CN107336830A - 一种灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机 - Google Patents

一种灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,包括主体和图像采集机构,主体上设有若干灌溉组件,灌溉组件包括灌溉单元,灌溉单元包括喷头,喷头内设有调速单元,调速单元包括第二驱动电机、第一连杆、第二连杆、移动块和堵塞块,图像采集机构包括驱动单元、铰接块、转动杆和摄像头,驱动单元包括第三驱动电机、缓冲块、第三驱动轴、套环和两个支杆。该灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机通过风力检测单元检测风的阻力,由调速单元调节从喷头喷出的水流,完成农作物的精确灌溉,不仅如此,通过图像采集机构使转动杆转动,由摄像头采集图像判断长势,确定灌溉时间,从而进一步实现了农作物的精确灌溉,提高了设备的实用性。

Description

一种灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机
技术领域
本发明涉及无人机领域,特别涉及一种灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机。
背景技术
无人驾驶飞机,简称无人机(UAV),是一种处在迅速发展中的新概念武器装备,其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低的优点。无人机通过搭载多类传感器,可以实现影像实时传输、高危地区探测功能,是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前,无人机的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域,具体在电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。
在农业生产活动中,为了实现对农作物的灌溉,通常在无人机上安装水箱和喷头,利用喷头喷洒水流进行灌溉。但是在实际操作过程中,由于忽略风向,特别是在喷头喷洒方向与风力方向相反使,风的阻力导致喷头喷出的水流距离减小,导致水流无法喷洒到指定要求范围,无法实现对农作物的精确灌溉,不仅如此,在灌溉过程中,由于农作物的长势、环境各不相同,某些位置的农作物需要大量灌溉而某些位置则需要少量灌溉,但是,现有的无人机采用的灌溉方式大都为均匀灌溉,难以实现“因地制宜”的方式,从而导致设备的实用性降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:为了克服现有技术的不足,提供一种灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,包括主体、设置在主体下方的图像采集机构、设置在主体上方的蓄水箱和设置在主体两侧的飞行单元,所述主体上设有若干灌溉组件,所述灌溉组件周向均匀分布在主体的外侧,所述灌溉组件包括风力检测单元和灌溉单元;
所述灌溉单元包括水管和喷头,所述喷头固定在主体上且通过水管与蓄水箱连通,所述喷头内设有调速单元,所述调速单元包括第二驱动电机、第一连杆、第二连杆、移动块、堵塞块和两个限位单元,两个所述限位单元设置在第二驱动电机的两侧,所述第二驱动电机固定在喷头内的底部且与第一连杆传动连接,所述第一连杆通过第二连杆与移动块铰接,所述移动块与堵塞块固定连接,所述堵塞块的形状为球形,所述堵塞块的半径大于喷头的口径;
所述图像采集机构包括驱动单元、铰接块、转动杆和摄像头,所述铰接块固定在主体的下方,所述转动杆的顶端与铰接块铰接,所述转动杆的另一端与摄像头固定连接,所述驱动单元与转动杆传动连接,所述驱动单元包括第三驱动电机、缓冲块、第三驱动轴、套环和两个支杆,两个所述支杆的顶端均与主体固定连接,两个支杆中,其中一个支杆的底端与第三驱动电机固定连接,另一个支杆的底端与缓冲块固定连接,所述第三驱动轴设置在第三驱动电机和缓冲块之间,所述第三驱动电机与第三驱动轴传动连接,所述套环套设在第三驱动轴上,所述第三驱动轴的外周上设有外螺纹,所述套环内设有内螺纹,所述第三驱动轴上的外螺纹与套环内的内螺纹相匹配。
作为优选,为了带动转动杆转动,所述图像采集机构还包括固定杆和固定环,所述固定杆固定在套环上,所述转动杆上设有开口,所述固定杆设置在开口内,所述固定环与固定杆远离套环的一端固定连接,所述固定环的直径大于开口的宽度。
作为优选,为了能够检测各方向的风的阻力,所述风力检测单元包括套管、压力传感器、弹簧和风板,所述套管与主体固定连接,所述压力传感器固定在套管内的底部,所述风板设置在套管的外部且通过弹簧与压力传感器连接。
作为优选,为了实现设备的飞行功能,所述飞行单元包括第一驱动电机、第一驱动轴和若干桨叶,所述第一驱动电机与主体固定连接,所述桨叶周向均匀分布在第一驱动轴的外周,所述第一驱动电机通过第一驱动轴与桨叶传动连接。
作为优选,为了提高无人机的智能化程度,所述主体内设有中央控制装置,所述中央控制装置包括中央控制模块、与中央控制模块连接的风力检测模块、图像采集模块和电机控制模块,所述压力传感器与风力检测模块电连接,所述摄像头与图像采集模块电连接,所述第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机均与电机控制模块电连接。
作为优选,为了固定移动块的移动方向,所述限位单元包括限位杆和限位杆,所述限位杆固定在喷头内的底部,所述限位杆与移动块固定连接。
作为优选,为了提高无人机的续航能力,所述蓄水箱的顶部设有太阳能板。
作为优选,利用橡胶具有弹性的特点,为了能使堵塞块堵住喷头,所述堵塞块为橡胶块。
作为优选,为了能对不同距离的农作物进行拍摄,所述摄像头为变焦镜头。
作为优选,为了方便遥控操作,所述主体内还设有蓝牙。
本发明的有益效果是,该灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机通过风力检测单元检测风的阻力,由调速单元调节从喷头喷出的水流,完成农作物的精确灌溉,不仅如此,通过图像采集机构使转动杆转动,由摄像头采集图像判断长势,确定灌溉时间,从而进一步实现了农作物的精确灌溉,提高了设备的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机的结构示意图;
图2是本发明的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机的主体的俯视图;
图3是本发明的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机的风力检测单元的结构示意图;
图4是本发明的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机的喷头的结构示意图;
图5是本发明的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机的图像采集机构的结构示意图;
图6是本发明的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机的系统原理图;
图中:1.主体,2.图像采集机构,3.第一驱动电机,4.第一驱动轴,5.桨叶,6.蓄水箱,7.太阳能板,8.风力检测单元,9.灌溉单元,10.水管,11.喷头,12.套管,13.压力传感器,14.弹簧,15.风板,16.第二驱动电机,17.第一连杆,18.第二连杆,19.移动块,20.堵塞块,21.限位杆,22.限位板,23.铰接块,24.转动杆,25.开口,26.固定杆,27.固定环,28.摄像头,29.支杆,30.第三驱动电机,31.缓冲块,32.第三驱动轴,33.套环,34.中央控制模块,35.风力检测模块,36图像采集模块,37.电机控制模块。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图6所示,一种灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,包括主体1、设置在主体1下方的图像采集机构2、设置在主体1上方的蓄水箱6和设置在主体1两侧的飞行单元,所述主体1上设有若干灌溉组件,所述灌溉组件周向均匀分布在主体1的外侧,所述灌溉组件包括风力检测单元8和灌溉单元9;
所述灌溉单元9包括水管10和喷头11,所述喷头11固定在主体1上且通过水管10与蓄水箱6连通,所述喷头11内设有调速单元,所述调速单元包括第二驱动电机16、第一连杆17、第二连杆18、移动块19、堵塞块20和两个限位单元,两个所述限位单元设置在第二驱动电机16的两侧,所述第二驱动电机16固定在喷头11内的底部且与第一连杆17传动连接,所述第一连杆17通过第二连杆18与移动块19铰接,所述移动块19与堵塞块20固定连接,所述堵塞块20的形状为球形,所述堵塞块20的半径大于喷头11的口径;
所述图像采集机构2包括驱动单元、铰接块23、转动杆24和摄像头28,所述铰接块23固定在主体1的下方,所述转动杆24的顶端与铰接块23铰接,所述转动杆24的另一端与摄像头28固定连接,所述驱动单元与转动杆24传动连接,所述驱动单元包括第三驱动电机30、缓冲块31、第三驱动轴32、套环33和两个支杆29,两个所述支杆29的顶端均与主体1固定连接,两个支杆29中,其中一个支杆29的底端与第三驱动电机30固定连接,另一个支杆29的底端与缓冲块31固定连接,所述第三驱动轴32设置在第三驱动电机30和缓冲块31之间,所述第三驱动电机30与第三驱动轴32传动连接,所述套环33套设在第三驱动轴32上,所述第三驱动轴32的外周上设有外螺纹,所述套环33内设有内螺纹,所述第三驱动轴32上的外螺纹与套环33内的内螺纹相匹配。
作为优选,为了带动转动杆24转动,所述图像采集机构2还包括固定杆26和固定环27,所述固定杆26固定在套环33上,所述转动杆24上设有开口25,所述固定杆26设置在开口25内,所述固定环27与固定杆26远离套环33的一端固定连接,所述固定环27的直径大于开口25的宽度。
作为优选,为了能够检测各方向的风的阻力,所述风力检测单元8包括套管12、压力传感器13、弹簧14和风板15,所述套管12与主体1固定连接,所述压力传感器13固定在套管12内的底部,所述风板15设置在套管12的外部且通过弹簧14与压力传感器13连接。
作为优选,为了实现设备的飞行功能,所述飞行单元包括第一驱动电机3、第一驱动轴4和若干桨叶5,所述第一驱动电机3与主体1固定连接,所述桨叶5周向均匀分布在第一驱动轴4的外周,所述第一驱动电机3通过第一驱动轴4与桨叶5传动连接。
作为优选,为了提高无人机的智能化程度,所述主体1内设有中央控制装置,所述中央控制装置包括中央控制模块34、与中央控制模块34连接的风力检测模块35、图像采集模块36和电机控制模块37,所述压力传感器13与风力检测模块35电连接,所述摄像头28与图像采集模块36电连接,所述第一驱动电机3、第二驱动电机16和第三驱动电机30均与电机控制模块37电连接。其中,中央控制模块34,用来控制系统内的各个模块智能化运行的模块,在这里,中央控制模块34不仅是PLC,还可以是单片机,从而提高了系统运行的智能化;风力检测模块35,通过压力传感器13检测到的压力数据判断该方向上的风的阻力;图像采集模块36,通过摄像头28进行拍摄采集农作物生产的图像,从而判断农作物的长势和生长环境;电机控制模块37,控制第一驱动电机3、第二驱动电机16和第三驱动电机30的运行,第一驱动电机3能够带动桨叶5转动,从而实现无人机的飞行功能,第二驱动电机16转动,利用第一连杆17和第二连杆18,使堵塞块20移动,从而调节喷头11喷出的水流速度;第三驱动电机30能够带动第三驱动轴32转动,使套环33移动的同时带动转动杆24转动,从而调节摄像头28的角度,提高设备的智能化程度。
作为优选,为了固定移动块19的移动方向,所述限位单元包括限位杆21和限位杆22,所述限位杆22固定在喷头11内的底部,所述限位杆22与移动块19固定连接。
作为优选,为了提高无人机的续航能力,所述蓄水箱6的顶部设有太阳能板7。
作为优选,利用橡胶具有弹性的特点,为了能使堵塞块20堵住喷头11,所述堵塞块20为橡胶块。
作为优选,为了能对不同距离的农作物进行拍摄,所述摄像头28为变焦镜头。
作为优选,为了方便遥控操作,所述主体1内还设有蓝牙。
在无人机进行灌溉的同时,由主体1外周的各风力检测单元8检测该方向上的风力,风吹动灯板15通过弹簧14,使压力传感器13检测到压力数据,当压力数据越高时,表示该方向上的风的阻力较强,,当压力数据较低时,表示风的阻力较小,为了保证水流灌溉到指定位置,通过喷头11内部的调速单元调节从水流喷出的速度,保证水流能够喷洒到指定位置,调速单元运行时,由第二驱动电机16带动第一连杆17转动,并通过第二连杆18带动移动块19移动,使堵塞块20靠近或远离喷头11的出口处,进而改变喷头11出口处的空间大小,当堵塞块20靠近喷头11出口处时,空间减小,水流速度增大,反之水流速度减小,由于改变了水流速度,因此能够保证在受风力影响下将水流准确喷洒至指定范围。该灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机通过风力检测单元8检测风的阻力,由调速单元调节从喷头11喷出的水流,完成农作物的精确灌溉。
为了进一步实现精确灌溉,由主体1下方的图像采集机构2拍摄无人机下方的农作物的长势,并根据长势确定灌溉单元9的作业时间,图像采集机构2运行时,由第三驱动电机30带动第三驱动轴32转动,由于第三驱动轴32上的外螺纹与套环33内的内螺纹相匹配,使套环33沿着第三驱动轴32方向移动,带动固定在套环33上的固定杆26移动,从而使固定杆26在转动杆24内开口25内移动,带动转动杆24以铰接块23为圆心进行角度转动,转动的同时,转动杆24一端的摄像头28进行图像采集,当采集图像后进行图像分析,判断农作物的长势,从而确定灌溉时间,当达到该时间后,由调速单元中的第二驱动电机16转动,使堵塞块20堵住喷头11,从而完成该位置的灌溉操作。该灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机通过图像采集机构2使转动杆24转动,由摄像头28采集图像判断长势,确定灌溉时间,从而进一步实现了农作物的精确灌溉,提高了设备的实用性。
与现有技术相比,该灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机通过风力检测单元8检测风的阻力,由调速单元调节从喷头11喷出的水流,完成农作物的精确灌溉,不仅如此,通过图像采集机构2使转动杆24转动,由摄像头28采集图像判断长势,确定灌溉时间,从而进一步实现了农作物的精确灌溉,提高了设备的实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,其特征在于,包括主体(1)、设置在主体(1)下方的图像采集机构(2)、设置在主体(1)上方的蓄水箱(6)和设置在主体(1)两侧的飞行单元,所述主体(1)上设有若干灌溉组件,所述灌溉组件周向均匀分布在主体(1)的外侧,所述灌溉组件包括风力检测单元(8)和灌溉单元(9);
所述灌溉单元(9)包括水管(10)和喷头(11),所述喷头(11)固定在主体(1)上且通过水管(10)与蓄水箱(6)连通,所述喷头(11)内设有调速单元,所述调速单元包括第二驱动电机(16)、第一连杆(17)、第二连杆(18)、移动块(19)、堵塞块(20)和两个限位单元,两个所述限位单元设置在第二驱动电机(16)的两侧,所述第二驱动电机(16)固定在喷头(11)内的底部且与第一连杆(17)传动连接,所述第一连杆(17)通过第二连杆(18)与移动块(19)铰接,所述移动块(19)与堵塞块(20)固定连接,所述堵塞块(20)的形状为球形,所述堵塞块(20)的半径大于喷头(11)的口径;
所述图像采集机构(2)包括驱动单元、铰接块(23)、转动杆(24)和摄像头(28),所述铰接块(23)固定在主体(1)的下方,所述转动杆(24)的顶端与铰接块(23)铰接,所述转动杆(24)的另一端与摄像头(28)固定连接,所述驱动单元与转动杆(24)传动连接,所述驱动单元包括第三驱动电机(30)、缓冲块(31)、第三驱动轴(32)、套环(33)和两个支杆(29),两个所述支杆(29)的顶端均与主体(1)固定连接,两个支杆(29)中,其中一个支杆(29)的底端与第三驱动电机(30)固定连接,另一个支杆(29)的底端与缓冲块(31)固定连接,所述第三驱动轴(32)设置在第三驱动电机(30)和缓冲块(31)之间,所述第三驱动电机(30)与第三驱动轴(32)传动连接,所述套环(33)套设在第三驱动轴(32)上,所述第三驱动轴(32)的外周上设有外螺纹,所述套环(33)内设有内螺纹,所述第三驱动轴(32)上的外螺纹与套环(33)内的内螺纹相匹配。
2.如权利要求1所述的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,其特征在于,所述图像采集机构(2)还包括固定杆(26)和固定环(27),所述固定杆(26)固定在套环(33)上,所述转动杆(24)上设有开口(25),所述固定杆(26)设置在开口(25)内,所述固定环(27)与固定杆(26)远离套环(33)的一端固定连接,所述固定环(27)的直径大于开口(25)的宽度。
3.如权利要求1所述的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,其特征在于,所述风力检测单元(8)包括套管(12)、压力传感器(13)、弹簧(14)和风板(15),所述套管(12)与主体(1)固定连接,所述压力传感器(13)固定在套管(12)内的底部,所述风板(15)设置在套管(12)的外部且通过弹簧(14)与压力传感器(13)连接。
4.如权利要求1所述的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,其特征在于,所述飞行单元包括第一驱动电机(3)、第一驱动轴(4)和若干桨叶(5),所述第一驱动电机(3)与主体(1)固定连接,所述桨叶(5)周向均匀分布在第一驱动轴(4)的外周,所述第一驱动电机(3)通过第一驱动轴(4)与桨叶(5)传动连接。
5.如权利要求4所述的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,其特征在于,所述主体(1)内设有中央控制装置,所述中央控制装置包括中央控制模块(34)、与中央控制模块(34)连接的风力检测模块(35)、图像采集模块(36)和电机控制模块(37),所述压力传感器(13)与风力检测模块(35)电连接,所述摄像头(28)与图像采集模块(36)电连接,所述第一驱动电机(3)、第二驱动电机(16)和第三驱动电机(30)均与电机控制模块(37)电连接。
6.如权利要求1所述的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,其特征在于,所述限位单元包括限位杆(21)和限位杆(22),所述限位杆(22)固定在喷头(11)内的底部,所述限位杆(22)与移动块(19)固定连接。
7.如权利要求1所述的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,其特征在于,所述蓄水箱(6)的顶部设有太阳能板(7)。
8.如权利要求1所述的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,其特征在于,所述堵塞块(20)为橡胶块。
9.如权利要求1所述的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,其特征在于,所述摄像头(28)为变焦镜头。
10.如权利要求1所述的灌溉精准的用于农业生产的智能型无人机,其特征在于,所述主体(1)内还设有蓝牙。
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