CN114229005B - 一种机载式喷施挡风下移装置及飞行靶标跟随作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机载式喷施挡风下移装置及飞行靶标跟随作业方法，其中，所述装置包括支架、自适应稳定装置、控制装置以及多组自适应挡风喷施装置，每组自适应挡风喷施装置包括挡风喷施装置和自适应折叠伸缩管路装置；所述支架通过机载连接结构安装在航空植保飞行器上；所述自适应折叠伸缩管路装置用于调节挡风喷施装置与作物之间的间距，包括管路折叠机构和自适应伸缩机构；所述挡风喷施装置包括挡风机构、喷施机构和送风机构；所述自适应稳定装置用于平衡挡风喷施装置带来的风阻；所述控制装置包括传感检测模块和控制模块。本发明的机载式喷施挡风下移装置不仅可以自适应调整喷施机构与作物之间的间距，而且能保证喷施物精准作用在作物上。

Description

一种机载式喷施挡风下移装置及飞行靶标跟随作业方法

技术领域

本发明涉及农业航空植保技术领域，具体涉及一种机载式喷施挡风下移装置及飞行靶标跟随作业方法。

背景技术

近年来，伴随着农业现代化进程的推进，农业机械化水平得到显著提升，农业航空植保技术通过提高飞行速度使得作业效率得到了极大的提升，这使得农业航空得到越来越广泛的应用。然而，在航空植保作业过程中，飞行速度越快，喷施物越容易受旋翼风场和自然风力的共同作用而形成大范围漂移，导致喷施物无法抵达或者无法有效作用于目标靶标位置，造成了极大的浪费，且容易危害环境。目前，常用降低飞行速度的方法来降低喷施物的漂移程度，这与航空植保技术的高作业效率相违背，对优化航空植保喷施作业产生较为不利的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机载式喷施挡风下移装置，所述机载式喷施挡风下移装置不仅可以自适应调整喷施机构与作物之间的间距，而且还能克服航空植保飞行器的旋翼风场和自然风力的共同作用的影响，使得喷施物精准作用在作物上。

本发明的第二个目的在于提供一种用于上述机载式喷施挡风下移装置的飞行靶标跟随作业方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种机载式喷施挡风下移装置，包括支架、设置在支架上的自适应稳定装置、控制装置以及多组自适应挡风喷施装置，其中，每组自适应挡风喷施装置包括设置在支架上的挡风喷施装置和自适应折叠伸缩管路装置，其中，

所述支架通过机载连接结构安装在航空植保飞行器上；

所述自适应折叠伸缩管路装置用于调节挡风喷施装置与作物之间的间距，包括管路折叠机构和自适应伸缩机构，所述管路折叠机构用于带动所述挡风喷施装置运动到作业区域，所述自适应伸缩机构用于调整所述挡风喷施装置与作物之间的间距；

所述挡风喷施装置包括挡风机构、喷施机构和送风机构，其中，所述挡风机构与所述自适应伸缩机构连接，所述喷施机构和所述送风机构设置在所述挡风机构内，其中，所述喷施机构用于向作物喷洒喷施物，所述送风机构用于在挡风机构内部产生气流并以此将喷施机构喷洒的喷施物送到作物上；

所述自适应稳定装置用于平衡挡风机构带来的风阻，保证航空植保飞行器平稳飞行；

所述控制装置包括传感检测模块以及控制模块，其中，所述传感检测模块用于检测航空植保飞行器的飞控数据，该传感检测模块分别设置在自适应折叠伸缩管路装置、自适应稳定装置和挡风喷施装置中；所述控制装置用于接收所述传感检测模块回传的数据信息，并控制自适应折叠伸缩管路装置、自适应稳定装置和挡风喷施装置做出对应响应。

优选的，所述管路折叠机构包括摆动杆以及用于驱动所述摆动杆竖直摆动的摆动驱动机构，其中，所述摆动驱动机构包括摆动座以及设置在摆动座上的摆动电机，其中，所述摆动座安装在支架上，所述摆动电机安装在所述摆动座上，并通过传动件与所述摆动杆连接；所述摆动杆内部和表面均安装有管路结构，用于输送喷施物，所述管路结构包括但不限于刚性管和柔性管；所述自适应伸缩机构的上端与所述摆动杆的下端连接，下端与所述挡风喷施装置连接，用于驱动所述挡风喷施装置运动，以此调节所述挡风喷施装置与作物之间的间距。

优选的，所述自适应稳定装置的安装位置包括但不限于支架、自适应折叠伸缩管路装置和挡风喷施装置中的其中一个或多个；所述自适应稳定装置包括导流板以及用于调整导流板的导流方向的导流驱动机构，其中，所述导流驱动机构包括设置在支架上的支撑底座、设置在支撑底座上的支撑杆以及设置在支撑杆上的导流电机，其中，所述导流板中设置有转轴，所述转轴的两端转动连接在两侧的支撑杆上，所述导流电机通过驱动件与所述转轴连接，用于驱动所述导流板转动。

优选的，所述喷施机构包括导管和喷施动力机构，其中，所述导管的上端与所述摆动杆内的管路结构连通，所述导管的下端设置有喷施口或者与喷嘴连接；所述喷施动力机构用于调节所述喷施口或所述喷嘴的喷施初速度和喷施量。

优选的，所述挡风机构包括挡风结构以及用于驱动所述挡风结构转动的挡风驱动机构，其中，所述挡风结构安装在所述导管上，所述挡风驱动机构用于驱动所述导管自转；所述挡风驱动机构包括驱动座以及驱动电机，其中，所述驱动座与所述自适应伸缩机构的伸缩端连接；所述导管的上端与所述驱动座连接，并与所述摆动杆内的管路结构连通；所述驱动电机通过转动件与所述驱动座连接，用于驱动所述驱动座、与所述驱动座连接的导管以及安装在导管上的挡风结构自转。

优选的，所述挡风结构的上端与所述导管外侧连接，中部为整流罩，所述整流罩上设置有中空弯管，所述中空弯管在所述整流罩的侧壁上呈栅格排列；所述中空弯管一端与所述整流罩的外侧相通，另一端延伸至所述挡风结构的内部，且开口方向竖直向下；所述挡风结构在所述整流罩的外侧设置有用于控制所述中空弯管的通道的开合度以控制进入到挡风结构内的风量大小的风量控制机构。

优选的，所述挡风结构由与所述喷施机构的喷施口朝向垂直的旋翼抗风机构构成，所述旋翼抗风机构包括旋翼、旋翼电机、转向座以及转向驱动机构，其中，所述转动座安装在所述导管上，所述旋翼电机安装在所述转向座，且该旋翼电机的主轴与所述旋翼连接；所述转向驱动机构用于驱动所述转向座转动，以调整所述喷施机构的喷施口的朝向以及旋翼抗风机构的挡风方向。

一种快速飞行靶标跟随作业方法，包括以下步骤：

(1)、在航空植保飞行器上装载喷施物，控制航空植保飞行器飞行到作业区域；

(2)、启动传感检测模块，检测并将航空植保飞行器的飞控数据传输给控制模块；

(3)、控制模块根据需求以及接收到的飞控数据，控制自适应折叠伸缩管路装置工作，将挡风喷施装置转移至作业区域，准备实施喷施作业，所述传感检测模块开始提前测量作物与挡风喷施装置的间距；

(4)、控制模块启动自适应伸缩机构，并通过测量得到的挡风喷施装置与作物之间的距离数据来调整挡风喷施装置与作物的间距，使得挡风喷施装置抵近作业位置；

(5)、控制模块启动挡风喷施装置中的送风机构和喷施机构，开始喷施作业；

(6)、设置航空植保飞行器按照预定的飞行方式飞行，在飞行过程中，控制模块根据传感检测模块的检测数据来驱动自适应稳定装置工作，保证航空植保飞行器处于稳定飞行状态；在此过程中，所述自适应伸缩机构根据传感检测模块的检测数据自适应调整挡风喷施装置与作物冠层之间的间距；所述送风机构根据传感检测模块的检测数据自适应调整送风量大小，所述喷施机构对喷施物的喷施初速度和喷施量进行调整；挡风机构中的挡风驱动机构驱动挡风结构转动，保证挡风结构时刻根据航空植保飞行器的飞行方向而作出相应调整；而挡风机构中的挡风结构中的整流罩对进入挡风结构内的风量进行控制，使其进入挡风结构内后输送喷施物至作物上；

(7)、控制模块记录并输出测量数据，记录数据并按照指定时刻或者指定时间段进行数据统计，形成传感器数据与喷施量对应数据表格，并打包存储。

优选的，在步骤(6)中，所述控制模块还用于对喷施机构的喷施方向进行调节，调节步骤为：

通过设置在挡风机构中的挡风结构外的传感检测模块来监测挡风结构外侧风向，判断喷施机构的喷施口朝向与外侧风向是否成指定角度，若没有成指定角度，则启动挡风驱动机构调整挡风结构的挡风方向，直到外侧风向与喷施机构的喷施方向成指定角度；若成指定角度，则维持当前状态；

或者，

通过传感检测模块测量挡风结构的外侧风速，当外侧风速小于航空植保飞行器的飞行速度时，即表明挡风结构处于异常工作状态，在报警的同时启动挡风驱动机构，通过调节挡风结构的挡风方向直至挡风结构的外侧风速大于等于航空植保飞行器的飞行速度。

优选的，在步骤(6)中，所述送风机构调整风量大小的步骤为：

通过设置在挡风结构外侧的传感检测模块检测挡风结构内侧下边缘风速和外侧风速，当挡风结构的外侧风速大于挡风结构的内侧下边缘风速时，调高送风机构的送风风速；当挡风结构的外侧风速小于挡风结构的内侧下边缘风速时，保持送风机构的风速不变；

对整流罩的开合程度进行调节，当挡风结构的外侧风速大于挡风结构的内侧下边缘风速时，增大整流罩的开合度以提高进入挡风结构的内部风量；当挡风结构的外侧风速小于挡风结构的内侧下边缘风速时，保持整流罩开合度不变。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、本发明的机载式喷施挡风下移装置在航空植保喷施的过程中，能够通过自适应折叠伸缩管路装置将挡风喷施装置送至到喷施作业的最佳位置处，从而缩短喷施机构的喷施口与作物的间距；在喷施过程中，通过送风机构的风力将喷施物快速输送至作业靶标位置，使得喷施物可以克服航空植保飞行器的旋翼风场和自然风力的共同作用的影响，从而精准作用在作物上，不仅可以避免喷施物的浪费，而且可以避免污染环境。

2、本发明的机载式喷施挡风下移装置可以克服航空植保飞行器的旋翼风场和自然风力的共同作用的影响，使得喷施物进准作用在作物上，且相对于传统的作业方式而言，本发明的机载式喷施挡风下移装置的作业效率更高。

3、本发明的快速跟随飞行靶标的作业方法可以提高航空植保技术的作业效率和对靶作业效果，为优化航空植保喷施作业提供高效作业结构和方式。

附图说明

图1为本发明的机载式喷施挡风下移装置的结构简图。

图2和图3为挡风结构的两个不同视角的立体结构示意图。

图4为本发明的机载式喷施挡风下移装置的作业示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

参见图1-图4，本发明的机载式喷施挡风下移装置包括支架5、设置在支架5上的自适应稳定装置、控制装置以及多组自适应挡风喷施装置，其中，每组自适应挡风喷施装置包括设置在支架5上的挡风喷施装置和自适应折叠伸缩管路装置。

参见图1-图4，所述支架5通过机载连接结构安装在航空植保飞行器上，所述机载连接结构的具体结构可以参照现有的连接结构实施。

参见图1-图4，所述自适应折叠伸缩管路装置用于调节挡风喷施装置与作物之间的间距，包括管路折叠机构和自适应伸缩机构11，其中，

所述管路折叠机构包括摆动杆9以及用于驱动所述摆动杆9竖直摆动的摆动驱动机构6，其中，所述摆动驱动机构6包括摆动座以及设置在摆动座上的摆动电机，其中，所述摆动座安装在支架5上，所述摆动电机安装在所述摆动座上，并通过传动件与所述摆动杆9连接，用于驱动所述摆动杆9转动；

所述自适应伸缩机构11的上端与所述摆动杆9的下端连接，下端与所述挡风喷施装置铰接，用于驱动所述挡风喷施装置运动，以此调节所述挡风喷施装置与作物之间的间距；其中，所述自适应伸缩机构11可以采用电动推杆，亦或者采用以下结构：所述自适应伸缩机构11包括套筒、伸缩结构、伸缩电机，其中，所述伸缩结构和所述伸缩电机套设在所述套筒的内部，通过控制驱动伸缩电机的启动和停止来实现伸缩功能。

除此之外，所述摆动杆9和所述套筒上均设置有传感器(所述传感器作为传感检测模块8中的组成部分)，具体目的为：

(1)、通过设置在摆动杆9上的传感器检测对应的数据信息(例如航空植保飞行器的飞行阻力、风速，作物的位置信息等)，使得控制模块可以根据检测到的数据信息对摆动电机进行控制，不仅可以控制单组或多组管路折叠机构分别动作，而且还可以控制每组管路折叠机构中的摆动杆9的摆动角度，从而将挡风喷施装置送至作业区域；

(2)、通过设置在套筒上的传感器检测对应的数据信息(例如喷施机构与作物之间的距离信息)，使得控制模块可以根据检测到的数据信息对伸缩电机进行控制，从而提前测量喷施机构与作物的间距数据，作为控制模块控制伸缩电机调整伸缩结构的依据，使得挡风结构13在不与作物发生的方式提高作业效率。

除此之外，还可以在所述摆动杆9内部和表面均安装管路结构，用于输送喷施物，所述管路结构包括但不限于刚性管和柔性管；或者采用中空管为摆动杆9，该摆动杆9中的中空结构可用于输送喷施物。

参见图1-图4，所述自适应稳定装置用于平衡挡风机构带来的风阻，保证航空植保飞行器平稳飞行；该自适应稳定装置的安装位置包括但不限于支架5、自适应折叠伸缩管路装置和挡风喷施装置中的其中一个或多个；所述自适应稳定装置包括导流板2以及用于调整导流板2的导流方向的导流驱动机构，其中，所述导流驱动机构包括设置在支架5上的支撑底座4、设置在支撑底座4上的支撑杆3以及设置在支撑杆3上的导流电机1，其中，所述导流板2中设置有转轴，所述转轴的两端转动连接在两侧的支撑杆3上，所述导流电机1通过驱动件(例如传动机构)与所述转轴连接，用于驱动所述导流板2转动；所述导流板2上设置有传感器，所述传感器用于检测风速和风向，根据传感器测量到风速和风向，控制模块通过导流电机1调整导流板2的方向，使得航空植保飞行器平稳飞行。

另外，所述自适应稳定装置可根据挡风机构的位置进行调整，该自适应稳定装置作为辅助飞行设备，平衡挡风机构带来的风阻，为航空植保飞行器快速飞行作业提供力矩，使得航空植保飞行器保持平稳的飞行作业状态；所述自适应稳定装置还可根据实际需求安装于支架5、折叠管路机构、自适应伸缩机构11和挡风机构上；

除此之外，所述自适应稳定装置还可由固定机翼、副翼、襟翼、导流板2、支撑杆3、支撑底座4、导流电机1、驱动件和传感器等结构组成，并安装于植保飞行器上，尤其可以与旋翼式动力无人机组合，其中，所述固定机翼与副翼、襟翼、导流板2通过驱动件连接，导流电机1与驱动件连接，固定机翼通过支撑杆3与支撑底座4相连接，支撑底座4固定于航空植保飞行器上；具体结构可以参照现有类似装置实施即可。

参见图1-图4，所述挡风喷施装置包括挡风机构、喷施机构和送风机构14，其中，所述挡风机构与所述自适应伸缩机构11连接，所述喷施机构和所述送风机构14均设置在所述挡风机构内，其中，所述喷施机构用于向作物喷洒喷施物，所述送风机构14用于在挡风机构内部产生气流，以此将喷施机构喷洒的喷施物送到作物上。

参见图1-图4，所述喷施机构包括导管15和喷施动力机构，其中，所述导管15为中空管道，该导管15的上端与所述摆动杆9内的管路结构连通，下端设置有喷施口16，或者与喷嘴连接；所述导管15可根据实际需求，通过刚性管或柔性管输送喷施物；所述喷施动力机构可用于调节所述喷施口16或所述喷嘴的喷施初速度和喷施量，该喷施机构可以采用输送泵，通过输送泵以及设置在喷施机构上的传感器来对喷施速度和喷施量进行调整。

参见图1-图4，所述挡风机构包括挡风结构13以及用于驱动所述挡风结构13转动的挡风驱动机构12，其中，所述挡风结构13安装在所述导管15上，所述挡风驱动机构12用于驱动所述导管15自转；所述挡风驱动机构12包括驱动座以及驱动电机，其中，所述驱动座与所述自适应伸缩机构11的伸缩端(即所述伸缩结构)连接；所述导管15的上端与所述驱动座连接，并与摆动杆9内的管路结构连通；所述驱动电机通过转动件(例如齿轮传动机构)与所述驱动座连接，用于驱动所述驱动座转动，以此驱动与所述驱动座连接的导管15以及安装在导管15上的挡风结构360度自转；所述挡风结构13外侧还可根据实际需求，安装导流板2等流线型导流装置来平衡力矩，保证整体结构运行过程的稳定性和可靠性；

其中，所述挡风结构13的上端与所述导管15外侧连接，中部为整流罩，所述整流罩上设置有中空弯管7，所述中空弯管7在所述整流罩的侧壁上呈栅格排列；所述中空弯管7一端与所述整流罩的外侧相通，另一端延伸至所述挡风结构13的内部，且开口方向竖直向下；所述挡风结构13在所述整流罩的外侧设置有用于控制所述中空弯管7的通道的开合度以控制进入到挡风结构13内的风量大小的风量控制机构，其中，所述风量控制机构可以是设置在每个中空弯管7内的电磁阀门，或者采用以下结构：所述风量控制机构包括设置在所述整流罩上的多块挡板17以及风量控制驱动机构，其中，所述多块挡板17的上端滑动连接在所述挡风结构13上部，且可在风量控制驱动机构的驱动下沿着所述整流罩的圆周方向上圆弧滑动；所述风量控制驱动机构可以采用丝杆传动机构(即需要将丝杆传动机构中的丝杆改为柔性丝杆)来驱动多块挡板17圆弧滑动，或者通过设置多组风量控制驱动机构来分别驱动多组挡板17滑动，以此来控制整流罩上呈栅格排列的中空弯管7的开合度，从而控制进入挡风结构13内的风量；通过整流罩对进入挡风结构13中的涡流、湍流、紊流等扰流进行整流，从而形成挡风结构13内部竖直向下的气流，依靠该气流将喷施物输送到作物上；实现对扰流进行合理利用的同时保证整体运行状态的准确和稳定。

另外，所述挡风结构13的外型呈流线型，该挡风结构13的横向截面包括但不仅限于圆形、三角形、方形、梯形等类似形状；所述挡风结构13的立体结构包括但不仅限于三角锥形、瓦片形、楔形、飞梭型、鸭嘴式等有利于减小迎面风阻的结构。由于在驱动电机的驱动下，挡风结构13可以以导管15为转动中心在360°范围内自由转动，从而将喷施机构和送风机构14全部包裹在内部中空的挡风结构13中，所述挡风结构13外侧迎风面上还可以设置传感器、导流板2等；在伸缩电机控制下，根据控制模块接收到的数据信息，所述控制模块可在360°全范围角度下调整挡风结构13整体朝向来控制喷施机构的喷施口16或喷嘴朝向以实现对作业靶标区域进行精准对靶作业，同时可以抑制或消除航空植保飞行器飞行过程中在喷施机构的喷施口16处形成的涡流、湍流等扰流，并经挡风结构13上的整流罩对气流的影响，联合送风机构14和喷施机构，提高喷施物对靶作业精准度。

作为一个优选方案，还可以设置对应的朝向驱动机构10来驱动所述挡风结构13的朝向，例如所述挡风驱动机构12可用于驱动所述导管15绕其轴线自转，从而带动挡风结构13以导管15为轴线转动；所述朝向驱动机构10则带动导管15以其上端为转动点摆动，从而控制喷施机构的喷施口16的朝向(即喷施方向)，同时由于挡风结构13上部安装在所述导管15外侧，因此所述挡风结构13的下端出风口的朝向也可以随着改变。

参见图1-图4，所述送风机构14位于所述喷施机构的上方，且所述送风机构14安装在所述导管15上，包括但不限于旋翼送风机构和气压送风机构。通过送风机构14调整竖向向下的风速大小，从而带动喷施机构喷洒的喷施物克服空气阻力作用到作物上，且具有很强的穿透力。

参见图1-图4，所述控制装置包括传感检测模块8以及控制模块，其中，所述传感检测模块8用于检测航空植保飞行器的飞行数据，该传感检测模块8由多组传感器构成，多组传感器分别设置在自适应折叠伸缩管路装置、自适应稳定装置和挡风喷施装置中(即上文中所说的传感器)；所述控制装置用于接收所述传感检测模块8回传的各种数据信息(例如风速、风量、喷施机构与作物之间的距离信息等)，并控制自适应折叠伸缩管路装置、自适应稳定装置和挡风喷施装置动作。

参见图1-图4，本发明的机载式喷施挡风下移装置的工作原理是：

在航空植保飞行器上装载喷施物，控制航空植保飞行器飞行到作业区域。通过无人机飞控输入信号，启动传感检测模块8，并将航空植保飞行器相关飞控数据传输给控制模块，所述控制模块根据实际需求，启动一个或多个自适应折叠伸缩管路装置，其中，用于输送喷施物的输送管路为刚性管路，可安装于管路折叠机构的摆动杆9的外侧，也可直接使用摆动杆9的内部管道来输送喷施物；当将挡风喷施装置转移至作业区域的过程中，需要保证喷施机构的喷施口16或喷嘴尽可能地抵近作业区域，以准备实施喷施作业。安装在自适应伸缩机构11中的传感器(例如距离传感器)提前测量前方作物位置，将数据信息传输给控制模块，所述控制模块控制所述自适应伸缩机构11进行伸缩动作，保证挡风喷施装置既尽可能地接近作物，又不会与作物发生干涉，产生作业事故。

喷施作业时，所述控制模块启动挡风喷施装置，所述喷施机构喷洒喷施物，同时，送风机构14会在作物冠层上产生一个跟随航空植保飞行器快速移动的气流靶标，为喷施物提供额外动力，通过风场裹挟喷施物向靶标区域运动，提高喷施物的穿透性，可以有效地促进喷施物抵达作业靶标区域。

在作业过程中，航空植保飞行器按照一定的飞行方式进行快速飞行作业，与此同时，自适应稳定装置开始工作，通过设置在自适应稳定装置中的传感器来测量风速和风向等数据信息，所述控制模块以此来控制导流电机1驱动导流板2转动，平衡挡风喷施装置带来的阻力，保证飞行的稳定性，提高作业效率；当挡风结构13是全封闭式时，挡风电机运动进而保证挡风结构13总是朝向作业靶标区域；当挡风结构13是半封闭式时，挡风电机运动进而保证挡风结构13总是朝向植保飞行器前进方向。

同时，挡风机构通过传感器和自身结构控制，对比挡风结构13下边缘风速与挡风结构13的外侧风速，对送风量大小进行调整，对喷施机构的喷施口16的口径大小和压力进行调整，提高喷施物在喷施过程中的穿透能力，这样能够有效的抵挡自然风力和旋翼风力对喷施机构的喷施口16的影响，从而有效地抑制了喷施物的漂移，使得喷施物可以精准快速地抵达作业靶标区域，使得本发明的机载式喷施挡风下移装置可以通过以上系统的操作过程，提高对靶喷施效果和作业效率，有效地减小或者消除喷施物的漂移，极大地保证了航空植保喷施作业的高效性。

参见图1-图4，本发明的快速飞行靶标跟随作业方法，包括以下步骤：

(1)、在航空植保飞行器上装载喷施物，控制航空植保飞行器飞行到作业区域；

(2)、启动传感检测模块8，检测并将航空植保飞行器的飞控数据传输给控制模块；

(3)、控制模块根据需求以及收到的飞控数据，控制自适应折叠伸缩管路装置工作，将挡风喷施装置转移至作业区域，准备实施喷施作业，并开始提前测量作物与挡风喷施装置的间距；

(4)、控制模块启动自适应伸缩机构11，并通过测量得到的挡风喷施装置与作物之间的距离数据来调整挡风喷施装置与作物的间距，使得挡风喷施装置抵近作业位置；

(5)、控制模块启动挡风喷施装置中的送风机构14和喷施机构，开始喷施作业；

(6)、设置航空植保飞行器按照预定的飞行方式飞行，在飞行过程中，控制模块根据传感检测模块8的检测数据来驱动自适应稳定装置工作，保证航空植保飞行器处于稳定飞行状态；在此过程中，所述自适应伸缩机构11自适应挡风喷施装置与作物冠层之间的间距；所述送风机构14调整送风量大小，所述喷施机构对喷施物的喷施初速度和喷施量进行调整；挡风驱动机构12驱动挡风结构13转动，保证挡风结构13时刻跟随飞行方向调整；而挡风结构13中的整流罩对进入挡风结构13内的风量进行控制，实现对流经挡风结构13的扰流进行合理利用；

(7)、控制模块记录并输出测量数据，记录数据并按照指定时刻或者时间段进行数据统计，形成传感器数据与喷施量对应数据表格，并打包存储。

其中，在步骤(6)中，所述控制模块还可以用于对喷施机构的喷施方向进行调节，具体调节步骤为：

通过设置在挡风机构中的挡风结构13外的传感检测模块8(即传感器)来监测挡风结构13的外侧风向，判断喷施机构的喷施口16朝向与外侧风向是否成指定角度，若没有成指定角度，则启动挡风驱动机构12调整挡风结构13的挡风方向，直到外侧风向与喷施机构的喷施方向成指定角度；若成指定角度，则维持当前状态；

或者通过传感检测模块8(即传感器)测量挡风结构13的外侧风速，当外侧风速小于航空植保飞行器飞行速度时，即表明挡风结构13处于异常工作状态，在报警的同时启动挡风驱动机构12，通过调节挡风结构13的挡风方向直至挡风结构13的外侧风速大于等于航空植保飞行器的飞行速度。

其中，在步骤(6)中，所述送风机构14调整风量大小的步骤为：

通过设置在挡风结构13外侧的传感检测模块8(即传感器)检测挡风结构13内侧下边缘风速和外侧风速，当挡风结构13的外侧风速大于挡风结构13的内侧下边缘风速时，调高送风机构14的送风风速；当挡风结构13的外侧风速小于挡风结构13的内侧下边缘风速时，保持送风机构14的风速不变；

对整流罩的开合程度进行调节：当挡风结构13的外侧风速大于挡风结构13的内侧下边缘风速时，增大整流罩的开合度以提高进入整流罩的内部风量；当挡风结构13的外侧风速小于挡风结构13的内侧下边缘风速时，保持整流罩开合度不变。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：

所述挡风结构13由与所述喷施机构的喷施口16朝向垂直的旋翼抗风机构构成，所述旋翼抗风机构包括旋翼、旋翼电机以及转向座，其中，所述转动座安装在所述导管15上，所述旋翼电机安装在所述转向座，且该旋翼电机的主轴与所述旋翼连接。通过自适应伸缩机构11上的传感器采集风速和风向数据，所述控制模块通过旋翼电机来调整旋翼风速，并且可以通过设置转向驱动机构来驱动转向座转动，以调节旋翼抗风机构的挡风方向。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：

在航空植保飞行器上装载喷施物，控制航空植保飞行器飞行到作业区域。通过无人机飞控输入信号，启动传感检测模块8，并将航空植保飞行器相关飞控数据传输给控制模块，所述控制模块根据实际需求，启动一个或多个自适应折叠伸缩管路装置，其中，用于输送喷施物的输送管路为柔性管路，可安装于管路折叠机构的摆动杆9的外侧，也可取代管路折叠机构的摆动杆9，此时，需要在柔性管路上安装自适应稳定装置，控制模块通过控制自适应稳定装置工作来保证作业过程中输送管路(柔性管路)处于稳定工作状态。自适应折叠伸缩管路系统将挡风喷施装置转移至作业区域的过程中，需要保证喷施机构的喷施口16或喷嘴尽可能地抵近作业区域，以准备实施喷施作业。安装在自适应伸缩机构11中的传感器(例如距离传感器)提前测量前方作物位置，将数据信息传输给控制模块，所述控制模块控制所述自适应伸缩机构11进行伸缩动作，保证挡风喷施装置既尽可能地接近作物，又不会与作物发生干涉，产生作业事故。

控制模块启动挡风喷施装置，而本实施例中的挡风结构13为旋翼抗风机构，通过传感器对比风速数据来调整旋翼抗风机构的风速，当环境风速大于旋翼风速，调高旋翼抗风机构的风速来保证送风机构14能够顺利将喷施物输送至作物冠层。与此同时，送风机构14会在作物冠层上产生一个跟随航空植保飞行器快速移动的气流靶标，为喷施物提供额外动力，通过风场裹挟喷施物向靶标区域运动，提高了喷施物的穿透性，可以有效地促进喷施物抵达作业靶标区域。

在作业过程中，航空植保飞行器按照一定的飞行方式进行快速飞行作业，与此同时，自适应稳定装置开始工作，通过设置在自适应稳定装置中的传感器来测量风速和风向等数据信息，所述控制模块以此来控制导流电机1驱动导流板2转动，平衡挡风喷施装置带来的阻力，保证飞行的稳定性，提高作业效率；

挡风机构通过传感器和自身结构控制，对比挡风结构13下边缘风速与挡风结构13外侧风速，挡风电机驱动挡风结构13运动进而保证挡风结构13总是朝向航空植保飞行器飞行方向；而送风机构14对送风量大小进行调整，喷施机构则对喷施口16的口径大小和压力进行调整，提高喷施物在喷施过程中的穿透能力，这样能够有效地抵挡自然风力和旋翼风力对喷施口16的影响，有效地抑制了喷施物的漂移，从而保证喷施物精准快速地抵达作业靶标区域。这样，本发明的机载式喷施挡风下移装置可以通过以上系统的操作过程，提高对靶喷施效果和作业效率，有效地减小或者消除喷施物的漂移，极大地保证了航空植保喷施作业的高效性。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机载式喷施挡风下移装置，其特征在于，包括支架、设置在支架上的自适应稳定装置、控制装置以及多组自适应挡风喷施装置，其中，每组自适应挡风喷施装置包括设置在支架上的挡风喷施装置和自适应折叠伸缩管路装置，其中，

所述支架通过机载连接结构安装在航空植保飞行器上；

所述自适应折叠伸缩管路装置用于调节挡风喷施装置与作物之间的间距，包括管路折叠机构和自适应伸缩机构，所述管路折叠机构用于带动所述挡风喷施装置运动到作业区域，所述自适应伸缩机构用于调整所述挡风喷施装置与作物之间的间距；

所述挡风喷施装置包括挡风机构、喷施机构和送风机构，其中，所述挡风机构与所述自适应伸缩机构连接，所述喷施机构和所述送风机构设置在所述挡风机构内，其中，所述喷施机构用于向作物喷洒喷施物，所述送风机构用于在挡风机构内部产生气流并以此将喷施机构喷洒的喷施物送到作物上；

所述自适应稳定装置用于平衡挡风机构带来的风阻，保证航空植保飞行器平稳飞行；

所述控制装置包括传感检测模块以及控制模块，其中，所述传感检测模块用于检测航空植保飞行器的飞控数据，该传感检测模块分别设置在自适应折叠伸缩管路装置、自适应稳定装置和挡风喷施装置中；所述控制装置用于接收所述传感检测模块回传的数据信息，并控制自适应折叠伸缩管路装置、自适应稳定装置和挡风喷施装置做出对应响应。

2.根据权利要求1所述的机载式喷施挡风下移装置，其特征在于，所述管路折叠机构包括摆动杆以及用于驱动所述摆动杆竖直摆动的摆动驱动机构，其中，所述摆动驱动机构包括摆动座以及设置在摆动座上的摆动电机，其中，所述摆动座安装在支架上，所述摆动电机安装在所述摆动座上，并通过传动件与所述摆动杆连接；所述摆动杆内部和表面均安装有管路结构，用于输送喷施物，所述管路结构包括但不限于刚性管和柔性管；所述自适应伸缩机构的上端与所述摆动杆的下端连接，下端与所述挡风喷施装置连接，用于驱动所述挡风喷施装置运动，以此调节所述挡风喷施装置与作物之间的间距。

3.根据权利要求2所述的机载式喷施挡风下移装置，其特征在于，所述自适应稳定装置的安装位置包括但不限于支架、自适应折叠伸缩管路装置和挡风喷施装置中的其中一个或多个；所述自适应稳定装置包括导流板以及用于调整导流板的导流方向的导流驱动机构，其中，所述导流驱动机构包括设置在支架上的支撑底座、设置在支撑底座上的支撑杆以及设置在支撑杆上的导流电机，其中，所述导流板中设置有转轴，所述转轴的两端转动连接在两侧的支撑杆上，所述导流电机通过驱动件与所述转轴连接，用于驱动所述导流板转动。

4.根据权利要求3所述的机载式喷施挡风下移装置，其特征在于，所述喷施机构包括导管和喷施动力机构，其中，所述导管的上端与所述摆动杆内的管路结构连通，所述导管的下端设置有喷施口或者与喷嘴连接；所述喷施动力机构用于调节所述喷施口或所述喷嘴的喷施初速度和喷施量。

5.根据权利要求4所述的机载式喷施挡风下移装置，其特征在于，所述挡风机构包括挡风结构以及用于驱动所述挡风结构转动的挡风驱动机构，其中，所述挡风结构安装在所述导管上，所述挡风驱动机构用于驱动所述导管自转；所述挡风驱动机构包括驱动座以及驱动电机，其中，所述驱动座与所述自适应伸缩机构的伸缩端连接；所述导管的上端与所述驱动座连接，并与所述摆动杆内的管路结构连通；所述驱动电机通过转动件与所述驱动座连接，用于驱动所述驱动座、与所述驱动座连接的导管以及安装在导管上的挡风结构自转。

6.根据权利要求5所述的机载式喷施挡风下移装置，其特征在于，所述挡风结构的上端与所述导管外侧连接，中部为整流罩，所述整流罩上设置有中空弯管，所述中空弯管在所述整流罩的侧壁上呈栅格排列；所述中空弯管一端与所述整流罩的外侧相通，另一端延伸至所述挡风结构的内部，且开口方向竖直向下；所述挡风结构在所述整流罩的外侧设置有用于控制所述中空弯管的通道的开合度以控制进入到挡风结构内的风量大小的风量控制机构。

7.根据权利要求5所述的机载式喷施挡风下移装置，其特征在于，所述挡风结构由与所述喷施机构的喷施口朝向垂直的旋翼抗风机构构成，所述旋翼抗风机构包括旋翼、旋翼电机、转向座以及转向驱动机构，其中，所述转向座安装在所述导管上，所述旋翼电机安装在所述转向座，且该旋翼电机的主轴与所述旋翼连接；所述转向驱动机构用于驱动所述转向座转动，以调整所述喷施机构的喷施口的朝向以及旋翼抗风机构的挡风方向。

8.一种用于权利要求1-7任一项所述的机载式喷施挡风下移装置的快速飞行靶标跟随作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、在航空植保飞行器上装载喷施物，控制航空植保飞行器飞行到作业区域；

（2）、启动传感检测模块，检测并将航空植保飞行器的飞控数据传输给控制模块；

（3）、控制模块根据需求以及接收到的飞控数据，控制自适应折叠伸缩管路装置工作，将挡风喷施装置转移至作业区域，准备实施喷施作业，所述传感检测模块开始提前测量作物与挡风喷施装置的间距；

（4）、控制模块启动自适应伸缩机构，并通过测量得到的挡风喷施装置与作物之间的距离数据来调整挡风喷施装置与作物的间距，使得挡风喷施装置抵近作业位置；

（5）、控制模块启动挡风喷施装置中的送风机构和喷施机构，开始喷施作业；

（6）、设置航空植保飞行器按照预定的飞行方式飞行，在飞行过程中，控制模块根据传感检测模块的检测数据来驱动自适应稳定装置工作，保证航空植保飞行器处于稳定飞行状态；在此过程中，所述自适应伸缩机构根据传感检测模块的检测数据自适应调整挡风喷施装置与作物冠层之间的间距；所述送风机构根据传感检测模块的检测数据自适应调整送风量大小，所述喷施机构对喷施物的喷施初速度和喷施量进行调整；挡风机构中的挡风驱动机构驱动挡风结构转动，保证挡风结构时刻根据航空植保飞行器的飞行方向而作出相应调整；而挡风机构中的挡风结构中的整流罩对进入挡风结构内的风量进行控制，使其进入挡风结构内后输送喷施物至作物上；

（7）、控制模块记录并输出测量数据，记录数据并按照指定时刻或者指定时间段进行数据统计，形成传感器数据与喷施量对应数据表格，并打包存储。

9.根据权利要求8所述的快速飞行靶标跟随作业方法，其特征在于，在步骤（6）中，所述控制模块还用于对喷施机构的喷施方向进行调节，调节步骤为：

通过设置在挡风机构中的挡风结构外的传感检测模块来监测挡风结构外侧风向，判断喷施机构的喷施口朝向与外侧风向是否成指定角度，若没有成指定角度，则启动挡风驱动机构调整挡风结构的挡风方向，直到外侧风向与喷施机构的喷施方向成指定角度；若成指定角度，则维持当前状态；

或者，

通过传感检测模块测量挡风结构的外侧风速，当外侧风速小于航空植保飞行器的飞行速度时，即表明挡风结构处于异常工作状态，在报警的同时启动挡风驱动机构，通过调节挡风结构的挡风方向直至挡风结构的外侧风速大于等于航空植保飞行器的飞行速度。

10.根据权利要求8所述的快速飞行靶标跟随作业方法，其特征在于，在步骤（6）中，所述送风机构调整风量大小的步骤为：

通过设置在挡风结构外侧的传感检测模块检测挡风结构内侧下边缘风速和外侧风速，当挡风结构的外侧风速大于挡风结构的内侧下边缘风速时，调高送风机构的送风风速；当挡风结构的外侧风速小于挡风结构的内侧下边缘风速时，保持送风机构的风速不变；

对整流罩的开合程度进行调节，当挡风结构的外侧风速大于挡风结构的内侧下边缘风速时，增大整流罩的开合度以提高进入挡风结构的内部风量；当挡风结构的外侧风速小于挡风结构的内侧下边缘风速时，保持整流罩开合度不变。