CN209600826U - 一种植保无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种植保无人机，包括红外摄像装置、无线电波雷达装置、微处理器和飞行装置。红外摄像装置用于拍摄植保无人机周围环境的图像信息并发送给微处理器，微处理器分析该图像信息得出植保无人机周围环境的三维空间信息；无线电波雷达装置用于获取距离植保无人机距离阈值范围内的障碍物相对于植保无人机的距离信息和方位角信息并发送给微处理器，微处理器根据三维空间信息或距离信息及方位角信息控制飞行装置飞行、悬停或绕行，以使植保无人机躲避障碍物。植保无人机通过红外摄像装置和无线电波雷达装置进行双重避障，实现了植保无人机在避障过程中可不受外界磁场环境、障碍物颜色、大雾及粉尘天气的干扰，提高了植保无人机的抗干扰能力。

Description

一种植保无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种植保无人机。

背景技术

目前，在农业领域，多采用植保无人机对农作物施药，然而目前的植保无人机在地形复杂的环境中作业时，容易发生碰撞，致使无人机坠毁，在一些特殊情况下，还容易发生危险事故，威胁人们生命安全。

为了解决目前的植保无人机在地形复杂的环境中作业时，容易发生碰撞，致使无人机坠毁的问题，现有技术采用具有避障功能的植保无人机，然而现有技术的具有避障功能的植保无人机容易受到外界磁场环境、大雾及粉尘天气或障碍物的颜色的干扰而导致避障失败。

发明内容

有鉴于此，提供一种植保无人机，以解决现有技术的具有避障功能的植保无人机容易受到外界磁场环境、大雾及粉尘天气或障碍物的颜色的干扰而导致避障失败的问题。

本实用新型采用如下技术方案：一种植保无人机，其特征在于，包括：红外摄像装置、无线电波雷达装置、微处理器和飞行装置；所述微处理器与所述红外摄像装置相连，所述红外摄像装置用于拍摄所述植保无人机的周围环境中的图像信息，并将所述图像信息发送给所述微处理器，所述微处理器通过分析所述图像信息得出所述植保无人机的周围环境的三维空间信息；所述微处理器与所述无线电波雷达装置相连，所述无线电波雷达装置用于获取距离所述植保无人机距离阈值范围内的障碍物相对于所述植保无人机的距离信息和方位角信息，并将所述距离信息和所述方位角信息发送给所述微处理器；所述微处理器与所述飞行装置相连，所述微处理器根据所述三维空间信息或所述距离信息及所述方位角信息控制所述飞行装置飞行、悬停或绕行，以使所述植保无人机躲避所述障碍物。

本实用新型采用以上技术方案，植保无人机的红外摄像装置不受外界磁场干扰，拍摄远距离物体清晰，通过该红外摄像装置，当植保无人机的周围环境中存在外界磁场干扰时，也可获得该周围环境的三维空间信息。相对于植保无人机的红外摄像装置，植保无人机的无线电波雷达装置可识别黑色障碍物，可适用于大雾和粉尘天气，当植保无人机的周围环境中存在障碍物颜色干扰和大雾、粉尘天气干扰时，该无线电波雷达装置也可获得该周围环境中的障碍物的距离信息和方位角信息。因此，植保无人机通过红外摄像装置和无线电波雷达装置进行双重避障，实现了植保无人机在避障过程中可不受外界磁场环境干扰、不受大雾和粉尘天气干扰和不受障碍物颜色干扰，提高了植保无人机的抗干扰能力，同时提高了植保无人机的识别障碍物的距离范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种植保无人机的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

实施例

图1是本实用新型实施例提供的一种植保无人机的结构示意图。参考图1，该植保无人机包括：红外摄像装置11、无线电波雷达装置12、微处理器13和飞行装置14，其中：

微处理器13与红外摄像装置11相连，植保无人机在喷洒农药过程中，红外摄像装置11用于拍摄植保无人机的周围环境中的图像信息，并将该图像信息发送给微处理器13；微处理器13通过分析该图像信息得出植保无人机的周围环境的三维空间信息。微处理器13与无线电波雷达装置12相连，无线电波雷达装置12用于获取距离植保无人机距离阈值范围内的障碍物相对于植保无人机的距离信息和方位角信息，并将该距离信息和该方位角信息发送给微处理器13。微处理器13与飞行装置14相连，微处理器13根据该三维空间信息或该距离信息及该方位角信息控制飞行装置14飞行、悬停或绕行，以使植保无人机躲避距离该植保无人机距离阈值范围内的障碍物。

具体的，植保无人机在喷洒农药过程中，当植保无人机的周围环境中存在外界磁场干扰时，红外摄像装置11可不受外界磁场干扰，用于拍摄植保无人机的周围环境中的图像信息，并将该图像信息发送给微处理器13；微处理器13接收到该图像信息后，通过分析该图像信息得出植保无人机的周围环境的三维空间信息，其中该三维空间信息包括距离植保无人机36米范围内的周围环境中的三维空间信息。微处理器13根据该三维空间信息控制飞行装置14飞行、悬停或绕行，以使植保无人机躲避距离该植保无人机距离阈值范围内的障碍物。当植保无人机的周围环境中存在大雾天气干扰、粉尘天气干扰或障碍物颜色干扰时，无线电波雷达装置12可不受大雾天气干扰、粉尘天气干扰或障碍物颜色干扰。无线电波雷达装置12用于获取距离植保无人机距离阈值范围内的障碍物相对于植保无人机的距离信息和方位角信息，并将该距离信息和该方位角信息发送给微处理器13。其中距离阈值范围包括距离植保无人机36米范围内。微处理器13根据该距离信息和该方位角信息控制飞行装置14飞行、悬停或绕行，以使植保无人机躲避距离该植保无人机距离阈值范围内的障碍物。

在本实用新型实施例中，植保无人机在进行喷洒农药过程中，当该植保无人机的周围环境中存在黑色障碍物或该植保无人机的作业环境为大雾、粉尘天气时，由于无线电波雷达装置12可不受障碍物颜色的干扰和不受大雾、粉尘天气的干扰，在这种情况下，植保无人机可通过无线电波雷达装置12进行避障。无线电波雷达装置12通过发射无线电波，无线电波在遇到障碍物时发生反射，无线电波雷达装置12通过接收该反射波，并通过分析发出该无线电波的时间和接收该反射波的时间得出该障碍物距离植保无人机的距离信息和方位角信息，并将该距离信息和方位角信息传输给微处理器13，微处理器13根据该距离信息和方位角信息向飞行装置14发送控制植保无人机飞行、悬停或绕行的控制指令，飞行装置14接收到该控制指令后控制植保无人机进行飞行、悬停或绕行来躲避距离该植保无人机距离阈值范围内的障碍物。

当该植保无人机的周围环境中存在外界磁场干扰时，由于红外摄像装置11可不受外界磁场干扰，在这种情况下，植保无人机可通过红外摄像装置11进行避障。红外摄像装置11用于获取植保无人机的周围环境中的同一场景的两幅图像信息，并将该两幅图像信息通过有线传输发送给微处理器13。其中，该两幅图像信息为红外摄像装置11的两部红外摄像机获取的植保无人机的周围环境中的同一场景的不同角度的两幅图像信息。微处理器13接收到该两幅图像信息后根据三角原理得出植保无人机的周围环境的三维空间信息，其中，三角原理为由该两幅图像信息和被测物体之间构成一个三角形，已知两个摄像机的位置关系，便可计算出该两幅图像对应点间的像素偏差，从而获得该三维空间信息；其中，三维空间信息包括植保无人机与植保无人机的周围环境中的物体在三维空间的位置关系信息，如红外摄像装置11与植保无人机周围环境中的物体的距离信息和方位角信息、植保无人机的周围环境中的物体与物体之间的距离信息和方位角信息等。微处理器13根据三维空间信息向飞行装置14发送控制植保无人机飞行、悬停或绕行的控制指令，飞行装置14接收到该控制指令后控制植保无人机进行飞行、悬停或绕行来躲避植保无人机的周围环境中的障碍物。其中，微处理器13可识别该三维空间信息中大于6cm的障碍物的信息。因此，植保无人机通过红外摄像装置11和无线电波雷达装置12进行双重避障，实现了植保无人机在避障过程中可不受外界磁场环境干扰、不受大雾和粉尘天气干扰和不受障碍物颜色干扰，提高了该植保无人机在避障过程中的抗干扰能力。

进一步的，红外摄像装置11包括点阵红外摄像机，该点阵红外摄像机位于植保无人机的机身头部的左右两侧。

具体的，每侧的点阵红外摄像机分别用于拍摄植保无人机的周围环境中的图像信息，由此得出植保无人机的周围环境中的两幅图像信息，其中，该两幅图像信息为该植保无人机的周围环境中的同一场景的不同角度的两幅图像信息。

在一个具体例子中，在植保无人机的机身头部的左右两侧分别安装有一个点阵红外摄像机，该点阵红外摄像机具有照射距离远，，画质细腻清晰，夜视效果好，体积小的优点。该两部点阵红外摄像机在同一时间分别发出红外线，该红外线在遇到植保无人机周围环境中的物体后发生漫反射，该两部点阵红外摄像机用于接收由该物体漫反射的红外线，得出植保无人机的周围环境中的同一场景的不同角度的两幅图像信息，并将该两幅图像信息传输给微处理器13，其中，该物体包括植保无人机的周围环境中的障碍物和农作物。

进一步的，该植保无人机还包括喷药装置，该喷药装置设置有高速离心雾化头。

具体的，喷药装置通过高速离心雾化喷头将药液喷洒至农作物上，该高速离心雾化喷头通过自身高速旋转将喷药装置中的药液雾化至100um以下的小颗粒，并喷洒出被雾化的药液。在一个具体例子中，该高速离心雾化喷头设置有离心电机、喷盘和喷管。该植保无人机的药箱通过药杆和高速离心雾化喷头的喷盘连接并向该喷盘输送药液，喷盘的另一头连接高速离心雾化喷头的喷管，喷管上装有普通喷头。高速离心雾化喷药装置的离心电机通过有线和喷盘连接，微处理器13与该离心电机通过有线连接并通过控制离心电机来控制喷盘的转速，该喷盘内的药液由于该喷盘的高速旋转而被离心雾化并通过喷头喷出，从而实现了微处理器13通过控制喷盘的转速来控制药液的流量。

进一步的，植保无人机还包括风速感应装置，该风速感应装置与微处理器13通过有线连接。

具体的，该风速感应装置用于感应植保无人机周围环境的风速大小并将关于该风速大小的数据传输给微处理器13，微处理器13根据该风速大小数据控制喷药装置15自动调节喷药的药量。在一个具体例子中，在植保无人机进行喷药的过程中，由于该植保无人机的周围环境中存在风力，由于风力是变化的，如果植保无人机的喷药装置喷出的药液的流量是一定的话，由于该风力是变化的，便会造成该喷药装置喷出的药液被风吹散吹乱，致使农作物被不均匀施药，造成药液的浪费和喷洒效果的折扣。因此，在植保无人机中设置风速感应装置，该风速感应装置与微处理器13通过有线连接，该风速感应装置可以感应植保无人机的周围环境中的风速大小并将关于该风速大小的数据信息发送给微处理器13，微处理器13根据该风速大小的数据信息向植保无人机的喷药装置发送控制喷洒药量的指令，该喷药装置通过接收和执行该指令，实现了植保无人机的喷药装置可根据风速大小自动调节自身喷药的药量。

进行一步的，微处理器13还包括云端装置，该云端装置用于识别红外摄像装置11拍摄的图像信息中的需要施药的农作物图像信息，并控制喷药装置对需要喷药的农作物进行喷药。

具体的，当红外摄像装置11拍摄农作物图像信息上传到该云端装置时，该云端装置用于识别该图像信息中的需要施药的农作物图像信息，并向植保无人机的喷药装置发送喷药指令来控制该喷药装置对需要喷药的农作物进行喷药。

在一个具体例子中，微处理器13还包括云端装置。当农作物受到病虫侵害时，农作物因缺乏营养和水分而生长不良，该农作物的叶子的海绵组织受到破坏且该叶子的色素比例发生变化，因此使得该叶子对光的吸收发生变化。红外摄像装置11用于拍摄农作物图像信息并将该图像信息上传到云端装置，该云端装置用于识别该图像信息中的农作物图像信息并判断该农作物图像信息对应的农作物对光谱的吸收情况，当该农作物对光谱中红外光谱吸收增强时，该农作物即受到病虫侵害，由此来识别需要施药的农作物。当云端装置识别到需要喷药的农作物信息时，向植保无人机的喷药装置发送喷药指令，该喷药装置接收并执行该喷药指令后，对需要喷药的农作物进行喷药。

进一步的，植保无人机还包括定位装置，该定位装置与微处理器13通过有线连接。

具体的，定位装置用于获取植保无人机的位置信息并将该位置信息传输给微处理器13。在一个具体例子中，由于植保无人机作业范围广，为了实时获取植保无人机的位置信息，在植保无人机中设置了定位装置，在该定位装置中设置两个摄像机，该两个摄像机分别与微处理器13相连并用于拍摄植保无人机周围环境中的同一位置的两幅图像信息，微处理器13用于接收该两幅图像信息并根据该两幅图像信息通过光流定位法计算出植保无人机的位置信息。

进一步的，定位装置包括全球卫星定位系统；全球卫星定位系统用于获取植保无人机的位置信息；相应的，微处理器13用于将植保无人机的位置信息与植保无人机预先存储的飞行禁区坐标信息进行比较，以控制植保无人机在与飞行禁区相隔预设距离的区域飞行，其中，飞行禁区根据飞行禁区坐标信息确定。

在一个具体例子中，植保无人机在作业过程中，如果植保无人机飞入机场或航空限制的区域，可能会产生很严重事故，为了防止该严重事故发生，可在植保无人机的存储模块中输入飞行禁区坐标信息，其中，存储模块可以是微处理器13中的存储模块，也可以是植保无人机中的单独存储模块，飞行禁区坐标信息可以是机场坐标信息或航空限制的区域坐标信息等。全球卫星定位系统可以定位植保无人机的位置坐标，并实时向微处理器13发送植保无人机的位置信息。微处理器13通过将植保无人机的位置信息与飞行禁区坐标信息进行比较，当植保无人机与飞行禁区相隔减速预设距离时，微处理器13向飞行装置14发送悬停或绕行指令，其中，减速预设距离为植保无人机与飞行禁区的中心的距离为10Km。飞行装置14在接收到悬停或绕行指令时开始进行减速，当植保无人机到达与飞行禁区相隔预设距离的区域时可以悬停或绕行，其中预设距离可以是5Km等用户设置的距离。

进一步的，植保无人机还包括仿地雷达装置，该仿地雷达装置与微处理器13通过有线连接。

具体的，该仿地雷达装置用于实时测量植保无人机在飞行过程中与地面的高度信息，微处理器用于接收该高度信息并根据该高度信息控制植保无人机距离地面的飞行高度。在一个具体例子中，当植保无人机的作业环境为多丘陵或山区地带时，仿地雷达装置用于实时测量植保无人机距离地面的高度信息，并将该高度信息发送给微处理器13。在微处理器13中输入植保无人机与地面的安全高度来保证植保无人机在多丘陵或山区地带飞行时不会发送碰撞。微处理器13接收到仿地雷达装置发送的高度信息后，通过计算该高度信息与微处理器13中存储的安全高度的偏差来得出控制飞行装置14上升或下降的飞行指令，飞行装置14根据该飞行指令实现植保无人机上升或下降，来保证植保无人机距离地面的飞行高度，从而保证了植保无人机在复杂地形中的飞行安全，使该植保无人机可以适应于多丘陵和山区地带作业。

进一步的，仿地雷达装置包括无线电波仿地雷达装置。

详细的，无线电波仿地雷达装置通过向地面发送无线电波以及接受由地面反射回来的无线电波来实时测量植保无人机距离地面的飞行高度。在一个具体例子中，无线电波仿地雷达装置相对于传统的超声波仿地雷达装置，具有测量高度距离远，仿地偏差小于等于5cm等优点。当植保无人机在多丘陵或山区地带中飞行时，无线电波仿地雷达装置以一定频率向地面发送无线电波，该无线电波遇到该地面后发生反射，无线电波仿地雷达装置接收到由地面反射的无线电波后，根据该无线电波的传输速度、该无线电波发出的时间和无线电波仿地雷达装置接收到由地面反射的无线电波的时间，计算出植保无人机相对于地面的高度信息，并将该高度信息传输给微处理器13，微处理器13根据该高度信息控制植保无人机的飞行高度。

进一步的，植保无人机还包括锂聚合物智能电池，锂聚合物智能电池设置智能管理系统；智能管理系统用于智能存储锂聚合物智能电池的电量信息，并实时显示电量信息，还用于当锂聚合物智能电池的电量过低时发出警报，以及在给锂聚合物智能电池充电的过程中，当电量被充满时，中断充电过程。

详细的，锂聚合物智能电池的电池容量为18000mAh，放电倍率为15倍，每块电池的续航时间达到60min，使用寿命500次循环，因此，提高了植保无人机的续航时间。智能管理系统设置有内部电子电路，内部电子电路可测量锂聚合物智能电池的剩余电量，通过计算功能得出剩余电量相对于电池容量的百分比，并将关于电池容量的百分比的剩余电量信息存储在内部电子电路的存储模块。智能管理系统可实时显示该剩余电量信息，并将该剩余电量信息通过无线装置发送至植保无人机的手拿遥控，用户可以通过手拿遥控实时查看剩余电量信息，当剩余电量信息小于用户设置的临界值时，智能管理系统发出警报，并通过无线装置将警报信息发送至手拿遥控，用户可通过手拿遥控或智能管理系统接收到警报信息，及时给锂聚合物智能电池充电，其中，临界值可以是20％等用户设置等临界值。，当给锂聚合物智能电池进行充电时，锂聚合物智能电池的电量被充满电后，智能管理系统立即中断充电过程，避免锂聚合物智能电池由于电量过充而发生火灾，保护了锂聚合物智能电池，保障了用户安全。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种植保无人机，其特征在于，包括：红外摄像装置、无线电波雷达装置、微处理器和飞行装置；

所述微处理器与所述红外摄像装置相连，所述红外摄像装置用于拍摄所述植保无人机的周围环境中的图像信息，并将所述图像信息发送给所述微处理器，所述微处理器通过分析所述图像信息得出所述植保无人机的周围环境的三维空间信息；

所述微处理器与所述无线电波雷达装置相连，所述无线电波雷达装置用于获取距离所述植保无人机距离阈值范围内的障碍物相对于所述植保无人机的距离信息和方位角信息，并将所述距离信息和所述方位角信息发送给所述微处理器；

所述微处理器与所述飞行装置相连，所述微处理器根据所述三维空间信息或所述距离信息及所述方位角信息控制所述飞行装置飞行、悬停或绕行，以使所述植保无人机躲避所述障碍物。

2.根据权利要求1所述的植保无人机，其特征在于，所述红外摄像装置包括点阵红外摄像机；

所述点阵红外摄像机位于所述植保无人机的机身头部的左右两侧。

3.根据权利要求1所述的植保无人机，其特征在于，还包括喷药装置；

所述喷药装置设置有高速离心雾化喷头。

4.根据权利要求1所述的植保无人机，其特征在于，还包括风速感应装置；

所述风速感应装置与所述微处理器通过有线连接。

5.根据权利要求3所述的植保无人机，其特征在于，所述微处理器还包括云端装置；

所述云端装置用于识别所述三维空间信息中的需要施药的农作物信息，并控制所述喷药装置对需要喷药的农作物进行喷药。

6.根据权利要求1所述的植保无人机，其特征在于，还包括定位装置；

所述定位装置与所述微处理器通过有线连接。

7.根据权利要求6所述的植保无人机，其特征在于，所述定位装置包括全球卫星定位系统；

所述全球卫星定位系统用于获取所述植保无人机的位置信息；

相应的，所述微处理器用于将所述植保无人机的位置信息与所述植保无人机预先存储的飞行禁区坐标信息进行比较，以控制所述植保无人机在与飞行禁区相隔预设距离的区域飞行，其中，所述飞行禁区根据所述飞行禁区坐标信息确定。

8.根据权利要求1所述的植保无人机，其特征在于，还包括仿地雷达装置；

所述仿地雷达装置与所述微处理器通过有线连接。

9.根据权利要求8所述的植保无人机，其特征在于，所述仿地雷达装置包括无线电波仿地雷达装置。

10.根据权利要求1所述的植保无人机，其特征在于，还包括锂聚合物智能电池；

所述锂聚合物智能电池设置智能管理系统；

所述智能管理系统用于智能存储所述锂聚合物智能电池的电量信息，并实时显示所述电量信息，还用于当所述锂聚合物智能电池的电量过低时发出警报，以及在给所述锂聚合物智能电池充电的过程中，当所述电量被充满时，中断所述充电过程。