CN113631480A - 多旋翼无人飞行器的机架、农业植保无人机及控制方法 - Google Patents

多旋翼无人飞行器的机架、农业植保无人机及控制方法 Download PDF

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CN113631480A CN202080023536.9A CN202080023536A CN113631480A CN 113631480 A CN113631480 A CN 113631480A CN 202080023536 A CN202080023536 A CN 202080023536A CN 113631480 A CN113631480 A CN 113631480A
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农贵升
李日照
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Abstract

一种多旋翼无人飞行器的机架、农业植保无人机及控制方法。多旋翼无人飞行器的机架包括中心体(11)、多个机臂(12)、多个旋翼动力装置(13)、多个喷嘴(14)及多个角度调节机构(17)。旋翼动力装置(13)设于机臂(12)上。多个旋翼动力装置用于提供飞行动力给多旋翼无人飞行器。多个喷嘴(14)分别安装在多个机臂(12)的下方，并且分别位于旋翼动力装置(13)的下方。多个角度调节机构(17)分别设于多个机臂(12)上，且用于将机臂与中心体可转动连接。角度调节机构(17)能够调节机臂与中心体之间的夹角，使喷嘴的喷洒角度朝向中心体的斜下方。该农业植保无人机可以保证较多的树枝及树叶能够喷洒到农药，提高农业植保无人机对树木喷洒农药的均匀度。

Description

多旋翼无人飞行器的机架、农业植保无人机及控制方法
技术领域
本发明涉及一种飞行设备，特别涉及一种多旋翼无人飞行器的机架、农业植保无人机及控制方法。
背景技术
目前，对于传统的农业植保无人机等其他喷洒设备对果树、经济作物等植株进行农药喷洒的时候，由于果树树枝的生长方向为斜向上发散生长，外部的树叶会对内部的树枝、树叶产生遮挡。当农业植保无人机的从上而下对树木进行喷洒的时候，喷洒的农药很难穿透树叶的遮挡，对整个树木的树叶进行均匀喷洒。因此，对于传统的农业植保无人机存在喷洒不均匀、喷洒不透彻技术问题。
发明内容
本发明提供一种能够提高对树木喷洒农药的均匀度的机架。
一种多旋翼无人飞行器的机架，包括：
中心体；
多个机臂，分布于所述中心体的外周；
多个旋翼动力装置，设于所述机臂上，多个所述旋翼动力装置用于提供飞行动力给所述多旋翼无人飞行器；
多个喷嘴，分别安装在多个所述机臂的下方，并且分别位于所述旋翼动力装置的下方；及
多个角度调节机构，分别设于多个所述机臂上，且用于将所述机臂与所述中心体可转动连接，
其中，所述角度调节机构能够调节所述机臂与所述中心体之间的夹角，使所述喷嘴的喷洒角度朝向所述中心体的斜下方。
一种多旋翼无人飞行器的机架，包括：
中心体；
多个机臂，分布于所述中心体的外周；
多个旋翼动力装置，设于所述机臂上，多个所述旋翼动力装置用于提供飞行动力给所述多旋翼无人飞行器；及
多个喷嘴，分别安装在多个所述机臂的下方，并且分别位于多个所述旋翼动力装置的下方；
其中，多个所述机臂包括一对前机臂以及一对后机臂，多个所述旋翼动力装置包括设于所述前机臂的第一旋翼动力装置和设于所述后机臂的第二旋翼动力装置，多个所述喷嘴包括与所述第一旋翼动力装置对应的第一喷嘴以及与所述第二旋翼动力装置的第二喷嘴；
一对所述前机臂与一对所述后机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的俯仰轴对称设置，所述前机臂以及所述后机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜向上设置；
所述第一旋翼动力装置的旋转轴与所述第二旋翼动力装置的旋转轴相对于所述多旋翼无人飞行器航向轴对称设置；所述第一旋翼动力装置以及所述第二旋翼动力装置的旋转轴相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜设置；
所述第一喷嘴以及所述第二喷嘴的喷洒角度相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜设置。
一种农业植保无人机，包括电源及上述机架，所述电源与所述旋翼动力装置电连接。
一种农业植保无人机，包括：
形态采集模块，用于采集待喷洒物的形态信息；
控制模块，用于接收所述形态信息，获取喷嘴的喷洒角度；
角度调节机构，与所述控制模块信号连接，所述角度调节机构根据所述喷洒角度调节机臂与中心体之间的夹角。
一种农业植保无人机的控制方法，包括：
采集待喷洒物的形态信息；
根据所述形态信息，获取喷嘴的喷洒角度；
根据喷洒角度，调节机臂与中心体之间的夹角。
上述旋翼无人飞行器的机架通过角度调节机构可以对机臂相对于中心体之间的夹角进行调节，进而实现对设于机臂上的喷嘴的喷洒角度进行调节。当喷嘴的喷洒角度朝向中心体的斜下方的时候，则喷洒角度能够直接朝向树枝，沿树枝的生长方向。当上述农业植保无人机位于树木的一侧的时候，则在喷嘴的喷洒角度上只有较少的树叶对喷洒农药产生遮挡，保证较多的树枝及树叶能够喷洒到农药，提高农业植保无人机对树木喷洒农药的均匀度。
并且，上述农业植保无人机通过上述控制方法，可以根据待喷洒物的形态信息，获取喷嘴的喷洒角度，从而可以对应调节机臂与中心体之间的夹角，使喷嘴的喷洒角度朝向中心体的斜下方。则喷嘴的喷洒角度能够直接朝向树枝，沿树枝的生长方向。当上述农业植保无人机位于树木的一侧的时候，则在喷嘴的喷洒角度上只有较少的树叶对喷洒农药产生遮挡，保证较多的树枝及树叶能够喷洒到农药，提高农业植保无人机对树木喷洒农药的均匀度。
附图说明
图1为本实施方式的农业植保无人机使用状态示意图；
图2为图1所示的农业植保无人机的立体图；
图3为本实施方式的农业植保无人机的简易结构图；
图4为本实施方式的农业植保无人机的另一简易结构图；
图5为本实施方式的农业植保无人机关于角度调节结构的简易结构图；
图6为图5所示的角度调节结构的另一实施方式的简易结构图；
图7为本实施方式的农业植保无人机的电学模块结构示意图；
图8为本实施方式的农业植保无人机的控制方法的流程图；
图9为图8所示的农业植保无人机的控制方法的另一流程图。
X、横滚轴；Y、俯仰轴；Z、航向轴；
1、农业植保无人机；9、电源；10、机架；11、21、中心体；
12、22、机臂；121、前机臂；122、后机臂；123、辅助机臂；125、机臂伸缩结构；
13、旋翼动力装置；131、第一旋翼动力装置；132、第二旋翼动力装置；133、第三旋翼动力装置；1311、1321、1331、旋转轴；
14、喷嘴；141、第一喷嘴；142、第二喷嘴；143、第三喷嘴；
145、管路；15、水箱；16、脚架；
17、27、角度调节结构；171、271、转动件；172、272、驱动件；18、形态采集模块；19、控制模块。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
本实施方式提供一种农业植保无人机。农业植保无人机用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机。该型农业植保无人机通过地面遥控或导航飞控，来对待喷洒物实现喷洒作业。待喷洒物可以为树木、农作物等。农业植保无人机可以喷洒药剂、种子、粉剂等。
具体在本实施方式中，请参阅图1，该农业质保无人机1以用于喷洒药剂为例进行说明。并且，待喷洒物以树木2为例进行说明。农业质保无人机1可以在两棵树木2之间，同时对两棵树木2进行喷洒作业。
本实施方式的农业植保无人机1包括电源9及机架10。电源为农业植保无人机正常工作提供电量。该机架为一种多旋翼无人飞行器的机架。
具体在本实施方式中，一种多旋翼无人飞行器的机架10包括中心体11、多个机臂12、多个旋翼动力装置13及多个喷嘴14。
中心体11可以作为机架10的中心基准。以中心体11为中心，多个机臂12分布于中心体11的外周。旋翼动力装置13设于机臂12上。多个旋翼动力装置13可以为多旋翼无人飞行器提供飞行动力。多个喷嘴14分别安装在多个机臂12的下方，并且分别位于旋翼动力装置13的下方。喷嘴14用于喷洒药剂。
根据不同的待喷洒物的形状及喷洒需求，利用角度调节机构调节喷嘴14的喷洒角度，以实现对待喷洒物较为准确的实施喷洒，并且提高农业植保无人机1对待喷洒物进行喷洒时的均匀度。
并且，上述多旋翼无人飞行器的机架还包括脚架16。该脚架16设于中心体11的下方，用于支撑机中心体11、机臂12、旋翼动力装置13及喷嘴14。并且，该脚架16可折叠设于中心体11上，以方便多旋翼无人飞行器进行收纳运输。
请参阅图2，具体在本实施方式中，上述机架10的多个机臂12对称分布于中心体11的外周。在上述旋翼无人飞行器飞行的过程中，中心体11所在的平面与水平面平行，以保证机架10能够平衡。为方便说明，旋翼无人飞行器包括3个运动轴。即，沿机头与机尾所在的方向的横滚轴，记作X；在水平面上，垂直于横滚轴X的俯仰轴，记作Y；在垂直于水平面，与横滚轴X及俯仰轴Y均垂直的航向轴，记作Z。
机臂12的上方承载有旋翼动力装置13，正对旋翼动力装置13，机臂12的下方设有喷嘴14。则喷嘴14喷出的喷雾在旋翼动力装置13的风力影响下，可以加快喷雾喷射速度，及喷雾的喷射面积。
机架10上还承载有水箱15。水箱设置于中心体11上。该水箱15可以为一个或多个。则机架10同时载有多个水箱15可以提高农业植保无人机1的承载药量，以提高农业植保无人机1的喷洒效率。则喷嘴14可以通过管路145与水箱15连通。并且，管路145上设有水泵及控制阀，以控制喷嘴14的连通状态。
具体在本实施方式中，机臂12包括六个。六个机翼对称分布于中心体11的外周。相邻两机翼之间的夹角为60度，则可以保证机架10能够顺利保持平衡。
请参阅图3，并且，机臂12相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z的夹角为锐角。机臂12与多旋翼无人飞行器的航向轴Z的夹角为45度～80度。则机臂12均朝向中心体11的上方的航向轴Z靠拢，机臂12与中心体11所在平面呈夹角设置。则机臂12上的喷嘴14的喷洒角度朝向中心体11的斜下方。
具体在本实施方式中，机臂12与中心体11之间夹角可以调节。机臂12相对于中心体11的转动状态包括树木喷洒状态和非树木喷洒状态。
当需要对树木进行喷洒的时候，将机臂12相对于中心体11转动，机臂12处于树木喷洒状态。由于树木的树叶的遮挡，喷嘴14的喷洒角度朝向中心体11的斜下方。在树木喷洒状态下，机臂12相对于中心体11的倾斜角度大小可以近似参考树木树枝的生长角度，使喷嘴14的喷洒角度正好沿树枝的生长方向。则在喷嘴14的喷洒角度上只有较少的树叶对喷洒农药产生遮挡，保证较多的树枝及树叶能够喷洒到农药，提高农业植保无人机1对树木喷洒农药的均匀度。
当不需要对树木进行喷洒的时候，或者对非树木进行喷洒的时候，则机臂12可以相对于中心体11返回转动，使机臂12处于非树木喷洒状态。可以理解，当机臂12处于非树木喷洒状态的时候，机臂12相对于中心体11之间的夹角远小于机臂12在树木喷洒状态的倾斜角度。甚至，喷嘴14在树木喷洒状态的倾斜角度可以为零度。在非树木喷洒状态的时候，机臂12相对于中心体11之间存在较小的倾斜角度，该倾斜角可以加大喷嘴14的喷洒面积，并有利于控制多旋翼无人飞行器的飞行状态。或者，机臂12相对于中心体11之间不存在夹角的时候，则机臂12平行于中心体11所在的平面，则机臂12受到的动力为垂直于机臂12方向，多旋翼无人飞行器可以以较高的飞行速度飞行。
并且，喷嘴14在树木喷洒状态的倾斜角度远大于喷嘴14在非树木喷洒状态的倾斜角度。具体地，喷嘴14在树木喷洒状态的倾斜角度大于在非树木喷洒状态的倾斜角度的2倍。相对于竖直方向的倾斜角度，
请同时参阅图4，具体地，机臂12包括一对前机臂121、一对后机臂122及一对辅助机臂123。一对前机臂121靠近机头方向。一对后机臂122靠近机尾方向。一辅助机臂123设于两前机臂121之间，另一辅助机臂123设于两后机臂122之间。
一对前机臂121与一对后机臂122相对于多旋翼无人飞行器的俯仰轴Y对称设置。一对辅助机臂123相对于多旋翼无人飞行器的俯仰轴Y对称设置。因此，关于俯仰轴Y对称设置的前机臂121、后机臂122及辅助机臂123，可以保证多旋翼无人飞行器的机头与机尾前后保持平衡。
一对前机臂121相对于多旋翼无人飞行器的横滚轴X对称设置。一对后机臂122相对于多旋翼无人飞行器的横滚轴X对称设置。辅助机臂123的竖直投影沿多旋翼无人飞行器的横滚轴X。则前机臂121与后机臂122均关于横滚轴X对称设置，则保证多旋翼无人飞行器在机架10的左右两侧受力保持平衡。
并且，前机臂121相对于多旋翼无人飞行器的横滚轴X的夹角为锐角。后机臂122相对于多旋翼无人飞行器的横滚轴X的夹角为锐角。具体在本实施方式中，前机臂121与横滚轴X之间的夹角为20度-70度。后机臂122与横滚轴X之间的夹角为20度-70度。
具体地，前机臂121与横滚轴X之间的夹角为60度。后机臂122与横滚轴X之间的夹角也为60度。辅助机臂123与横滚轴X之间的夹角为0度。则，相邻两前机臂121、后机臂122及辅助机臂123之间的夹角均为60度，则可以容易保证多旋翼无人飞行器的机架10平衡。
前机臂121相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z倾斜向上设置。即，前机臂121与中心体11之间存在夹角。前机臂121相对于水平面倾斜向上设置。前机臂121相对于航向轴Z的夹角为锐角。具体地，前机臂121与航向轴Z的夹角为度～45度。避免前机臂121相对于航向轴Z之间夹角过大，影响多旋翼无人飞行器正常平衡飞行。
并且，后机臂122相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z倾斜向上设置。即，后机臂122与中心体11之间存在夹角。后机臂122相对于水平面倾斜向上设置。后机臂122相对于航向轴Z的夹角为锐角。具体地，后机臂122与航向轴Z的夹角为度～45度。避免后机臂122相对于航向轴Z之间夹角过大，影响多旋翼无人飞行器正常平衡飞行。
辅助机臂123相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z倾斜向上设置。即，辅助机臂123与中心体11之间存在夹角。辅助机臂123相对于水平面倾斜向上设置。辅助机臂123相对于航向轴Z的夹角为锐角。具体地，辅助机臂123与航向轴Z的夹角为度～45度。避免辅助机臂123相对于航向轴Z之间夹角过大，影响多旋翼无人飞行器正常平衡飞行。
旋翼动力装置13工作为农业植保无人机1提供动力。旋翼动力装置13包括电机138及桨叶139，电机138驱动桨叶139转动，喷嘴14的喷洒角度受桨叶139转动产生的气流影响。因此，喷嘴14的喷洒角度与转旋转轴轴方向基本平行。电机138与电源9电连接，由电源9提供电量。
具体在本实施方式中，旋翼动力装置13包括承载于一对前机臂121上的第一旋翼动力装置131、承载于一对后机臂122上的第二旋翼动力装置132及承载于一对辅助机臂123上的第三旋翼动力装置133。
第一旋翼动力装置131的旋转轴1311与第二旋翼动力装置132的旋转轴1321相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z对称设置。第一旋翼动力装置131以及第二旋翼动力装置132的旋转轴相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z倾斜设置。
第一旋翼动力装置131以及第二旋翼动力装置132的旋转轴相对于多旋翼无人飞行器的横滚轴X倾斜设置。
第一旋翼动力装置131以及第二旋翼动力装置132的旋转轴相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z朝向中心体11外侧向下倾斜。
第三旋翼动力装置133的旋转轴1331相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z对称设置。辅助机臂123受到的由第三旋翼动力装置133提供的动力，可以相对于航向轴Z对称设置，保证机架10平衡。
第三旋翼动力装置133的旋转轴1331相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z倾斜设置。第三旋翼动力装置133的旋转轴1331的竖直投影沿多旋翼无人飞行器的横滚轴X设置。第三旋翼动力装置133的旋转轴1331相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z朝向中心体11外侧向下倾斜。
在其他实施方式中，第三旋翼动力装置133的旋转轴1331的垂直于多旋翼无人飞行器的俯仰轴Y设置。第三旋翼动力装置133提供的动力垂直于多旋翼无人飞行器的俯仰轴Y，则可以较容易调节多旋翼无人飞行器的俯仰角度。
请同时参阅图2及图3，喷嘴14的喷洒角度基本垂直于机臂12。具体地，前机臂121上对应设置的为第一喷嘴141。后机臂122上对应设置的为第二喷嘴142。辅助机臂123上对应设置的为第三喷嘴143。第一喷嘴141与第一旋翼动力装置131对应设置。第二喷嘴142与第二旋翼动动力装置对应设置。第三喷嘴143与第三旋翼动力装置133对应设置。
第一旋翼动力装置131的旋转轴方向即为即为第一喷嘴141的喷洒角度。第二旋翼动力装置132的旋转轴方向即为第二喷嘴142的喷洒角度。第三旋翼动力装置133的旋转轴方向即为第三喷嘴143的喷洒角度。
则第一喷嘴141的喷洒角度相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z倾斜设置。第一喷嘴141的喷洒角度朝向机头的外侧倾斜设置。
第二喷嘴142的喷洒角度相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z倾斜设置。第二喷嘴142的喷洒角度朝向机尾的外侧倾斜设置。
第一喷嘴141以及第二喷嘴142的喷洒角度相对于多旋翼无人飞行器的横滚轴X倾斜设置。
第一喷嘴141以及第二喷嘴142的喷洒角度相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z朝向中心体11外侧并向下倾斜。
具体在本实施方式中，上述农业植保无人机11用于对树木2的树叶进行上下均匀喷洒。因此，农业植保无人机1的主要运动为上下升降运动。因此，第三喷嘴143喷出的喷雾受到飞行气流的影响较小。
第三喷嘴143的喷洒角度相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z倾斜设置。第三喷嘴143的喷洒角度相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z朝向中心体11外侧向下倾斜。则第三喷嘴143的喷洒角度可以沿树木的生长方向，以尽量均匀的喷洒。
并且，第三喷嘴143的喷洒角度的竖直投影沿多旋翼无人飞行器的横滚轴X设置。则第三喷嘴143的喷洒角度朝向机头或机尾的外侧。因此，第三喷嘴143的喷洒角度，一方面有助于实现树木树叶的均匀喷洒；另一方面，第三喷嘴143也可以使喷洒的喷雾超远离中心体11的一侧设置。
在其他实施方式中，第三喷嘴143也可以省略。由于辅助机臂123设于横滚轴X方向上，即，两个辅助机臂123分别位于机头及机尾。则第三喷嘴143即设置于机头及机尾位置处。则当上述农业植保无人机1进行前后飞行的时候，第三喷嘴143喷出的喷雾会受到飞行气流的影响，会落在中心体11上。由于中心体11上分布有电学元件，喷雾长时间停留在中心体11上，会造成电学元件的损坏。
并且，辅助机臂123上的第三旋翼动力装置133提供的动力，可以辅助机架10保持平衡飞行。
请参阅图5，具体在本实施方式中，机架10还包括可调节机臂12与中心体11之间夹角的角度调节结构17。多个角度调节结构17分别设于多个机臂12上，且用于将机臂12与中心体11可转动连接。角度调节机构能够调节所述机臂12与中心体11之间的夹角，使喷嘴14的喷洒角度朝向中心体11的斜下方。每个机臂11上可以均设有上述角度调节结构17，或者，部分机臂11上设有上述角度调节结构17。只要能够保证多个机臂11之间保持对称设置，机架10在飞行过程中保持平衡即可。此处对角度调节结构17的个数与机臂11的个数之间的关系不做限定。
角度调节结构17可以包括转动件171。转动件171与机臂12连接。转动件171转动，调节机臂12与中心体11之间的夹角。
具体在本实施方式中，角度调节结构17还可以包括锁定件(图未示)。锁定件与转动件171限位连接，以限定机臂12与中心体11之间的夹角。当确定机臂12与中心体11之间的夹角之后，则通过锁定件将机臂12与中心体11之间的夹角进行锁定。
转动件171可以为转轴。机臂12相对于转轴转动，则调节机臂12与中心体11之间的夹角大小。当调节到位的时候，则通过锁定件，将机臂12限位固定。锁定件可以为插销，也可以为限位卡合件等。
角度调节结构17还包括驱动件172，驱动件172与机臂12驱动连接，驱动件172带动转动件171转动。
驱动件172转动带动转动件171转动。驱动件172与转动件171直接转动连接。驱动件172可以为电机或转轴等。转动件171可以为齿轮、轴套等。驱动件172可以驱动转动件171转动，转动件171转动从而带动机臂12转动，从而可以改变调节机臂12与中心体11之间的夹角大小。
请参阅图6，在另一实施方式中，驱动件272伸缩运动带动转动件271转动。驱动件172伸缩运动可以带动。驱动件272可以为伸缩电机的伸缩杆、者伸缩丝杆、伸缩电机等。驱动件272的伸缩端与机臂22固定连接，则伸缩端伸缩，从而可以改变调节机臂22与中心体21之间的夹角大小。
在其他实施方式中，角度调节结构17还可以省略。在该实施方式的多旋翼无人飞行器的机臂12相对于中心体11之间的夹角不可调节。则机臂12以固定的倾斜角度固定设置于中心体11的外周。则该多旋翼无人飞行器同样可以实现：其机臂12上的喷嘴14的喷洒方向朝向中心体11的斜下方。含有该机架10的农业植保无人机1同样可以保证较多的树枝及树叶能够喷洒到农药，提高农业植保无人机1对树木喷洒农药的均匀度。
并且，在其他方式中，多旋翼无人飞行器的机架10还可以省略辅助机臂123、第三喷嘴143及第三旋翼动力装置133。
该实施方式的多旋翼无人飞行器的机架10为四旋翼机架。机架的机臂12包括一对前机臂121以及一对后机臂122。多个旋翼动力装置13包括设于前机臂121的第一旋翼动力装置131和设于后机臂122的第二旋翼动力装置132，多个喷嘴14包括与第一旋翼动力装置131对应的第一喷嘴141以及与第二旋翼动力装置132的第二喷嘴142。
一对前机臂121与一对后机臂122相对于多旋翼无人飞行器的俯仰轴Y对称设置，前机臂121以及后机臂122相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z倾斜向上设置。第一旋翼动力装置131的旋转轴与第二旋翼动力装置132的旋转轴相对于多旋翼无人飞行器航向轴Z对称设置。第一旋翼动力装置131以及第二旋翼动力装置132的旋转轴相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z倾斜设置。第一喷嘴141以及第二喷嘴142的喷洒角度相对于多旋翼无人飞行器的航向轴Z倾斜设置。
因此上述多旋翼无人飞行器的机臂12上的喷嘴14的喷洒角度均朝向中心体11的斜下方。含有该机架的农业植保无人机1同样可以保证较多的树枝及树叶能够喷洒到农药，提高农业植保无人机1对树木喷洒农药的均匀度。
还提供一种农业植保无人机。请参阅图7，该农业植保无人机包括形态采集模块18、控制模块19及角度调节机构17。
形态采集模块18用于采集待喷洒物的形态信息。形态信息包括相邻两待喷洒物的间距大小、待喷洒物的高度。当待喷洒物是树木的时候，则采集的形态信息可以为，相邻两棵树木之间的间距大小，树木的底部树枝与顶部树枝之间距离，底部树枝与顶部树枝的长度信息及树木树枝的生长角度等。
其中，树木树枝的生长角度为树枝的生长方向与竖直方向的夹角。则机臂12相对于中心体11倾斜设置，机臂12与航向轴Z之间的夹角与树枝的生长角度大约保持一致，才能使喷嘴14的喷洒方向沿树枝的生长方向进行喷洒。
形态采集模块18可以为扫描仪、距离传感器或摄像头等。
控制模块19用于接收形态信息。控制模块19根据形态信息确定获取喷嘴14的喷洒角度。
控制模块19可以根据上述树木的形态信息，可以得到树木的树枝生长角度。并且，控制模块19还可以根据上述树木的形态信息，对农业植保无人机1的整个飞行过程进行控制。
控制模块19还可以用于根据形态信息，确定机臂12的喷洒长度。当相邻两树木之间的间距较小的时候，该间距小于机架的飞行直径大小，则该农业植保无人机1不能进入到相邻两树木之间。则该农业植保无人机1必须调整机臂12的长度，以减小飞行直径，从而实现对间距较小的两棵树木进行喷洒作业。
因此，本实施方式的农业植保无人机还包括机臂伸缩机构125。控制模块19与机臂伸缩机构125通信连接，机臂伸缩机构125根据喷洒长度调节机臂12的长度。具体地，机臂12可以包括至少两个杆体及机臂伸缩机构125，两个杆体之间通过机臂伸缩机构125连接，机臂伸缩机构125可调节机臂12的长度。两个杆体可以相对套设设置，在机臂伸缩机构在两个杆体之间伸缩，从而改变两个杆体的总长度。机臂伸缩机构125可以为齿轮齿条、也可以为伸缩杆等。
角度调节机构与控制模块19信号连接。角度调节机构根据喷洒角度调节机臂12与中心体11之间的夹角。角度调节机构具有驱动件172。控制模块19与驱动件172控制连接。则控制模块19可以控制驱动件172转动或伸缩，从而达到控制机臂12与中心体11之间夹角的目的。
并且，控制模块19还可以对不同喷嘴14进行控制。农业植保无人机可以根据预设条件，自动选取相应位置的喷嘴14工作。或者，所述农业植保无人机1可以用户的输入信息选取相应位置的喷嘴14工作，并由用户根据当时条件来选择。可以理解，控制模块19可以通过水泵、控制阀对喷嘴14的导通工作进行控制。
请参阅图8，还提供一种农业植保无人机的控制方法。
本实施方式的一种农业植保无人机的控制方法包括：
步骤S11，采集待喷洒物的形态信息。
具体地，形态信息包括相邻两待喷洒物的间距大小、待喷洒物的高度。当待喷洒物是树木的时候，则采集的形态信息可以为，相邻两棵树木之间的间距大小，树木的底部树枝与顶部树枝之间距离，底部树枝与顶部树枝的长度信息及树木树枝的生长角度等。根据采集得到的树枝的生长方向与竖直方向的夹角可以确定树枝的生长角度。
步骤S12，根据形态信息，确定喷嘴的喷洒角度。
根据上述树木的形态信息，可以得到树木的树枝生长角度。则喷嘴14的喷洒角度与树枝的成长近似相等。因此，根据该树枝的生长角度即可确定该喷嘴14的喷洒角度。
步骤S13，根据喷洒角度，调节机臂与中心体之间的夹角。
喷嘴14的喷洒角度的调节，通过机臂12与中心体11之间的夹角来实现。并且，机臂12与中心体11之间的夹角，即为机臂12与航向轴Z之间的夹角相等。因此通过机臂12与航向轴Z之间的夹角调节，与喷嘴14的喷洒方向与树枝的生长角度大约保持一致，才能使喷嘴14的喷洒方向沿树枝的生长方向进行喷洒。
并且，请参阅图9，上述农业植保无人机1的控制方法还包括：步骤S14，当间距小于阈值时，根据形态信息，确定机臂的喷洒长度，调节机臂的喷洒长度。
该阈值可以为农业植保无人机1的飞行直径大小。根据采集的形态信息，得到相邻两树木之间的间距。根据该间距大小，确定机臂的喷洒长度。
当两树木之间的间距小于农业植保无人机1的飞行直径的时候，则农业植保无人机1的机臂12长度进行调节，以减小农业植保无人机1的飞行直径，以使农业植保无人机1能够飞行进入两树木之间，实施喷洒作业。
当两树木之间的间距大于农业植保无人机1的飞行直径的时候，则农业植保无人机1的机臂12以最大的喷洒长度进行喷洒作业。
在其中一些实施例中，根据农业植保无人机1的飞行方向及作业环境的风向，选择对应位置的喷嘴14实施喷洒作业，以避免喷嘴14喷出的雾滴落到中心体11上，使中心体11上的电子器件受损。在农业植保无人机1朝向机头方向飞行时，或者，如果农业植保无人机1逆风飞行，则选择机尾方向的喷嘴14。在农业植保无人机1朝向机尾方向飞行时，或者，如果农业植保无人机1逆风飞行，则选择机头方向的喷嘴14。当农业植保无人机1的飞行方向为上下升降飞行时，喷嘴14喷出的雾滴不受飞行方向及风向的影响的时候，则位于机头及机尾方向的喷嘴14均可以选取使用。
在其中一个实施例中，根据所述农业植保无人机1的飞行方向，选择适应位置的喷嘴14实施喷洒作业。例如，如果需要增大喷洒的穿透力，则在农业植保无人机1朝向机头方向飞行时，选取机头方向的喷嘴14，使得喷出的雾滴经过农业植保无人机1的飞行动力装置产生的气流作用下，加速朝向下方喷出。如果为了避免喷嘴14喷出的雾滴受到气流影响，则在农业植保无人机1朝向机尾方向飞行时，选取机尾方向的喷嘴14，使得喷出的雾滴受到农业植保无人机1的飞行动力装置产生的气流的影响。
在其中一些实施例中，根据农业植保无人机1的作业环境的风向，选择适应位置的喷嘴14实施喷洒作业，以尽量减少喷洒的雾滴的漂移产生的误差。例如，如果农业植保无人机1逆风飞行，则选择机头方向的喷嘴14。如果农业植保无人机1顺风飞行，则选择机尾方向的喷嘴14。
在其中一些实施例中，根据所述农业植保无人机1相较于作业区域的朝向，选择适应位置的喷嘴14实施喷洒作业。例如，如果所述农业植保无人机1只需要对一侧树木进行喷洒，则农业植保无人机1只需开启右侧的喷嘴14工作，并顺时针沿着树木的作业区域的边界进行喷洒，以避免过多的喷洒到作业区域的外部。或者，则农业植保无人机1只需开启左侧的喷嘴14工作，并逆时针沿着树木的作业区域的边界进行喷洒，以避免过多的喷洒到作业区域的外部。
在其中一些实施例中，所述农业植保无人机1可以根据预设条件，自动选取相应位置的喷嘴14。或者，所述农业植保无人机1可以用户的输入信息选取相应位置的喷嘴14，并由用户根据当时条件来选择。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (48)

1.一种多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，包括：
中心体；
多个机臂，分布于所述中心体的外周；
多个旋翼动力装置，设于所述机臂上，多个所述旋翼动力装置用于提供飞行动力给所述多旋翼无人飞行器；
多个喷嘴，分别安装在多个所述机臂的下方，并且分别位于所述旋翼动力装置的下方；及
多个角度调节机构，分别设于多个所述机臂上，且用于将所述机臂与所述中心体可转动连接；
其中，所述角度调节机构能够调节所述机臂与所述中心体之间的夹角，使所述喷嘴的喷洒角度朝向所述中心体的斜下方。
2.根据权利要求1所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，多个所述机臂对称分布于所述中心体的外周。
3.根据权利要求1所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述喷嘴的喷洒角度基本垂直于所述机臂。
4.根据权利要求1所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述旋翼动力装置包括电机及桨叶，所述电机驱动所述桨叶转动，所述喷嘴的喷洒角度与所述桨叶的转旋转轴轴方向基本平行。
5.根据权利要求1所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述机臂包括一对前机臂、一对后机臂；所述前机臂及所述后机臂均设有所述喷嘴，一对所述前机臂与一对所述后机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的俯仰轴对称设置。
6.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，一对所述前机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的横滚轴对称设置。
7.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述前机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜向上设置。
8.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述前机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的横滚轴的夹角为锐角。
9.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述前机臂对应的所述喷嘴的喷洒角度相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜设置。
10.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述前机臂对应的所述喷嘴的喷洒角度朝向机头的外侧倾斜设置。
11.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，一对所述后机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的横滚轴对称设置。
12.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述后机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜向上设置。
13.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述后机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的横滚轴的夹角为锐角。
14.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述后机臂对应的所述喷嘴的喷洒角度相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜设置。
15.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述后机臂对应的所述喷嘴的喷洒角度朝向机尾的外侧倾斜设置。
16.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，一对所述前机臂分别承载有第一旋翼动力装置，一对所述后机臂分别承载有第二旋翼动力装置，所述第一旋翼动力装置的旋转轴与所述第二旋翼动力装置的旋转轴相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴对称设置。
17.根据权利要求16所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述第一旋翼动力装置以及所述第二旋翼动力装置的旋转轴相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜设置。
18.根据权利要求16所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述第一旋翼动力装置以及所述第二旋翼动力装置的旋转轴相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴朝向所述中心体外侧向下倾斜。
19.根据权利要求16所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述第一旋翼动力装置以及所述第二旋翼动力装置的旋转轴相对于所述多旋翼无人飞行器的横滚轴倾斜设置。
20.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，一对所述前机臂分别承载有第一旋翼动力装置，一对所述后机臂承载分别有第二旋翼动力装置，对应所述第一旋翼动力装置设置第一喷嘴，对应所述第二旋翼动动力装置设置第二喷嘴；
所述第一喷嘴以及所述第二喷嘴的喷洒角度相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜设置。
21.根据权利要求20所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述第一喷嘴以及所述第二喷嘴的喷洒角度相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴朝向所述中心体外侧、向下倾斜。
22.根据权利要求20所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述第一喷嘴以及所述第二喷嘴的喷洒角度相对于所述多旋翼无人飞行器的横滚轴倾斜设置。
23.根据权利要求5所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述机臂包括一对辅助机臂，一所述辅助机臂设于两所述前机臂之间，另一所述辅助机臂设于两所述后机臂之间。
24.根据权利要求23所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，一对所述辅助机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的俯仰轴对称设置。
25.根据权利要求23所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述辅助机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜向上设置。
26.根据权利要求23所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述辅助机臂的竖直投影沿所述多旋翼无人飞行器的横滚轴。
27.根据权利要求23所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述辅助机臂对应的所述喷嘴的喷洒角度相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜设置。
28.根据权利要求23所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，一对所述辅助机臂分别承载有第三旋翼动力装置，并且一对所述辅助机臂的所述第三旋翼动力装置的旋转轴相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴对称设置。
29.根据权利要求28所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述第三旋翼动力装置的旋转轴相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜设置。
30.根据权利要求28所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述第三旋翼动力装置的旋转轴相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴朝向所述中心体外侧向下倾斜。
31.根据权利要求28所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述第三旋翼动力装置的旋转轴的竖直投影沿所述多旋翼无人飞行器的横滚轴设置。
32.根据权利要求28所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述第三旋翼动力装置的旋转轴的垂直于所述多旋翼无人飞行器的俯仰轴设置。
33.根据权利要求1所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述角度调节结构包括转动件，所述转动件与所述机臂连接，所述转动件转动，调节所述机臂与所述中心体之间的夹角。
34.根据权利要求33所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述角度调节结构还包括锁定件，所述锁定件与所述转动件限位连接，以限定所述机臂与所述中心体之间的夹角。
35.根据权利要求33所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述角度调节结构还包括驱动件，所述驱动件与所述机臂驱动连接，所述驱动件带动所述转动件转动。
36.根据权利要求35所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述驱动件伸缩运动带动所述转动件转动。
37.根据权利要求35所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述驱动件转动带动所述转动件转动。
38.根据权利要求1所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述机臂包括至少两个杆体及机臂伸缩机构，两个所述杆体之间通过所述机臂伸缩机构连接，所述机臂伸缩机构可调节所述机臂的长度。
39.根据权利要求1所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴的夹角为锐角。
40.根据权利要求39所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述机臂与所述多旋翼无人飞行器的航向轴的夹角为45度～80度。
41.根据权利要求1所述的多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，所述机臂相对于所述中心体的转动状态包括树木喷洒状态和非树木喷洒状态，所述喷嘴在树木喷洒状态的倾斜角度大于在所述非树木喷洒状态的倾斜角度的2倍。
42.一种多旋翼无人飞行器的机架，其特征在于，包括：
中心体；
多个机臂，分布于所述中心体的外周；
多个旋翼动力装置，设于所述机臂上，多个所述旋翼动力装置用于提供飞行动力给所述多旋翼无人飞行器；及
多个喷嘴，分别安装在多个所述机臂的下方，并且分别位于多个所述旋翼动力装置的下方；
其中，多个所述机臂包括一对前机臂以及一对后机臂，多个所述旋翼动力装置包括设于所述前机臂的第一旋翼动力装置和设于所述后机臂的第二旋翼动力装置，多个所述喷嘴包括与所述第一旋翼动力装置对应的第一喷嘴以及与所述第二旋翼动力装置的第二喷嘴；
一对所述前机臂与一对所述后机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的俯仰轴对称设置，所述前机臂以及所述后机臂相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜向上设置；
所述第一旋翼动力装置的旋转轴与所述第二旋翼动力装置的旋转轴相对于所述多旋翼无人飞行器航向轴对称设置；所述第一旋翼动力装置以及所述第二旋翼动力装置的旋转轴相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜设置；
所述第一喷嘴以及所述第二喷嘴的喷洒角度相对于所述多旋翼无人飞行器的航向轴倾斜设置。
43.一种农业植保无人机，其特征在于，包括电源及权利要求1-42任一所述机架，所述电源与所述旋翼动力装置电连接。
44.一种农业植保无人机，其特征在于，包括：
形态采集模块，用于采集待喷洒物的形态信息；
控制模块，用于接收所述形态信息，并根据所述形态信息确定喷嘴的喷洒角度；以及
角度调节机构，与所述控制模块信号连接，所述角度调节机构根据所述喷洒角度调节机臂与中心体之间的夹角。
45.根据权利要求44所述的农业植保无人机，其特征在于，所述控制模块还用于根据所述形态信息，确定所述机臂的喷洒长度；
所述农业植保无人机还包括机臂伸缩机构，所述控制模块与所述机臂伸缩机构通信连接，所述机臂伸缩机构根据所述喷洒长度调节所述机臂的长度。
46.一种农业植保无人机的控制方法，包括：
采集待喷洒物的形态信息；
根据所述形态信息，确定喷嘴的喷洒角度；
根据所述喷洒角度，调节机臂与中心体之间的夹角。
47.根据权利要求46所述的农业植保无人机的控制方法，其特征在于，所述形态信息包括相邻两所述待喷洒物的间距大小、所述待喷洒物的高度。
48.根据权利要求47所述的农业植保无人机的控制方法，其特征在于，还包括：当所述间距小于阈值时，根据所述形态信息，确定机臂的喷洒长度，调节所述机臂的喷洒长度。
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