所述升降起落架包括架体以及舵机，架体上设置有槽纹，舵机安装于主机体上，舵机动力输出端设有与槽纹相连接的齿轮，舵机还与主机体的无线数据通信模块连接。
2.根据权利要求1所述的无人机田间断续作业的作业方法，其特征在于所述步骤一具体如下：
a、将机载视觉传感器安装于扩展架上；
b、无人机起飞，通过机载视觉传感器对作业农田进行遥感信息采集并将采集到的遥感信息发送至地面站；
c、地面站对接收到的遥感信息进行分析，确定需要作业的目标靶点位置；
d、遥感信息采集分析作业完成后，无人机返航。
3.根据权利要求1或2所述的无人机田间断续作业的作业方法，其特征在于：还包括对需要监测的植株进行信息采集的步骤，具体过程如下：
(1)、将机载视觉传感器安装于扩展架上；
(2)、当无人机飞至需要监测的植株上方时，无人机悬停；
(3)、升降起落架伸出，伸出长度长于或等于植株高度；无人机降落，使升降起落架下部接触地面，将主机体支撑于植株上方，无人机停稳；
(4)、此时机载视觉传感器位于植株冠层位置，通过升降起落架将机载视觉传感器调节到合适位置，对需要监测的植株进行信息采集，随后将采集到的植株信息传回地面站，植株信息采集完成后无人机起飞；
当需要对多棵植株进行信息采集时；重复步骤(2)至(4)；
(5)、完成所有植株信息采集作业后，无人机返航；
对需要监测的植株进行信息采集的步骤与对作业农田进行遥感信息采集过程同时进行或分别单独进行。
4.根据权利要求3所述的无人机田间断续作业的作业方法，其特征在于：对需要监测的植株进行的信息采集包括病虫害信息、叶面损伤信息以及是否缺水和/或缺肥的信息。
5.根据权利要求1所述的无人机田间断续作业的作业方法，其特征在于：步骤四中的控制对目标靶点位置进行田间作业包括施药的步骤，具体如下：
起飞前预先安装上无人机的施药设备工作，药液施放到目标植株上；
施药作业完成后，执行步骤五。
6.根据权利要求1所述的无人机田间断续作业的作业方法，其特征在于：还包括风场监测的步骤，具体如下：
A、将多个机载三向风速传感器分别安装到多架无人机上；
B、选择田间风场监测位置，将监测位置信息传输给导航定位模块，规划无人机机群飞行航线，每架无人机对应一个作业监测点位置；
C、各无人机起飞，分别根据规划航线飞至对应作业监测点位置后，无人机悬停；
D、升降起落架伸出，伸出长度长于或等于植株高度；无人机降落，使升降起落架下部接触地面，将主机体支撑于植株上方，无人机停稳；
E、此时的机载三向风速传感器位于植株冠层位置，通过升降起落架将机载三向风速传感器调节到合适位置，此时，各机载三向风速传感器间形成风场监测系统；
F、待测试风场无人机起飞，按预设飞行路线飞行，风场监测系统开始记录实时的风场数据，随后将风场数据传回地面站；
若对田间进行了分区域风场监测时，无人机机群再次起飞，飞行至下一作业监测点位置，重复步骤C至F；
风场数据采集作业完成后，无人机机群返航；
风场监测的步骤为在步骤四之前完成。
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2016
- 2016-04-28 CN CN201610281431.9A patent/CN105947206B/zh active Active
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |