CN114044139A - 一种无人机及基于无人机的智慧农场管理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机及基于无人机的智慧农场管理方法，无人机包括飞控模块、储物盒、采摘臂、采摘爪、主体；所述飞控模块设置在主体上，飞控模块包括WiFi模块，雷达模块，摄像头模组，发射器模块，接收器模块，GPS定位模块、红外传感器模块。本发明使用无人机进行直播卖货，并实时采摘。解决了消费者对于农产品安全的担忧，使得消费者能够根据喜好挑选农产品；还能保证快速地将产品送到消费者手中，保证了产品的新鲜度；本发明在无人机上使用飞控模块，可以进行农场巡航与动态分析，协助农场主对果园全面化无死角管理；可以自行返回基站进行充电，解决了无人机的能源问题。
Description
技术领域
本发明属于无人机管理技术领域，尤其涉及一种无人机及基于无人机的智慧农场管理方法。
背景技术
农业发展关系到人民的生存和社会的稳定。近年来，随着农业需求的不断释放，传统农业现代化转型趋势加剧。无人机作为重要的新型农业装备之一，受到广泛青睐并迅速普及。
近年来，很多农产品开始以直播的形式出售，尽管直播带货使得其发展更具活力，但是只是在直播间看到作物往往不能消除消费者对收到的食品安全和质量的担忧，也难以带动消费者消费情绪，而想要解决这一问题，就需要做到产品信息公开化、透明化，能进行农产品溯源。
发明内容
本发明目的在于提供一种无人机及基于无人机的智慧农场管理方法,以解决消费者在直播时对食品安全和质量担忧的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
一种无人机，包括飞控模块、储物盒、采摘臂、采摘爪、主体；
所述飞控模块设置在主体上，飞控模块包括WiFi模块，雷达模块，摄像头模组，发射器模块，接收器模块，GPS定位模块、红外传感器模块；
所述WiFi模块为无人机的通信传输提供信号保障；
所述雷达模块用于向外发射电磁波；
所述摄像头模组用于采集农场的图像、视频信息；
所述发射器模块用于向服务器发送包括数据、图像、视频在内的信息和发送无人机状态信息；
所述接收器模块接收服务器、用户、农场主发过来的信息；
所述GPS模块用于获取无人机位置信息；
所述红外传感器模块用于采摘时配合摄像头测量农作物距离，自主充电时识别充电桩；
所述采摘臂是可伸缩的，采摘臂固定于储物盒内，在使用时从储物盒中伸出，用于采摘农产品；
所述采摘爪设置在采摘臂上，将农产品送到储物盒中；
所述储物盒安装在主体下方。
进一步的，所述采摘爪上设有压力传感器。
进一步的，所述采摘臂能垂直杆方向旋转。
一种基于无人机的智慧农场管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、无人机在基站处充电至80％以上；
步骤2、若没有直播任务，无人机进行巡航，上传农场实时视频，然后返回基站充电，结束；若有直播任务，根据消费者输入意向农作物，无人机前往消费者选择的农作物所在的区域，接收消费者飞行控制，实时直播；
步骤3、若消费者不下单，继续接收消费者飞行控制，实时直播；若消费者确定下单并采摘，分配下单号码；
步骤4、若消费者不要求人工采摘，呼叫人工采摘；若消费者要求人工采摘，无人机伸出采摘臂进行采摘，直到采摘完毕；
步骤5、将采摘的农作物送到发货点，并上传下单信息，发货点发出农作物，然后返回基站充电，结束。
进一步的，步骤4中无人机采摘具体包括以下步骤：
步骤4.1、无人机在摄像头模组对准农作物，并且经用户确认后，接收到来自飞控模块的指令，从而控制采摘臂从储物盒中伸出，对准标定农作物；
步骤4.2、打开采摘爪并握紧农作物后，即进行伸缩臂旋转；
步骤4.3、将农作物采摘下来，放入储物盒中。
本发明的一种无人机及基于无人机的智慧农场管理方法，具有以下优点：
1、本发明使用无人机进行直播卖货，并实时采摘。解决了消费者对于农产品安全的担忧，使得消费者能够根据喜好挑选农产品；还能保证快速地将产品送到消费者手中，保证了产品的新鲜度；
2、本发明在无人机的飞控上搭载机器视觉的相关技术，可以进行农场巡航与动态分析，协助农场主对果园全面化无死角管理；可以自行返回基站进行充电，解决了无人机的能源问题。
附图说明
图1为本发明的无人机及基于无人机的智慧农场管理方法示意图；
图2为本发明的无人机工作流程图；
图3为本发明的采摘臂工作流程图；
图4为本发明的无人机结构图；
图5为本发明的无人机左视图；
图6为本发明的无人机俯视图。
图中标记说明：1、支撑脚架；2、储物盒；3、采摘臂；4、采摘爪；5、摄像头模组；6、红外传感器模块；7、螺旋桨。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种无人机及基于无人机的智慧农场管理方法做进一步详细的描述。
本发明一种无人机及基于无人机的智慧农场管理方法包括无人机，主机，基站，农场主和消费者；
如图1为系统框图，描述了这个系统中的各部分相互之间交互状态。
其中主机与无人机的关系是：主机可以向无人机发出启动命令以及飞行指令等，在直播时候消费者控制无人机的指令就是由主机来进行发送；无人机向主机传回直播、巡航时候的图像、视频，以及GPS定位共享飞机的位置，和消费者的下单信息。
主机与农场主的关系是：农场主可以通过主机检查无人机发回的位置、下单情况等基本信息，排除一些异常情况；主机可以向农场主发送巡航实时动态，帮助农场主进行管理，在检测到异常情况后(如位置偏离、电量偏低不能返回)可以向农场主发送一些预警。
主机与消费者的关系是：主机向消费者传输无人机传回的直播音频；而消费者向主机发送下单信息，并可以控制无人机飞行的指令。
无人机与农场主的关系是：农场主可以对无人机进行定期维护，而无人机在紧急情况下可以在向主机发送消息的同时，向农场主发送报警消息。
无人机与基站的关系是：无人机可以与基站进行信息交互，无人机只需要在飞控中保存下基站位置，飞到充电桩旁边，通过位置识别即可实现自动充电。
农场主与消费者：农场主可以就直播体验进行交流，消费者还可以提出改进建议，还可以处理交易的后续问题。
如图2所示为无人机的工作流程图，主要分为开始直播、采摘、农作物运输与处理以及巡航几大部分，具体包括以下步骤：
步骤1、无人机在基站处充电至80％以上；
步骤2、若没有直播任务，无人机进行巡航，上传农场实时视频，然后返回基站充电，结束；
步骤3、若有直播任务，根据消费者输入意向农作物，无人机前往消费者选择的农作物所在的区域，接收消费者飞行控制，实时直播；
步骤4、若消费者不下单，继续接收消费者飞行控制，实时直播；若消费者确定下单并采摘，分配下单号码；
步骤5、若消费者不要求人工采摘，呼叫人工采摘；若消费者要求人工采摘，无人机伸出采摘臂进行采摘，直到采摘完毕；
步骤6、将采摘的农作物送到发货点，并上传下单信息，发货点发出农作物，然后返回基站充电，结束。
本发明要实现视频传输一方面要解决无人机在农场中飞行避障的问题：飞控模块带有GPS和高度传感器，实时侦测无人机位置，并且摄像头模组也能传输前方、下方障碍物信息。无人机在接收到遥控指令后会先根据位置信息和障碍物信息对指令安全性进行评估，发现潜在安全风险后向控制平台发送不同等级预警信息。并且飞控模块还能根据预警信息调整最大速度阈值，这样便确保了飞行的安全性。
另一方面，要实现视频尽可能的及时传输，在本发明中，无人机的前方搭载三个不同准度的可自动对焦高清摄像头，从而确保在直播过程中，消费者可以实现不同角度、不同清晰度地观看农作物，提升消费者的直播购买体验。
此外，现有的WIFI技术基本可以满足视频传输的效率，在农场等广阔地带，可以多设置几个通信装置，提升网络速度；在今后的5G技术普及之后，将可以更好地解决传输效率问题。
本发明无人机进行农作物采摘的实现依靠可伸缩采摘臂3，它可以沿前后方向伸缩，还可以垂直杆方向旋转，其工作流程如图3所示。
采摘臂3在摄像头对准农作物，并且经用户确认后，接收到来自飞控的指令，从而控制采摘臂3从储物盒2中伸出，对准标定农作物，打开采摘爪 4并握紧农作物后，即进行伸缩臂旋转，最终将农作物采摘下来，放入储物盒2中。
本发明基站位置固定，可以在无人机的GPS定位系统中标定充电桩位置，在无人机飞行到充电桩上方3m左右高度时，开启摄像头进行识别，从而确保飞机处于充电口正上方，再缓慢下降，实现充电。
本发明无人机包括飞控模块、支撑脚架1、储物盒2、采摘臂3、采摘爪 4、螺旋桨7、主体。
所述飞控模块设置在主体上，飞控模块包括WiFi模块，雷达模块，摄像头模组5，发射器模块，接收器模块，GPS定位模块、红外传感器模块6。
其中WiFi模块为无人机的通信传输提供信号保障；雷达模块用于向外发射电磁波，从而检测到周围障碍物的距离，保证非飞行的安全；还可以在即将到达充电基站时配合测量充电口的位置，保证充电口与电源插口的结合无误。
摄像头模组5用于采集农场的图像、视频信息，在直播、巡航等时候都很重要。发射器模块用于向服务器发送包括数据、图像、视频在内的信息也可以实时发送无人机状态信息，从而便于服务器进行分析处理。
接收器模块可以接收服务器、用户、农场主发过来的信息。GPS模块用于获取无人机位置信息，一方面可以用于汇报无人机位置信息，另一方面协助巡航时汇报农场实时情况；
红外传感器模块6用于采摘时配合摄像头测量农作物距离，自主充电时识别充电桩。
所述采摘臂2是可伸缩的，采摘臂2固定于储物盒2内，在使用时从储物盒2中伸出，用于采摘农产品。采摘臂2上设有采摘爪4，采摘爪4上设有压力传感器，用于检测判断采摘时是否握紧农作物；采摘时可以旋转采摘臂2，并将农产品送到储物盒2中；所述储物盒2安装在主体下方，储物盒2 主要用于储存采摘到的农产品。在主体上方安装有螺旋桨7，在主体下方安装有支撑脚架1。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (5)
1.一种无人机，其特征在于，包括飞控模块、储物盒(2)、采摘臂(3)、采摘爪(4)、主体；
所述飞控模块设置在主体上，飞控模块包括WiFi模块，雷达模块，摄像头模组(5)，发射器模块，接收器模块，GPS定位模块、红外传感器模块(6)；
所述WiFi模块为无人机的通信传输提供信号保障；
所述雷达模块用于向外发射电磁波；
所述摄像头模组(5)用于采集农场的图像、视频信息；
所述发射器模块用于向服务器发送包括数据、图像、视频在内的信息和发送无人机状态信息；
所述接收器模块接收服务器、用户、农场主发过来的信息；
所述GPS模块用于获取无人机位置信息；
所述红外传感器模块(6)用于采摘时配合摄像头测量农作物距离，自主充电时识别充电桩；
所述采摘臂(2)是可伸缩的，采摘臂(2)固定于储物盒(2)内，在使用时从储物盒(2)中伸出，用于采摘农产品；
所述采摘爪(4)设置在采摘臂(2)上，将农产品送到储物盒(2)中；
所述储物盒(2)安装在主体下方。
2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述采摘爪(4)上设有压力传感器。
3.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述采摘臂(2)能垂直杆方向旋转。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于无人机的智慧农场管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、无人机在基站处充电至80％以上；
步骤2、若没有直播任务，无人机进行巡航，上传农场实时视频，然后返回基站充电，结束；若有直播任务，根据消费者输入意向农作物，无人机前往消费者选择的农作物所在的区域，接收消费者飞行控制，实时直播；
步骤3、若消费者不下单，继续接收消费者飞行控制，实时直播；若消费者确定下单并采摘，分配下单号码；
步骤4、若消费者不要求人工采摘，呼叫人工采摘；若消费者要求人工采摘，无人机伸出采摘臂(2)进行采摘，直到采摘完毕；
步骤5、将采摘的农作物送到发货点，并上传下单信息，发货点发出农作物，然后返回基站充电，结束。
5.根据权利要求4所述的基于无人机的智慧农场管理方法，其特征在于，步骤4中无人机采摘具体包括以下步骤：
步骤4.1、无人机在摄像头模组(5)对准农作物，并且经用户确认后，接收到来自飞控模块的指令，从而控制采摘臂(3)从储物盒(2)中伸出，对准标定农作物；
步骤4.2、打开采摘爪(4)并握紧农作物后，即进行伸缩臂旋转；
步骤4.3、将农作物采摘下来，放入储物盒(2)中。
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