TW201720287A

TW201720287A - 無人飛行器自動化噴灑系統

Info

Publication number: TW201720287A
Application number: TW104140265A
Authority: TW
Inventors: Emil Shu-Ren Tuoo
Original assignee: Emil Shu-Ren Tuoo
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-06-16

Abstract

本發明揭露一種無人飛行器自動化噴灑系統，係具有一無人飛行器、一風向風速裝置及一主控裝置，本系統利用該無人飛行器預先飛行至多數個噴灑範圍定位點定位而得出一噴灑作業區域範圍，該無人飛行器係以一預定的噴灑幅寬來噴灑，該風向風速裝置係即時地測量該作業區域的一風向風速資料，該主控裝置係根據該噴灑作業區域範圍、該噴灑幅寬及該風向風速資料而計算出一最佳噴灑路線，接著，該主控裝置遙控該無人飛行器依循該最佳噴灑路線自動化地飛行。藉此，自動而精確地運用無人飛行器來噴灑農藥或肥料，達到節省藥劑、人力及時間成本的目的。

Description

無人飛行器自動化噴灑系統

本發明相關於一種飛行灑藥系統，特別是相關於一種可精確噴灑農藥的無人飛行器自動化噴灑系統。

農藥的噴灑是農作中極為重要的一環，通常是由噴灑人員將灑藥筒背於身上，以人工噴藥之方式執行噴灑作業。但，此種方式不僅耗費人力及時間成本，農藥更易危及噴灑人員本身之健康，且若噴灑面積範圍極大時，勢必需要花費更多的人力及時間成本。

因此，近年來發展出一種飛行灑藥系統，其將灑藥筒裝設於飛行裝置上，而噴灑人員藉由一遙控裝置，即可遠端控制其直接飛行至噴灑地區執行噴灑作業，藉以節省人力及時間成本。

惟，噴灑地區的風力與天候狀況常常是左右噴灑作業是否能順利地進行的關鍵因素，飛行裝置於噴灑作業進行中常常會被強風吹離飛行路線，導致實際噴灑區域常常不是噴灑人員當初所想定的噴灑地區。於是，徒然浪費藥劑、人力及時間成本，更會產生濫用噴灑藥劑之情形。

再者，以人工遙控飛行裝置亦具有風險，人為錯誤的情形一旦發生，輕則毀壞昂貴的飛行裝置，重則傷及無辜路人或資產，實非理想的灑藥系統。

因此，本發明的目的即在提供一種無人飛行器自動化噴灑系統，藉以解決飛行裝置偏離飛行路線及人工遙控風險的問題。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種無人飛行器自動化噴灑系統，包含：一無人飛行器，該無人飛行器係具有一定位構件，該定位構件係藉由該無人飛行器預先飛行至多數個噴灑範圍定位點而得出各個該噴灑範圍定位點之GPS座標，而得出一噴灑作業區域範圍，而該無人飛行器係以一預定的噴灑幅寬來噴灑農藥或肥料；一風向風速裝置，該風向風速裝置係即時地測量該噴灑作業區域範圍的一風向風速資料；以及一主控裝置，該主控裝置係連接到該風向風速裝置，該主控裝置係具有一自動飛行運算構件及一無人飛行器遙控構件，該自動飛行運算構件係根據該定位構件所得出的該噴灑作業區域範圍、該噴灑幅寬及該風向風速資料而自動計算出對於該噴灑作業區域範圍的一最佳噴灑路線，該無人飛行器遙控構件連接該自動飛行運算構件並且遙控連接該無人飛行器，以控制該無人飛行器自動化地飛行並依循該最佳噴灑路線噴灑農藥或肥料。

在本發明的一實施例中係提供一種無人飛行器自動化噴灑系統，其中該主控裝置包括一停止噴灑偵測構件，並連接於該無人飛行器，該停止噴灑偵測構件經偵測一停止噴灑狀況而控制該無人飛行器以自動停止噴灑該農藥或該肥料。

在本發明的一實施例中係提供一種無人飛行器自動化噴灑系統，其中該停止噴灑狀況係為一氣候不佳之狀況、一農藥或肥料不足之狀況及一動力不足之狀況的其中之一或其組合。

在本發明的一實施例中係提供一種無人飛行器自動化噴灑系統，其中該主控裝置包括一停止噴灑點定位構件，並連接於該無人飛行器，該停止噴灑點定位構件係自動定出該無人飛行器停止噴灑該農藥或該肥料之所在位置。

在本發明的一實施例中係提供一種無人飛行器自動化噴灑系統，其中該無人飛行器包括一農藥儲存構件，用以儲存該農藥或該肥料。

在本發明的一實施例中係提供一種無人飛行器自動化噴灑系統，其中該農藥儲存構件包括一藥量偵測構件，該藥量偵測構件係用以自動偵測該農藥儲存構件中所剩餘的該農藥或該肥料。

在本發明的一實施例中係提供一種無人飛行器自動化噴灑系統，其中該無人飛行器包括一聲納構件，並連接於該主控裝置，該聲納構件用以偵測該最佳噴灑路線之狀況而得到一路線狀況資訊，該無人飛行器係根據該路線狀況資訊而自動調整行進方向。

經由本發明所採用之技術手段，無人飛行器可自動而精確地被運用來噴灑農藥或肥料，由於使用無人飛行器，噴灑人員一天可噴灑50到100甲農地，相較於習知一天只能噴灑5到10甲農地的人工噴藥之方式，效率提高極為顯著，再加上無人飛行器飛行時具有風壓，可將農藥對植物的滲透壓提高，並有效地減少農藥的使用量至少40%，且，本發明更具有定位及風向風速測量之功能，定位功能可讓無人飛行器自動化地飛行而無需人工遙控，風向風速的測量更可以讓無人飛行器精確地噴灑農藥或肥料，如此，不僅避免了人工遙控飛行裝置的人為錯誤風險，更不會因為強風吹襲而偏離飛行路線，導致浪費藥劑或濫用噴灑藥劑之情形，因此，可達到節省藥劑、人力及時間成本的效果。

以下根據第1圖至第3圖，而說明本發明的實施方式。該說明並非為限制本發明的實施方式，而為本發明之實施例的一種。

如第1圖所示，依據本發明的一實施例的一無人飛行器自動化噴灑系統100，包含一無人飛行器1、一風向風速裝置2及一主控裝置3。較佳地，無人飛行器1可為一多軸旋翼飛行器，其旋翼可為雙軸或四軸。風向風速裝置2可為一風向風速儀，而主控裝置3可為一個人電腦、平板電腦或智慧型手機，但並不限定於此。此外，在本實施例中還包括一後台裝置4，優選地，後台裝置4可為一伺服器，其透過一網路N而與主控裝置3連接。另如第2圖所示，後台裝置4更包括一資料庫41，資料庫41係用以備份作業期間所有記錄資訊。

如第2圖所示，在本實施例中，無人飛行器1具有一定位構件11、一連接到定位構件11的無人飛行器處理器12、一連接到無人飛行器處理器12的姿態感應構件13、以及同樣連接到無人飛行器處理器12的一訊號發射構件14及一控制指令接收構件15。無人飛行器處理器12係主控無人飛行器1上的所有構件，姿態感應構件13係用以感應無人飛行器1的姿態而取得姿態資料，訊號發射構件14係用以發射無人飛行器1的所有相關訊號給主控裝置3，而控制指令接收構件15則是接收來自主控裝置3的所有相關遙控控制指令。另如第1圖所示，無人飛行器1還掛載有一農藥儲存構件16，係用以儲存農藥或肥料。農藥儲存構件16的容量通常為20至30公升，其內更具有一藥量偵測構件161。藥量偵測構件161係用以自動偵測農藥儲存構件16中所剩餘的農藥或肥料的殘量。而農藥儲存構件16底部還具有一噴灑流量控制器162，係用以控制農藥或肥料的噴灑流量。較佳地，無人飛行器1還有一聲納構件17以及一動力偵測構件18。聲納構件17連接到無人飛行器處理器12。聲納構件17係用以偵測無人飛行器1飛行路線上的狀況而得到一路線狀況資訊。無人飛行器1可根據路線狀況資訊而自動調整行進方向。而動力偵測構件18可偵測無人飛行器1的動力是否不足。在本實施例中，無人飛行器1是根據定位構件11及姿態感應構件13的資料而決定一位置及姿態訊號並將其透過訊號發射構件14傳送到主控裝置3，並同時參考聲納構件17的路線狀況資訊而閃避障礙物。

詳細而言，預先藉由無人飛行器1飛行至多數個噴灑範圍定位點而由定位構件11定位得出各個該噴灑範圍定位點之GPS座標，再藉由這些GPS座標而由主控裝置3計算得出一噴灑作業區域範圍。有了噴灑作業區域範圍的資料後，就可計算噴灑作業面積及預估藥劑噴灑量以供調製藥劑。當然，本發明不以此為限。在其他實施例中，可利用其他飛行器取代無人飛行器1來執行。另外，在本實施例中，定位構件11所使用的定位系統係為GPS系統，當然，本發明不以GPS系統為限，該定位構件11亦可使用其他類型的定位系統，例如，GLONESS、BDS或Galileo等。

如第3圖所示，無人飛行器1於噴灑農藥之噴灑幅寬W係根據噴頭角度A及噴灑高度H所決定一噴灑幅寬W，在理想狀況下的基本公式為：W=tan(A)H。

如第1圖所示，風向風速裝置2即時地測量噴灑作業區域範圍的風向風速資料並傳送給主控裝置3，而主控裝置3即可利用風向風速資料規畫並計算無人飛行器1的飛行路線。例如，如果風向風速資料顯示現在吹北風，則可調整無人飛行器1向北飛行，並根據風速大小微調無人飛行器1的動力大小，如果風速大，則可將無人飛行器1的飛行動力同步調大。如此，即可保證噴灑範圍仍保持在原來預定的噴灑路線上，而不會偏離噴灑路線，造成浪費噴灑藥劑或濫用噴灑藥劑之情形。

如第2圖所示，在本實施例中，主控裝置3具有一中央控制處理器31、一連接到該中央控制處理器31的一訊號接收構件32、和同樣連接到中央控制處理器31的一無人飛行器遙控構件33及一自動飛行運算構件34。中央控制處理器31係控制主控裝置3上的所有構件，訊號接收構件32係用以接收無人飛行器1的所有相關訊號。自動飛行運算構件34係根據定位構件11所得出的噴灑作業區域範圍、無人飛行器1本身的噴灑幅寬W及風向風速裝置2所提供的風向風速資料而自動計算出噴灑作業區域範圍的一最佳噴灑路線，而無人飛行器遙控構件33即可發出一遙控指令而遙控無人飛行器1，以控制無人飛行器1依循這個最佳噴灑路線自動化地飛行並噴灑農藥或肥料。另外，中央控制處理器31還連接有一停止噴灑偵測構件35及一停止噴灑點定位構件36。停止噴灑偵測構件35係經偵測一停止噴灑狀況而控制無人飛行器1以自動停止噴灑農藥或肥料，而停止噴灑點定位構件36係自動定出無人飛行器1停止噴灑農藥或肥料之所在位置。

如第1圖所示，風向風速裝置2與主控裝置3係裝載在一車輛上，車輛抵達作業現場後，先利用小型多軸飛行器來進行定位作業，然後計算噴灑作業面積及預估藥劑噴灑量。接著，將定位資料與地圖套用並產生客戶資料，然後，將所有資料透過網路N自動上傳至後台裝置4做為備查記錄。噴灑作業進行以前，需根據架設好的風向風速裝置2所提供的風向風速資料將車輛移往噴灑作業區域範圍之上風處。如此，才可避免危害到噴灑作業人員的健康。接著，將風向風速裝置2與主控裝置3連線。然後，設立噴灑作業區域範圍警示標語並劃定安全區域，調製藥劑或肥料並裝載於無人飛行器1上。還要劃定一停機區並將其定位，接下來將客戶資料套用到主控裝置3上。最後，主控裝置3即可根據噴灑作業區域範圍、噴灑幅寬及風向風速資料而自動計算出噴灑作業區域範圍的最佳噴灑路線，並且遙控無人飛行器1以控制無人飛行器1依循最佳噴灑路線自動化地飛行並噴灑農藥或肥料。噴灑作業完畢以後，主控裝置3透過網路N自動上傳噴灑作業相關記錄資料到後台裝置4備份，接著，後台裝置4產生噴灑作業生產履歷資料。

在噴灑作業進行的當中，可能會發生一些需要暫時停止噴灑作業的狀況，這些狀況包括：氣候不佳、農藥或肥料不足或者動力不足。遇到這些狀況時，停止噴灑偵測構件35即控制無人飛行器1以自動停止噴灑農藥或肥料並飛回停機區，而停止噴灑點定位構件36會自動定出無人飛行器1停止噴灑農藥或肥料之所在位置，並在這些狀況解除時控制無人飛行器1自動飛行至前述中斷噴灑農藥或肥料之所在位置繼續噴灑作業。

另外，這些需要暫時停止噴灑作業的狀況皆可藉由無人飛行器1上的構件或者風向風速裝置2偵測出來。風向風速裝置2可偵測風速是否太大，例如，如果超過5級風便可暫時停止，或者目測如果下雨亦可暫時停止。優選地，主控裝置3上亦可具備有一暫停鍵，供噴灑人員使用來暫停噴灑作業。藥量偵測構件161可偵測農藥或肥料是否不足，例如，如果農藥或肥料已完全噴灑完畢便可暫時停止。動力偵測構件18可偵測無人飛行器1的動力是否不足，例如，如果動力低於5%便可暫時停止。

經由本發明所採用之技術手段，將無人飛行器1預先飛行至多數個噴灑範圍定位點定位而得出一噴灑作業區域範圍，而由風向風速裝置2即時地測量該噴灑作業區域範圍的一風向風速資料，再由主控裝置3根據該噴灑作業區域範圍、一無人飛行器1的噴灑幅寬及該風向風速資料而計算出一最佳噴灑路線，接著，主控裝置3遙控該無人飛行器自動化地依循該最佳噴灑路線飛行。藉此，本發明的無人飛行器自動化噴灑系統可自動而精確地運用無人飛行器1來噴灑農藥或肥料，解決飛行裝置偏離飛行路線及人工遙控風險的問題，達到節省藥劑、人力及時間成本的目的。

以上之敘述以及說明僅為本發明之較佳實施例之說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改仍應是為本發明之發明精神而在本發明之權利範圍中。

100‧‧‧無人飛行器自動化噴灑系統
1‧‧‧無人飛行器
11‧‧‧定位構件
12‧‧‧無人飛行器處理器
13‧‧‧姿態感應構件
14‧‧‧訊號發射構件
15‧‧‧控制指令接收構件
16‧‧‧農藥儲存構件
161‧‧‧藥量偵測構件
162‧‧‧噴灑流量控制器
17‧‧‧聲納構件
18‧‧‧動力偵測構件
2‧‧‧風向風速裝置
3‧‧‧主控裝置
31‧‧‧中央控制處理器
32‧‧‧訊號接收構件
33‧‧‧無人飛行器遙控構件
34‧‧‧自動飛行運算構件
35‧‧‧停止噴灑偵測構件
36‧‧‧停止噴灑點定位構件
4‧‧‧後台裝置
41‧‧‧資料庫
A‧‧‧噴頭角度
H‧‧‧噴灑高度
N‧‧‧網路
W‧‧‧噴灑幅寬

第1圖為顯示根據本發明的一實施例的一無人飛行器自動化噴灑系統的示意圖。第2圖為顯示根據本發明的實施例的無人飛行器自動化噴灑系統的方塊圖。第3圖為顯示根據本發明的實施例無人飛行器自動化噴灑系統的噴灑作業的示意圖。

100‧‧‧無人飛行器自動化噴灑系統

1‧‧‧無人飛行器

16‧‧‧農藥儲存構件

162‧‧‧噴灑流量控制器

17‧‧‧聲納構件

2‧‧‧風向風速裝置

3‧‧‧主控裝置

4‧‧‧後台裝置

N‧‧‧網路

Claims

一種無人飛行器自動化噴灑系統，係用以自動化地噴灑農藥或肥料，包含：一無人飛行器，該無人飛行器係具有一定位構件，該定位構件係藉由該無人飛行器預先飛行至多數個噴灑範圍定位點而得出各個該噴灑範圍定位點之GPS座標，而得出一噴灑作業區域範圍，而該無人飛行器係以一預定的噴灑幅寬來噴灑農藥或肥料；一風向風速裝置，該風向風速裝置係即時地測量該噴灑作業區域範圍的一風向風速資料；以及一主控裝置，該主控裝置係連接到該風向風速裝置，該主控裝置係具有一自動飛行運算構件及一無人飛行器遙控構件，該自動飛行運算構件係根據該定位構件所得出的該噴灑作業區域範圍、該噴灑幅寬及該風向風速資料而自動計算出對於該噴灑作業區域範圍的一最佳噴灑路線，該無人飛行器遙控構件連接該自動飛行運算構件並且遙控連接該無人飛行器，以控制該無人飛行器自動化地飛行並依循該最佳噴灑路線噴灑農藥或肥料。
如請求項1所述之無人飛行器自動化噴灑系統，其中該主控裝置包括一停止噴灑偵測構件，並連接於該無人飛行器，該停止噴灑偵測構件經偵測一停止噴灑狀況而控制該無人飛行器以自動停止噴灑該農藥或該肥料。
如請求項2所述之無人飛行器自動化噴灑系統，其中該停止噴灑狀況係為一氣候不佳之狀況、一農藥或肥料不足之狀況及一動力不足之狀況的其中之一或其組合。
如請求項3所述之無人飛行器自動化噴灑系統，其中該主控裝置包括一停止噴灑點定位構件，並連接於該無人飛行器，該停止噴灑點定位構件係自動定出該無人飛行器停止噴灑該農藥或該肥料之所在位置。
如請求項1所述之無人飛行器自動化噴灑系統，其中該無人飛行器包括一農藥儲存構件，用以儲存該農藥或該肥料。
如請求項5所述之無人飛行器自動化噴灑系統，其中該農藥儲存構件包括一藥量偵測構件，該藥量偵測構件係用以自動偵測該農藥儲存構件中所剩餘的該農藥或該肥料。
如請求項1所述之無人飛行器自動化噴灑系統，其中該無人飛行器包括一聲納構件，並連接於該主控裝置，該聲納構件用以偵測該最佳噴灑路線之狀況而得到一路線狀況資訊，該無人飛行器係根據該路線狀況資訊而自動調整行進方向。