CN106444821A - 无人飞行器智能维护平台及其农林水产应用系统 - Google Patents

Abstract

一种无人飞行器智能维护平台，包括停机平台，其特征是所述停机平台上罩设有顶盖，所述停机平台呈多边形或圆形，顶盖呈花瓣状，由多块活动板拼合而成，该活动板与停机平台每一边边缘铰接，所述活动板底部设有活动板启闭机构。本发明具有自动化程度高、对无人飞行器保护效果好、定位精确、操作方便等特点。本发明的停机平台为无人飞行器的自动停机台，其顶盖上识别装置可以识别飞行器，红外/激光接收管或超声波定位接收器及视觉图像定位系统可以指导无人飞行器的降落，并及时充电、加液及加油，使无人飞行器能随时起飞。

Description

无人飞行器智能维护平台及其农林水产应用系统

技术领域

本发明涉及无人飞行器维护设备领域，尤其涉及了无人飞行器智能维护平台及其农林水产应用系统。

背景技术

无人飞行器是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。

现有卫星照片毕竟成本较高，高分辨率照片尤其如此，时效也不够理想。用低成本的微型无人飞行器搭载简易的多光谱摄像机，容易实现农田以及高压线路、堤防等的低成本、高频率、近实时的监测。

现有的无人飞行器可以随时掌握土壤、水分和作物长势情况。确定播种、补种、浇水、施肥、喷洒农药的需要，如:可以在大型果园里监控每一棵果树的结果情况，便于组织有针对性的及时采摘。

此外，无人飞行器不光可以用于监测，还可以直接用于空中施肥、喷洒农药。这样对于无人飞行器升限、速度、续航时间有最低要求，但目前无人飞行器在浇水、施肥、喷洒农药时的续航力不够，需要专门的有人照料的装备及基地对其加水、加油，显得十分繁琐，浪费了大量的人力、物力。

电动无人飞行器具有成本低、容易操作、安全性高等优点。但电动飞机由于受电池的限制，往往使用时间不长，使用距离受限，在这一方面可以说是先天性能不足。因此简化无人飞行器的补给，增加工作时间是当前无人飞行器在农业、林业、水产等领域迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明提供一种自动化高、可靠性高、操作方便的无人飞行器智能维护平台，以解决现有综合补给繁琐、基地占地面积大等技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无人飞行器智能维护平台，包括停机平台，其特征是所述停机平台上罩设有顶盖，所述停机平台呈多边形或圆形，顶盖呈花瓣状，由多块活动板拼合而成，该活动板与停机平台每一边边缘铰接，所述活动板底部设有活动板启闭机构。

作为优选，所述活动板启闭机构采用杠杆传动机构驱动，该机构构造为:活动板边缘与转动杠杆连接，活动板边缘设有支点，转动杠杆通过连杆与电动或气或液伸缩装置的推杆连接。

作为优选，所述活动板启闭机构采用杠杆传动机构驱动，该机构构造为:活动板边缘与转动杠杆连接，活动板边缘设有支点，转动杠杆与连杆的一端铰接，连杆另一端与大转盘的轮缘处铰接，大转盘由驱动机构驱动。

作为优选，所述活动板启闭机构采用齿轮传动机构驱动，该机构构造为:活动板边缘设有齿轮，齿轮与驱动机构的主动齿轮啮合。

作为优选，所述活动板启闭机构采用蜗轮蜗杆传动结构，该机构构造为:活动板边缘设有涡轮齿轮，涡轮齿轮与蜗杆齿合，所有蜗杆底端设有转轮，转轮通过皮带或链条与设置在停机平台中心处的主动皮带轮连接，主动皮带轮由驱动机构驱动。

作为优选，所述活动板包括阳活动板、阴活动板，所述阳活动板两侧边设有防雨盖条，所述盖条覆盖或嵌入在阴活动板的边缘部分。

作为优选，所述活动板中，至少三块活动板的内侧设有红外/激光接收管或超声波定位接收器，所述红外/激光接收管或超声波接收器与测距电路连接，测距电路根据无人飞行器与各红外/激光接收管或超声波接收器之间的距离来计算无人飞行器位置，并将位置信号反馈给无人飞行器姿态控制遥控电路，调整无人飞行器的着陆停机平台的姿态。

作为优选，所述停机平台设有测距电路、RFID识别装置、无人飞行器姿态控制遥控电路、主控电路、活动板启闭控制电路，所述测距电路、活动板启闭控制电路、RFID识别装置、无人飞行器姿态控制遥控电路分别与主控电路连接。

作为优选，所述停机平台顶部设有充电接触口，充电接触口与充电电路连接，充电电路包含检测电池满充电的电压比较器，电压比较器的输出端与主控电路连接。

作为优选，所述停机平台设有视觉图像定位系统，视觉图像定位系统中的两个摄像头设置在活动板内侧。

作为优选，所述活动板为五角形，所述活动板顶部还设有风速传感器、雨量传感器。

一种无人飞行器智能维护平台的农林应用系统，其特征是该应用系统还包括圆柱，该圆柱竖直设置在地面上，圆柱顶部设有停机平台，所述圆柱底部设有储液罐，所述停机平台顶部还设有加液接触口，加液接触口为圆锥形套管，加液接触口附近设有对位开关，所述储液罐与计量泵连接，加液接触口与计量泵通过导管连接。

作为优选，所述圆柱上设有旋转摄像头。

本发明具有自动化程度高、对无人飞行器保护效果好、定位精确、操作方便等特点。本发明的停机平台为无人飞行器的自动停机台，其顶盖上识别装置可以识别飞行器，红外/激光接收管或超声波定位接收器及视觉图像定位系统可以指导无人飞行器的降落，并及时充电、加液及加油，使无人飞行器能随时起飞，无需专门人员检查、安装，便可随时进行空中施肥、喷洒农药、巡视等，不受时间、地理的限制。本发明市场容量大，前景广泛，具有极大的市场价值和社会价值。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明中顶盖关闭时的俯视图；

图3是本发明中顶盖打开时的俯视图；

图4是本发明中活动板启闭机构一种结构示意图；

图5是图4的活动板启闭机构的俯视图；

图6是本发明中活动板启闭机构另一种结构示意图；

图7是本发明中活动板启闭机构另一种结构示意图；

图8是图7中A处放大示意图；

图9是图7中顶盖打开时的俯视图；

图10是本发明停靠无人飞行器的结构示意图；

图11是本发明中的电路原理框图；

图12是本发明中的系统程序框图。

图13是本发明在农田中的运用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

结合图1、2、3所示，无人飞行器智能维护平台包括停机平台2。停机平台2呈多边形，顶盖呈花瓣状，由多块活动板16拼合而成，活动板16为三角形或五角形，该活动板16与停机平台2每一边边缘铰接，活动板16底部设有活动板启闭机构。该活动板16与停机平台每一边边缘铰接，活动板16包括阳活动板161、阴活动板162。阳活动板两侧边设有防雨盖条163，盖条覆盖或嵌入在阴活动板的边缘部分165，防止停机平台2被雨淋湿，活动板16开始打开，停机平台2供无人飞行器1停机；然后关闭活动板16，使无人飞行器1免受日晒雨淋。

结合图1所示，活动板启闭机构采用杠杆传动机构驱动，该结构为:活动板16边缘与转动杠杆40连接，活动板16边缘设有支点，转动杠杆40通过连杆与电动伸缩装置或气伸缩装置或液伸缩装置的推杆41连接。电动伸缩装置是指电动推杆，气伸缩装置是指气动活塞推杆或液伸缩装置是指液压活塞推杆。

结合图4、5所示，活动板启闭机构采用杠杆传动机构驱动，该结构为:活动板16边缘与转动杠杆40连接，活动板16边缘设有支点，转动杠杆50与连杆51的一端铰接，连杆51另一端与大转盘52的轮缘处铰接，大转盘52由驱动机构（电机或带减速的电机）驱动。大转盘52带动连杆51，使连杆51推动转动杠杆50，转动杠杆50转动使活动板16依次打开，活动板16由阳活动板、阴活动板构成，阳活动板覆盖着阴活动板，阳活动板先打开，阴活动板后打开使顶盖4打开；阴活动板先关闭阳活动板后关闭，使顶盖4关闭。

结合图6所示，活动板启闭机构采用采用齿轮传动机构驱动，该结构为:活动板16边缘设有齿轮34，齿轮34与驱动机构的主动齿轮35啮合，驱动机构的主动齿轮35转动带动齿轮34转动，齿轮34转动使活动板16旋转，活动板16由阳活动板、阴活动板构成，阳活动板覆盖着阴活动板，活动板16旋转使顶盖4打开时阳活动板先开，阴活动板后打开；顶盖4关闭时，阴活动板先开，阳活动板后打开。

结合图7、8、9所示，活动板启闭机构采用蜗轮蜗杆传动结构，该结构为:活动板16边缘设有涡轮齿轮37，涡轮齿轮37与蜗杆38齿合，所有蜗杆38底端设有转轮43，转轮43通过皮带或链条与设置在停机平台中心处的主动皮带轮44连接，主动皮带轮44由驱动机构驱动，驱动机构驱动主动皮带轮44转动，经过皮带或链条带动转轮43转动，涡轮齿轮37与蜗杆38齿合，蜗杆38带动涡轮齿轮37使活动板16旋转，活动板16旋转使顶盖4打开时阳活动板先开，阴活动板后打开；顶盖4关闭时，阴活动板先开，阳活动板后打开。

结合图10、11所示，停机平台2的顶部设有加液接触口27、充电接触口28，补给基地上还设有主控电路8，测距电路、活动板启闭控制电路、RFID识别装置18、无人飞行器姿态控制遥控电路。活动板启闭控制电路、测距电路、RFID识别装置18、无人飞行器姿态控制遥控电路等分别与主控电路8连接，根据反馈的信息主控电路8做相应的控制。

此外，活动板16顶部还设有风速传感器170、雨量传感器171。风速传感器、雨量传感器分别与主控电路8连接，风速传感器170将风速信号传递给主控电路8，雨量传感器171将下雨雨量传递给主控电路8，为无人飞行器1起飞提供气候条件参数，进一步确保飞行安全。

停机平台2还设有视觉图像定位系统，视觉图像定位系统中的两个摄像头17设置在活动板内侧。视觉图像定位系统与主控电路8连接。视觉图像定位系统再次确认无人飞行器1，使用RFID识别装置18及视觉图像定位系统配合使用，精准的计算处无人飞行器1的准确方位、角度。此外视觉图像定位系统的摄像头17设置在活动板上，还可以对平台和无人飞行器进行有效地监控，防止故障和破坏发生。

当飞行器返航后飞临停机平台2，大约距离停机平台2还有30米时。RFID识别装置18起到识别作用， RFID识别装置18接受无人飞行器1发出的特定信号识别出无人飞行器。防止其他飞行物或鸟类等误飞到顶盖4内，无人飞行器1距离停机平台2还有10米时，无人飞行器1与红外/激光接收管或超声波定位接收器6互传信号，经分析计算无人飞行器1停机的角度、方位，使无人飞行器1定位定在停机平台2正上空。当无人飞行器1距离停机平台2还有3米时，摄像头17摄像经视觉图像定位系统反馈确认无人飞行器1，令无人飞行器1准确降落在停机平台2上停机区域。从而让无人飞行器1上的充电接口与充电接触口28对接，充电接触口28与充电电路连接，充电电路包含检测电池满充电的电压比较器，电压比较器的输出端与主控电路连接，充电电路为无人飞行器1快速充电，节省时间。

结合图12所示，多块活动板16中，至少三块活动板16的内侧设有红外/激光接收管或超声波定位接收器6，红外/激光接收管或超声波接收器6与测距电路连接，测距电路根据三点定位原理，测量无人飞行器1与各红外/激光接收管或超声波接收器6之间的距离来计算无人飞行器1位置，并将位置信号反馈给主控电路，主控电路启动无人飞行器姿态控制遥控电路，调整无人飞行器1的着陆停机平台的姿态。

此外，可以在飞行器上设置红外/激光接收管或超声波发射器6，也可以在停机平台2上设置定位红外/激光接收管或超声波发射器6，定位红外/激光接收管接通电源后，即从模块内部的红外线反射管向前方发射红外线，一旦无人飞行器1进入其有效探测范围内时，红外线就会有一部分被反射回来，被与发射管同排安装的光敏接收管所接收，光敏接收管的电阻将因此减少，引起与其串连的电阻出现电压变化，由电压比较器处理后，在输出端给出低电平信号，引起单片机中断，从而进行有效控制。

无人飞行器1与定位红外或激光接收管或超声波接收器6互传信号，经中央控制器分析计算无人飞行器1停机的角度、方位，当无人飞行器1处于主控电路的控制范围内，准确计算无人飞行器1的方位、角度，使无人飞行器1准确停在停机平台2上；当无人飞行器1处于主控电路的控制范围外时，继续接收信号，运用信号引导无人飞行器1向停机平台2靠拢，直至处于主控电路的控制范围内，准确计算无人飞行器1的方位、角度，使无人飞行器1准确停在停机平台2上。

结合图13所示，该无人飞行器智能维护平台农林应用系统由无人飞行器智能维护平台，圆柱3、全旋转摄像头9、储液罐13及电源线14等组成，圆柱3竖直设置在地面上，圆柱3顶部设有停机平台2，圆柱3使停机平台2远离地面，避免遭到破坏。圆柱3上设有全旋转摄像头9，全旋转摄像头9无死角摄像，防止补给基地被破坏。

停机平台顶部还设有加液接触口27，加液接触口为圆锥形套管，加液接触口27附近设有对位开关。圆柱3底部设有储液罐13及电源线14，储液罐13与计量泵10连接，加液接触口27与计量泵10通过导管11连接，计量泵10将储液罐13中的农药、肥料等液体打入无人飞行器1内，同时计量泵10开始记录打入液体的体积。

加液接触口27与无人飞行器1上的软性接口对应，对位开关可以采用两个金属电极对位接通的方式来控制计量泵10启闭，或者依靠电容式接近电路来控制计量泵10启闭，只要对接好后就启动计量泵10，为无人飞行器1快速加液。

无人飞行器1根据自身的载荷，设定无人飞行器1的飞行覆盖区域，在区域内设置多个补给基地及无人飞行器1，便于无人飞行器1为整个区域内的农田施肥、打药。

最后应当指出，以上具体实施方式仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述具体实施方式，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无人飞行器智能维护平台，包括停机平台，其特征是所述停机平台上罩设有顶盖，所述停机平台呈多边形或圆形，顶盖呈花瓣状，由多块活动板拼合而成，该活动板与停机平台每一边边缘铰接，所述活动板底部设有活动板启闭机构。

2.根据权利要求1所述的一种无人飞行器智能维护平台，其特征是所述活动板启闭机构采用齿轮传动机构驱动，该机构构造为:活动板边缘设有齿轮，齿轮与驱动机构的主动齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的一种无人飞行器智能维护平台，其特征是所述活动板启闭机构采用蜗轮蜗杆传动结构，该机构构造为:活动板边缘设有涡轮齿轮，涡轮齿轮与蜗杆齿合，所有蜗杆底端设有转轮，转轮通过皮带或链条与设置在停机平台中心处的主动皮带轮连接，主动皮带轮由驱动机构驱动。

4.根据权利要求1或2所述的一种无人飞行器智能维护平台，其特征是所述活动板包括阳活动板、阴活动板，所述阳活动板两侧边设有防雨盖条，所述盖条覆盖或嵌入在阴活动板的边缘部分。

5.根据权利要求4所述的一种无人飞行器智能维护平台，其特征是所述活动板中，至少三块活动板内侧设有红外/激光接收管或超声波定位接收器，所述红外/激光接收管或超声波接收器与测距电路连接，测距电路根据无人飞行器与各红外/激光接收管或超声波接收器之间的距离来计算无人飞行器位置，并将位置信号反馈给无人飞行器姿态控制遥控电路，调整无人飞行器的着陆停机平台的姿态。

6.根据权利要求5所述的一种无人飞行器智能维护平台，其特征是所述停机平台设有测距电路、RFID识别装置、无人飞行器姿态控制遥控电路、主控电路、活动板启闭控制电路，所述测距电路、活动板启闭控制电路、RFID识别装置、无人飞行器姿态控制遥控电路分别与主控电路连接。

7.根据权利要求5所述的一种无人飞行器智能维护平台，其特征是所述停机平台顶部设有充电接触口，充电接触口与充电电路连接，充电电路包含检测电池满充电的电压比较器，电压比较器的输出端与主控电路连接。

8.根据权利要求6所述的一种无人飞行器智能维护平台，其特征是所述停机平台设有视觉图像定位系统，视觉图像定位系统中的两个摄像头设置在活动板内侧。

9.根据权利要求4所述的一种无人飞行器智能维护平台，其特征是所述活动板为五角形，所述活动板顶部还设有风速传感器、雨量传感器。

10.一种无人飞行器智能维护平台的农林应用系统，其特征是该应用系统还包括圆柱，该圆柱竖直设置在地面上，圆柱顶部设有停机平台，所述圆柱底部设有储液罐，所述圆柱上设有旋转摄像头，所述停机平台顶部还设有加液接触口，加液接触口为圆锥形套管，加液接触口附近设有对位开关，所述储液罐与计量泵连接，加液接触口与计量泵通过导管连接。