CN105961360A - 无人机喷药控制及药量检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种无人机喷药控制及药量检测装置，包括：药箱、喷药执行机构、喷药驱动模块、功率检测模块、机载飞控系统、数据链路模块和终端设备，其中，喷药执行机构包括离心喷头和喷药泵；功率检测模块用于监控和检测喷药泵的工作情况，测量喷药泵的电流值；终端设备响应用户的操作，并生成针对无人机喷药过程的控制指令；机载飞控系统测量无人机的位置信息，以及根据喷药泵的电流值判断药箱中的药量是否为空；数据链路模块实现机载飞控系统和终端设备的双向数据传输。本发明通过测量喷药泵电流的改变来间接测量箱体中的药量，无需对药箱药量进行检测，具有更大的便利性，并结合了位置信息实现自动控制。
Description
技术领域
本发明涉及无人机控制技术领域，特别涉及一种无人机喷药控制及药量检测装置。
背景技术
无人机植保过程中需要对药箱药量进行检测，并通过判断药水剩余量对喷药进行控制及执行相应的动作，例如：决定喷洒速度及是否需要返航补充药水等。
传统的喷药控制装置，存在以下问题：
1)传统的喷药过程中需要手动控制开启，即在飞入作业区时手动打开开关。
2)传统的检测方式是通过在药箱中加装必要的传感器(如液位计)等对药箱药量进行检测，但是目前大部分植保无人机并没有药量检测装置。
3)传统的喷药开关需要人工干预，控制不便易造成药水浪费。
传统的药量检测装置，存在以下问题：
1)飞行过程中会出现颠簸，使用液位计等传感器检测药量不准确；
2)药箱内装载的药水往往具有一定的腐蚀性，箱体内置传感器的使用寿命将受影响；
3)加装液位计等传感器需增加较多的成本，还占用了一定的药箱容积使装药量变少。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种无人机喷药控制及药量检测装置，可以实现通过测量喷药泵载荷(电流)的改变来间接测量箱体中的药量，无需对药箱药量进行检测，具有更大的便利性，并结合了位置信息实现自动控制。
为了实现上述目的，本发明的一个实施例提供一种无人机喷药控制及药量检测装置，包括：药箱、喷药执行机构、喷药驱动模块、功率检测模块、机载飞控系统、数据链路模块和终端设备，其中，
所述药箱用于储存药水；
所述喷药执行机构包括离心喷头和喷药泵，用于执行喷药动作；
所述功率检测模块与所述喷药泵相连，用于监控和检测所述喷药泵的工作情况，测量所述喷药泵的电流值，并将测量得到电流值发送至所述机载飞控系统；
所述终端设备用于响应用户的操作，并生成针对无人机喷药过程的控制指令；
所述机载飞控系统用于根据接收的控制指令控制无人机的动作，并测量所述无人机的位置信息，以及根据所述喷药泵的电流值判断药箱中的药量是否为空，并在判断药量为空时，发送药量用尽信息；
所述数据链路模块与所述机载飞控系统和所述终端设备相连，用于实现所述机载飞控系统和所述终端设备的双向数据传输，包括：将所述机载飞控系统的所述无人机的位置信息和药箱的药量用尽信息发送至所述终端设备，以及将所述终端设备的控制指令发送至所述机载飞控系统；
其中，喷药开启实现方式为：在所述无人机飞入工作区后，所述终端设备响应用户的操作，发出开启喷药指令，并将所述开启喷药指令通过所述数据链路模块发送至所述机载飞控系统，所述机载飞控系统响应所述开启喷药指令，控制所述离心喷头打开，以及控制所述喷药驱动模块向所述喷药泵供电，自动开始喷药；
喷药结束实现方式为：在所述无人机飞离工作区后或判断药箱中药量为空时，所述终端设备响应用户的操作，发出结束喷药指令，并将所述结束喷药指令通过所述数据链路模块发送至所述机载飞控系统，所述机载飞控系统响应所述结束喷药指令后控制所述离心喷头关闭，以及控制所述喷药驱动模块停止向所述喷药泵供电，自动结束喷药。
进一步，所述无人机喷药控制及药量检测装置还可以采用如下方式开启和结束喷药：
喷药开启实现方式为：在所述无人机飞入工作区后，由所述终端设备自动发出开启喷药指令，并将所述开启喷药指令通过所述数据链路模块发送至所述机载飞控系统，所述机载飞控系统响应所述开启喷药指令，控制所述离心喷头打开，以及控制所述喷药驱动模块向所述喷药泵供电，开始喷药；
喷药结束实现方式为：在所述无人机飞离工作区后或经检测到药箱中药量为空时，由所述终端设备自动发出结束喷药指令，并将所述结束喷药指令通过所述数据链路模块发送至所述机载飞控系统，所述机载飞控系统响应所述结束喷药指令后控制所述离心喷头关闭，以及控制所述喷药驱动模块停止向所述喷药泵供电，结束喷药。
进一步，所述终端设备通过所述数据链路模块接收来自所述无人机的位置信息，将所述无人机的位置信息与预设的工作区域位置信息进行比对，判断所述无人机飞入工作区及离开工作区。
进一步，所述机载飞控系统判断药箱中的药量是否为空，包括：将接收到的喷药泵的电流值与预设阈值进行比较，当所述喷药泵的电流值低于所述预设阈值时，判断所述药箱中的药量是否为空。
进一步，所述功率检测模块位于所述药箱的外部。
进一步，所述喷药驱动模块通过控制继电器的通断来控制是否向所述喷药泵供电。
进一步，所述机载飞控系统通过接收来自位于所述无人机上的GPS模块的GPS位置信息，获取所述无人机的位置信息，并通过所述数据链路模块发送至所述终端设备。
进一步，所述数据链路模块采用2.4Hz无线透传设备，所述终端设备为手机或平板电脑。
根据本发明实施例的无人机喷药控制及药量检测装置，通过测量喷药泵载荷(电流)的改变来间接测量箱体中的药量，无需对药箱药量进行检测，具有更大的便利性，并结合了位置信息实现自动控制，具有以下有益效果：
1)在常规的手动控制喷洒的基础上增加了自动控制喷洒功能；
2)能根据无人机位置自动控制喷洒，简化了操作并可避免药水的浪费；
3)药量检测不受飞行姿态影响，测量结果准确；
4)药量检测装置位于药箱外，不受药水腐蚀等影响，使用寿命长；
5)主要依托现有检测及控制装置，无需额外专用测量传感器，节省成本。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的无人机喷药控制及药量检测装置的结构图；
图2为根据本发明实施例的无人机的示意图；
图3为根据本发明实施例的用户手动操控喷药的流程图；
图4为根据本发明实施例的无人机自动作业的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，本发明实施例的无人机喷药控制及药量检测装置，包括：药箱1、喷药执行机构、喷药驱动模块及功率检测模块6、机载飞控系统4、数据链路模块7和终端设备8。
具体地，药箱1用于储存药水。喷药执行机构包括离心喷头3和喷药泵2，用于执行喷药动作。
功率检测模块与喷药泵2相连，用于监控和检测喷药泵2的工作情况，测量喷药泵2上消耗的电流值，并将测量得到电流值发送至机载飞控系统4。在本发明的一个实施例中，功率检测模块位于药箱1的外部。由于检测药量的功率检测模块位于药箱1外，从而不受药水腐蚀等影响，使用寿命更长，
终端设备8用于响应用户的操作，并生成针对无人机喷药过程的控制指令。其中，终端设备8可以为手机或平板电脑，可通过无线连接(蓝牙或WIFI)与数据链路模块7通信，进而与机载飞控系统4进行通信。在终端设备81内设置有APP应用，用户可以通过该APP应用发出指令实现操控，对喷药控制流程进行处理。
机载飞控系统4作为无人机的飞行控制系统，用于根据接收的控制指令控制无人机的动作，并测量无人机的位置信息，以及根据喷药泵2的电流值判断药箱1中的药量是否为空，并在判断药量为空时，发送药量用尽信息。
具体地，机载飞控系统4可以对终端设备8发来的控制指令进行响应，并包含必要的传感器可测量相关飞行状态数据。机载飞控系统4通过接收来自位于无人机上的GPS模块5的GPS位置信息，获取无人机的位置信息，并通过数据链路模块7发送至终端设备8。
机载飞控系统4判断为药箱1中药量是否为空的实现方式是：在正常喷药过程中，喷药泵2需将药水喷出由此消耗电流大；若药量为空时，喷药泵2因无负载而消耗电流少；通过检查这样的电流变小情况可判断药箱1药水已空。
在本发明的一个实施例中，机载飞控系统4判断药箱1中的药量是否为空，包括：将接收到的喷药泵2的电流值与预设阈值进行比较，当喷药泵2的电流值低于预设阈值时，判断药箱1中的药量是否为空。从而通过检测喷药泵2工作消耗电流情况即可实现药量判断，药箱1是否还有剩余药量。
数据链路模块7与机载飞控系统4和终端设备8相连，用于实现机载飞控系统4和终端设备8的双向数据传输，包括：将机载飞控系统4的无人机的位置信息和药箱1的药量用尽信息发送至终端设备8，以及将终端设备8的控制指令发送至机载飞控系统4。其中，数据链路模块7通过无线电信进行数据传输，例如可以采用2.4Hz无线透传设备。
在本发明的一个实施例中，终端设备8通过数据链路模块7接收来自无人机的位置信息，将无人机的位置信息与预设的工作区域位置信息进行比对，判断无人机飞入工作区及离开工作区。
下面结合图4对本发明无人机喷药控制及药量检测装置开启喷药和结束喷药的工作进行说明。
喷药开启实现方式为：在无人机飞入工作区后，终端设备8响应用户的操作，发出开启喷药指令，并将开启喷药指令通过数据链路模块7发送至机载飞控系统4，机载飞控系统4响应开启喷药指令，控制离心喷头3打开，以及控制喷药驱动模块向喷药泵2供电，自动开始喷药。
在本发明的又一个实施例中，喷药开启实现方式还可以为：在无人机飞入工作区后，由终端设备8自动发出开启喷药指令，并将开启喷药指令通过数据链路模块7发送至机载飞控系统4，机载飞控系统4响应开启喷药指令，控制离心喷头3打开，以及控制喷药驱动模块向喷药泵2供电，开始喷药。
喷药结束实现方式为：在无人机飞离工作区后或判断药箱1中药量为空时，终端设备8响应用户的操作，发出结束喷药指令，并将结束喷药指令通过数据链路模块7发送至机载飞控系统4，机载飞控系统4响应结束喷药指令后控制离心喷头3关闭，以及控制喷药驱动模块停止向喷药泵2供电，自动结束喷药。
在本发明的又一个实施例中，喷药结束实现方式还可以为：在无人机飞离工作区后或经检测到药箱1中药量为空时，由终端设备8自动发出结束喷药指令，并将结束喷药指令通过数据链路模块7发送至机载飞控系统4，机载飞控系统4响应结束喷药指令后控制离心喷头3关闭，以及控制喷药驱动模块停止向喷药泵2供电，结束喷药。
需要说明的是，喷药驱动模块可以通过控制继电器的通断来控制是否向喷药泵2供电，驱动喷药泵2及离心喷头3工作。
综上，用户通过操作药箱1对无人机喷药进行控制；喷药驱动模块及功率检测模块测量的喷药状态及GPS模块5测量的位置信息经飞控系统处理后发送至数据链路装置，由数据链路装置转发至药箱1。
图3为根据本发明实施例的用户手动操控喷药的流程图。用户操作手持移动控制终端实现对喷洒功能进行手动控制。
步骤101，用户通过操作手持移动控制终端上的专用操控软件APP，实现控制动作，并由手持移动控制终端发出控制指令。
具体地，用户可以通过触摸手持移动终端的屏幕上的图标按钮，实现触发控制按钮事件。
步骤102，由APP软件检测到触摸控制按钮事件后，进行必要的数据处理及数据打包操作，再调用手持移动控制终端上系统API，发送无线数据包至数据链路装置。其中，该无线无线数据包括可以记载启动或停止指令。
步骤103，数据链路装置对来自手持移动控制终端信号检测、信号放大等操作后转发至机载飞控系统4。
步骤104，机载飞控系统4收到信号数据后，经校验、解码等操作后，发送最终的响应动作信号，并发送至喷药驱动模块。其中，动作信号可以为高低电平信号。
优选的，机载飞控系统4中的微控制器完成校验、解码及动作信号。
步骤105，喷药驱动模块收到动作信号后继电器闭合或断开，以控制是否向离心喷头3、喷药泵2供电，从而离心喷头3和控制喷药泵2的启动/停止。
根据本发明实施例的无人机喷药控制及药量检测装置，通过测量喷药泵载荷(电流)的改变来间接测量箱体中的药量，无需对药箱药量进行检测，具有更大的便利性，并结合了位置信息实现自动控制，具有以下有益效果：
1)在常规的手动控制喷洒的基础上增加了自动控制喷洒功能；
2)能根据无人机位置自动控制喷洒，简化了操作并可避免药水的浪费；
3)药量检测不受飞行姿态影响，测量结果准确；
4)药量检测装置位于药箱外，不受药水腐蚀等影响，使用寿命长；
5)主要依托现有检测及控制装置，无需额外专用测量传感器，节省成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。
Claims (8)
1.一种无人机喷药控制及药量检测装置，其特征在于，包括：药箱、喷药执行机构、喷药驱动模块、功率检测模块、机载飞控系统、数据链路模块和终端设备，其中，
所述药箱用于储存药水；
所述喷药执行机构包括离心喷头和喷药泵，用于执行喷药动作；
所述功率检测模块与所述喷药泵相连，用于监控和检测所述喷药泵的工作情况，测量所述喷药泵的电流值，并将测量得到电流值发送至所述机载飞控系统；
所述终端设备用于响应用户的操作，并生成针对无人机喷药过程的控制指令；
所述机载飞控系统用于根据接收的控制指令控制无人机的动作，并测量所述无人机的位置信息，以及根据所述喷药泵的电流值判断药箱中的药量是否为空，并在判断药量为空时，发送药量用尽信息；
所述数据链路模块与所述机载飞控系统和所述终端设备相连，用于实现所述机载飞控系统和所述终端设备的双向数据传输，包括：将所述机载飞控系统的所述无人机的位置信息和药箱的药量用尽信息发送至所述终端设备，以及将所述终端设备的控制指令发送至所述机载飞控系统；
其中，喷药开启实现方式为：在所述无人机飞入工作区后，所述终端设备响应用户的操作，发出开启喷药指令，并将所述开启喷药指令通过所述数据链路模块发送至所述机载飞控系统，所述机载飞控系统响应所述开启喷药指令，控制所述离心喷头打开，以及控制所述喷药驱动模块向所述喷药泵供电，自动开始喷药；
喷药结束实现方式为：在所述无人机飞离工作区后或判断药箱中药量为空时，所述终端设备响应用户的操作，发出结束喷药指令，并将所述结束喷药指令通过所述数据链路模块发送至所述机载飞控系统，所述机载飞控系统响应所述结束喷药指令后控制所述离心喷头关闭，以及控制所述喷药驱动模块停止向所述喷药泵供电，自动结束喷药。
2.如权利要求1所述的无人机喷药控制及药量检测装置，其特征在于，所述无人机喷药控制及药量检测装置还可以采用如下方式开启和结束喷药：
喷药开启实现方式为：在所述无人机飞入工作区后，由所述终端设备自动发出开启喷药指令，并将所述开启喷药指令通过所述数据链路模块发送至所述机载飞控系统，所述机载飞控系统响应所述开启喷药指令，控制所述离心喷头打开，以及控制所述喷药驱动模块向所述喷药泵供电，开始喷药；
喷药结束实现方式为：在所述无人机飞离工作区后或经检测到药箱中药量为空时，由所述终端设备自动发出结束喷药指令，并将所述结束喷药指令通过所述数据链路模块发送至所述机载飞控系统，所述机载飞控系统响应所述结束喷药指令后控制所述离心喷头关闭，以及控制所述喷药驱动模块停止向所述喷药泵供电，结束喷药。
3.如权利要求2所述的无人机喷药控制及药量检测装置，其特征在于，所述终端设备通过所述数据链路模块接收来自所述无人机的位置信息，将所述无人机的位置信息与预设的工作区域位置信息进行比对，判断所述无人机飞入工作区及离开工作区。
4.如权利要求1所述的无人机喷药控制及药量检测装置，其特征在于，所述机载飞控系统判断药箱中的药量是否为空，包括：将接收到的喷药泵的电流值与预设阈值进行比较，当所述喷药泵的电流值低于所述预设阈值时，判断所述药箱中的药量是否为空。
5.如权利要求1所述的无人机喷药控制及药量检测装置，其特征在于，所述功率检测模块位于所述药箱的外部。
6.如权利要求1所述的无人机喷药控制及药量检测装置，其特征在于，所述喷药驱动模块通过控制继电器的通断来控制是否向所述喷药泵供电。
7.如权利要求1所述的无人机喷药控制及药量检测装置，其特征在于，所述机载飞控系统通过接收来自位于所述无人机上的GPS模块的GPS位置信息，获取所述无人机的位置信息，并通过所述数据链路模块发送至所述终端设备。
8.如权利要求1所述的无人机喷药控制及药量检测装置，其特征在于，所述数据链路模块采用2.4Hz无线透传设备，所述终端设备为手机或平板电脑。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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