CN112034883A - 一种基于无人机转运的梯田机械化作业方法 - Google Patents
一种基于无人机转运的梯田机械化作业方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112034883A CN112034883A CN202010911767.5A CN202010911767A CN112034883A CN 112034883 A CN112034883 A CN 112034883A CN 202010911767 A CN202010911767 A CN 202010911767A CN 112034883 A CN112034883 A CN 112034883A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unmanned aerial
- aerial vehicle
- operation device
- module
- transfer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000013589 supplement Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- 230000032258 transport Effects 0.000 claims description 19
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 238000009333 weeding Methods 0.000 claims description 10
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 claims description 8
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 238000009331 sowing Methods 0.000 claims description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 230000001788 irregular Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 2
- 240000001931 Ludwigia octovalvis Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000002917 insecticide Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- -1 seeds Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
- G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本发明涉及一种梯田机械化作业方法，采用基于无人机转运的梯田模块化智能作业系统进行作业，步骤如下：转运无人机进行目标梯田的勘察规划，将勘察得到的信息传输至控制系统；转运无人机将模块化智能作业系统转运投放至目标位置；作业装置根据目标田块的地图和规划的作业路线进行作业；通过控制系统发送更换模块的请求至转运无人机进行更换补给；转运无人机按照不同的请求吊装相应的补给模块，自主飞行至指定位置更换补给模块；更换补给模块后模块化智能作业装置按照规划路线继续进行指定作业，直至作业完成。本发明为我国梯田机械化生产提供了新模式，对丘陵梯田和不规则田块机械化作业具有较好的优势。
Description
技术领域
本发明属于梯田机械化作业技术领域，具体涉及一种基于无人机转运的梯田机械化作业方法。
背景技术
我国的地形复杂，存在多种地形地貌，梯田是主要的耕地类型之一，具有典型的中国特色，是我国粮食生产的重要组成部分，在中国农业发展史上具有重要的历史意义。但由于梯田依山而建，田块落差大，面积小，形状不规则，自然禀赋较差，导致种植成本高，效益差。随着我国经济和科技的快速发展，城镇化快速推进，劳动力紧缺，且劳动力成本逐年增加，对梯田传统耕作方式提出了严峻挑战，面临着无人种田，无机可用的窘境。
目前国内外的以使用大中型农业机械为主，由于梯田落差大，无机耕道，大中型机械无法进入梯田作业，导致梯田机械化率较低。综上所述，综合我国的国情和梯田的自然条件，提出一种基于无人机转运的梯田机械化作业方法，具有一定的先驱性和必要性。
发明内容
本发明针对梯田机械化生产问题，为解决当前大中型农业机械无法进入梯田作业的现状，提出了一种基于无人机转运的梯田机械化作业方法，以解决梯田农业生产劳动力短缺，生产成本高和效益低的问题，对提高梯田机械化生产水平具有重要的意义。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于无人机转运的梯田机械化作业方法，其特征在于：该作业方法采用基于无人机转运的梯田模块化智能作业系统进行作业，所述基于无人机转运的梯田模块化智能作业系统包括转运无人机、模块化智能作业装置和控制系统；其中：转运无人机用于目标梯田的勘察规划、转运模块化智能作业装置和更换指定模块；模块化智能作业装置用于梯田的作业；控制系统用于调度无人机和模块化智能作业装置开展相应的任务；
作业方法包括如下步骤：
1) 转运无人机进行目标梯田的勘察规划，将勘察得到的信息传输至控制系统，完成田块数字地图构建；
2) 转运无人机将模块化智能作业装置转运投放至目标位置；
3) 模块化智能作业装置读取目标田块的地图，规划作业路线，开始自主作业；
4) 模块化智能作业装置作业过程中，控制系统实时监控物料模块和动力模块，若需更换，通过控制系统发送更换模块的请求至转运无人机进行更换补给；
5) 转运无人机按照不同的请求吊装相应的补给模块，分析确定所需更换模块的智能作业装置位置，自主规划路径，自主飞行至指定位置更换补给模块；
6) 更换补给模块后模块化智能作业装置按照规划路线继续进行指定作业，直至作业完成，停止作业。
在一个实施方式中，进一步包括如下步骤：
7) 若有进一步的有待作业的田块和作业模式，模块化智能作业装置发送所在位置信息、目标田块和作业模式指令至转运无人机；
8) 转运无人机解析指令，根据需要完成模块更换和模块化智能作业装置的转运。
9) 模块化智能作业装置重复步骤3)至6)；
10) 若无待播田块和等待作业任务，模块化智能作业装置发送所在位置信息和返航指令至转运无人机；
11) 转运无人机解析指令，将模块化智能作业装置吊装返航，作业任务结束。
其中，所述作业是播种、施肥、除草或/和打药。
具体实施方式中，所述转运无人机进行目标梯田的勘察规划，包括如下步骤：
步骤1-1，控制无人机勘察梯田地形地貌，通过机载摄像头拍摄拟作业梯田环境，并通过机载GPS记录拍摄地点经纬度和高度信息，生成梯田三维立体信息云图；
步骤1-2，无人机将梯田图像信息和经纬度等信息传输至后台控制系统，分析梯田地理信息和田埂边界信息；
步骤1-3，对梯田不同田块进行编号，分别以田块1-n标记；
步骤1-4，利用得到的每个田块田埂边界信息和位置信息完成田块数字地图构建。
在优选实施方式中，所述转运无人机将模块化智能作业装置转运投放至目标位置，包括如下步骤：
步骤2-1，指定转运无人机按照指令吊装模块化智能作业装置；
步骤2-2，转运无人机按照目标田块和目标投放位置规划飞行路径，将模块化智能作业装置转运投放至目标位置；
步骤2-3，转运无人机返航。
在优选实施方式中，所述转运无人机更换模块，包括更换物料模块、作业模块和动力模块。这是基于上述丘陵田块的智能化作业，要实现无人机转运，则需要将模块化智能作业装置，包括车身，以及作业装置等小型化，如此带来的问题的是，电池，物料等携带有限，因此提供由无人机转运来实现物料的补给和电池更换等。此外，为了进一步减少维护成本，对于作业装置发生故障等情况，也可通过无人机转运来实现相应装置的更换。其包括如下步骤：
步骤4-1，模块化智能作业装置在作业过程中如出现物料不足、能量不足或者需要改变作业方式时，通过控制系统向转运无人机发送相应指令请求；
步骤4-2，转运无人机按照不同的请求吊装相应的补给模块，分析确定所需更换模块的智能作业装置位置，自主规划路径，自主飞行至指定位置更换补给模块；
步骤4-3，转运无人机更换补给模块后，吊装智能作业装置上相应被替换的模块，原路返航进行物料和能量补充。
在一个具体实施方式中，模块化智能作业装置进行播种、施肥、除草或/和打药作业，包括如下步骤：
步骤3-1，模块化智能作业装置根据不同的作业模式调整轮距和底盘高度；
步骤3-2，根据作业模式自动调整好作业模块，模块化智能作业装置进入工作状态；
步骤3-3，模块化智能作业装置根据作业需要，读取目标田块的地图，规划路作业路线，开始自主作业；
步骤3-4，避障摄像头和激光雷达组合检测周围环境；
步骤3-5，模块化智能作业装置控自主判断规划行驶路径上安全距离内是否有障碍物，若有，主动进行避障作业；
步骤3-6，模块化智能作业装置作业过程中，实时监控物料模块和动力模块，若需更换，发送更换模块的请求至转运无人机进行更换补给；
步骤3-7，模块化智能作业装置按照规划路线进行指定作业，直至作业完成；
步骤3-8，模块化智能作业装置停止作业，调整好底盘高度和轮距，停止运行工作装置。
优选地，步骤3-5中避障作业，包括如下步骤：
步骤3-5-1，避障摄像头和激光雷达提取障碍物的大小和位置；
步骤3-5-2，利用前后两帧图片，利用GPS信息，计算模块化微型农机小车当前作业速度，判断障碍物的状态是否是静止；
步骤3-5-3，利用卡尔曼滤波预测障碍物运动的方向与速度，计算障碍物是否会与模块化智能作业装置相撞；
步骤3-5-4，根据障碍物位置和速度，自主选择避障作业或者按规定路径继续作业。
进一步优选地，控制系统用于调度无人机和模块化智能作业装置开展相应的任务，包括如下步骤：
步骤A，控制系统根据作业需要进行作业田块、作业模式和作业速度的参数设置；
步骤B，将作业参数以无线传输方式传输到转运无人机或者模块化智能作业装置；
步骤C，控制系统根据通过传感器实时采集转运无人机和智能化作业装置作业参数，分析作业状态。
进一步优选地，还包括遥控操作步骤，通过摇控器、电脑端、手机端等远程摇控的方式发出相关指令，方便操作。
总的说来，本发明具有如下优点：采用一种基于无人机转运模块化智能作业装置的梯田机械化作业方法，可以无需改变梯田现状，无需对梯田进行增加机耕道等宜机化改造，投入成本低。通过本发明的作业方法，可以大大缓解目前梯田面临的无人种田和无机可用问题，进而可以减少劳动力投入，提高作业效率，降低劳动强度，对劳动力紧缺，劳动力成本高的问题具有较好的解决。同时，也可以采用蚁群效应，实现模块化智能作业装置在梯田的规模化作业和24小时连续作业，提高梯田机械化生产效率。
附图说明
图1为基于无人机转运的梯田模块化智能作业系统结构示意图；
图2转运无人机结构示意图；
图3为模块化智能作业装置结构示意图；
图4为转运无人机更换电池模块示意图；
图5为转运无人机更换供料装置示意图；
图6为模块化智能作业装置侧视图；
图7为模块化智能作业装置打药装置作业状态图；
图8为模块化智能作业装置除草装置作业状态图；
图9为为模块化智能作业装置播种装置作业状态图；
图 10 为基于无人机转运模块化智能作业装置梯田机械化作业方法流程图。
其中，1-转运无人机，2-模块化智能作业装置，3-转运无人机机体，4-地理信息采集系统，5-吊装装置，6-车身，7-可调底盘，8-作业装置，9-供料装置，10-供电装置，11-环境感知装置，12-控制系统，13-驱动装置，14-底盘升降装置，15-自适应浮动装置，16-供料装置更换滑道，17-供电装置更换滑道，18-作业装置更换滑道，19-作业装置挂接块，20-作业装置上的电永磁吸盘，21-多级直线电动杆，22-作业装置，23-播种装置，24-除草装置24，25-打药装置，26-物料箱，27-供料装置上的电永磁吸盘，28-电池箱，29-供电装置上的电永磁吸盘，30-摄像头，31-GPS，32-激光雷达，33-车身上的电永磁吸盘，34-车灯。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
请参见图1至图9，本发明基于无人机转运的梯田机械化作业方法用到的基于无人机转运的梯田模块化智能作业系统，包括转运无人机1和模块化智能作业装置2。转运无人机1包括无人机机体3、地理信息采集系统4和吊装装置5。模块化智能作业装置2，包括车身6、可调底盘7、作业装置8、供料装置9、供电装置10、环境感知装置11和控制系统12。其中，车身6和控制系统12安装在可调底盘7上方，车身6包括车身上的电永磁吸盘33和车灯35，车身上的电永磁吸盘33安装在车身6上方；作业装置8安装于可调底盘7后上方，用于播种、施肥、除草和打药等作业机具挂接；供料装置9和供电装置10安装在可调底盘7前上方，供料装置9用于种子、肥料和药液等物料的存放，供电装置10用于为作业装置8进行供电；环境感知装置11安装在车身6四周，用于采集作业环境信息；控制系统12用于控制各个部分的装置的功能正常运行，通过与转运无人机2的通讯，控制模块化智能作业装置1的吊装、转运和智能作业。
吊装装置5通过吊装配合装置的电永磁吸盘吊装和转运模块化智能作业装置2，吊装装置5安装于转运无人机机体3下方，电永磁吸盘采用转运无人机2上的电池进行供电。
可调底盘7包括驱动装置13、底盘升降装置14、自适应浮动装置15、供料装置更换滑道16、供电装置更换滑道17和作业装置更换滑道18。其中，驱动装置13由四个轮毂驱动轮组成，可独立驱动和差速转向；底盘升降装置14安装在驱动装置13和车身6之间，通过控制4条直线电动杆实现底盘离地间隙调整；自适应浮动装置15铰链安装在车身6下方，作业时，根据泥面的软硬程度，可调整浮动自适应装置阻尼实现模块化智能作业装置2整体接地比压，实现仿形作业；供料装置更换滑道16、供电装置更换滑道17和作业装置更换滑道18分别通过直线电动杆驱动伸缩；
图6为模块化智能作业装置侧视图，其中作业装置8包括作业装置挂接块19、作业装置上的电永磁吸盘20、多级直线电动杆21和作业装置22。其中，作业挂接块19安放在作业装置更换滑道18上，作业装置上的电泳磁吸盘20固定安装在作业挂接块19正上方；多级直线电动杆21一端连接作业挂接块19，另一端连接作业装置22；作业装置主要包括播种装置23、除草装置24和打药装置25。如图7显示模块化智能作业装置打药装置作业状态图；图8显示模块化智能作业装置除草装置作业状态图；图9显示模块化智能作业装置播种装置作业状态图；
供料装置9包括作业包括物料箱26和供料装置上的电永磁吸盘27。其中物料箱26安放在供料装置更换滑道16上，供料装置上的电永磁吸盘27固定安装在物料箱26正上方。如图5显示了转运无人机更换供料装置示意图。
供电装置10包括作业包括电池箱28和供电装置上的电永磁吸盘29。其中电池箱28安放在供电装置更换滑道17上，供电装置上的电永磁吸盘29固定安装在电池箱28正上方。如图4显示转运无人机更换电池模块示意图。
环境感知装置11包括摄像头30、GPS 31和激光雷达32等。其中，摄像头30安装在车身6四周，可实时监控模块化智能作业装置2的360度全景影像；GPS31安装在车身上方，用于获取模块化智能作业装置2位置信息；激光雷达32安装在模块化智能作业装置2上方，用于检测障碍物和构建三维地理信息。
基于无人机转运模块化智能作业装置工作时，用户根据作业需要，控制无人机进行目标田块的三维地形信息采集，构建每个田块的地理信息和地图，将目标田块信息存储在控制系统里面；以播种作业为例，在手机控制系统设计作业参数，如作业田块、模块化智能作业装置编号、作业速度和播种量等，确定后点击开始作业；转运无人机吊装模块化智能作业装置投送到目标田块，然后无机返航，装模块化智能作业装置达到目标田块后自主规划路径，自动导航进行播种，待播种结束后发送指令到转运无人机，然后转运无人机起飞定位至模块化智能作业装置所在位置，吊装后将智能作业装置投送至下一个目标田块，以此类推，直至完成所有田块左右，期间如果种子不足或者电量不足，转运无人机将吊装补给种箱或者能量电池到模块化智能作业装置进行自动更换。作业期间，全过程不需要人工参与和干涉，可最大程度的提高作业效率，缓解丘陵梯田农业机械化作业所面临的问题。当然，此作业方法同样适用于丘陵梯田进行施肥、植保、除草和农情信息采集的工作。
本发明基于无人机转运模块化智能作业系统的梯田机械化作业方法，其流程图请参见图10。以播种作业为例，本发明作业方法具体步骤如下：
一、转运无人机进行目标梯田的勘察规划，将勘察得到的信息传输至控制系统，完成田块数字地图构建，步骤如下：
步骤1，控制无人机勘察梯田地形地貌，机载摄像头拍摄拟作业梯田环境，并记录拍摄地点经纬度和高度信息，生成梯田三维立体信息云图；
步骤2，无人机将梯田图像信息和经纬度等信息传输至后台控制装置，分析梯田地理信息和田埂边界信息；
步骤3，对梯田不同田块进行编号，分别以田块1-n标记；
步骤4，利用得到的每个田块田埂边界信息和位置信息完成田块数字地图构建；
二、转运无人机转运模块化智能作业装置至目标位置，步骤如下：
步骤1，指定转运无人机按照指令吊装模块化智能作业装置；
步骤2，转运无人机按照目标田块和目标投放位置规划飞行路径，将模块化智能作业装置转运至目标位置；
步骤3，转运无人机返航；
三、模块化智能作业装置读取目标田块的地图，规划作业路线，开始自主作业；
四、模块化智能作业装置作业过程中，控制系统实时监控物料模块和动力模块，若需更换，通过控制系统发送更换模块的请求至转运无人机进行更换补给；
五、转运无人机按照不同的请求吊装相应的补给模块，分析确定所需更换模块的智能作业装置位置，自主规划路径，自主飞行至指定位置更换补给模块；转运无人机更换指定模块，包括更换物料模块、作业模块和动力模块，步骤如下：
步骤1，模块化智能作业装置在作业过程中如出现物料不足、能量不足或者需要改变作业方式时，通过控制系统向转运无人机发送相应指令请求；
步骤2，转运无人机按照不同的请求吊装相应的补给模块，分析确定所需更换模块的智能作业装置位置，自主规划路径，自主飞行至指定位置更换补给模块；
步骤3，转运无人机更换补给模块后，吊装智能作业装置上相应被替换的模块，原路返航进行物料和能量等补充；
六、更换补给模块后模块化智能作业装置按照规划路线继续进行指定作业，直至作业完成，停止作业；
七、若有有待作业的田块和作业模式，模块化智能作业装置发送所在位置信息、目标田块和作业模式指令至转运无人机；
八、转运无人机解析指令，根据需要完成模块更换和模块化智能作业装置的转运；
九、模块化智能作业装置重复步骤三至六；
十、若无待播田块和等待作业任务，模块化智能作业装置发送所在位置信息和返航指令至转运无人机；
十一、转运无人机解析指令，将模块化智能作业装置吊装返航，作业任务结束。
以水稻播种作业为例，模块化智能作业装置进行播种作业，步骤如下：
步骤1，模块化智能作业装置根据播种作业模式调整轮距和底盘高度；
步骤2，根据播种作业模式自动调整好播种作业模块，模块化智能作业装置进入工作状态；
步骤3，模块化智能作业装置根据作业需要，读取目标田块的地图，规划路作业路线，开始自主播种作业；
步骤4，避障摄像头和激光雷达组合检测周围环境；
步骤5，模块化智能作业装置控自主判断规划行驶路径上安全距离内是否有障碍物，若有，主动进行避障作业；
步骤6，模块化智能作业装置作业过程中，实时监控种箱模块和动力模块，若需更换，发送更换模块的请求至转运无人机进行更换补给；
步骤7，模块化智能作业装置按照规划路线进行指定作业，直至作业完成；
步骤8，模块化智能作业装置停止作业，调整好底盘高度和轮距，停止运行工作装置；
步骤9，若有有待作业的田块和作业模式，模块化智能作业装置发送所在位置信息、目标田块和作业模式指令至转运无人机；
步骤10，转运无人机解析指令，根据需要完成模块更换和模块化智能作业装置的转运；
步骤11，模块化智能作业装置重复步骤1-10；
步骤12，无待播田块和等待作业任务，模块化智能作业装置发送所在位置信息和返航指令至转运无人机；
步骤13，转运无人机解析指令，将模块化智能作业装置吊装返航，作业任务结束。
其中，避障作业步骤如下：
步骤1，避障摄像头和激光雷达提取障碍物的大小和位置；
步骤2，利用前后两帧图片，利用GPS信息，计算模块化智能作业装置当前作业速度，判断障碍物的状态是否是静止；
步骤3，利用卡尔曼滤波预测障碍物运动的方向与速度，计算障碍物是否会与模块化智能作业装置相撞；
步骤4，根据障碍物位置和速度，自主选择避障作业或者按规定路径继续作业。
控制系统用于调度无人机和模块化智能作业装置开展相应的任务，步骤如下：
步骤1，根据作业需要进行作业田块、作业模式和作业速度等参数设置；
步骤2，将作业参数以无线传输方式传输到转运无人机或者模块化智能作业装置；
步骤3，控制系统根据通过传感器实时采集转运无人机和智能化作业装置作业参数，分析作业状态。
Claims (10)
1.一种基于无人机转运的梯田机械化作业方法，其特征在于：该作业方法采用基于无人机转运的梯田模块化智能作业系统进行作业，所述基于无人机转运的梯田模块化智能作业系统包括转运无人机、模块化智能作业装置和控制系统；其中：
转运无人机用于目标梯田的勘察规划、转运模块化智能作业装置和更换指定模块；模块化智能作业装置用于梯田的作业；控制系统用于调度无人机和模块化智能作业装置开展相应的任务；
作业方法包括如下步骤：
1) 转运无人机进行目标梯田的勘察规划，将勘察得到的信息传输至控制系统，完成田块数字地图构建；
2) 转运无人机将模块化智能作业装置转运投放至目标位置；
3) 模块化智能作业装置读取目标田块的地图，规划作业路线，开始自主作业；
4) 模块化智能作业装置作业过程中，控制系统实时监控物料模块和动力模块，若需更换，通过控制系统发送更换模块的请求至转运无人机进行更换补给；
5) 转运无人机按照不同的请求吊装相应的补给模块，分析确定所需更换模块的智能作业装置位置，自主规划路径，自主飞行至指定位置更换补给模块；
6) 更换补给模块后模块化智能作业装置按照规划路线继续进行指定作业，直至作业完成，停止作业。
2.根据权利要求1所述的作业方法，其特征在于，进一步包括如下步骤：
7) 若有进一步的有待作业的田块和作业模式，模块化智能作业装置发送所在位置信息、目标田块和作业模式指令至转运无人机；
8) 转运无人机解析指令，根据需要完成模块更换和模块化智能作业装置的转运；
9) 模块化智能作业装置重复步骤3)至6)；
10) 若无待播田块和等待作业任务，模块化智能作业装置发送所在位置信息和返航指令至转运无人机；
11) 转运无人机解析指令，将模块化智能作业装置吊装返航，作业任务结束。
3.根据权利要求1所述的作业方法，其特征在于：所述作业是播种、施肥、除草或/和打药。
4.根据权利要求1所述的作业方法，其特征在于：所述转运无人机进行目标梯田的勘察规划，包括如下步骤：
步骤1-1，控制无人机勘察梯田地形地貌，通过机载摄像头拍摄拟作业梯田环境，并通过机载GPS记录拍摄地点经纬度和高度信息，生成梯田三维立体信息云图；
步骤1-2，无人机将梯田图像信息和经纬度等信息传输至后台控制系统，分析梯田地理信息和田埂边界信息；
步骤1-3，对梯田不同田块进行编号；
步骤1-4，利用得到的每个田块田埂边界信息和位置信息完成田块数字地图构建。
5.根据权利要求1所述的作业方法，其特征在于：所述转运无人机将模块化智能作业装置转运投放至目标位置，包括如下步骤：
步骤2-1，指定转运无人机按照指令吊装模块化智能作业装置；
步骤2-2，转运无人机按照目标田块和目标投放位置规划飞行路径，将模块化智能作业装置转运投放至目标位置；
步骤2-3，转运无人机返航。
6.根据权利要求1所述的作业方法，其特征在于：所述转运无人机更换模块，包括更换物料模块、作业模块和动力模块，包括如下步骤：
步骤4-1，模块化智能作业装置在作业过程中如出现物料不足、能量不足或者需要改变作业方式时，通过控制系统向转运无人机发送相应指令请求；
步骤4-2，转运无人机按照不同的请求吊装相应的补给模块，分析确定所需更换模块的智能作业装置位置，自主规划路径，自主飞行至指定位置更换补给模块；
步骤4-3，转运无人机更换补给模块后，吊装智能作业装置上相应被替换的模块，原路返航进行物料和能量补充。
7.根据权利要求1所述的作业方法，其特征在于：模块化智能作业装置进行播种、施肥、除草或/和打药作业，包括如下步骤：
步骤3-1，模块化智能作业装置根据不同的作业模式调整轮距和底盘高度；
步骤3-2，根据作业模式自动调整好作业模块，模块化智能作业装置进入工作状态；
步骤3-3，模块化智能作业装置根据作业需要，读取目标田块的地图，规划路作业路线，开始自主作业；
步骤3-4，避障摄像头和激光雷达组合检测周围环境；
步骤3-5，模块化智能作业装置控自主判断规划行驶路径上安全距离内是否有障碍物，若有，主动进行避障作业；
步骤3-6，模块化智能作业装置作业过程中，实时监控物料模块和动力模块，若需更换，发送更换模块的请求至转运无人机进行更换补给；
步骤3-7，模块化智能作业装置按照规划路线进行指定作业，直至作业完成；
步骤3-8，模块化智能作业装置停止作业，调整好底盘高度和轮距，停止运行工作装置。
8.按照权利要求6所述的作业方法，其特征在于：步骤3-5中避障作业，包括如下步骤：
步骤3-5-1，避障摄像头和激光雷达提取障碍物的大小和位置；
步骤3-5-2，利用前后两帧图片，利用GPS信息，计算模块化微型农机小车当前作业速度，判断障碍物的状态是否是静止；
步骤3-5-3，利用卡尔曼滤波预测障碍物运动的方向与速度，计算障碍物是否会与模块化智能作业装置相撞；
步骤3-5-4，根据障碍物位置和速度，自主选择避障作业或者按规定路径继续作业。
9.根据权利要求1所述的作业方法，其特征在于：控制系统用于调度无人机和模块化智能作业装置开展相应的任务，包括如下步骤：：
步骤A，控制系统根据作业需要进行作业田块、作业模式和作业速度的参数设置；
步骤B，将作业参数以无线传输方式传输到转运无人机或者模块化智能作业装置；
步骤C，控制系统根据通过传感器实时采集转运无人机和智能化作业装置作业参数，分析作业状态。
10.根据权利要求1至9任一项所述的作业方法，其特征在于：包括遥控操作步骤，通过摇控的方式发出相关指令。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010911767.5A CN112034883B (zh) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | 一种基于无人机转运的梯田机械化作业方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010911767.5A CN112034883B (zh) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | 一种基于无人机转运的梯田机械化作业方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112034883A true CN112034883A (zh) | 2020-12-04 |
| CN112034883B CN112034883B (zh) | 2021-05-14 |
Family
ID=73591306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010911767.5A Active CN112034883B (zh) | 2020-09-02 | 2020-09-02 | 一种基于无人机转运的梯田机械化作业方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112034883B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112783187A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 广州极飞科技股份有限公司 | 用于补给无人车的方法和装置、无人车及无人机 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013164742A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Honda Motor Co Ltd | 無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造およびその制御装置 |
| CN109099925A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-28 | 江苏大学 | 一种无人农机导航路径规划与作业质量评估方法与装置 |
| CN109287223A (zh) * | 2018-08-13 | 2019-02-01 | 珠海羽人农业航空有限公司 | 智能化农林业作业系统及方法 |
| CN208530856U (zh) * | 2018-06-27 | 2019-02-22 | 浙江大学 | 一种适应斜坡地形的植保无人机除草装置 |
| CN110837252A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-02-25 | 江苏大学 | 一种水稻无人驾驶插秧机全路径规划及断点续航方法 |
-
2020
- 2020-09-02 CN CN202010911767.5A patent/CN112034883B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013164742A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Honda Motor Co Ltd | 無人走行作業車用エリアワイヤの配置構造およびその制御装置 |
| CN208530856U (zh) * | 2018-06-27 | 2019-02-22 | 浙江大学 | 一种适应斜坡地形的植保无人机除草装置 |
| CN109287223A (zh) * | 2018-08-13 | 2019-02-01 | 珠海羽人农业航空有限公司 | 智能化农林业作业系统及方法 |
| CN109099925A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-28 | 江苏大学 | 一种无人农机导航路径规划与作业质量评估方法与装置 |
| CN110837252A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-02-25 | 江苏大学 | 一种水稻无人驾驶插秧机全路径规划及断点续航方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| LI JIYU 等: "Optimization of operation parameters for supplementary pollination in hybrid rice breeding using round multi-axis multi-rotor electric unmanned helicopter", 《TRANSACTIONS OF THE CHINESE SOCIETY OF AGRICULTURAL ENGINEERING》 * |
| SERGEY A. SHVOROV 等: "Using UAV During Planned Harvesting by Unmanned Combines", 《 2019 IEEE 5TH INTERNATIONAL CONFERENCE ACTUAL PROBLEMS OF UNMANNED AERIAL VEHICLES DEVELOPMENTS (APUAVD)》 * |
| 郑钊 等: "自主无人机在农业施肥与除虫害的应用", 《福建农机》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112783187A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 广州极飞科技股份有限公司 | 用于补给无人车的方法和装置、无人车及无人机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112034883B (zh) | 2021-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN207096463U (zh) | 一种农用北斗差分测向导航控制系统 | |
| CN109287256B (zh) | 在外部区域中可自动行走的作业设备 | |
| US20170227969A1 (en) | Autonomous robotic agricultural machine and system thereof | |
| CN205455559U (zh) | 一种自动喷洒式农业无人机 | |
| Gorjian et al. | Applications of solar PV systems in agricultural automation and robotics | |
| US11656624B2 (en) | Horticulture aided by autonomous systems | |
| CN108765763A (zh) | 智慧式无人移动栽培设备、共享系统及商业模式 | |
| CN107021225A (zh) | 一种农业无人机自动喷洒方法及农业无人机 | |
| WO2022021804A1 (zh) | 一种水下机器人装置.水下调控管理最优化系统及方法 | |
| CN106371417A (zh) | 基于无人机的智能农业系统 | |
| US11730089B2 (en) | Horticulture aided by autonomous systems | |
| US20220183209A1 (en) | Autonomous farming devices, systems and methods | |
| CN112034883B (zh) | 一种基于无人机转运的梯田机械化作业方法 | |
| CN109709972A (zh) | 一种基于无人机的物联网通信系统及方法 | |
| CN206734437U (zh) | 一种北斗导航无人驾驶全液压多功能拖拉机 | |
| CN112068604B (zh) | 一种基于无人机转运的梯田模块化智能作业系统 | |
| CN109725365B (zh) | 可运载货物和操作农用器械的多功能的轨道控制系统 | |
| CN210270623U (zh) | 基于gnss rtk技术的无人机精准植树造林系统 | |
| CN114237255B (zh) | 空地协同荒漠治理机器人系统 | |
| CN217657873U (zh) | 一种精准作业农业机器人 | |
| KR20200057961A (ko) | 원격조정이 가능한 무인 작업장치 | |
| CN114868591B (zh) | 在南疆地区采用梨园生草的绿色种植方法 | |
| CN214338733U (zh) | 智能农业水果采摘装置 | |
| Sun et al. | Research and design of intelligent agricultural robot based on image recognition technology | |
| CN114946614B (zh) | 园林管养系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |