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Abstract

本发明公开了一种用于果树喷药的无人机，包括无人机、摄像机、冠层相对高度传感器、前置绿色传感器、下置绿色传感器、风速传感器和喷药装置，所述喷药装置，包括伺服电机、压力喷头、药箱、支撑杆和输药管；该方法是通过测绘无人机对果园进行测绘，计算出果树所在区域的面积，再通过地面控制器操控植保无人机对每棵果树打点，摄像机拍摄树冠图片计算出树冠面积和圆心位置，植保无人机飞行至圆心位置后下降至距离冠层h处，控制模块发出指令，植保无人机开始喷药。本发明能够根据树冠层的浓密度实现变量喷洒农药，施药精准，效率高，避免了施药浪费。

Description

一种用于果树喷药的无人机
技术领域
本发明属于农业植保领域，具体涉及到一种用于果树喷药的无人机。
背景技术
在我们日常生活中，水果是屡见不鲜的，但是在果树生产中，病虫害常常又给果树生产造成严重危害，使得果树减产和降低品质，给果农们造成了极大的困扰。随着科技的发展，无人机喷药已经成为一种新型防治病虫害的手段，相比传统的人工施药有其独特的优势，在农业植保领域发挥着巨大的作用，但同时也存在着问题，如：喷药精度差，特别是针对间距较大的作物，往往造成了浪费，而且喷药不够均匀，效果不是很好。
发明内容
针对上述技术存在的不足，本发明提供了一种用于果树喷药的无人机，实现变量喷洒，施药精准与均匀，效率高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于果树喷药的无人机，，包括无人机、摄像机、冠层相对高度传感器、前置绿色传感器、下置绿色传感器、喷药装置、风速传感器和底座；所述下置绿色传感器安装在无人机前面，所述前置绿色传感器安装在无人机底座上。
系统包括以下控制步骤：
前序：风速传感器检测风速，当风速大于N值时，不启动喷药程序，当风速小于N值启动以下步骤：
步骤1：启动测绘无人机，对果园进行测绘，计算出果树所在区域的面积；
步骤2：启动植保无人机，通过地面控制器操控植保无人机，对每棵果树进行打点，无人机通过无线通信模块将打点的定位坐标传送给地面控制器，地面控制器接收到所有的信息后，再根据这些信息规划并制定植保无人机的飞行路线和悬停点；
步骤3：植保无人机按照制定的路线飞行，到达悬停点，无人机的控制模块发出指令，摄像机拍摄果树树冠图片，通过无线通信模块发送给地面控制器，地面控制器接收到信息后并与下置绿色传感器检测到的绿色边缘进行分析，若摄像机所拍图片没有将整个果树树冠拍摄下来，那么通过地面控制器调整无人机的姿态再进行拍摄，若摄像机所拍图片与下置绿色传感器检测到的信息一致，那么地面控制器会根据算法计算出整个果树树冠的面积，并计算出圆点的地理坐标，地面控制器将计算出的数据发送给无人机，无人机接收信息后飞行至树冠层的圆点坐标处；
步骤4：无人机飞行至圆点坐标处，无人机的控制模块发出指令，冠层相对高度传感器开始工作，无人机根据冠层相对高度传感器的检测信息进行调整姿态，当无人机与树冠层的相对高度是h时，控制模块发出指令，喷药装置的伺服电机运转，药水从压力喷头处喷出；无人机根据算法程序从圆点处以向外扩散的方式圆形喷洒；
步骤5：无人机在飞行至下一个悬停点的过程中，前置绿色传感器检测前方的信息，当前置绿色传感器检测出绿色树冠信息时，无人机的控制模块发出指令，无人机上升，直至前置绿色传感器检测不出绿色树冠信息，再按照步骤3和步骤4对果树进行喷药，直至完成对整个果园的喷药。
采用方波的方式对果树喷药；无人机上的摄像机将拍摄到的果树树冠图片发送到地面控制器，地面控制器接收到信息后并与下置绿色传感器检测到的绿色边缘进行分析，若摄像机所拍图片没有将整个果树树冠拍摄下来，那么通过地面控制器调整无人机的姿态再进行拍摄，若摄像机所拍图片与下置绿色传感器检测到的信息一致，那么地面控制器会根据算法计算出整个果树树冠的面积，并计算出树冠层左边缘处的地理坐标，无人机飞行至树冠层左边缘处；无人机的控制模块发出指令，冠层相对高度传感器开始工作，无人机根据冠层相对高度传感器的检测信息进行调整姿态，当无人机与树冠层的相对高度是h时，控制模块发出指令，喷药装置的伺服电机运转，药水从压力喷头处喷出；无人机从左边缘处以方波的方式往右喷洒，无人机再飞行至下一个悬停点对果树喷药，直至完成整个喷药。
无人机根据下置绿色传感器检测到的信息进行变量喷洒，若检测到的绿色区域面积大，比较浓密，压力喷头的流量大，若检测到的绿色区域面积小且稀疏，压力喷头的流量会变小，没有绿色区域的地方，压力喷头会关闭；无人机施药的边界是重合的，避免第二次喷洒或漏喷。
无人机根据风速传感器检测喷药环境，若当风速过大，不适合喷药，则不会启动喷药程序，若条件合适无人机根据算法程序，采用方波的喷药方式对果树喷药，无人机上的摄像机将拍摄到的果树树冠图片发送到地面控制器，地面控制器接收到信息后并与下置绿色传感器检测到的绿色边缘进行分析，若摄像机所拍图片没有将整个果树树冠拍摄下来，那么通过地面控制器调整无人机的姿态再进行拍摄，若摄像机所拍图片与下置绿色传感器检测到的信息一致，那么地面控制器会根据算法计算出整个果树树冠的面积，并计算出树冠层左边缘处的地理坐标，无人机飞行至树冠层左边缘处；无人机的控制模块发出指令，冠层相对高度传感器开始工作，无人机根据冠层相对高度传感器的检测信息进行调整姿态，当无人机与树冠层的相对高度是h时，控制模块发出指令，喷药装置的伺服电机运转，药水从压力喷头处喷出；无人机从左边缘处以方波的方式往右喷洒，无人机再飞行至下一个悬停点对果树喷药，直至完成整个喷药。
无人机根据下置绿色传感器检测到的信息进行变量喷洒，若检测到的绿色区域面积大，比较浓密，压力喷头的流量大，若检测到的绿色区域面积小且稀疏，压力喷头的流量会变小，没有绿色区域的地方，压力喷头会关闭；无人机施药的边界是重合的，避免第二次喷洒或漏喷。
本发明的有益效果是将无人机与喷药设备有效地结合在一起，对果树进行农药的变量喷洒，提高了农药的喷洒利用率，同时也大大提高了果树病虫害的防治效果。
附图说明
图1为一种用于果树喷药的无人机的结构示意图。
图2为一种用于果树喷药的无人机喷药装置的组成单元。
图3为一种用于果树喷药的无人机的喷药流程图。
图4为圆形喷洒农药的示意图。
图5为方波的形式喷洒农药的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1，一种用于果树喷药的无人机，其特征在于，包括无人机5、摄像机1、冠层相对高度传感器2、前置绿色传感器7、下置绿色传感器3、喷药装置4、风速传感器和底座6；所述下置绿色传感器3安装在无人机5前面，所述前置绿色传感器7安装在无人机底座6上。
所述的无人机5是多旋翼无人机，包括充电模块、电源模块、控制模块、GPS定位模块、无线通信模块和指示模块。
如图2，所述的喷药装置4，包括伺服电机、压力喷头、药箱、支撑杆和输药管；其中药箱安装在无人机的下方；压力喷头共有6个，固定在支撑杆上；压力喷头与输药管连接。
一种用于果树喷药的无人机控制系统，还包括地面控制器；地面控制器是遥控器或地面计算机。
如图3，一种用于果树喷药的无人机控制系统的方法，包括以下步骤：
前序：风速传感器检测风速，当风速大于N值时，不启动喷药程序，当风速小于N值启动以下步骤：
步骤1：启动测绘无人机，对果园进行测绘，计算出果树所在区域的面积；
步骤2：启动植保无人机，通过地面控制器操控植保无人机，对每棵果树进行打点，无人机通过无线通信模块将打点的定位坐标传送给地面控制器，地面控制器接收到所有的信息后，再根据这些信息规划并制定植保无人机的飞行路线和悬停点；
步骤3：植保无人机按照制定的路线飞行，到达悬停点，无人机的控制模块发出指令，摄像机拍摄果树树冠图片，通过无线通信模块发送给地面控制器，地面控制器接收到信息后并与下置绿色传感器检测到的绿色边缘进行分析，若摄像机所拍图片没有将整个果树树冠拍摄下来，那么通过地面控制器调整无人机的姿态再进行拍摄，若摄像机所拍图片与下置绿色传感器检测到的信息一致，那么地面控制器会根据算法计算出整个果树树冠的面积，并计算出圆点的地理坐标，地面控制器将计算出的数据发送给无人机，无人机接收信息后飞行至树冠层的圆点坐标处；
步骤4：无人机飞行至圆点坐标处，无人机的控制模块发出指令，冠层相对高度传感器开始工作，无人机根据冠层相对高度传感器的检测信息进行调整姿态，当无人机与树冠层的相对高度是h时，控制模块发出指令，喷药装置的伺服电机运转，药水从压力喷头处喷出；无人机根据算法程序从圆点处以向外扩散的方式圆形喷洒，如图4所示；
步骤5：无人机在飞行至下一个悬停点的过程中，前置绿色传感器检测前方的信息，当前置绿色传感器检测出绿色树冠信息时，无人机的控制模块发出指令，无人机上升，直至前置绿色传感器检测不出绿色树冠信息，再按照步骤3和步骤4对果树进行喷药，直至完成对整个果园的喷药。
如图5，无人机根据算法程序，采用方波的形式对果树喷药，无人机上的摄像机将拍摄到的果树树冠图片发送到地面控制器，地面控制器接收到信息后并与下置绿色传感器检测到的绿色边缘进行分析，若摄像机所拍图片没有将整个果树树冠拍摄下来，那么通过地面控制器调整无人机的姿态再进行拍摄，若摄像机所拍图片与下置绿色传感器检测到的信息一致，那么地面控制器会根据算法计算出整个果树树冠的面积，并计算出树冠层左边缘处的地理坐标，无人机飞行至树冠层左边缘处；无人机的控制模块发出指令，冠层相对高度传感器开始工作，无人机根据冠层相对高度传感器的检测信息进行调整姿态，当无人机与树冠层的相对高度是h时，控制模块发出指令，喷药装置的伺服电机运转，药水从压力喷头处喷出；无人机从左边缘处以方波的方式往右喷洒，无人机再飞行至下一个悬停点对果树喷药，直至完成整个喷药。
无人机根据下置绿色传感器检测到的信息进行变量喷洒，若检测到的绿色区域面积大，比较浓密，压力喷头的流量大，若检测到的绿色区域面积小且稀疏，压力喷头的流量会变小，没有绿色区域的地方，压力喷头会关闭；无人机施药的边界是重合的，避免第二次喷洒或漏喷。

Claims (4)

1.一种用于果树喷药的无人机，其特征在于，包括无人机、摄像机、冠层相对高度传感器、前置绿色传感器、下置绿色传感器、喷药装置、风速传感器和底座；所述下置绿色传感器安装在无人机前面，所述前置绿色传感器安装在无人机底座上。
2.根据权利要求1所述的一种用于果树喷药的无人机，其特征在于，包括以下控制步骤：
前序：风速传感器检测风速，当风速大于N值时，不启动喷药程序，当风速小于N值启动以下步骤：
步骤1：启动测绘无人机，对果园进行测绘，计算出果树所在区域的面积；
步骤2：启动植保无人机，通过地面控制器操控植保无人机，对每棵果树进行打点，无人机通过无线通信模块将打点的定位坐标传送给地面控制器，地面控制器接收到所有的信息后，再根据这些信息规划并制定植保无人机的飞行路线和悬停点；
步骤3：植保无人机按照制定的路线飞行，到达悬停点，无人机的控制模块发出指令，摄像机拍摄果树树冠图片，通过无线通信模块发送给地面控制器，地面控制器接收到信息后并与下置绿色传感器检测到的绿色边缘进行分析，若摄像机所拍图片没有将整个果树树冠拍摄下来，那么通过地面控制器调整无人机的姿态再进行拍摄，若摄像机所拍图片与下置绿色传感器检测到的信息一致，那么地面控制器会根据算法计算出整个果树树冠的面积，并计算出圆点的地理坐标，地面控制器将计算出的数据发送给无人机，无人机接收信息后飞行至树冠层的圆点坐标处；
步骤4：无人机飞行至圆点坐标处，无人机的控制模块发出指令，冠层相对高度传感器开始工作，无人机根据冠层相对高度传感器的检测信息进行调整姿态，当无人机与树冠层的相对高度是h时，控制模块发出指令，喷药装置的伺服电机运转，药水从压力喷头处喷出；无人机根据算法程序从圆点处以向外扩散的方式圆形喷洒；
步骤5：无人机在飞行至下一个悬停点的过程中，前置绿色传感器检测前方的信息，当前置绿色传感器检测出绿色树冠信息时，无人机的控制模块发出指令，无人机上升，直至前置绿色传感器检测不出绿色树冠信息，再按照步骤3和步骤4对果树进行喷药，直至完成对整个果园的喷药。
3.根据权利要求2所述的一种用于果树喷药的无人机，其特征在于，采用方波的方式对果树喷药；无人机上的摄像机将拍摄到的果树树冠图片发送到地面控制器，地面控制器接收到信息后并与下置绿色传感器检测到的绿色边缘进行分析，若摄像机所拍图片没有将整个果树树冠拍摄下来，那么通过地面控制器调整无人机的姿态再进行拍摄，若摄像机所拍图片与下置绿色传感器检测到的信息一致，那么地面控制器会根据算法计算出整个果树树冠的面积，并计算出树冠层左边缘处的地理坐标，无人机飞行至树冠层左边缘处；无人机的控制模块发出指令，冠层相对高度传感器开始工作，无人机根据冠层相对高度传感器的检测信息进行调整姿态，当无人机与树冠层的相对高度是h时，控制模块发出指令，喷药装置的伺服电机运转，药水从压力喷头处喷出；无人机从左边缘处以方波的方式往右喷洒，无人机再飞行至下一个悬停点对果树喷药，直至完成整个喷药。
4.根据权利要求2所述的一种用于果树喷药的无人机，其特征在于，无人机根据下置绿色传感器检测到的信息进行变量喷洒，若检测到的绿色区域面积大，比较浓密，压力喷头的流量大，若检测到的绿色区域面积小且稀疏，压力喷头的流量会变小，没有绿色区域的地方，压力喷头会关闭；无人机施药的边界是重合的，避免第二次喷洒或漏喷。
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