一种系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统及施药方法技术方案

本发明专利技术公开一种系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统及施药方法，该系统包括无人机和无人车，所述无人机的下方挂载有喷施装置；所述无人车与无人机之间设有用于为无人机输送电能和为喷施装置输送药液农药的系留线缆；所述喷施装置包括环形气帘辅助施药器，所述环形气帘辅助施药器由喷药内圆环和喷气外圆环构成，所述喷药内圆环与喷气外圆环固定连接；所述喷药内圆环与上设有若干个用于喷洒液态农药的航空喷头；所述喷气外圆环与鼓气装置连通，该喷气外圆环上设置有多个沿着圆周方向分布的喷气孔，所述喷气孔的出气方向与喷气外圆环的轴线方向。本发明专利技术能够持续有效地对树体高直的橡胶林进行精准喷施作业，且能够减少雾滴的飘移。的飘移。的飘移。

【技术实现步骤摘要】
一种系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统及施药方法


[0001]本专利技术涉及无人机施药系统及施药方法，具体涉及一种系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统及施药方法。

技术介绍

[0002]橡胶因其具有良好的绝缘性、弹性、可塑性，并具有隔水、隔气、耐磨和抗拉等优点，广泛地运用于工业、国防、交通、医药卫生等各个领域，是不可或缺的重要资源。伴随着经济的发展，社会对于橡胶产品的需求量也在不断扩大。我国橡胶树有记载病害112种，虫害182种，造成影响较为严重的病虫害主要有白粉病、炭疽病、红根病、褐根病等病害以及六点始叶螨、小蠹虫、蚧壳虫等虫害。我国每年因病虫害而造成的损失可达全年橡胶总产量25％，2008年云南西双版纳橡胶白粉大流行，推迟开割1
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2个月，减产43.9％，当年损失高达5亿元左右。
[0003]橡胶树作为一种高直树木的代表，其树高可达20
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40米，树干通直，树冠主要分布在树体中上部。由于冠层过高，防治病虫害时采用地面机械或者人工喷药方式进行作业较为困难。如果采用小型无人机空中喷施作业会存在林木密度大进而限制飞行器飞行作业空间的问题，同时由于无人机电池电量有限、载药量较小以及橡胶树树冠密集喷施用药量要求较高，还存在着无人机橡胶树施药作业效率不高的问题。另外无人机一般是在树冠上部飞行，喷头都是以水平向下的方式安装在无人机机腹位置，以如此的喷头布置方式对橡胶树进行喷施作业，通常会导致橡胶树冠层下部及叶片背面的着药效果较差，进而影响防治效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述存在的问题，提供一种系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，该橡胶树减飘施药系统能够持续有效地对树体高直的橡胶林进行精准喷施作业。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提供一种系留式农用无人机橡胶树减飘施药方法。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，包括无人机和停留在地面上的无人车，所述无人机的下方挂载有用于向橡胶树喷洒药液农药的喷施装置；所述无人车与无人机之间设有用于为无人机输送电能和为喷施装置输送药液农药的系留线缆；
[0008]所述喷施装置包括环形气帘辅助施药器，该环形气帘辅助施药器通过平行连杆连接在无人机上；所述环形气帘辅助施药器由喷药内圆环和喷气外圆环构成，所述喷药内圆环与喷气外圆环固定连接；所述喷药内圆环与上设有若干个用于喷洒液态农药的航空喷头；所述喷气外圆环与鼓气装置连通，该喷气外圆环上设置有多个沿着圆周方向分布的喷气孔，所述喷气孔的出气方向与喷气外圆环的轴线方向。
[0009]上述系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统的工作原理为：
[0010]工作时，无人车先搭载无人机到作业区域，然后无人机携带喷施装置升空，并停留在预定的高度上，接着无人车通过系留线缆往喷施装置中输送药液农药，再通过航空喷头将药液喷向橡胶树。其中，由于多个喷气孔沿着圆周方向围在航空喷头，可以在施药时形成气帘，辅助内部的药液有效沉降，减轻药液雾滴飘移。
[0011]在喷施的过程中，无人车通过系留线缆持续地往无人机输送电能，使得无人机具有持续续航的能力，直接完成喷施工作。
[0012]本专利技术的一个优选方案，其中，所述平行连杆由四连杆结构构成，该四连杆结构的机架固定连接在无人机上；所述环形气帘辅助施药器固定连接在所述四连杆结构的连杆上；所述四连杆结构的连架杆与舵机的驱动轴连接。通过上述结构，可以对航空喷头的位置进行多自由度灵活调节，适用不同的喷施要求，提高喷施效果。
[0013]优选地，所述四连杆结构的连杆上设有若干个用于实时测定橡胶树冠层变化、喷施雾滴空间分布以及靶标有效着药等关键信息的靶标施药效果辅助测定传感器；具体地，所述靶标施药效果辅助测定传感器为激光传感器或超声波传感器或红外传感器以及视觉传感器的一种或多种。
[0014]本专利技术的一个优选方案，其中，所述航空喷头为扇形喷头或圆锥喷头或其它以液力为雾化源的压力式喷头。
[0015]本专利技术的一个优选方案，其中，所述喷施装置还包括高空储药箱和雾化泵，该雾化泵设在高空储药箱内；所述高空储药箱通过药液输送管与环形气帘辅助施药器连通。
[0016]优选地，所述喷施装置还包括喷施控制处理器，该喷施控制处理器与舵机、雾化泵、电连接。在工作中，能够根据控制模块的控制指令对微型雾化泵的压力及平行连杆的布置方式进行实时调节。
[0017]本专利技术的一个优选方案，其中，所述无人车上设有后台控制模块，该后台控制模块用于接收无人机和喷施装置的工作数据，实时对接收到的数据信息进行处理分析，能够生成施药作业处方图，规划施药作业路径，确定平行连杆实时展开姿态，控制喷雾压力，确定各施药区域的药液喷施用量以及对药液飘移情况做出模拟评估；并控制喷施装置进行喷施工作以及控制无人车的行进和无人机的飞行。
[0018]本专利技术的一个优选方案，其中，还包括安全模块，该安全模块包括飞行安全传感器和环境安全传感器，其中，所述飞行安全传感器安装在无人机上，用于实时测定飞行高度、飞行速度、旋翼转速、机身俯仰角度、飞行电压、飞行路径以及周边障碍物信息等飞行数据；
[0019]所述环境安全传感器分别设置在智能无人车和无人机上，用于实时测定作业区域空间内的气象信息与无人机周围的大气及旋翼气流扰动情况，所述飞行安全传感器监测到的飞行数据信息和环境安全传感器监测到的环境数据信息通过无线通讯的方式回传至后台控制模块。
[0020]本专利技术的一个优选方案，其中，所述无人车上设有若干个沉积量采样分析传感器，所述沉积量采样分析传感器水平朝上放置，该沉积量采样分析传感器上方为空旷无遮挡的空间。通过上述结构，由于沉积量采样分析传感器具有自净式连续药液采集能力，能够在较短的时间间隔内连续多次采集并分析雾滴沉积情况，可实时测定喷施作业过程中雾滴在地面的逸散沉降情况以评估农药脱靶率，进而为后台控制模块制定喷施决策提供参考。
[0021]本专利技术的一个优选方案，其中，所述系留线缆的内部设有用于输送药液的内管路
和用于输送电能、电信号的外管路，所述内管路中设置有用于防治药液农药回流地面的单向阀门；
[0022]所述外管路包裹在内管路之外，该外管路分隔成多个隔舱，多个隔舱分别用于收纳供电线、无损数据传输线、备用供电线、备用无损数据传输线和轻质高强度抗割索绳。
[0023]优选地，所述系留线缆连接在无人车的一端缠绕在绕放线器上，另一端通过紧急脱钩装置与无人机连接。通过上述结构，可根据实际作业需求对系留线缆进行绕放操作，若遇紧急情况可进行线缆脱离操作，此时切换至机载紧急备用电池为无人机供电。
[0024]本专利技术的一个优选方案，其中，所述无人车的顶部上设有药液回收装置，该药液回收装置呈漏斗形状，由柔性防腐蚀材料制成，可根据橡胶树行间距大小折叠伸缩，用于高空施药地面流失药液的回收，经净化处理后可药液可再利用，可进一步减少农药对土地的污染、提高农药利用率。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，包括无人机和停留在地面上的无人车，所述无人机的下方挂载有用于向橡胶树喷洒药液农药的喷施装置；所述无人车与无人机之间设有用于为无人机输送电能和为喷施装置输送药液农药的系留线缆；所述喷施装置包括环形气帘辅助施药器，该环形气帘辅助施药器通过平行连杆连接在无人机上；所述环形气帘辅助施药器由喷药内圆环和喷气外圆环构成，所述喷药内圆环与喷气外圆环固定连接；所述喷药内圆环与上设有若干个用于喷洒液态农药的航空喷头；所述喷气外圆环与鼓气装置连通，该喷气外圆环上设置有多个沿着圆周方向分布的喷气孔，所述喷气孔的出气方向与喷气外圆环的轴线方向。2.根据权利要求1所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，所述平行连杆由四连杆结构构成，该四连杆结构的机架固定连接在无人机上；所述环形气帘辅助施药器固定连接在所述四连杆结构的连杆上；所述四连杆结构的连架杆与舵机的驱动轴连接。3.根据权利要求1所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，所述喷施装置还包括高空储药箱和雾化泵，该雾化泵设在高空储药箱内；所述高空储药箱通过药液输送管与环形气帘辅助施药器连通。4.根据权利要求3所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，所述喷施装置还包括喷施控制处理器，该喷施控制处理器与舵机、雾化泵、电连接。5.根据权利要求1所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，所述无人车上设有后台控制模块，该后台控制模块用于接收无人机和喷施装置的工作数据，实时对接收到的数据信息进行处理分析，能够生成施药作业处方图，规划施药作业路径，确定平行连杆实时展开姿态，控制喷雾压力，确定各施药区域的药液喷施用量以及对药液飘移情况做出模拟评估；并控制喷施装置进行喷施工作以及控制无人车的行进和无人机的飞行。6.根据权利要求1所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，还包括安全模块，该安全模块包括飞行安全传感器和环境安全传感器，其中，所述飞行安全传感器安装在无人机上，用于实时测定飞行高度、飞行速度、旋翼转速、机身俯仰角度、飞行电压、飞行路径以及周边障碍物信息等飞行数据；所述环境安全传感器分别设置在智能无人车和无人机上，用于实时测定作业区域空间内的气象信息与无人机周围的大气及旋翼气流扰动情况，所述飞行安全传感器监测到的飞行数据信息和环境安全传感器监测到的环境数据信息通过无线通讯的方式回传至后台控制模块。7.根据权利要求1所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，所述无人车上设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：王娟，张少勋，张喜瑞，付威，陈致水，袁成宇，汝绍锋，王宝龙，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：