CN107697302A - 一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统，涉及无人机技术领域，无人机系统：包括无人机本体、图像采集模块以及农药喷洒模块，无人机本体内设置有飞控系统、自主导航模块以及数据通信模块，所述图像采集模块具体为双目摄像组件；地面指挥平台：包括指挥中心控制台与数据通信模块二，所述指挥中心控制台和数据通信模块二连接，数据通信模块二与数据通信模块一无线连接，本发明依赖于目前高度发达的卫星定位系统来实现目标区域的定位和自主导航，相比传统的方法，精度更高，效率也更高，通过特殊结构设计的药箱结构，可以利用飞控系统实施定量喷洒的控制。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统。
背景技术
目前，我国是传统农业大国，农业是我国国民经济的命脉。随着大规模的土地流转使得大规模的自动化的农业生产成为未来的重要农业生产方式。
而在现有技术中，农业管理还高度的依赖于人力，容易造成资源的浪费，生产成本过高，不利于解放农村劳动力，而且过于依赖工作人员的经验，所以使得农作物的生产管理效率不高，这种现象在大规模的农业生产中尤为明显。农药喷洒是否有效，直接决定了农作物是否能够正常生长，耕耘者是否能够获得丰收。但是农药的施用也会带来农田环境恶化、操作人员身心损害的不良后果。因此，如何实现农药的适量喷洒，是各地农业管理部门迫切需要解决的问题之一。
中国专利申请号为CN201410484669.2公开了一种基于图像采集的农药喷洒平台，包括定位子系统、图像处理子系统、农药喷洒子系统和计算机控制子系统，定位子系统用于将无人机定位到目标喷洒区域，图像处理子系统用于对目标喷洒区域的农作物生长状况执行图像采集，对采集到的农作物图像执行图像处理，计算机控制子系统与定位子系统、图像处理子系统和农药喷洒子系统分别连接，控制定位子系统的定位，并根据图像处理子系统的图像处理结果控制农药喷洒子系统的农药喷洒。该系统能够实现大面积高效率的农药喷洒，同时能够根据喷洒区域农作物的生长状况自适应地控制喷洒的农药剂量，便于农业部门的操纵和管理。但是该系统依靠的是图像采集并进行分析判断来实现目标区域的识别和定位，该种方法存在一定的图像识别误差，精度不高。
中国专利申请号为CN201610364952.0公开了一种农田监测系统及监测农田的方法。所述系统包括无人机和监控终端，所述无人机和所述监控终端无线连接；其中，所述无人机用于根据设置在农田中的位置标识定位桩识别农田类型，并根据所述农田类型对农田的农业警情进行监测，将监测到的农田的农业警情发送给所述监控终端；所述监控终端用于接收所述无人机发送来的农田的农业警情，并通知管理人员。该方法实现了大范围内无人值守农田的智能监测与预警，不再依赖于人力进行监测，可以减少人力资本的投入，提高了大规模的农业生产中的农田监测效率。但是其借助的安装在农田中的定位桩来识别农田类型和判断农田所处的位置，精度仍然不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统，包括
无人机系统：包括无人机本体、图像采集模块以及农药喷洒模块，无人机本体内设置有飞控系统、自主导航模块以及数据通信模块，所述飞控系统分别与导航模块、数据通信模块一连接，所述图像采集模块具体为双目摄像组件并与飞控系统连接，所述自主导航模块用于为飞控系统提供目标区域的坐标信息；
地面指挥平台：包括指挥中心控制台与数据通信模块二，所述指挥中心控制台和数据通信模块二连接，数据通信模块二与数据通信模块一无线连接。
优选的，所述农药喷洒模块包括药箱、抽水泵、喷嘴支架和喷嘴，所述药箱内部设有一水平的隔板将药箱分隔为上下两个腔室，隔板上设有阀口，药箱顶部的内壁上连接有管体，管体内滑动连接有与阀口配合的堵头，堵头的上端连接有磁性金属制成的滑动杆，滑动杆上套设有复位弹簧，管体的顶端安装有电磁铁，电磁铁电性连接至飞控系统，所述抽水泵安装在药箱外侧且抽水泵的进水口连接至药箱的底部，所述喷嘴支架安装在药箱的底部，所述喷嘴安装在喷嘴支架上并通过联通管道连接至抽水泵的出水口。
优选的，所述管体内壁上设有限位片，所述复位弹簧的上端抵接在限位片的底面，限位片上设有通孔，所述活动杆穿插在通孔内并可上下滑动。
优选的，所述喷嘴支架包括竖支架和横支架，所述横支架与竖支架固定连接。
优选的，所述横支架与竖支架转动连接，且竖支架内安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴与横支架的转动部连接，所述伺服电机与飞控系统电性连接。
优选的，所述堵头的下部具体为圆锥状。
优选的，所述阀口位于隔板的几何中心处。
本发明的优点在于：
1.依赖于目前高度发达的卫星定位系统来实现目标区域的定位和自主导航，相比传统的方法，精度更高，效率也更高。
2.通过特殊结构设计的药箱结构，可以利用飞控系统实施定量喷洒的控制，隔板上方用于存储一定量的药液，隔板下方作为缓冲腔室，在无人机即将飞出喷洒区域时，可先切断隔板下方腔室的药液供给，在飞出目标区域前可将抽水泵内的药液喷洒完毕，实现了农药喷洒的科学化管理，节省成本。
3.本发明中阀口和堵头的结构设计，可以便于实现药液的定量供给，操作便捷，结构简单，易于实现。
4.本发明中采用可转动的横支架结构，可以在无人机变换飞行方向时，及时调整横支架的角度来实现喷洒效率的最大化。
附图说明
图1为本发明的原理简图。
图2为本发明中各模块的连接示意图。
图3为本发明实施例1中农药喷洒模块的结构示意图。
图4为本发明实施例2中农药喷洒模块的结构示意图。
其中，1-无人机本体，101-飞控系统，102-自主导航模块，103-数据通信模块，2-图像采集模块，3-农药喷洒模块，301-药箱，302-抽水泵，303-横支架，304-喷嘴，305-联通管道，306-隔板，307-阀口，308-管体，309-堵头，310-滑动杆，311-复位弹簧，312-限位片，313-通孔，314-电磁铁，315-竖支架，316-伺服电机，4-指挥中心控制台，5-数据通信模块二。
具体实施方式
为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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1至图3所示，一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统，包括
无人机系统：包括无人机本体1、图像采集模块2以及农药喷洒模块3，无人机本体1内设置有飞控系统101、自主导航模块102以及数据通信模块，所述飞控系统101分别与导航模块、数据通信模块一103连接，所述图像采集模块2具体为双目摄像组件并与飞控系统101连接，所述自主导航模块102用于为飞控系统101提供目标区域的坐标信息；
地面指挥平台：包括指挥中心控制台4与数据通信模块二5，所述指挥中心控制台4和数据通信模块二5连接，数据通信模块二5与数据通信模块一103无线连接。
在本实施例中，所述农药喷洒模块3包括药箱301、抽水泵302、喷嘴304支架和喷嘴304，所述药箱301内部设有一水平的隔板306将药箱301分隔为上下两个腔室，隔板306上设有阀口307，药箱301顶部的内壁上连接有管体308，管体308内滑动连接有与阀口307配合的堵头309，堵头309的上端连接有磁性金属制成的滑动杆310，滑动杆310上套设有复位弹簧311，管体308的顶端安装有电磁铁314，电磁铁314电性连接至飞控系统101，所述抽水泵302安装在药箱301外侧且抽水泵302的进水口连接至药箱301的底部，所述喷嘴304支架安装在药箱301的底部，所述喷嘴304安装在喷嘴304支架上并通过联通管道305连接至抽水泵302的出水口。
在本实施例中，所述管体308内壁上设有限位片312，所述复位弹簧311的上端抵接在限位片312的底面，限位片312上设有通孔313，所述活动杆穿插在通孔313内并可上下滑动。
在本实施例中，所述喷嘴304支架包括竖支架315和横支架303，所述横支架303与竖支架315固定连接。
实施例2
如图1、图2和图4所示，一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统，包括
无人机系统：包括无人机本体1、图像采集模块2以及农药喷洒模块3，无人机本体1内设置有飞控系统101、自主导航模块102以及数据通信模块，所述飞控系统101分别与导航模块、数据通信模块一103连接，所述图像采集模块2具体为双目摄像组件并与飞控系统101连接，所述自主导航模块102用于为飞控系统101提供目标区域的坐标信息；
地面指挥平台：包括指挥中心控制台4与数据通信模块二5，所述指挥中心控制台4和数据通信模块二5连接，数据通信模块二5与数据通信模块一103无线连接。
在本实施例中，所述农药喷洒模块3包括药箱301、抽水泵302、喷嘴304支架和喷嘴304，所述药箱301内部设有一水平的隔板306将药箱301分隔为上下两个腔室，隔板306上设有阀口307，药箱301顶部的内壁上连接有管体308，管体308内滑动连接有与阀口307配合的堵头309，堵头309的上端连接有磁性金属制成的滑动杆310，滑动杆310上套设有复位弹簧311，管体308的顶端安装有电磁铁314，电磁铁314电性连接至飞控系统101，所述抽水泵302安装在药箱301外侧且抽水泵302的进水口连接至药箱301的底部，所述喷嘴304支架安装在药箱301的底部，所述喷嘴304安装在喷嘴304支架上并通过联通管道305连接至抽水泵302的出水口。
在本实施例中，所述管体308内壁上设有限位片312，所述复位弹簧311的上端抵接在限位片312的底面，限位片312上设有通孔313，所述活动杆穿插在通孔313内并可上下滑动。
在本实施例中，所述喷嘴304支架包括竖支架315和横支架303，所述横支架303与竖支架315固定连接。
为了实现横支架303随着无人机转向做出适应性调整，所述横支架303与竖支架315转动连接，且竖支架315内安装有伺服电机316，所述伺服电机316的输出轴与横支架303的转动部连接，所述伺服电机316与飞控系统101电性连接。可以在无人机变换飞行方向时，及时调整横支架303的角度来实现喷洒效率的最大化，如无人机由东向北转换方向时，伺服电机316驱动横支架303旋转90度，使得横支架303的长度方向处在东西向。
在本实施例中，所述堵头309的下部具体为圆锥状，利于实现良好的密封效果。
工作过程及原理：首先，无人机根据设定好的航线进行自主飞行，其中，自主飞行的坐标信息来自于北斗卫星定位系统或者GPS全球定位系统提供定位服务支持，人工事先将坐标信息存储在自主导航模块102内。初始状态下，电磁铁314处于通电状态，阀口307打开，药箱301内隔板306上方的上层药液流至隔板306下方的腔室中，再经抽水泵302将药液送至喷嘴304处喷出，完成喷洒过程。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (7)
1.一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统，其特征在于，包括
无人机系统：包括无人机本体(1)、图像采集模块(2)以及农药喷洒模块(3)，无人机本体(1)内设置有飞控系统(101)、自主导航模块(102)以及数据通信模块一(103)，所述飞控系统(101)分别与导航模块、数据通信模块一(103)连接，所述图像采集模块(2)具体为双目摄像组件并与飞控系统(101)连接，所述自主导航模块(102)用于为飞控系统(101)提供目标区域的坐标信息；
地面指挥平台：包括指挥中心控制台(4)与数据通信模块二(5)，所述指挥中心控制台(4)和数据通信模块二(5)连接，数据通信模块二(5)与数据通信模块一(103)无线连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统，其特征在于：所述农药喷洒模块(3)包括药箱(301)、抽水泵(302)、喷嘴(304)支架和喷嘴(304)，所述药箱(301)内部设有一水平的隔板(306)将药箱(301)分隔为上下两个腔室，隔板(306)上设有阀口(307)，药箱(301)顶部的内壁上连接有管体(308)，管体(308)内滑动连接有与阀口(307)配合的堵头(309)，堵头(309)的上端连接有磁性金属制成的滑动杆(310)，滑动杆(310)上套设有复位弹簧(311)，管体(308)的顶端安装有电磁铁(314)，电磁铁(314)电性连接至飞控系统(101)，所述抽水泵(302)安装在药箱(301)外侧且抽水泵(302)的进水口连接至药箱(301)的底部，所述喷嘴(304)支架安装在药箱(301)的底部，所述喷嘴(304)安装在喷嘴(304)支架上并通过联通管道(305)连接至抽水泵(302)的出水口。
3.根据权利要求2所述的一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统，其特征在于：所述管体(308)内壁上设有限位片(312)，所述复位弹簧(311)的上端抵接在限位片(312)的底面，限位片(312)上设有通孔(313)，所述活动杆穿插在通孔(313)内并可上下滑动。
4.根据权利要求3所述的一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统，其特征在于：所述喷嘴(304)支架包括竖支架(315)和横支架(303)，所述横支架(303)与竖支架(315)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统，其特征在于：所述横支架(303)与竖支架(315)转动连接，且竖支架(315)内安装有伺服电机(316)，所述伺服电机(316)的输出轴与横支架(303)的转动部连接，所述伺服电机(316)与飞控系统(101)电性连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统，其特征在于：所述堵头(309)的下部具体为圆锥状。
7.根据权利要求6所述的一种基于双目视觉的农药喷洒无人机系统，其特征在于：所述阀口(307)位于隔板(306)的几何中心处。
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