CN115176781B - 一种用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置 - Google Patents
一种用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置，包括检测装置、喷雾装置和控制装置；所述检测装置用于检测植保无人机飞行时的风向和风速；所述喷雾装置包括支架、喷雾机构以及用于调节喷雾机构的喷雾角度的喷雾调节机构；所述喷雾机构包括球形全向喷头和供液模块；所述喷雾调节机构包括设置在所述球形全向喷头上的全向摆动致偏环以及用于驱动全向摆动致偏环竖向摆动的竖向摆动机构；所述控制装置根据所述检测装置检测出的植保无人机飞行时的风力和风向，控制多组竖向摆动机构工作，以此调节所述球形全向喷头的喷雾角度。本发明的矢量控制装置可以减小与自然风和植保无人机旋翼产生的下洗风场之间的迎风角，从而减少农药漂移。
Description
技术领域
本发明涉及一种植保无人机，具体涉及一种用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置。
背景技术
植保无人机用于低空低量施药作业，与传统人力背负式喷雾作业相比具有作业效率高、劳动强度小等优势。随着对精准农业需求的增加，无人植保航空具有着广阔发展应用前景。在植保无人机作业过程中，喷洒的小粒径雾滴在作物叶面附着力更强，但易受气流影响产生漂移，造成作业区施药防治效果差、病虫害不能得到有效控制，还会引起环境污染和非标靶区域的作物药害，大大降低农药利用率，而雾滴沉积分布特性受旋翼下洗气流与外界环境风场共同影响。当机体受自然风影响导致机体产生倾斜或机体保持水平但风速较大时，小雾滴会随风漂移，旋翼产生的下洗风场也不足以增加穿透力，反而会加速雾滴漂移。因此，需要将施药方向即雾滴运动方向与风场相互抵消，并且也可以在抵抗风阻同时将小雾滴凝聚，防止漂移，从而减小漂失和环境污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置，所述矢量控制装置可以减小与自然风和植保无人机旋翼产生的下洗风场之间的迎风角，从而减少农药漂移。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置，包括检测装置、喷雾装置以及控制装置，其中，所述检测装置用于检测植保无人机飞行时的风向和风速；所述喷雾装置包括支架、设置在支架内的喷雾机构以及用于调节喷雾机构的喷雾角度的喷雾调节机构，其中，所述喷雾机构包括球形全向喷头以及向所述球形全向喷头中输送药液的供液模块，其中，所述球形全向喷头安装在所述支架上；所述喷雾调节机构包括设置在所述球形全向喷头上的全向摆动致偏环以及用于驱动全向摆动致偏环竖向摆动的竖向摆动机构，其中，所述竖向摆动机构为多组，多组竖向摆动机构在所述全向摆动致偏环外侧呈圆周排列；且每组竖向摆动机构的输出端与所述全向摆动致偏环转动连接；所述控制装置根据所述检测装置检测出的植保无人机飞行时的风力和风向，控制多组竖向摆动机构工作，以此调节所述球形全向喷头的喷射角度。
术相比具有以下的有益效果：
1、本发明的用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置通过检测装置检测到现场风速风向数据以及植保无人机的机体姿态数据，然后将检测得到的数据上传给控制装置，所述控制装置控制多组竖向摆动机构工作，从而带动球形全向喷头转动，以此来调节喷雾方向。这样不仅可以减小与自然风和植保无人机旋翼产生的下洗风场之间的迎风角，从而减少农药漂移。
2、本发明的用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置通过减少农药漂移，有利于保护环境，并且还可以避免农药浪费，降低喷施成本。
附图说明
图1为本发明的用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置的立体结构示意图。
图2为喷雾装置的立体结构示意图。
图3为喷雾机构的立体结构示意图。
图中：1.全向摆动致偏环；2.球形全向喷头；3.下固定盘；4.拉杆；5.输送管；6.舵机摆臂；7.上固定盘；8.舵机；9.连接杆；10.检测装置；11.控制板；12.电源装置。
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。
参见图1-图3，本发明的用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置设置在植保无人机上，包括检测装置10、喷雾装置以及控制装置。
参见图1-图3，所述检测装置10设置在支架上，用于检测植保无人机飞行时的风向、风速以及植保无人机的机体姿态，该检测装置10包括风向风速传感器和六轴姿态传感器。
参见图1-图3，所述喷雾装置包括支架、设置在支架内的喷雾机构以及用于调节喷雾机构的喷雾角度的喷雾调节机构，其中，所述喷雾机构包括球形全向喷头2以及向所述球形全向喷头2中输送药液的供液模块，其中，所述球形全向喷头2安装在所述支架上；所述喷雾调节机构包括设置在所述球形全向喷头2上的全向摆动致偏环1以及用于驱动全向摆动致偏环1竖向摆动的竖向摆动机构，其中，所述竖向摆动机构为多组，多组竖向摆动机构在所述全向摆动致偏环1外侧呈圆周排列；且每组竖向摆动机构的输出端与所述全向摆动致偏环1转动连接；
在本实施例中，所述竖向摆动机构为两组，两组竖向摆动机构的夹角为90度，通过两组竖向摆动机构的协调配合，从而带动所述全向摆动致偏环1和所述球形全向喷头2多角度转动；每组竖向摆动机构包括舵机8、舵机摆臂6以及拉杆4，其中，所述舵机8安装在所述支架上，所述舵机摆臂6安装在所述舵机8的输出轴上；所述拉杆4的下端与所述舵机摆臂6转动连接，上端则与所述全向摆动致偏环1转动连接；其中，所述拉杆4下端的转动中心的轴线与上端的转动中心的轴线在水平面上的投影的夹角为90度；通过上述设置，当需要改变喷雾角度时，控制装置控制两组舵机8带动舵机摆臂6转动，舵机摆臂6转动的同时则带动拉杆4竖向运动以此来带动全向摆动致偏环1以及与所述全向摆动致偏环1连接的球形全向喷头2摆动，从而实现对球形全向喷头2的喷雾角度的调节，其中，两组舵机8的主轴的转动角度可根据实际情况灵活调整。另外，所述支架上设置有用于避让所述拉杆4的避让槽；所述避让槽为圆弧形，该避让槽的圆心位置与所述球形全向喷头2的转动中心同轴线，通过上述设置，不仅可以避免支架与拉杆4之间发生干涉，而且所述避让槽也可限制所述舵机摆臂6的转动角度，以此来限制拉杆4的竖向行程和球形全向喷头2的喷雾角度的范围。
参见图1-图3，所述球形全向喷头2设置在所述支架的中心位置，所述供液机构包括输送管5以及输送泵，其中，所述输送管5自所述支架的中心穿过，且一端与所述球形全向喷头2连通，另一端与所述输送泵的出口连通，所述输送泵的进口与药液箱连通。通过上述设置，所述控制装置可以通过控制所述输送泵将药液箱中的药液输送到球形全向喷头2中。
参见图1-图3，所述控制装置根据所述检测装置10检测出的植保无人机飞行时的风力和风向，控制多组竖向摆动机构工作，以此调节所述球形全向喷头2的喷射角度；所述控制装置可以是控制板11；所述检测装置10获取现场风速风向数据以及植保无人机的机体姿态数据后；将其发送给所述控制板11；所述控制板11控制所述球形全向喷头2的方向反向于风向，并根据不同风速vw、药液流速vL与植保无人机的机体姿态α，通过数学公式y＝α+arctan(vw+vL)计算出不同的喷头倾斜角度；计算后，所述控制板11向所述喷雾调节机构发送信号，所述喷雾调节机构改变所述球形全向喷头2的朝向，以此改变施药方向，保证所述球形全向喷头2的喷头姿态始终处于垂直地面状态。
参见图1-图3，所述支架包括上固定盘7、下固定盘3以及用于连接上固定盘7和下固定盘3的连接杆9，其中，所述连接杆9为多组，多组连接杆9呈圆周排列。在本实施例中，所述连接杆9为四组，相邻两组连接杆9之间的夹角为90度。
参见图1-图3，本发明的用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置还包括电源装置12，所述电源装置12用于给各个功能模块供电，该电源装置12可以独立设置，或者采用植保无人机上的电源。
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 (4)
1.一种用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置，其特征在于，包括检测装置、喷雾装置以及控制装置，其中，所述检测装置用于检测植保无人机飞行时的风向和风速；所述喷雾装置包括支架、设置在支架内的喷雾机构以及用于调节喷雾机构的喷雾角度的喷雾调节机构，其中，所述喷雾机构包括球形全向喷头以及向所述球形全向喷头中输送药液的供液模块，其中，所述球形全向喷头安装在所述支架上；所述喷雾调节机构包括设置在所述球形全向喷头上的全向摆动致偏环以及用于驱动全向摆动致偏环竖向摆动的竖向摆动机构，其中，所述竖向摆动机构为多组，多组竖向摆动机构在所述全向摆动致偏环外侧呈圆周排列；且每组竖向摆动机构的输出端与所述全向摆动致偏环转动连接；所述控制装置根据所述检测装置检测出的植保无人机飞行时的风力和风向，控制多组竖向摆动机构工作，以此调节所述球形全向喷头的喷射角度；
所述控制装置包括控制板，其中，所述检测装置获取实时所需数据，包括现场风速风向数据以及植保无人机的机体姿态数据；发送到所述控制板；所述控制板控制所述球形全向喷头的方向反向于风向，并根据不同风速vw、药液流速vL与植保无人机的机体姿态α，通过公式y=α+arctan(vw+vL)计算出不同的喷头倾斜角度；计算后，所述控制板向所述喷雾调节机构发送信号，所述喷雾调节机构改变所述球形全向喷头的朝向，以此改变施药方向，保证所述球形全向喷头的喷头姿态始终处于垂直地面状态；
所述竖向摆动机构为两组，两组竖向摆动机构的夹角为90度；每组竖向摆动机构包括舵机、舵机摆臂以及拉杆，其中，所述舵机安装在所述支架上，所述舵机摆臂安装在所述舵机的输出轴上；所述拉杆的下端与所述舵机摆臂转动连接，上端则与所述全向摆动致偏环转动连接；所述支架上设置有用于避让所述拉杆的避让槽；所述拉杆下端的转动中心的轴线与上端的转动中心的轴线在水平面上的投影的夹角为90度；所述避让槽为圆弧形，该避让槽的圆心位置与所述球形全向喷头的转动中心同轴线；所述球形全向喷头设置在所述支架的中心位置，供液机构包括输送管以及输送泵，其中，所述输送管自所述支架的中心穿过，且一端与所述球形全向喷头连通，另一端与所述输送泵的出口连通，所述输送泵的进口与药液箱连通。
2.根据权利要求1所述的用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置，其特征在于，所述支架包括上固定盘、下固定盘以及用于连接上固定盘和下固定盘的连接杆，其中，所述连接杆为多组，多组连接杆呈圆周排列。
3.根据权利要求1所述的用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置，其特征在于，所述检测装置包括风向风速传感器和六轴姿态传感器。
4.根据权利要求1所述的用于防止农药喷雾漂移的矢量控制装置，其特征在于，还包括电源装置，所述电源装置用于给各个功能模块供电，该电源装置独立设置，或者采用植保无人机上的电源。
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