一种变量喷洒农药的无人机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种变量喷洒农药的无人机，包括机身和安装在机身上的喷药系统，以及根据机身飞行速度控制喷药系统喷药量的控制系统，其特征在于，所述喷药系统中设有沿机身横向排布的多组喷嘴，各组喷嘴的喷药量独立受控于所述控制系统。本实用新型专利技术的变量喷洒农药的无人机以及方法，可以有效提高农药喷洒的均匀度，避免农药过度喷洒对植株的伤害或欠喷造成喷药效果不达标，保证植株正常生长，还降低了农药的使用量，节约成本；并且实现全自动控制，提高了自动化水平，降低了操作难度。

【技术实现步骤摘要】
一种变量喷洒农药的无人机
本技术涉及无人机的应用技术，特别涉及一种变量喷洒农药的无人机。
技术介绍
在当前高昂的人工成本和日愈增大的种地面积下，农户对农田作业机械化的需求 越来越高，而植保无人机成为一种质量好、效率高、对人体危害低的作业机械。从上世纪80 年代的日本开始，无人机应用于农作物喷粉等工作，现在已经成为植保无人机应用的典范。 目前植保无人机在田间的飞行速度并不均匀，而喷药速度保持不变，在起飞和转 弯过程中都需要一段速度较慢持续时间较长的加速情况，使得在这段时间内在飞机下方形 成一块过度喷撒的区域，同时在某些速度较快的地方则形成欠喷洒区域。 为了解决上述问题，有研宄者提出了一种可以控制喷药量的无人机，公布号CN 104041477 A的专利文献公开了一种遥控飞行植保无人机喷药系统，包括电子调节器，电子 调节器的电源端外接电池，电子调节器的输入端与信号接收器电连接，电子调节器的输出 端与打药泵的电源端电连接，打药泵的输入端接有吸液管，吸液管端布置于药液桶中，打药 泵的输出端通过药液输送管与喷药装置连接，信号接收器与遥控器无线连接。本技术 结构简单、紧凑，通过电子调节器，调节供给打药泵的电量，在飞机飞行速度的改变的同时， 打药泵吸取的药液量发生变化，从而实现喷药装置药液量的供给变化。 上述无人机通过外来遥控信号来调节喷药量，虽然可以对喷药量进行一定程度的 调节，但是，由于外来的遥控信号的准确性却很难控制，为此，为了提高调节的准确性，又有 研宄者提出了一种无人机喷药方法，公布号CN 102591302 A的专利文献公开了一种无人机 喷洒农药的作业方法，所述方法包括如下步骤：计算喷洒系统参数W、K及单位面积的喷洒 药量P，并通过地面站传输到无人机的飞行控制系统中；GPS模块获取无人机的飞行速度V ; 飞行控制系统根据喷洒系统参数W、K、单位面积的喷洒药量P及飞行速度V计算出液泵控 制电压U ;液泵控制电压U驱动液泵工作，并通过喷头将农药喷洒出去。该作业方法可根据 不同农作物的特点、农药种类、农药稀释比例、单位面积的喷洒药量P并结合无人机的飞行 速度V，精确计算出液泵控制电压U，实现对喷洒流量的精确控制，从而使得单位面积上的 农药喷洒量均匀一致，提高了无人机喷洒农药的适应性，有效地减少了农药的浪费及对环 境的污染。 但是通过GPS检测到的飞行速度有误差较大，在实际应用中效果并不理想，为此， 有必要对无人机的飞行速度的测定做更进一步的研宄。
技术实现思路
本技术提出了一种变量喷洒农药的无人机，提高农药喷洒的均匀度，避免农 药过度喷洒对植株的伤害以及欠喷造成效果不达标。 一种变量喷洒农药的无人机，包括机身和安装在机身上的喷药系统，以及根据机 身飞行速度控制喷药系统喷药量的控制系统，所述喷药系统中设有沿机身横向排布的多组 喷嘴，各组喷嘴的喷药量独立受控于所述控制系统。 通过光流传感器可以同时测试机身的线速度和旋转角速度，在转弯过程中，机身 各部分的飞行线速度不同，如果此时仍按同一喷药流量进行喷洒，仍会造成一定程度的喷 洒不均匀。因此，本技术为了进一步提高本技术的喷洒均匀性，将各组喷嘴的喷药 量独立受控于所述控制系统，根据各组喷嘴所在的机身速度来调节喷药量，从而提高无人 机在转弯过程中喷洒的均匀性。用来确定无人机处于转弯的方式很多，其中最简单的方法 是人为判断无人机在转弯，然后通过传递无线信号的方式，将喷药量的信号传递至控制系 统，控制系统分别控制各组喷嘴进行不等量的喷洒。 为了便于控制和调节喷药量，优选的，所述喷药系统包括至少两套喷药单元，每套 喷药单元包括药箱、喷杆以及将药液自药箱输送至喷杆的输液泵，所述喷杆上设有其中一 组喷嘴。 控制喷药量的方式很多，例如可以直接调节喷嘴的大小进行调节，但是这种调节 方式的准确性不高，因此，为了更准确地控制喷药量，优选的，所述输液泵通过电路接入并 受控于所述控制系统，用以调节对应一组喷嘴的喷药量。通过控制输液泵来控制喷药量，精 度高，技术成熟，且容易通过电信号控制。 为了实现自动控制，优选的，所述机身上设有用于检测机身横向不同位置飞行线 速度的传感器，用以向位置对应的一组喷嘴发送喷药量控制信号。 为了简化结构，优选的，所述传感器为安装在机身的下方的光流传感器。光流传感 器可以同时测试机身的飞行线速度和角速度，从而可以通过计算得到机身各部位的当前线 速度。 为了减少镜头的视线干扰，优选的，所述光流传感器的镜头朝向机身的正下方。 为了便于计算，减小计算误差，优选的，所述光流传感器的镜头安装在机身的中心 轴上。镜头在拍摄过程中，画面的中心位置一直对应在机身的中心轴上，因此，可以简化通 过特定点计算机身的飞行线速度和角速度的过程。 本技术的有益效果： 本技术的变量喷洒农药的无人机以及方法，可以有效提高农药喷洒的均匀 度，避免农药过度喷洒对植株的伤害或欠喷造成喷药效果不达标，保证植株正常生长，还降 低了农药的使用量，节约成本；并且实现全自动控制，提高了自动化水平，降低了操作难度。 【附图说明】 图1为本专利技术的无人机的结构示意图。 图2为本专利技术的无人机底部的结构示意图。 图3为本专利技术的镜头拍摄的高刷新率的数据样式图。 图4为控制系统的线路布置的结构示意图。 【具体实施方式】 如图1?4所示，本实施例的无人机包括机身1和安装在机身1上的镜头21朝下 用于检测无人机的飞行速度的光流传感器2,喷药系统3,根据机身飞行速度控制喷药系统 3喷药量的控制系统4以及显示当前流量的显示系统5。 本实施例中，无人机的机身1为单旋翼的无人机，也可以采用多旋翼式的无人机。 光流传感器2位于机身1下方，由ADNS3080配合一个镜头21设计而成，安装在机 身1的中心轴11上，镜头21朝下布置。光流传感器2通过自稳云台22与机身1连接，自 稳云台22与机身1通过软弹性硅胶小球23相连接，减少机身低频震动对光流传感器2的 干扰。 喷药系统3包括两套喷药单元，每套喷药单元包括药箱31、喷杆32以及将药液自 药箱31输送至喷杆32的输液泵33,喷杆32上设有一组喷嘴34,两喷杆32结构相同，对称 布置在机身1的中心轴11的两侧，输液泵33采用直流齿轮泵。其中，药箱可以共用，这样 就不会因为各药箱内药液量的变化而印象机身平衡，可以更好地保持机身平衡。也可以将 两个药箱通过管路汇总后再进行供液，也可以达到保持机身平衡的效果。控制系统4分别 控制输液泵33的转速来控制各喷药单元的喷药量。 控制系统4为MCU，采用ArduinoUno,光流传感器2通过SPI串行总线与 ArduinoUno通信；显示系统5包括安装板51，显示屏52,以及调节单位面积喷药量的 两个按键53,模式切换键54,返回键55,四个按键分别与ArduinoUno的GPIO 口相连， ArduinoUno采集按键开关产生的高沿次数进行累加，显示屏52采用IXD1602, ArduinoUno 通过数据总线与IXD1602通讯。 ArduinoUno与各输液泵33的高频直流电机驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变量喷洒农药的无人机，包括机身和安装在机身上的喷药系统，以及根据机身飞行速度控制喷药系统喷药量的控制系统，其特征在于，所述喷药系统中设有沿机身横向排布的多组喷嘴，各组喷嘴的喷药量独立受控于所述控制系统。

【技术特征摘要】
1. 一种变量喷洒农药的无人机，包括机身和安装在机身上的喷药系统，w及根据机身 飞行速度控制喷药系统喷药量的控制系统，其特征在于，所述喷药系统中设有沿机身横向 排布的多组喷嘴，各组喷嘴的喷药量独立受控于所述控制系统。2. 如权利要求1所述的变量喷洒农药的无人机，其特征在于，所述喷药系统包括至少 两套喷药单元，每套喷药单元包括药箱、喷杆W及将药液自药箱输送至喷杆的输液累，所述 喷杆上设有其中一组喷嘴。3. 如权利要求2所述的变量喷洒农药的无人机，其特征在于，所述输液累通过电路接 入并受控于所述控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：何勇，张艳超，刘飞，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33