CN106364676A - 绿化树木大范围施药无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种绿化树木大范围施药无人机，包括无人机单元和地面单元，信号线、电源线和水管绑缚在一起构成工作线缆，所述无人机单元和地面单元之间通过工作线缆连接；本发明能够远程操作，不需要工作人员攀爬到高处施工，使得外墙修补施工过程安全快速，降低了施工专业性要求。
Description
技术领域
本发明涉及无人机领域，尤其涉及用于高大树木施药用无人机。
背景技术
道路两旁的绿化树木一般需要定期喷射药物，来抵扣病虫害，目前大都采用车辆拉运药物沿路喷淋，这样的喷洒方式难以保证喷洒均匀，通常只能播撒到单侧，难以保证药剂发挥全部的保护效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种能够利用无人机进行大范围为树木施药的装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：绿化树木大范围施药无人机，包括无人机单元和地面单元，信号线、电源线和水管绑缚在一起构成工作线缆，所述无人机单元和地面单元之间通过工作线缆连接；
无人机单元：旋翼无人机下方固定有支架，所述支架上固定有向下喷洒药剂的药剂喷嘴，所述药剂喷嘴通过流量计连接水管，所述流量计和旋翼无人机连接信号线和电源线；
地面单元：包括药剂容器、电源、遥控器和控制器，所述电源连接电源线和药剂泵，所述控制器连接信号线和药剂泵，所述水管连接药剂泵，所述药剂泵抽取药剂容器内的药剂，所述遥控器向控制器输出旋翼无人机驱动信号和药剂泵启闭信号。
所述支架上设有采集下方障碍物距离信号的障碍物雷达，所述障碍物雷达输出距离信号至信号线。
所述支架上固定有采集下方图像信息的摄像头，并输出具有十字准星的图像信号至信号线，所述药剂喷嘴的喷射方向与十字准星位置相同。
地面单元还设有卷筒和间距雷达，所述卷筒用于收放工作线缆并由绕卷电机驱动，所述间距雷达固定在万向座上用于探测与无人机单元之间的距离，所述间距雷达输出距离信号至控制器，所述控制器输出控制信号至绕卷电机。
所述地面单元固定在小车上，所述小车具有驻车机构，所述小车上设有用于停放无人机单元的停放平台，所述停放平台上设有固定无人机单元的固定带或固定夹具。
所述卷筒上设有用于测量工作线缆放出长度的放卷长度测量单元，所述放卷长度测量单元输出长度信号至控制器，所述药剂容器内设有水位感应单元，所述水位感应单元输出水位信号至控制器，所述控制器配有报警单元和显示器。
所支架上设有接收间距雷达信号的感应单元，所述感应单元连接信号线。
基于所述绿化树木大范围施药无人机的控制方法：
绿化树木大范围施药无人机启动后，由遥控器遥控旋翼无人机、药剂泵工作；
旋翼无人机起飞时，控制器根据无人机单元与地面单元的距离控制放卷电机正转、翻转或停止，所述放卷电机的放卷长度等于无人机单元与地面单元的距离+安全距离，所述安全距离随无人机单元与地面单元的距离增大而增加。
当绿化树木大范围施药无人机工作时获得以下任意信号，则进行报警并给予相应提示；
1)当电源电量低于预设安全值时；
2)当药剂泵工作时，药剂容器内的水位感应单元获得的水位数值低于预设阈值；
3)当间距雷达工作时，感应单元未检测到间距雷达的雷达信号；
4)当药剂泵工作时，障碍物雷达检测到与下方树木间距在预设阈值区间之外时；
5)当放卷长度测量单元检测到放卷长度大于预设阈值时。
本发明能够远程操作，不需要工作人员攀爬到高处施工，使得施药过程安全高效，对树木种植环境无要求，任何场地均可以操作，此外装置还能够定期从高处观察树木状况。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：
图1为绿化树木大范围施药无人机结构示意图。
具体实施方式
本发明绿化树木大范围施药无人机包括无人机单元和地面单元，无人机单元和地面单元之间通过工作线缆连接，工作线缆由信号线、电源线和水管绑缚在一起构成，绿化树木大范围施药无人机分成上述两个部分，能够极大的提高了无人机单元的灵活性，以及空中作业的续航能力。
无人机单元主体飞行机构为旋翼无人机，旋翼无人机的下方固定有支架，支架上固定有摄像头、药剂喷嘴，水管端头连接药剂喷嘴，药剂喷嘴喷射方向向下，向下方的树木进行喷淋工作。
摄像头输出具有十字准星的图像信号至信号线，药剂喷嘴的喷射方向与十字准星的位置相同，同时显示器反应的图像信息可以保证喷涂的准确性。
支架上设有探测摄像头摄影方向障碍物距离信息的障碍物雷达，障碍物雷达输出距离信号至信号线，通过障碍物雷达可以保证喷嘴与树木的间距，避免视觉判定的误差，保证施药的面积范围和质量。
此外，药剂喷嘴通过流量计连接水管，流量计可以将喷射流量输送至显示器显示，方便工作人员控制喷药量，进一步保证喷药质量。
地面单元包括药剂容器、电源、控制器、间距雷达和卷筒，药剂容器用于存放药剂。地面单元固定在小车上，方便转运，小车具有驻车机构，保证装置工作时，小车不会随意移动，提高操作安全性，小车上设有用于停放无人机单元的停放平台，停放平台上设有固定无人机单元的固定带或固定夹具，在小车移动时，能够保证无人机单元的不会跌落。
电源通过电源线为整个无人机单元供电，也为地面单元供电，有效为电源配备电池管理单元，并将电池数据输送至显示器显示，让工作人员实时了解电源状态。
卷筒用于收放工作线缆并由绕卷电机驱动，水管下端连接药剂泵，药剂泵抽取药剂容器内的药剂，药剂容器内设有水位感应单元，水位感应单元输出水位信号至控制器，水位数据可以在显示器上显示，并在水位过低时报警，方便工作人员及时补给。
为了自动化控制工作线缆的放线长度，间距雷达固定在万向座上用于探测与无人机单元之间的距离，间距雷达输出距离信号至控制器，控制器通过该距离信号控制绕卷电机工作，从而控制放线的长度，支架上设有接收间距雷达信号的感应单元，感应单元连接信号线，并将感应信号输送至控制器，当无人机单元飞出间距雷达的范围时，即感应单元无信号，则可以报警提示，工作人员则通过调节万向座的方向，持续监控两者间距，从而合理控制工作线缆的放出长度。
卷筒上设有用于测量工作线缆放出长度的放卷长度测量单元，放卷长度测量单元输出长度信号至控制器，控制器配有报警单元和显示器，可以显示不同的参数、数据，并利用报警单元给予工作人员相应的报警提示，用于遥控旋翼无人机、药剂泵的遥控器连接控制器，控制器连接信号线，发出控制信号至无人机单元。
由于卷筒工作为旋转状态，因此工作线缆的卷筒端具有一个旋转接头与地面单元的各个设备连接，旋转接头包括水管旋转接头、以及电源线和信号线的旋转接头，由于线、管具有三个，可以将部分部件与卷筒固接，保持同步旋转即可，也可以采用卷筒两头分别出线、管的方式，解决接线、接管问题。
基于上述绿化树木大范围施药无人机的控制方法：
绿化树木大范围施药无人机启动后，由遥控器遥控旋翼无人机和药剂泵工作；遥控信号包括控旋翼无人机飞行控制信号、药剂泵的启闭信号；
旋翼无人机起飞时，控制器根据无人机单元与地面单元的距离控制放卷电机正转、翻转或停止，所述放卷电机的放卷长度等于无人机单元与地面单元的距离+安全距离，安全距离随无人机单元与地面单元的距离增大而增加，从而使工作线缆始终保持在一个安全的放卷长度上；
当绿化树木大范围施药无人机工作时获得以下任意信号，则进行报警并给予相应提示；
1)当电源电量低于预设安全值时；
2)当药剂泵工作时，药剂容器内的水位感应单元获得的水位数值低于预设阈值；
3)当间距雷达工作时，感应单元未检测到间距雷达的雷达信号；
4)当药剂泵工作时，障碍物雷达检测到与下方树木间距在预设阈值区间之外时；
5)当放卷长度测量单元检测到放卷长度大于预设阈值时；
通过上述预警，使得装置工作更加安全可靠。
Claims (9)
1.绿化树木大范围施药无人机，其特征在于：包括无人机单元和地面单元，信号线、电源线和水管绑缚在一起构成工作线缆，所述无人机单元和地面单元之间通过工作线缆连接；
无人机单元：旋翼无人机下方固定有支架，所述支架上固定有向下喷洒药剂的药剂喷嘴，所述药剂喷嘴通过流量计连接水管，所述流量计和旋翼无人机连接信号线和电源线；
地面单元：包括药剂容器、电源、遥控器和控制器，所述电源连接电源线和药剂泵，所述控制器连接信号线和药剂泵，所述水管连接药剂泵，所述药剂泵抽取药剂容器内的药剂，所述遥控器向控制器输出旋翼无人机驱动信号和药剂泵启闭信号。
2.根据权利要求1所述的绿化树木大范围施药无人机，其特征在于：所述支架上设有采集下方障碍物距离信号的障碍物雷达，所述障碍物雷达输出距离信号至信号线。
3.根据权利要求1或2所述的绿化树木大范围施药无人机，其特征在于：所述支架上固定有采集下方图像信息的摄像头，并输出具有十字准星的图像信号至信号线，所述药剂喷嘴的喷射方向与十字准星位置相同。
4.根据权利要求3所述的绿化树木大范围施药无人机，其特征在于：地面单元还设有卷筒和间距雷达，所述卷筒用于收放工作线缆并由绕卷电机驱动，所述间距雷达固定在万向座上用于探测与无人机单元之间的距离，所述间距雷达输出距离信号至控制器，所述控制器输出控制信号至绕卷电机。
5.根据权利要求1所述的绿化树木大范围施药无人机，其特征在于：所述地面单元固定在小车上，所述小车具有驻车机构，所述小车上设有用于停放无人机单元的停放平台，所述停放平台上设有固定无人机单元的固定带或固定夹具。
6.根据权利要求5所述的绿化树木大范围施药无人机，其特征在于：所述卷筒上设有用于测量工作线缆放出长度的放卷长度测量单元，所述放卷长度测量单元输出长度信号至控制器，所述药剂容器内设有水位感应单元，所述水位感应单元输出水位信号至控制器，所述控制器配有报警单元和显示器。
7.根据权利要求2所述的绿化树木大范围施药无人机，其特征在于：所支架上设有接收间距雷达信号的感应单元，所述感应单元连接信号线。
8.基于权利要求1-7中任一项所述绿化树木大范围施药无人机的控制方法，其特征在于：
绿化树木大范围施药无人机启动后，由遥控器遥控旋翼无人机、药剂泵工作；
旋翼无人机起飞时，控制器根据无人机单元与地面单元的距离控制放卷电机正转、翻转或停止，所述放卷电机的放卷长度等于无人机单元与地面单元的距离+安全距离，所述安全距离随无人机单元与地面单元的距离增大而增加。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：当绿化树木大范围施药无人机工作时获得以下任意信号，则进行报警并给予相应提示；
1)当电源电量低于预设安全值时；
2)当药剂泵工作时，药剂容器内的水位感应单元获得的水位数值低于预设阈值；
3)当间距雷达工作时，感应单元未检测到间距雷达的雷达信号；
4)当药剂泵工作时，障碍物雷达检测到与下方树木间距在预设阈值区间之外时；
5)当放卷长度测量单元检测到放卷长度大于预设阈值时。
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| CN105292474A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-02-03 | 中国航空工业经济技术研究院 | 一种空中队列式农用无人机系统 |
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