CN106818691A - 植保机作业时的半自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种植保机作业时的半自动控制系统，因为在半自动模式下，转换单元能够将设定单元设定的左右方向的控制信号转换为自动控制信号，飞行控制部接收到自动控制信号后，采集单元采集植保机横向飞行实时的飞行速度，计算单元将实时的飞行速度与时间计算得到横向飞行的路程，比较单元将存储单元存储的横移距离与横向飞行的路程进行比较得到比较结果，控制单元根据比较结果控制植保无人机是否继续横向飞行，所以，植保无人机在接收到左右方向的自动控制信号后，均能够自动的横向移动预定的距离，因此本发明的植保机作业时的半自动控制系统能够避免手动操作下的喷洒不均匀的问题，降低飞控手操作的难度。
Description
技术领域
本发明属于植保机作业时的半自动控制系统控制技术领域，具体涉及一种植保机作业时的半自动控制系统。
背景技术
目前，植保无人机作业操作主要分手动操作和自动喷洒两种。但是由于农田边界的复杂性、遮挡物较多、传感器测量偏移不精确等问题，自动喷洒还具有很大的局限性，还不能真正得到普及。所以现在植保机的作业主要还是依靠飞控手的手动操作。在手动操控植保机来回喷洒作业的过程中，确保植保机每次横移的垄距相同且精确对于飞控手来说是很困难的一件事，尤其是当飞机距离飞控手较远的时候，这样就很容易造成漏喷或重喷的现象，容易造成漏喷或重复喷洒的现象，最终会导致喷洒效果差、更甚至部分农作物死亡等严重问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种能够避免手动操作下的喷洒不均匀的问题，且降低飞控手操作的难度的植保机作业时的半自动控制系统。
本发明提供了一种植保机作业时的半自动控制系统，其特征在于，包括：信号发送部，包含：用于设定左右方向和前后方向控制信号的水平设定单元、用于在半自动模式时将手动控制左右方向的控制信号转换为自动控制信号的转换单元，以及用于发送控制信号的第一通信单元,以及飞行控制部，包含：用于设定横移距离的设定单元、用于存储横移距离的存储单元、用于采集无人机的水平速度的采集单元、根据无人机的水平速度和时间得到飞行路程的计算单元、将飞行路程与横移距离进行比较的比较单元、控制无人机飞行的控制单元,以及与第一通信单元通信连接且用于接收和发送信号的第二通信单元，其中，在半自动模式时，第二通信单元接收到第一通信单元发送的左右方向的自动控制信号后，无人机横向飞行，计算单元根据采集单元采集的水平速度与时间通过计算得到无人机的飞行路程，比较单元将飞行路程与存储单元存储的横移距离进行比较得到比较结果，控制单元根据比较结果控制无人机是否继续横向飞行。
进一步，在本发明提供的植保机作业时的半自动控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，信号发送部为遥控器，水平设定单元的控制信号的设定是通过遥控器上的操作杆进行设定。
进一步，在本发明提供的植保机作业时的半自动控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，操作杆在前后方向和左右方向的杆量值均为-1～1，手动模式下，操作杆在前后方向和左右方向的死区范围均为-0.1～0.1。
进一步，在本发明提供的植保机作业时的半自动控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，在半自动模式时，操作杆位于死区范围时，转换单元将左右方向的死区范围变为大于-0.1～0.1，且小于-1～1。
进一步，在本发明提供的植保机作业时的半自动控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，在半自动模式时，当操作杆位于死区范围时，转换单元将左右方向的死区范围变为-0.3～0.3。
进一步，在本发明提供的植保机作业时的半自动控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，设定单元还能够设定植保机横向飞行时的飞行速度、起飞时加速的加速度和停止时减速的加速度，存储单元还用于存储植保机横向飞行时的飞行速度、起飞时加速的加速度和停止时减速的加速度。
进一步，在本发明提供的植保机作业时的半自动控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，比较结果为横移距离与飞行路程之间的差值。
进一步，在本发明提供的植保机作业时的半自动控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，差值小于0.1米时，控制单元控制植保机停止飞行。
进一步，在本发明提供的植保机作业时的半自动控制系统中，还可以具有这样的特征：其中，信号发送部还包含喷洒设定单元，用于向飞行控制部发送喷洒控制信号。
进一步，在本发明提供的植保机作业时的半自动控制系统中，还可以具有这样的特征，还包括：喷洒设定单元包含喷洒设定开关，喷洒设定单元通过喷洒设定开关设定喷洒控制信号。
本发明提供了如下优点：
根据本发明所涉及的植保机作业时的半自动控制系统，因为在半自动模式下，转换单元能够将设定单元设定的左右方向的控制信号转换为自动控制信号，飞行控制部接收到自动控制信号后，采集单元采集植保机横向飞行实时的飞行速度，计算单元将实时的飞行速度与时间计算得到横向飞行的路程，比较单元将存储单元存储的横移距离与横向飞行的路程进行比较得到比较结果，控制单元根据比较结果控制植保无人机是否继续横向飞行，所以，植保无人机在接收到左右方向的自动控制信号后，均能够自动的横向移动预定的距离，因此本发明的植保机作业时的半自动控制系统能够避免手动操作下的喷洒不均匀的问题，降低飞控手操作的难度。
附图说明
图1是本发明的实施例中植保机作业时的半自动控制系统的结构示意图；
图2是本发明的实施例中控制部的动作流程图；
图3是本发明的实施例中飞行控制部的动作流程图；
图4是本发明的实施例中植保机作业时半自动控制模式的操作流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明植保机作业时的半自动控制系统作具体阐述。
如图1所示，在本实施例中，植保机作业时的半自动控制系统包含：信号发送部10和飞行控制部20。
信号发送部10包含水平设定单元11、转换单元12和第一通信单元13。在本实施例中，信号发送部10为遥控器。
水平设定单元11用于设定无人机水平方向的控制信号，水平方向的控制信号包含：前后方向的控制信号和左右方向的控制信号。在本专利中，前后和左右均是相对于飞控手正面而言，前后为竖向，左右为横向。
在本实施例中，水平设定单元11通过遥控器上的操作杆进行设定。操作杆前后方向的杆量值为-1～1，死区范围为-0.1～0.1；操作杆左右方向的杆量值为-1～1，死区范围为-0.1～0.1。
杆量值为遥控器上的操作杆前后左右摇动时处于不同位置时对应的控制信号，数值的正负代表方向，数值的大小代表油门的大小。死区范围为当操作杆位于该范围时，水平设定单元11不设定控制信号。
转换单元12用于在信号发送部10在半自动模式时，将水平设定单元11设定的左右方向的控制信号转换为自动控制信号。并且转换单元12还能够在操作杆位于死区范围时将操作杆在左右方向的死区范围增大，防止植保无人机在悬停时，由于左右方向的死区范围太小，而错误的执行自动横移操作。
在本实施例中，操作杆位于死区范围时，通过转换单元12可以使操作杆在左右方向的死区范围由-0.1～0.1，变为-0.3～0.3。
第一通信单元13用于通信连接，用于发送控制信号。
另外，信号发送部10中还包含控制是否喷洒农药的喷洒设定单元14。喷洒设定单元14包含喷洒设定开关，闭合喷洒设定开关则喷洒设定单元将喷洒控制信号通过第一通信单元13发出，断开喷洒设定开关，则不发送喷洒控制信号。
如图2所示，在半自动操作模式下，信号发送部10发送水平方向的控制信号的流程步骤如下：
步骤S10-1，遥控器的操作杆前后移动时，设定植保无人机前后方向的控制信号并发送给飞行控制部20，操作杆前后移动时的死区范围为-0.1～0.1，左右移动时的死区范围为-0.1～0.1，即操作杆在该范围内时，不设定控制信号，植保无人机悬停。
步骤S10-2，遥控器的操作杆回到死区范围时，转换单元12将操作杆在左右方向的死区范围变为-0.3～0.3，操作杆向左右方向移动时，转换单元12将其转换为左右方向的自动控制信号发送给飞行控制部20。
飞行控制部20包含：设定单元21、存储单元22、采集单元23、计算单元24、比较单元25、控制单元26、第二通信单元27。
设定单元21用于设定横移距离。在本实施例中，横移距离为植保机的喷洒间距。一般植保无人机喷洒时有两个或者四个喷头，喷洒间距是指植保无人机喷洒作业时，所有喷头的药物覆盖区域边长。
设定单元21还可以设定植保无人机横向飞行时的飞行速度、起飞时加速的第一加速度和停止时减速的第二加速度等。
存储单元22用于存储设定单元21设定的横移距离d、横向飞行时的飞行速度、起飞时加速的加速度和停止时减速的加速度等参数。
采集单元23与植保无人机的空速管相连接，用于采集植保无人机实时的飞行速度v。
计算单元24将采集单元23采集的实时的飞行速度v与时间t进行计算得到植保无人机的飞行路程s。
比较单元25将计算单元24计算得到的飞行路程与存储单元23存储的横移距离进行比较得到比较结果。比较结果为横移距离与飞行路程之差，当横移距离与飞行路程之差小于0.1m时，即认为植保无人机横向飞行的路程等于横移距离d。
控制单元26用于控制植保无人机的飞行和药物的喷洒。控制单元26根据信号发送部10发送的喷洒控制信号控制植保无人机喷洒药物。在半自动模式时，在前后方向上，控制单元26接收信号发送部10发送的前后方向的控制信号，控制植保无人机在前后方向飞行；在左右方向上，控制单元26接收到信号发送部10发送的左右方向的自动控制信号，控制植保无人机横向飞行，计算单元24开始计算植保无人机横向的飞行路程，控制单元26根据比较单元25的比较结果控制植保无人机停止横向飞行。
当遥控器的操作杆拨向左时，植保无人机向左飞行，当遥控器的操作杆拨向右时，植保无人机向右飞行。植保无人机在横移距离d内可以匀速飞行，也可以变速飞行。在本实施例中，植保无人机根据存储单元22存储的第一加速度加速飞行，然后以横向飞行时的飞行速度匀速飞行，最后以第二加速度减速飞行。
第二通信单元27与第一通信单元13通信连接，信号发送部10和飞行控制部20通过第一通信单元13和第二通信单元27实现信号的相互传递。
如图3所示，半自动模式下，左右飞行时，飞行控制部的动作流程包含以下步骤：
步骤S20-1，飞行控制部20通过第二通信单元27接收到信号发送部10在半自动模式下发送的左右方向的自动控制信号。
遥控器操作杆向左移动，植保无人机向左飞行；遥控器操作杆向右移动，植保无人机向右飞行。
步骤S20-2，计算单元24计算植保无人机横向飞行的路程s，计算单元24根据采集单元23采集的横向飞行的速度v、时间t经过计算得到植保无人机横向飞行的路程s。其中，采集单元23采集的横向飞行的速度v为植保无人机不同时刻的实时速度，且速度v只包含横向的速度v的大小，不包含方向。速度v和时间t经过积分计算得到横向飞行的路程s。
步骤S20-3，比较单元25将计算单元24计算的横向飞行的路程s与存储单元22存储的横移距离d进行比较得到比较结果。
比较结果为横移距离d与横向飞行的路程s之间的差值，即比较结果＝d-s。
步骤S20-4，控制单元26根据比较单元25得到的比较结果控制植保无人机停止横向飞行，悬停。
当比较结果大于预定阙值时，返回步骤20-2，控制单元26控制植保无人机继续横向飞行，计算单元24继续对路程s进行积分。
当比较结果小于预定阙值时，控制单元26即控制植保无人机停止横向飞行，悬停。在本实施例中，阙值取0.1m。
如图4所示，植保机作业时半自动控制模式的操作包括如下步骤：
步骤S1，设定单元21设定植保无人机的横移距离d。
步骤S2，手动操作遥控器控制植保无人机飞到农田一条边的一个端点上，悬停，然后打开遥控器的转换开关，进入半自动操作模式。
步骤S3，闭合喷洒设定开关，飞控手控制遥控器的操作杆上下移动，手动控制植保无人机前后方向飞行。
植保无人机由飞控手操作从农田的一边竖向飞行到农田的另一条边上。
步骤S4，飞控手控制遥控器的操作杆回到死区范围，植保无人机悬停，断开喷洒设定开关。飞控手控制遥控器的操作杆向左或向右移动，控制植保无人机向左或向右横移预定的横移距离d后自动停止。在遥控器的操作杆向右或向左移动中，如果遥控器的操作杆没有回到死区范围内，则控制单元26仅执行一次命令，仅横移一次。
步骤S5，如果总的横移距离小于农田的边长，则返回步骤S3；如果总的横移距离大于农田的边长，则执行步骤S6。
如果农田不规则，在返回步骤S3时，如果植保无人机不在农田的边上，则飞控手通过操纵操作杆上下移动使得植保无人机飞到农田的边上。然后再闭合喷洒设定开关。
步骤S6，飞控手控制遥控器的操作杆上下移动，手动控制植保无人机前后方向飞行，让植保无人机最后一次竖向飞行，结束喷洒。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种植保机作业时的半自动控制系统，其特征在于，包括：
信号发送部，包含：用于设定左右方向和前后方向控制信号的水平设定单元、用于在半自动模式时将手动控制左右方向的控制信号转换为自动控制信号的转换单元，以及用于发送控制信号的第一通信单元,以及
飞行控制部，包含：用于设定横移距离的设定单元、用于存储所述横移距离的存储单元、用于采集无人机的水平速度的采集单元、根据无人机的水平速度和时间得到飞行路程的计算单元、将所述飞行路程与所述横移距离进行比较的比较单元、控制无人机飞行的控制单元,以及与所述第一通信单元通信连接且用于接收和发送信号的第二通信单元，
其中，在半自动模式时，所述第二通信单元接收到所述第一通信单元发送的左右方向的自动控制信号后，无人机横向飞行，所述计算单元根据所述采集单元采集的水平速度与时间通过计算得到无人机的飞行路程，比较单元将所述飞行路程与所述存储单元存储的所述横移距离进行比较得到比较结果，所述控制单元根据所述比较结果控制所述无人机是否继续横向飞行。
2.根据权利要求1所述的植保机作业时的半自动控制系统，其特征在于：
所述信号发送部为遥控器，所述水平设定单元的控制信号的设定是通过遥控器上的操作杆进行设定。
3.根据权利要求2所述的植保机作业时的半自动控制系统，其特征在于：
所述操作杆在前后方向和左右方向的杆量值均为-1～1，手动模式下，所述操作杆在前后方向和左右方向的死区范围均为-0.1～0.1。
4.根据权利要求3所述的植保机作业时的半自动控制系统，其特征在于：
在半自动模式时，所述操作杆位于死区范围时，所述转换单元将所述左右方向的死区范围变为大于-0.1～0.1，且小于-1～1。
5.根据权利要求4所述的植保机作业时的半自动控制系统，其特征在于：
在半自动模式时，当所述操作杆位于死区范围时，所述转换单元将所述左右方向的死区范围变为-0.3～0.3。
6.根据权利要求1所述的植保机作业时的半自动控制系统，其特征在于：
所述设定单元还能够设定植保机横向飞行时的飞行速度、起飞时加速的加速度和停止时减速的加速度，所述存储单元还用于存储所述植保机横向飞行时的飞行速度、起飞时加速的加速度和停止时减速的加速度。
7.根据权利要求1所述的植保机作业时的半自动控制系统，其特征在于：
所述比较结果为所述横移距离与所述飞行路程之间的差值。
8.根据权利要求7所述的植保机作业时的半自动控制系统，其特征在于：
所述差值小于0.1米时，所述控制单元控制所述植保机停止飞行。
9.根据权利要求1所述的植保机作业时的半自动控制系统，其特征在于：
所述信号发送部还包含喷洒设定单元，用于向所述飞行控制部发送喷洒控制信号。
10.根据权利要求9所述的植保机作业时的半自动控制系统，其特征在于：
所述喷洒设定单元包含喷洒设定开关，所述喷洒设定单元通过所述喷洒设定开关设定喷洒控制信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20190428 Address after: 530007 No. 208, building 8, 23 innovation road, hi tech Zone, Nanning, the Guangxi Zhuang Autonomous Region, B Applicant after: Guangxi Saint Yao Aeronautical Science and Technology Co., Ltd. Address before: 201206 2 floor of building 13, 27 Jinqiao Road, Pudong New Area Free Trade Zone, Shanghai. Applicant before: SHANGHAI SHENGYAO INTELLIGENT TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Semi automatic control system of plant protection machine Effective date of registration: 20210422 Granted publication date: 20200424 Pledgee: Nanning United Innovation Venture Capital Co.,Ltd. Pledgor: Guangxi Sheng Yao science and technology of aviations Co.,Ltd. Registration number: Y2021450000010 |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 530007 floor 102, block B, building 8, No. 23, Chuangxin Road, high tech Zone, Nanning, Guangxi Zhuang Autonomous Region Patentee after: Guangxi Shengyao Intelligent Technology Co.,Ltd. Address before: 530007 No. 208, building 8, 23 innovation road, hi tech Zone, Nanning, the Guangxi Zhuang Autonomous Region, B Patentee before: Guangxi Sheng Yao science and technology of aviations Co.,Ltd. |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220606 Granted publication date: 20200424 Pledgee: Nanning United Innovation Venture Capital Co.,Ltd. Pledgor: Guangxi Sheng Yao science and technology of aviations Co.,Ltd. Registration number: Y2021450000010 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Semi automatic control system of plant protection machine Effective date of registration: 20220609 Granted publication date: 20200424 Pledgee: Guangxi Guihui Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: Guangxi Shengyao Intelligent Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022450000083 |