CN109937996A - 一种旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机及其控制方法，喷雾机包括喷雾机主体，喷雾机主体上装有一对多边形滚筒，设置在多边形滚筒上且展开后位于喷雾机主体两侧的旋翼宽幅喷杆；旋翼宽幅喷杆包括电动机、与电动机连接的螺旋桨、相连接的多节旋翼喷杆单元及设于旋翼宽幅喷杆上的若干喷头；多边形滚筒用于对旋翼宽幅喷杆展开与收卷；旋翼宽幅喷杆上设有自平衡定高系统，用于获取高度信息以调控喷杆的平衡和离地高度；喷雾机主体上装有与多边形滚筒、电动机及自平衡定高系统连接的主控系统。本发明能在机身各种姿态中保证宽幅喷杆的水平状态，避免在机身偏转时因喷杆长、喷幅宽而导致喷头触地，并且由旋翼为宽幅喷杆提供升力，实现在喷杆加长时省去复杂、臃肿的桁架结构。

Description

一种旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机及其控制方法
技术领域
本发明涉及喷雾机技术领域，具体涉及一种旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机及其控制方法。
背景技术
目前，现有的大中型地面动力植保机械主要采用拖拉机牵引式、悬挂式或自走式等承载方式，喷雾的方式主要有风送式、喷杆喷雾等形式。
风送式喷雾机通常以拖拉机或农用车辆作为运载动力，通过高速离心风机送风系统，对雾滴进行二次雾化和远程输送，射程较远，工作效率较高。但目前风送式喷雾机在水稻生产中并未得到大范围的推广应用，主要是因为在实际应用中该机械仍存在雾滴易漂移、精确控制喷施效果较差、易受道路条件限制等局限，较难适应水稻植保作业的需要。
大中型喷杆喷雾机械以拖拉机悬挂承载方式为主，喷杆一般能展开与折叠，工作完毕可以折叠喷杆以方便运输。目前国内外已有机型最大作业幅宽可达36m，作业效率较高，并可实现喷头的独立控制，实现精确喷药。喷杆喷雾机的显著特点是克服了喷枪喷药中农药分布不均匀现象，并且漏喷、重复给药现象明显减少。但是，当对作业幅宽的需求增加时，需要更大型的动力机械与之配套，喷施机械的整体重量增加，农田中行走的通过性能下降，非常容易陷车；此外，能耗及压苗损失随之加大，作业成本上升；由于农田土地的高低不平，在喷雾作业时喷杆易产生摆动，喷杆的平衡控制难度加大，两端易触地，造成部件损坏，从而降低了整机的可靠性和便利性。特别是在种植农艺要求行距小的作物(例如水稻)喷施作业中，该机型的喷施功能受到很大限制。
为了适应稻田作物行距小和水田行走的需要，国内学者开发了适合水田行走的专用铁轮，将普通拖拉机加装这种铁轮后改装成稻田喷杆喷雾机，该机具有作业效率较高，喷洒药液分布均匀，适合于大面积的水田作业。但由于施拉机配套钢板焊接的水田轮，存在整体机具过重、对泥底层破坏大、田间作业振动大、压行损失大、田间掉头不方便等问题，应用范围受到限制。
有人驾驶的飞机作业效率高，但存在需要专用机场、维护成本高、往返机场加注药液周期长、航空管制严格等诸多问题。无人驾驶直升飞机具有无需专用机场、专业飞行员、维护成本低以及航空管制少等特点，但无人驾驶的直升飞机目前还存在有效载荷量小、作业续航时间短、雾滴易飘移造成二次污染、远距离人工遥控操作容易造成视觉偏差造成漏喷重喷等制约其发展的关键问题。
发明内容
基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种安全性能好的旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，能在机身各种姿态中保证宽幅喷杆的水平状态，避免在机身偏转时因喷杆长、喷幅宽而导致喷头触地，并且由旋翼为宽幅喷杆提供升力，实现在喷杆加长时省去复杂、臃肿的桁架结构，减轻机具的整体自重，提高地面机械的通过性能，增大作业喷幅，地面喷雾机的有效载荷量高，作业效率更高，且旋翼下压风场能减少雾滴飘移造成的二次污染。
其技术方案如下：
一种旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，包括：喷雾机主体，所述喷雾机主体上装有一对横截面为多边形的多边形滚筒，一对多边形滚筒上装有展开后分别位于喷雾机主体两侧的旋翼宽幅喷杆；旋翼宽幅喷杆包括电动机、与电动机连接的螺旋桨、相连接的多节旋翼喷杆单元及设于旋翼宽幅喷杆上的若干喷头，螺旋桨用于为旋翼宽幅喷杆提供升力；多边形滚筒用于对旋翼宽幅喷杆展开与收卷；旋翼宽幅喷杆上设有自平衡定高系统，用于获取高度信息以调控喷杆的平衡和离地高度；所述喷雾机主体上装有与多边形滚筒、电动机及自平衡定高系统连接的主控系统。
喷雾机主体可为拖拉机或农用车辆，以在田间行进；旋翼宽幅喷杆作业前后，主控系统控制多边形滚筒对旋翼宽幅喷杆展开与收卷；可在每节旋翼喷杆单元上均设置电动机及对应的螺旋桨，当然也可每隔几节旋翼喷杆单元后再设置一个电动机及对应的螺旋桨，优选每节旋翼喷杆单元上均设置电动机及对应的螺旋桨。
上述方案中，自平衡定高系统获取的高度信息传输至主控系统，主控系统对该高度信息处理后控制电动机转速以实时调节螺旋桨提供给旋翼宽幅喷杆的升力，使得该喷雾机能在机身各种姿态中保证旋翼宽幅喷杆的水平状态，避免在机身偏转时因喷杆长、喷幅宽而导致喷头触地，并且由螺旋桨为旋翼宽幅喷杆提供升力，实现在喷杆加长时省去复杂、臃肿的桁架结构，减轻机具的整体自重，提高地面机械的通过性能，增大作业喷幅，地面喷雾机的有效载荷量高，作业效率更高，且旋翼下压风场能减少雾滴飘移造成的二次污染。
在其中一个实施例中，所述喷雾机主体上装有与主控系统连接的电源和药液补给系统，电源用于为喷雾机提供电能；所述药液补给系统包括药液箱、水泵和药液管，水泵安装在药液箱上并与由主控系统连接，药液管分布安装在旋翼宽幅喷杆(3)上并与喷头连通，水泵用于将药液箱内的药液经药液管泵至喷头。喷雾机通过主控系统来对作业进行实时调控，实现精准施药。
在其中一个实施例中，所述喷雾机主体上设有滚筒底座，滚筒底座上设有滚筒架，多边形滚筒安装在滚筒架上；所述滚筒底座与滚筒架中心通过轴承连接，滚筒底座与滚筒架四角通过弹簧连接。在通过控制螺旋桨转速对两侧旋翼宽幅喷杆进行实时调整为水平状态的同时，轴承和弹簧的设置具备一定的减震和缓冲作用。
在其中一个实施例中，滚筒底座通过中心轴、滑轮和滑轨与喷雾机主体连接，滑轮能沿滑轨移动。滑轮和滑轨一个设置在滚筒底座上，一个设置在喷雾机主体上，优选滑轮设置于滚筒底座底端，滑轨设置在喷雾机主体上，这样设置便于实现滚筒底座和喷雾机主体的相对旋转；所述多边形滚筒是连接喷雾机主体和旋翼宽幅喷杆的桥梁，多边形滚筒左右方向横向放置于滚筒架上，在非作业状态，将整个滚筒底座相对喷雾机主体旋转90°，节省空间且方便运输；当然也可将多边形滚筒纵向安装于滚筒架上，即多边形滚筒前后设置于滚筒架上，则无需旋转滚筒底座来切换作业和非作业状态，节省空间且方便运输。
在其中一个实施例中，相邻旋翼喷杆单元通过限位折叠卡扣连接；所述限位折叠卡扣包括公头、母头和限位板，公头和母头转动连接，限位板用于限制公头和母头的相对转动角度。限位板即可设置于公头上也可设置于母头上，限位折叠卡扣的公头与一个旋翼喷杆单元连接，对应的母头则与另一个旋翼喷杆单元连接，限位折叠卡扣便于旋翼喷杆单元间的相互连接；限位板使得公头和母头最多转动到齐平状态时即不能继续相对转动。
在其中一个实施例中，所述旋翼宽幅喷杆在收卷时缠绕在多边形滚筒上，所述多边形滚筒的边数为N(N≥3)，旋翼宽幅喷杆每N节旋翼喷杆单元为一组并缠绕多边形滚筒一圈；缠绕的圈数记为m，则旋翼喷杆单元的节数为m×N节；第kN(k为自然数，1≤k≤m)节旋翼喷杆单元为折线型结构。其余节旋翼喷杆单元为直线型结构，这样设置方便旋翼喷杆单元进入下一圈的收卷。
在其中一个实施例中，所述自平衡定高系统包括激光引导定高系统；激光引导定高系统包括有安装在滚筒底座上的云台滑轨，安装在云台滑轨上的激光发射器云台，激光发射器云台上装有激光发射器，旋翼宽幅喷杆末端旋翼喷杆单元设有用于接收激光发射器信号的激光信号接收系统。激光发射器云台用于调整激光发射器为水平状态；激光发射器云台可沿云台滑轨滑动，可人工滑动，也可设置驱动装置变为自动滑动；当一对多边形滚筒纵向安装于滚筒架上时，多边形滚筒对旋翼宽幅喷杆收卷后，旋翼宽幅喷杆可能会顶到激光发射器，所以在收卷之前先将激光发射器云台沿云台滑轨滑动到中间归位，即可避免这种情况；由激光发射器发射出去的激光束，投射到固定在旋翼宽幅喷杆末端旋翼喷杆单元的激光信号接收系统上。
在其中一个实施例中，所述激光信号接收系统包括激光信号接收装置和摄像头，摄像头识别并传输激光信号接收装置的图像至主控系统(5)。主控系统通过图像识别处理，识别光斑位置坐标，并根据光斑位置坐标控制旋翼宽幅喷杆上螺旋桨的升力，以保证两侧旋翼宽幅喷杆处于同一水平面。
在其中一个实施例中，所述自平衡定高系统包括雷达仿形定高系统；雷达仿形定高系统包括有安装在旋翼宽幅喷杆末端旋翼喷杆单元的定高雷达，用于实时检测末端旋翼喷杆单元与作物冠层之间的距离并传输至主控系统。主控系统根据末端旋翼喷杆单元与作物冠层之间的距离，控制旋翼宽幅喷杆上螺旋桨的升力，以保证两侧旋翼宽幅喷杆处于水平面或适时仿地作业。
激光引导定高系统和雷达仿形定高系统可在不同情况下替换使用，优选在作业前后多边形滚筒对旋翼宽幅喷杆展开与收卷时使用激光引导定高系统，在作业过程中使用雷达仿形定高系统。
本发明另一个目的在于提供一种旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机的控制方法，使用上述喷雾机，步骤如下：
S1.主控系统先启动自平衡定高系统，后启动控制最外端螺旋桨转动的电动机；记旋翼宽幅喷杆展开状态时螺旋桨距离多边形滚筒由远到近方向为由外到内方向；
S2.自平衡定高系统开始工作，自平衡定高系统获取的高度信息传输至主控系统，主控系统对该高度信息处理后控制电动机转速以实时调节螺旋桨提供给旋翼宽幅喷杆的升力，使多边形滚筒两侧的旋翼宽幅喷杆保持水平状态；
其中，自平衡定高系统包括激光引导定高系统或雷达仿形定高系统，这两种定高系统可在不同情况下替换使用，在作业前后多边形滚筒对旋翼宽幅喷杆展开与收卷时使用激光引导定高系统，在作业过程中使用雷达仿形定高系统；
在采用激光引导定高系统时，激光发射器云台沿云台滑轨滑动以调整激光发射器位置使激光发射器处于水平状态，激光发射器发射水平的激光束，投射在激光信号接收装置上，主控系统通过对摄像头传输的图像进行光斑识别，获取光斑坐标位置，并根据该光斑坐标位置实时调节旋翼喷杆单元上螺旋桨升力，使两侧旋翼宽幅喷杆与激光束平行；
在采用雷达仿形定高系统时，安装在旋翼宽幅喷杆末端旋翼喷杆单元的定高雷达，实时检测末端旋翼喷杆单元与作物冠层之间的距离并传输至主控系统，主控系统根据末端旋翼喷杆单元与作物冠层之间的距离，控制旋翼宽幅喷杆上螺旋桨的升力，以保证两侧旋翼宽幅喷杆处于水平面或适时仿地作业；
S3.当末端旋翼喷杆单元处于水平状态时，主控系统控制多边形滚筒转动，对旋翼喷杆单元进行依次展开，螺旋桨对应由外到内依次开始启动，自平衡定高系统实时获取高度信息并传输至主控系统，主控系统对该高度信息处理后控制电动机转速以实时调节螺旋桨提供给旋翼宽幅喷杆的升力进而调节两侧旋翼宽幅喷杆的姿态，直至满足喷幅宽度要求的两侧旋翼喷杆单元完全展开，相应的螺旋桨全部开始运转；两侧旋翼宽幅喷杆的姿态调节具体为主控系统通过激光引导定高系统获取激光束的光斑坐标位置，并根据该光斑坐标位置实时调节旋翼喷杆单元上螺旋桨升力，进而调节两侧旋翼宽幅喷杆的姿态使两侧旋翼宽幅喷杆与激光束平行；
S4.喷雾机主体开始在田间行进，进行精准施药作业；
S5.作业过程中，喷雾机主体上的自平衡定高系统实时获取高度信息，主控系统对该高度信息处理后实时调节电动机转速，以实时调节对应的对螺旋桨提供给旋翼宽幅喷杆的升力，该升力为旋翼宽幅喷杆在喷雾机的机身偏转时始终保持水平状态提供平衡作用力；旋翼宽幅喷杆的调节具体为雷达仿形定高系统实时检测末端旋翼喷杆单元与作物冠层之间的距离并传输至主控系统，主控系统根据末端旋翼喷杆单元与作物冠层之间的距离，控制旋翼宽幅喷杆上螺旋桨的升力，以保证两侧旋翼宽幅喷杆处于水平面或适时仿地作业；
S6.作业完成后，主控系统控制多边形滚筒转动以对旋翼喷杆单元进行收卷，螺旋桨随着旋翼喷杆单元的收卷由内到外依次停转，最终实现完全收卷，作业结束。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、自平衡定高系统获取的高度信息传输至主控系统，主控系统对该高度信息处理后控制电动机转速以实时调节螺旋桨提供给旋翼宽幅喷杆的升力，使得该喷雾机能在机身各种姿态中保证旋翼宽幅喷杆的水平状态，避免在机身偏转时因喷杆长、喷幅宽而导致喷头触地，并且由螺旋桨为旋翼宽幅喷杆提供升力，实现在喷杆加长时省去复杂、臃肿的桁架结构，减轻机具的整体自重，提高地面机械的通过性能，增大作业喷幅，地面喷雾机的有效载荷量高，作业效率更高，且旋翼下压风场能减少雾滴飘移造成的二次污染。
2、采用多边形滚筒，在实现宽幅喷杆可折叠的基础上，又加入了自动展开与收卷的功能，进一步实现自动化，有效的提高了喷雾机的智能化水平。
3、本发明为了能更好的将刚性的多节旋翼宽幅喷杆缠绕在多边形滚筒上，提出了在多边形滚筒的边数为N时，缠绕的圈数为m时，第kN(k为自然数，1≤k≤m)节旋翼喷杆单元为折线型结构，以方便并且有效的实现了旋翼喷杆单元的收卷。
4、本发明将激光与视觉跟踪算法结合起来，实现了激光引导下的喷杆实时定高，有效的增强了旋翼悬浮式宽幅喷杆作业的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1的旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机的结构示意图。
图2为本发明实施例1的多边形滚筒横向设置时的收卷示意图。
图3为本发明实施例1的多边形滚筒横向安装示意图。
图4为本发明实施例1的多边型滚筒旋转归位示意图。
图5为本发明实施例1的直线型旋翼喷杆单元细节示意图。
图6为本发明实施例1的第kN节折线型旋翼喷杆单元安装示意图。
图7为本发明实施例1的第kN节折线型旋翼喷杆单元细节示意图。
图8为本发明实施例1的限位折叠卡扣结构示意图。
图9为本发明实施例1的激光引导定高系统细节示意图。
图10为本发明实施例1的直线型旋翼喷杆单元末端雷达仿形定高系统细节示意图。
图11为本发明实施例1的药液补给系统示意图。
图12为本发明实施例2的多边形滚筒纵向安装示意图。
图13为本发明实施例2的旋翼宽幅喷杆收卷示意图。
图14为本发明实施例1的旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机的工作控制原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
实施例1
如图1、图2所示，一种旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，包括：喷雾机主体1，设置在喷雾机主体1上的一对横截面为多边形的多边形滚筒2，设置在多边形滚筒2上且展开后分别位于喷雾机主体1两侧的旋翼宽幅喷杆3；旋翼宽幅喷杆3包括电动机32、与电动机32连接的螺旋桨33、相连接的多节旋翼喷杆单元31及设于旋翼宽幅喷杆3上的若干喷头34，螺旋桨33用于为旋翼宽幅喷杆3提供升力；多边形滚筒2用于对旋翼宽幅喷杆3展开与收卷；机身上安装在激光发射器云台41上的激光发射器411和末端旋翼喷杆单元31上的激光信号接收系统43互相协调，构成用于获取高度信息的自平衡定高系统4，所述喷雾机主体1上装有与多边形滚筒2、电动机32及自平衡定高系统4连接的主控系统5。
喷雾机主体1可为拖拉机或农用车辆，以在田间行进；旋翼宽幅喷杆3作业前后，主控系统5控制多边形滚筒2对旋翼宽幅喷杆3展开与收卷；可在每节旋翼喷杆单元31上均设置电动机32及对应的螺旋桨33，当然也可每隔几节旋翼喷杆单元31后再设置一个电动机32及对应的螺旋桨33，本实施例中每节旋翼喷杆单元31上均设置电动机32及对应的螺旋桨33。
自平衡定高系统4获取的高度信息传输至主控系统5，主控系统5对该高度信息处理后控制电动机32转速以实时调节螺旋桨33提供给旋翼宽幅喷杆3的升力，使得该喷雾机能在机身各种姿态中保证旋翼宽幅喷杆3的水平状态，避免在机身偏转时因喷杆长、喷幅宽而导致喷头触地，并且由螺旋桨33为旋翼宽幅喷杆3提供升力，实现在喷杆加长时省去复杂、臃肿的桁架结构，有效改善传统作业方式，增大作业喷幅，地面喷雾机的有效载荷量高，作业效率更高。
进一步地，如图3、图4所示，本实施例中，所述喷雾机主体1上设有滚筒底座22，滚筒底座22上设有滚筒架21，所述多边形滚筒2安装在滚筒架21上；所述滚筒底座22上装有云台滑轨23。
进一步地，本实施例中，所述滚筒底座22与滚筒架21中心通过轴承221连接，滚筒底座22与滚筒架21四角通过弹簧222连接。在两侧旋翼宽幅喷杆3进行实时调平的同时，添加一定的减震和缓冲作用。
进一步地，本实施例中，滚筒底座22通过中心轴223、滑轮224和滑轨225与喷雾机主体1连接，滑轮224能沿滑轨225移动。多边形滚筒2左右方向横向放置于滚筒架21上，在非作业状态，将整个滚筒底座22相对喷雾机主体1旋转90°，节省空间且方便运输；滚筒底座22与喷雾机主体1的旋转连接，能实现一对多边形滚筒2作业与非作业状态切换时的旋转。
进一步地，如图5至图8所示，所述旋翼宽幅喷杆3在收卷时缠绕在多边形滚筒2上，所述多边形滚筒2的边数为N(N≥3)，旋翼宽幅喷杆3每N节旋翼喷杆单元31为一组，并缠绕多边形滚筒2一圈；若缠绕的圈数为m，则旋翼喷杆单元31的节数为m×N节；第kN(k为自然数，1≤k≤m)节旋翼喷杆单元311为折线型结构，其余节旋翼喷杆单元311为普通直线型，以方便旋翼喷杆单元31进入下一圈的收卷。
进一步地，本实施例中，相邻旋翼喷杆单元31通过限位折叠卡扣35连接；所述的限位折叠卡扣35包括公头351、母头352和限位板353，公头351和母头352转动连接，限位板353用于限制公头351和母头352的相对转动角度。
进一步地，如图9所示，本实施例中，所述自平衡定高系统4包括激光引导定高系统或雷达仿形定高系统，两种定高系统可在不同情况下替换使用，优选在作业前后多边形滚筒2对旋翼宽幅喷杆3展开与收卷时使用激光引导定高系统，在作业过程中使用雷达仿形定高系统。
在激光引导定高系统中，包括有安装在滚筒底座22上的云台滑轨23，安装在云台滑轨23上的激光发射器云台41，激光发射器云台41上装有激光发射器411，由激光发射器411发射出去的激光束42，投射到固定在旋翼宽幅喷杆3末端旋翼喷杆单元31的激光信号接收系统43上。
进一步地，本实施例中，所述激光信号接收系统43包括激号接收装置431和摄像头432，摄像头432识别并传输激光信号接收装置431的图像至主控系统5，主控系统5通过图像识别处理，识别光斑位置坐标，并根据光斑位置坐标控制旋翼宽幅喷杆3上螺旋桨33的升力，以保证两侧旋翼宽幅喷杆3处于同一水平面。
进一步地，在雷达仿形定高系统中，包括有安装在固定在旋翼宽幅喷杆3末端旋翼喷杆单元31的定高雷达44，用于实时检测末端旋翼喷杆单元31与作物冠层之间的距离并传输至主控系统5。主控系统5根据末端旋翼喷杆单元31与作物冠层之间的距离，控制旋翼宽幅喷杆3上螺旋桨33的升力，以保证两侧旋翼宽幅喷杆3处于水平面或适时仿地作业。
进一步地，如图11所示，所述喷雾机主体1上装有与主控系统5连接的电源11和药液补给系统12，电源11用于为喷雾机提供电能；所述药液补给系统12包括药液箱121、水泵122和药液管123，水泵122安装在药液箱121上并与主控系统5连接，药液管123分布安装在旋翼宽幅喷杆3上并与喷头34连通，水泵122用于将药液箱121内的药液经药液管123泵至喷头34。
如图14所示，本实施例提供了一种旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机的控制方法，使用上述喷雾机，步骤如下：
S1.主控系统5先启动自平衡定高系统4，后启动控制最外端旋翼喷杆单元31的螺旋桨33转动的电动机32；记旋翼宽幅喷杆3展开状态时螺旋桨33距离多边形滚筒2由远到近方向为由外到内方向；
S2.自平衡定高系统4开始工作，自平衡定高系统4获取的高度信息传输至主控系统5，主控系统5对该高度信息处理后控制电动机32转速以实时调节螺旋桨33提供给旋翼宽幅喷杆3的升力，使多边形滚筒2两侧的旋翼宽幅喷杆3保持水平状态；
其中，自平衡定高系统4包括激光引导定高系统或雷达仿形定高系统，这两种定高系统可在不同情况下替换使用，在作业前后多边形滚筒2对旋翼宽幅喷杆3展开与收卷时使用激光引导定高系统，在作业过程中使用雷达仿形定高系统；
在采用激光引导定高系统时，激光发射器云台41沿云台滑轨23滑动以调整激光发射器411位置，激光发射器云台41调整激光发射器411位置使激光发射器411处于水平状态，激光发射器411发射水平的激光束42，投射在激光信号接收装置431上，主控系统5通过对摄像头432传输的图像进行光斑识别，获取光斑坐标位置，并根据该光斑坐标位置实时调节旋翼喷杆单元31上螺旋桨33升力，使两侧旋翼宽幅喷杆3与激光束42平行；
在采用雷达仿形定高系统时，安装在旋翼宽幅喷杆3末端旋翼喷杆单元31的定高雷达44，实时检测末端旋翼喷杆单元31与作物冠层之间的距离并传输至主控系统5，主控系统5根据末端旋翼喷杆单元31与作物冠层之间的距离，控制旋翼宽幅喷杆3上螺旋桨33的升力，以保证两侧旋翼宽幅喷杆3处于水平面或适时仿地作业；
S3.当末端旋翼喷杆单元31处于水平状态时，主控系统5控制多边形滚筒2转动，对旋翼喷杆单元31进行依次展开，螺旋桨33对应由外到内依次开始启动，自平衡定高系统4实时获取高度信息并传输至主控系统5，主控系统5对该高度信息处理后控制电动机32转速以实时调节螺旋桨33提供给旋翼宽幅喷杆3的升力进而调节两侧旋翼宽幅喷杆3的姿态，直至满足喷幅宽度要求的两侧旋翼喷杆单元31完全展开，相应的螺旋桨31全部开始运转；两侧旋翼宽幅喷杆3的姿态调节具体为主控系统5通过激光引导定高系统获取激光束的光斑坐标位置，并根据该光斑坐标位置实时调节旋翼喷杆单元31上螺旋桨33升力，进而调节两侧旋翼宽幅喷杆3的姿态使两侧旋翼宽幅喷杆3与激光束平行；
S4.喷雾机主体1开始在田间行进，进行精准施药作业；
S5.作业过程中，喷雾机主体1上的自平衡定高系统4实时获取高度信息，主控系统5对该高度信息处理后实时调节电动机32转速，以实时调节对应的螺旋桨33提供给旋翼宽幅喷杆3的升力，该升力为旋翼宽幅喷杆3在喷雾机的机身偏转时始终保持水平状态提供平衡作用力；旋翼宽幅喷杆3的调节具体为雷达仿形定高系统实时检测末端旋翼喷杆单元31与作物冠层之间的距离并传输至主控系统5，主控系统5根据末端旋翼喷杆单元31与作物冠层之间的距离，控制旋翼宽幅喷杆3上螺旋桨33的升力，以保证两侧旋翼宽幅喷杆3处于水平面或适时仿地作业；
S6.作业完成后，主控系统5控制多边形滚筒2转动以对旋翼喷杆单元31进行收卷，螺旋桨33随着旋翼喷杆单元31的收卷由内到外依次停转，最终实现完全收卷，作业结束。
实施例2
一种旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，其结构和控制方法与实施例1基本相同，区别仅在于：本实施例2所述的一对多边形滚筒2安装方式为纵向安装于滚筒架21上，即多边形滚筒2前后放置于滚筒架21上，如图12和图13所示，如此放置无需旋转滚筒底座22来切换作业和非作业两种状态，节省空间且方便运输。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，包括喷雾机主体(1)，其特征在于，所述喷雾机主体(1)上装有一对横截面为多边形的多边形滚筒(2)，一对多边形滚筒(2)上装有展开后分别位于喷雾机主体(1)两侧的旋翼宽幅喷杆(3)；旋翼宽幅喷杆(3)包括电动机(32)、与电动机(32)连接的螺旋桨(33)、相连接的多节旋翼喷杆单元(31)及设于旋翼宽幅喷杆(3)上的若干喷头(34)，螺旋桨(33)用于为旋翼宽幅喷杆(3)提供升力；多边形滚筒(2)用于对旋翼宽幅喷杆(3)展开与收卷；旋翼宽幅喷杆(3)上设有自平衡定高系统(4)，用于获取高度信息，调控喷杆的平衡和离地高度；所述喷雾机主体(1)上装有与多边形滚筒(2)、电动机(32)及自平衡定高系统(4)连接的主控系统(5)。
2.根据权利要求1所述的旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，其特征在于，所述喷雾机主体(1)上装有与主控系统(5)连接的电源(11)和药液补给系统(12)，电源(11)用于为喷雾机提供电能；所述药液补给系统(12)包括药液箱(121)、水泵(122)和药液管(123)，水泵(122)安装在药液箱(121)上并与主控系统(5)连接，药液管(123)分布安装在旋翼宽幅喷杆(3)上并与喷头(34)连通，水泵(122)用于将药液箱(121)内的药液经药液管(123)泵至喷头(34)。
3.根据权利要求1所述的旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，其特征在于，所述喷雾机主体(1)上设有滚筒底座(22)，滚筒底座(22)上设有滚筒架(21)，多边形滚筒(2)安装在滚筒架(21)上；所述滚筒底座(22)与滚筒架(21)中心通过轴承(221)连接，滚筒底座(22)与滚筒架(21)四角通过弹簧(222)连接。
4.根据权利要求3所述的旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，其特征在于，滚筒底座(22)通过中心轴(223)、滑轮(224)和滑轨(225)与喷雾机主体(1)连接，滑轮(224)能沿滑轨(225)移动。
5.根据权利要求1所述的旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，其特征在于，相邻旋翼喷杆单元(31)通过限位折叠卡扣(35)连接；所述限位折叠卡扣(35)包括公头(351)、母头(352)和限位板(353)，公头(351)和母头(352)转动连接，限位板(353)用于限制公头(351)和母头(352)的相对转动角度。
6.根据权利要求1所述的旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，其特征在于，所述旋翼宽幅喷杆(3)在收卷时缠绕在多边形滚筒(2)上，所述多边形滚筒(2)的边数为N且N≥3，旋翼宽幅喷杆(3)每N节旋翼喷杆单元(31)为一组并缠绕多边形滚筒(2)一圈；缠绕的圈数记为m，则旋翼喷杆单元(31)的节数为m×N节；第kN节旋翼喷杆单元(311)为折线型结构，k为自然数且1≤k≤m。
7.根据权利要求1所述的旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，其特征在于，所述自平衡定高系统(4)包括激光引导定高系统；激光引导定高系统包括有安装在滚筒底座(22)上的云台滑轨(23)，安装在云台滑轨(23)上的激光发射器云台(41)，激光发射器云台(41)上装有激光发射器(411)，旋翼宽幅喷杆(3)末端旋翼喷杆单元(31)设有用于接收激光发射器(411)信号的激光信号接收系统(43)。
8.根据权利要求7所述的旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，其特征在于，所述激光信号接收系统(43)包括激光信号接收装置(431)和摄像头(432)，摄像头(432)识别并传输激光信号接收装置(431)的图像至主控系统(5)。
9.根据利要求1所述的旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机，其特征在于，所述自平衡定高系统(4)包括雷达仿形定高系统；雷达仿形定高系统包括有安装在旋翼宽幅喷杆(3)末端旋翼喷杆单元(31)的定高雷达(44)，用于实时检测末端旋翼喷杆单元(31)与作物冠层之间的距离并传输至主控系统(5)。
10.一种旋翼悬浮式宽幅喷杆喷雾机的控制方法，其特征在于，使用权利要求1至9任一项所述的喷雾机，步骤如下：
S1.主控系统(5)先启动自平衡定高系统(4)，后启动控制最外端螺旋桨(33)转动的电动机(32)；记旋翼宽幅喷杆(3)展开状态时螺旋桨(33)距离多边形滚筒(2)由远到近方向为由外到内方向；
S2.自平衡定高系统(4)开始工作，自平衡定高系统(4)获取的高度信息传输至主控系统(5)，主控系统(5)对该高度信息处理后控制电动机(32)转速以实时调节螺旋桨(33)提供给旋翼宽幅喷杆(3)的升力，使多边形滚筒(2)两侧的旋翼宽幅喷杆(3)保持水平状态；
S3.当末端旋翼喷杆单元(31)处于水平状态时，主控系统(5)控制多边形滚筒(2)转动，对旋翼喷杆单元(31)进行依次展开，螺旋桨(33)对应由外到内依次开始启动，自平衡定高系统(4)实时获取高度信息并传输至主控系统(5)，主控系统(5)对该高度信息处理后控制电动机(32)转速以实时调节螺旋桨(33)提供给旋翼宽幅喷杆(3)的升力进而调节两侧旋翼宽幅喷杆(3)的姿态，直至满足喷幅宽度要求的两侧旋翼喷杆单元(31)完全展开，相应的螺旋桨(31)全部开始运转；
S4.喷雾机主体(1)开始在田间行进，进行精准施药作业；
S5.作业过程中，喷雾机主体(1)上的自平衡定高系统(4)实时获取高度信息，主控系统(5)对该高度信息处理后实时调节电动机(32)转速，以实时调节对应的螺旋桨(33)提供给旋翼宽幅喷杆(3)的升力，该升力为旋翼宽幅喷杆(3)在喷雾机的机身偏转时始终保持水平状态提供平衡作用力；
S6.作业完成后，主控系统(5)控制多边形滚筒(2)转动以对旋翼喷杆单元(31)进行收卷，螺旋桨(33)随着旋翼喷杆单元(31)的收卷由内到外依次停转，最终实现完全收卷，作业结束。
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