CN109050931A - 一种植保无人机的四轴联动喷洒系统 - Google Patents

一种植保无人机的四轴联动喷洒系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，包括控制终端、无人机飞行系统、喷洒环境检测系统、农药喷洒系统、喷杆调节系统和喷头调节系统，所述控制终端通过信号传输模块传输信号给信号接收模块，并由信号接收模块调节无人机飞行系统、喷洒环境检测系统和农药喷洒系统，所述控制终端还包括用于存储记录数据的信息存储模块，所述控制终端连同信号传输模块设置于地面，所述信号接收模块连同无人机飞行系统、喷洒环境检测系统和农药喷洒系统组成植保无人机的调节单元。该植保无人机的四轴联动喷洒系统，结构合理，工作效率高，具有较高的实用价值。

Description

一种植保无人机的四轴联动喷洒系统
技术领域
本发明属于植保无人机喷洒系统技术领域，具体涉及一种植保无人机的四轴联动喷洒系统。
背景技术
在农业植保中农用无人机效率是人工的50倍以上，其达到相同的效果的施药量是传统的植保作业用量的80％以下，由于采用喷雾式喷洒，用水量减少90％以上，采用无人机植保能够大大提高农业生产作业效率，降低农药用量，减少进入土壤和大气中的农药污染，保证食品安全，无人机植保在近几年得到了长足的发展。虽然无人机植保相对于传统植保方式具有很大的进步，但就其自身发展来讲，还处于较为粗放的早期发展阶段。
现有植保无人机与喷洒装置间多采用分离控制，无法有效利用植保无人机的飞行高度、速度对喷洒装置的影响，且植保无人机起飞后喷洒装置的喷洒范围无法调节，在对较大一片区域进行喷洒作业时，植保无人机无法自行导航，增加使用者工作量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，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：一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，包括控制终端、无人机飞行系统、喷洒环境检测系统、农药喷洒系统、喷杆调节系统和喷头调节系统，所述控制终端通过信号传输模块传输信号给信号接收模块，并由信号接收模块调节无人机飞行系统、喷洒环境检测系统和农药喷洒系统，所述控制终端还包括用于存储记录数据的信息存储模块，所述控制终端连同信号传输模块设置于地面，所述信号接收模块连同无人机飞行系统、喷洒环境检测系统和农药喷洒系统组成植保无人机的调节单元。
优选的，所述无人机飞行系统包括电机驱动模块、GPS定位模块、速度传感器、速度调节模块和高度调节模块，其中所述速度传感器还包括加速度传感器，且速度传感器传输反馈速度信号，并与速度调节模块间相互连接。
优选的，所述高度调节模块内设置有用于传输并反馈高度信号的高度传感器。
优选的，所述无人机飞行系统内设置有用于限制植保无人机飞行范围的区域限制模块，且无人机飞行系统内还设置有自驾系统和导航系统，所述自驾系统配合导航系统调节在植保无人机在区域限制模块所限制范围内工作。
优选的，所述喷洒环境检测系统包括图像采集模块、温度传感器、光照传感器和测距传感器，所述图像采集模块为摄像机模组，且图像采集模块与控制终端无线连接，并显示于屏幕上，所述测距传感器测量植保无人机飞行方向上的障碍物，并反馈调节无人机飞行系统。
优选的，所述农药喷洒系统包括水泵变速系统、喷杆调节系统、喷头调节系统和药箱余量反馈系统，所述水泵变速系统调节农药喷洒系统内水泵的水流量，所述喷头调节系统调节农药喷洒系统的喷杆上喷头的开关状态，所述药箱余量反馈系统测量农药喷洒系统内药箱内药液余量，并反馈给控制终端。
优选的，所述喷杆调节系统包括长度调节系统、角度调节系统、旋转调节系统和喷幅调节系统，所述喷幅调节系统分别与长度调节系统、角度调节系统和旋转调节系统相连。
优选的，所述长度调节系统包括一组液压电机，并通过液压电机调节农药喷洒系统中喷杆的长度，所述角度调节系统包括一组液压电机，并通过液压电机调节农药喷洒系统中喷杆与地面间所成的角度，所述旋转调节系统调节喷杆在绕旋转电机的电机轴上的旋转速度。
优选的，所述信号传输模块、信息存储模块和信号接收模块间的信号传输采用ZigBee无线通讯技术。
本发明的技术效果和优点：该植保无人机的四轴联动喷洒系统，无人机飞行系统配合GPS定位模块与区域限制模块限制无人机工作区域，并在导航系统与自驾系统的配合下在工作区域内工作，适用于大型农业作业，减少使用者操作量，提高喷洒系统的工作效率，同时无人机飞行系统的速度调节模块和高度调节模块能配合农药喷洒系统完成植保无人机农药的喷洒，喷洒环境检测系统的图像采集模块为地面控制终端提供植保无人机的飞行视野，农药喷洒系统有效调节水泵的泵水速度和喷杆喷头的工作状态，并能反馈药箱内药液余量，便于使用者调节植保无人机高效返程，喷杆调节系统包括长度调节系统、角度调节系统、旋转调节系统和喷幅调节系统，且长度调节系统、角度调节系统、旋转调节系统和喷幅调节系统间由喷杆调节系统操控并联动配合，有效实现喷杆的调节，进一步提高农药的喷洒效率，该植保无人机的四轴联动喷洒系统，结构合理，工作效率高，具有较高的实用价值。
附图说明
图1为本发明的结构示意框图；
图2为本发明的无人机飞行系统结构示意框图；
图3为本发明的喷洒环境检测系统结构示意框图；
图4为本发明的农药喷洒系统结构示意框图；
图5为本发明的喷杆调节系统结构示意框图。
图中：1控制终端、101信号传输模块、102信息存储模块、2信号接收模块、3无人机飞行系统、4喷洒环境检测系统、5农药喷洒系统、6电机驱动模块、7GPS定位模块、8区域限制模块、9自驾系统、10导航系统、11速度传感器、12加速度传感器、13速度调节模块、14高度调节模块、15高度传感器、16图像采集模块、17温度传感器、18光照传感器、19测距传感器、20水泵变速系统、21喷杆调节系统、22喷头调节系统、23药箱余量反馈系统、24长度调节系统、25角度调节系统、26旋转调节系统、27喷幅调节系统。
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。
本发明提供了如图1-5所示的一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，包括控制终端1、无人机飞行系统3、喷洒环境检测系统4、农药喷洒系统5、喷杆调节系统21和喷头调节系统22，所述控制终端1通过信号传输模块101传输信号给信号接收模块2，并由信号接收模块2调节无人机飞行系统3、喷洒环境检测系统4和农药喷洒系统5，所述控制终端1还包括用于存储记录数据的信息存储模块102，所述控制终端1连同信号传输模块101设置于地面，所述信号接收模块2连同无人机飞行系统3、喷洒环境检测系统4和农药喷洒系统5组成植保无人机的调节单元，便于使用者通过控制终端1进行调节。
具体的，所述无人机飞行系统3包括电机驱动模块6、GPS定位模块7、速度传感器11、速度调节模块13和高度调节模块14，其中所述速度传感器11还包括加速度传感器12，且速度传感器11传输反馈速度信号，并与速度调节模块13间相互连接，所述高度调节模块14内设置有用于传输并反馈高度信号的高度传感器15，速度调节模块13和高度调节模块14能配合农药喷洒系统5完成植保无人机农药的喷洒，提高喷洒效率。
具体的，所述无人机飞行系统3内设置有用于限制植保无人机飞行范围的区域限制模块8，且无人机飞行系统3内还设置有自驾系统9和导航系统10，所述自驾系统9配合导航系统10调节在植保无人机在区域限制模块8所限制范围内工作，适用于大型农业作业，减少使用者操作量，提高喷洒系统的工作效率。
具体的，所述喷洒环境检测系统4包括图像采集模块16、温度传感器17、光照传感器18和测距传感器19，所述图像采集模块16为摄像机模组，且图像采集模块16与控制终端1无线连接，并显示于屏幕上，能为地面控制终端1提供植保无人机的飞行视野，所述测距传感器19测量植保无人机飞行方向上的障碍物，并反馈调节无人机飞行系统3。
具体的，所述农药喷洒系统5包括水泵变速系统20、喷杆调节系统21、喷头调节系统22和药箱余量反馈系统23，所述水泵变速系统20调节农药喷洒系统5内水泵的水流量，所述喷头调节系统22调节农药喷洒系统5的喷杆上喷头的开关状态，所述药箱余量反馈系统23测量农药喷洒系统5内药箱内药液余量，并反馈给控制终端1，便于使用者调节植保无人机返程路线，提高农药喷洒的效率。
具体的，所述喷杆调节系统21包括长度调节系统24、角度调节系统25、旋转调节系统26和喷幅调节系统27，所述喷幅调节系统27分别与长度调节系统24、角度调节系统25和旋转调节系统26相连。
具体的，所述长度调节系统24包括一组液压电机，并通过液压电机调节农药喷洒系统5中喷杆的长度，所述角度调节系统25包括一组液压电机，并通过液压电机调节农药喷洒系统5中喷杆与地面间所成的角度，所述旋转调节系统26调节喷杆在绕旋转电机的电机轴上的旋转速度，长度调节系统24、角度调节系统25、旋转调节系统26和喷幅调节系统27间由喷杆调节系统21操控并联动配合，有效实现喷杆的调节，进一步提高农药的喷洒效率。
具体的，所述信号传输模块101、信息存储模块102和信号接收模块2间的信号传输采用ZigBee无线通讯技术，功耗较低。
具体的，该植保无人机的四轴联动喷洒系统，使用时先空飞植保无人机，并将植保无人机飞行至需要工作区域的四角并由GPS定位模块7记录飞行路径配合区域限制模块8生成飞行路径所围面积的区域限制，使得植保无人机在自驾系统9和导航系统10的配合下在工作区域内工作，适用于大型农业作业，减少使用者操作量，提高喷洒系统的工作效率，再操控无人机返程，添加需要投放的药液，使用者可通过控制终端1调节无人机的无人机飞行系统3与农药喷洒系统5，并通过喷洒环境检测系统4了解无人机工作环境，农药喷洒系统5有效调节水泵的泵水速度和喷杆喷头的工作状态，并能通过药箱余量反馈系统23反馈药箱内药液余量，便于使用者调节植保无人机返程路线，提高农药喷洒的效率，喷杆调节系统21包括长度调节系统24、角度调节系统25、旋转调节系统26和喷幅调节系统27，且长度调节系统24、角度调节系统25、旋转调节系统26和喷幅调节系统27间由喷杆调节系统21操控并联动配合，有效实现喷杆的调节，进一步提高农药的喷洒效率，操作无人机工作时通过无人机飞行系统3调节，可选择手动控制也可选择自驾系统9调节，具有较高的适用性，该植保无人机的四轴联动喷洒系统，结构合理，工作效率高，具有较高的实用价值。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，包括控制终端(1)、无人机飞行系统(3)、喷洒环境检测系统(4)、农药喷洒系统(5)、喷杆调节系统(21)和喷头调节系统(22)，其特征在于：所述控制终端(1)通过信号传输模块(101)传输信号给信号接收模块(2)，并由信号接收模块(2)调节无人机飞行系统(3)、喷洒环境检测系统(4)和农药喷洒系统(5)，所述控制终端(1)还包括用于存储记录数据的信息存储模块(102)，所述控制终端(1)连同信号传输模块(101)设置于地面，所述信号接收模块(2)连同无人机飞行系统(3)、喷洒环境检测系统(4)和农药喷洒系统(5)组成植保无人机的调节单元。
2.根据权利要求1所述的一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，其特征在于：所述无人机飞行系统(3)包括电机驱动模块(6)、GPS定位模块(7)、速度传感器(11)、速度调节模块(13)和高度调节模块(14)，其中所述速度传感器(11)还包括加速度传感器(12)，且速度传感器(11)传输反馈速度信号，并与速度调节模块(13)间相互连接。
3.根据权利要求2所述的一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，其特征在于：所述高度调节模块(14)内设置有用于传输并反馈高度信号的高度传感器(15)。
4.根据权利要求2所述的一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，其特征在于：所述无人机飞行系统(3)内设置有用于限制植保无人机飞行范围的区域限制模块(8)，且无人机飞行系统(3)内还设置有自驾系统(9)和导航系统(10)，所述自驾系统(9)配合导航系统(10)调节在植保无人机在区域限制模块(8)所限制范围内工作。
5.根据权利要求1所述的一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，其特征在于：所述喷洒环境检测系统(4)包括图像采集模块(16)、温度传感器(17)、光照传感器(18)和测距传感器(19)，所述图像采集模块(16)为摄像机模组，且图像采集模块(16)与控制终端(1)无线连接，并显示于屏幕上，所述测距传感器(19)测量植保无人机飞行方向上的障碍物，并反馈调节无人机飞行系统(3)。
6.根据权利要求1所述的一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，其特征在于：所述农药喷洒系统(5)包括水泵变速系统(20)、喷杆调节系统(21)、喷头调节系统(22)和药箱余量反馈系统(23)，所述水泵变速系统(20)调节农药喷洒系统(5)内水泵的水流量，所述喷头调节系统(22)调节农药喷洒系统(5)的喷杆上喷头的开关状态，所述药箱余量反馈系统(23)测量农药喷洒系统(5)内药箱内药液余量，并反馈给控制终端(1)。
7.根据权利要求6所述的一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，其特征在于：所述喷杆调节系统(21)包括长度调节系统(24)、角度调节系统(25)、旋转调节系统(26)和喷幅调节系统(27)，所述喷幅调节系统(27)分别与长度调节系统(24)、角度调节系统(25)和旋转调节系统(26)相连。
8.根据权利要求7所述的一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，其特征在于：所述长度调节系统(24)包括一组液压电机，并通过液压电机调节农药喷洒系统(5)中喷杆的长度，所述角度调节系统(25)包括一组液压电机，并通过液压电机调节农药喷洒系统(5)中喷杆与地面间所成的角度，所述旋转调节系统(26)调节喷杆在绕旋转电机的电机轴上的旋转速度。
9.根据权利要求1所述的一种植保无人机的四轴联动喷洒系统，其特征在于：所述信号传输模块(101)、信息存储模块(102)和信号接收模块(2)间的信号传输采用ZigBee无线通讯技术。
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