CN108408054A - 一种植保无人机喷洒控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植保无人机喷洒控制装置及方法,包括喷洒控制装置本体、硬件系统、喷洒控制系统，在喷洒控制装置本体上设有固定、支撑支架、外壳、电源孔、控制面板、电源开关、切换按钮、扬声器、触控显示器、硬件系统、姿态测量单元、位置测量单元、高度测量单元、姿态测算模块、运算控制决策单元、无线控制模块、电子调速器、喷洒控制系统、微处理器、气压传感器、电子罗盘，本发明上选用合适的传感器，从而实现无人机的飞行和农药的喷洒控制，有效地解放了人力，提高了农药喷洒的效率和农药的利用率。

Description

一种植保无人机喷洒控制装置及方法

技术领域

本发明涉及无人机喷洒控制装置技术领域，具体为一种植保无人机喷洒控制装置及方法。

背景技术

随着农业无人机的广泛应用，通过无人机对植物进行喷洒作业也得到广泛的应用。

当前多旋翼式无人飞行器得到了极大发展，并且被专业级市场和消费级市场同时看好。多旋翼式无人飞行器之所以能够得到如此迅速的发展，是因为相关电子技术的进步使得这种飞行器的成本迅速降低，同时安全性迅速提升。由于其能够实现垂直起降、飞行灵活、控制方式成熟，所以已经有人开始将其应用于植保领域；应用于植保领域的无人飞行器，一种最主要的使用方式是采用无人飞行器搭载有储存有喷剂的容器以及喷洒装置，然后通过飞行方式完成对于农作物的药物喷洒任务。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现无人机的飞行和农药的喷洒控制，有效地解放了人力，提高了农药喷洒的效率和农药的利用率的一种植保无人机喷洒控制装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种植保无人机喷洒控制装置,包括喷洒控制装置本体、硬件系统、喷洒控制系统，所述喷洒控制装置本体上设有外壳，所述外壳的正面设有触控显示器，所述触控显示器的右侧设有控制面板，所述外壳的左端面下方设有电源孔,所述外壳的背部中间设有固定、支撑支架，所述喷洒控制装置本体的内部设有硬件系统，硬件系统与控制面板连接。

优选的，所述控制面板上设有电源开关、切换按钮、扬声器。

优选的，所述硬件系统上设有姿态测算模块，所述姿态测算模块的左端设有姿态测量单元、位置测量单元、高度测量单元，所述姿态测算模块的右端设有运算控制决策单元，运算控制决策单元的底部与无线控制模块连接、喷洒控制系统，所述运算控制决策单元的右端设有图像采集模块、电子调速器，所述图像采集模块、电子调速器相互并联。

优选的，所述喷洒控制系统上设有微处理器，所述微处理器的右端设有气压传感器、电子罗盘、加速度计、电频转换电路、隔离电路、喷洒控制器，所述加速度计的右端设有陀螺仪，所述电频转换电路的右端设有超声波测距模块，所述隔离电路的下方设有喷洒控制器，所述隔离电路的右端设有电子调速器，电子调速器的下方设有旋翼电机。

优选的，所述微处理器上设有I2C模块、SPI模块、UART模块、TIMER模块。

优选的，所述电频转换电路上的定时模块的左端设有DE端、RE端，DE端、RE端与DIR端头连接，定时模块的左端还设有RO端、DI端，RO端与RX端连接，DI端与TX端连接，定时模块的右端设有VCC端、B端、A端、GND端，B端与A端之间设有电阻，GND端接地，VCC端连接5V电压。

优选的，所述喷洒控制装置本体上安装的软件系统上电机开始后进入系统初始化，系统初始化后间隔2S后判断正确、错误，错误时输出N，正确时输出Y后读取传感器数据，读取传感器数据后进入四元数姿态融合，进入四元数姿态融合后进行正误判断，正确时输出Y后进入设置目标姿态水平，设置目标姿态水平后进入PWM脉宽设置为0，输出N后读出目标位姿，读出目标位姿与PWM脉宽设置为0后进入计算机PID控制量，最后进入设置PWM脉宽寄存器。

优选的，一种植保无人机喷洒控制装置，其喷洒控制方法包括以下步骤：

A、打开电源开关后触控显示屏点亮；

B、通过触控显示屏对无人机上的喷洒控制装置本体进行控制，在触控显示屏上移动从而控制喷洒控制装置本体的喷洒方向；

C、切换控制面板上的切换按钮，姿态测量单元、位置测量单元、高度测量单元来检测喷洒控制装置本体的喷头姿态，从而调整好喷洒头的位置；

D、喷洒控制系统上的气压传感器检测大气压值、电子调速器来控制无人机的速度，喷洒控制器运转，喷洒装置开始喷洒。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明上选用合适的传感器，从而实现无人机的飞行和农药的喷洒控制，有效地解放了人力，提高了农药喷洒的效率和农药的利用率。

附图说明

图1为本发明喷洒控制装置本体结构示意图；

图2为本发明硬件系统示意图；

图3为本发明喷洒控制系统示意图；

图4为本发明电频转换电路示意图。

图中：1、喷洒控制装置本体；2、固定、支撑支架；3、外壳；4、电源孔；5、控制面板；6、电源开关；7、切换按钮；8、扬声器；9、触控显示器；10、硬件系统；11、姿态测量单元；12、位置测量单元；13、高度测量单元；14、姿态测算模块；15、运算控制决策单元；16、无线控制模块；17、电子调速器；18、喷洒控制系统；19、微处理器；20、气压传感器；21、电子罗盘；22、加速度计；23、陀螺仪；24、电频转换电路；25、超声波测距模块；26、隔离电路；27、喷洒控制器；28、旋翼电机；29、电阻；30、图像采集模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1,本发明提供一种技术方案：一种植保无人机喷洒控制装置,包括喷洒控制装置本体1、硬件系统10、喷洒控制系统18，其特征在于：所述喷洒控制装置本体1上设有外壳3，外壳3的正面设有触控显示器9，触控显示器9的右侧设有控制面板5，控制面板5上设有电源开关6、切换按钮7、扬声器8，外壳3的左端面下方设有电源孔4,所述外壳3的背部中间设有固定、支撑支架2，喷洒控制装置本体1的内部设有硬件系统10，硬件系统10与控制面板5上的电源开关6、切换按钮7、扬声器8连接。

请参阅图2，硬件系统10上设有姿态测算模块14，姿态测算模块14的左端设有姿态测量单元11、位置测量单元12、高度测量单元13，通过姿态测算模块14的左端设有姿态测量单元11、位置测量单元12、高度测量单元13来控制喷洒控制装置本体1的喷洒角度、高度，在姿态测算模块14的右端设有运算控制决策单元15，运算控制决策单元15的底部与无线控制模块16连接、喷洒控制系统18，运算控制决策单元15的右端设有图像采集模块30、电子调速器17，图像采集模块30、电子调速器17相互并联，采用图像采集模块30对喷洒控制装置本体1喷洒的实时图像进行监控反馈。

请参阅图3或图4，喷洒控制系统18上设有微处理器19，微处理器19上设有I2C模块、SPI模块、UART模块、TIMER模块，采用信号为STM32F427VIT6型号的微处理器，微处理器19的右端设有气压传感器20、电子罗盘21、加速度计22、电频转换电路24、隔离电路26、喷洒控制器27，加速度计22的右端设有陀螺仪23，电频转换电路24的右端设有超声波测距模块25，隔离电路26的下方设有喷洒控制器27，隔离电路26的右端设有电子调速器17，电子调速器17的下方设有旋翼电机28，为了防止旋翼电机28在姿态变化时候，反向电压通过电子调速器17反馈给微处理器19，可能会造成电压过大烧毁电子元件，采用隔离电路26从而有效控制电机的转速，采用高频PWM信号控制电机转速。

电频转换电路24上的定时模块的左端设有DE端、RE端，DE端、RE端与DIR端头连接，定时模块的左端还设有RO端、DI端，RO端与RX端连接，DI端与TX端连接，定时模块的右端设有VCC端、B端、A端、GND端，B端与A端之间设有电阻29，GND端接地，VCC端连接5V电压。

喷洒控制装置本体1上安装的软件系统上电机开始后进入系统初始化，系统初始化后间隔2S后判断正确、错误，错误时输出N，正确时输出Y后读取传感器数据，读取传感器数据后进入四元数姿态融合，进入四元数姿态融合后进行正误判断，正确时输出Y后进入设置目标姿态水平，设置目标姿态水平后进入PWM脉宽设置为0，输出N后读出目标位姿，读出目标位姿与PWM脉宽设置为0后进入计算机PID控制量，最后进入设置PWM脉宽寄存器。

本发明上选用合适的传感器，从而实现无人机的飞行和农药的喷洒控制，有效地解放了人力，提高了农药喷洒的效率和农药的利用率。

一种植保无人机喷洒控制装置，其喷洒控制方法包括以下步骤：

A、打开电源开关后触控显示屏点亮；

B、通过触控显示屏对无人机上的喷洒控制装置本体进行控制，在触控显示屏上移动从而控制喷洒控制装置本体的喷洒方向；

C、切换控制面板上的切换按钮，姿态测量单元、位置测量单元、高度测量单元来检测喷洒控制装置本体的喷头姿态，从而调整好喷洒头的位置；

D、喷洒控制系统上的气压传感器检测大气压值、电子调速器来控制无人机的速度，喷洒控制器运转，喷洒装置开始喷洒。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种植保无人机喷洒控制装置,包括喷洒控制装置本体(1)、硬件系统(10)、喷洒控制系统(18)，其特征在于：所述喷洒控制装置本体(1)上设有外壳(3)，所述外壳(3)的正面设有触控显示器(9)，所述触控显示器(9)的右侧设有控制面板(5)，所述外壳(3)的左端面下方设有电源孔(4),所述外壳(3)的背部中间设有固定、支撑支架(2)，所述喷洒控制装置本体(1)的内部设有硬件系统(10)，硬件系统(10)与控制面板(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种植保无人机喷洒控制装置，其特征在于：所述控制面板(5)上设有电源开关(6)、切换按钮(7)、扬声器(8)。

3.根据权利要求1所述的一种植保无人机喷洒控制装置，其特征在于：所述硬件系统(10)上设有姿态测算模块(14)，所述姿态测算模块(14)的左端设有姿态测量单元(11)、位置测量单元(12)、高度测量单元(13)，所述姿态测算模块(14)的右端设有运算控制决策单元(15)，运算控制决策单元(15)的底部与无线控制模块(16)连接、喷洒控制系统(18)，所述运算控制决策单元(15)的右端设有图像采集模块(30)、电子调速器(17)，所述图像采集模块(30)、电子调速器(17)相互并联。

4.根据权利要求3所述的一种植保无人机喷洒控制装置，其特征在于：所述喷洒控制系统(18)上设有微处理器(19)，所述微处理器(19)的右端设有气压传感器(20)、电子罗盘(21)、加速度计(22)、电频转换电路(24)、隔离电路(26)、喷洒控制器(27)，所述加速度计(22)的右端设有陀螺仪(23)，所述电频转换电路(24)的右端设有超声波测距模块(25)，所述隔离电路(26)的下方设有喷洒控制器(27)，所述隔离电路(26)的右端设有电子调速器(17)，电子调速器(17)的下方设有旋翼电机(28)。

5.根据权利要求4所述的一种植保无人机喷洒控制装置，其特征在于：所述微处理器(19)上设有I2C模块、SPI模块、UART模块、TIMER模块。

6.根据权利要求4所述的一种植保无人机喷洒控制装置，其特征在于：所述电频转换电路(24)上的定时模块的左端设有DE端、RE端，DE端、RE端与DIR端头连接，定时模块的左端还设有RO端、DI端，RO端与RX端连接，DI端与TX端连接，定时模块的右端设有VCC端、B端、A端、GND端，B端与A端之间设有电阻(29)，GND端接地，VCC端连接5V电压。

7.根据权利要求1所述的一种植保无人机喷洒控制装置，其特征在于：所述喷洒控制装置本体(1)上安装的软件系统上电机开始后进入系统初始化，系统初始化后间隔2S后判断正确、错误，错误时输出N，正确时输出Y后读取传感器数据，读取传感器数据后进入四元数姿态融合，进入四元数姿态融合后进行正误判断，正确时输出Y后进入设置目标姿态水平，设置目标姿态水平后进入PWM脉宽设置为0，输出N后读出目标位姿，读出目标位姿与PWM脉宽设置为0后进入计算机PID控制量，最后进入设置PWM脉宽寄存器。

8.实现权利要求1所述的一种植保无人机喷洒控制装置，其喷洒控制方法包括以下步骤：

A、打开电源开关后触控显示屏点亮；

B、通过触控显示屏对无人机上的喷洒控制装置本体进行控制，在触控显示屏上移动从而控制喷洒控制装置本体的喷洒方向；

C、切换控制面板上的切换按钮，姿态测量单元、位置测量单元、高度测量单元来检测喷洒控制装置本体的喷头姿态，从而调整好喷洒头的位置；

D、喷洒控制系统上的气压传感器检测大气压值、电子调速器来控制无人机的速度，喷洒控制器运转，喷洒装置开始喷洒。