本申请涉及一种自适应风向的农药喷洒无人机的补液方法及相关装置，该方法包括以下步骤：获取实时图像，基于图像中的气球建立锚点并判断与锚点的距离，并控制无人机飞行到与锚点的预定距离，其中，气球悬挂有储液罐且储液罐能够环绕悬挂连接点自由转动，储液罐的侧面设置有挡风翼板，储液罐的药液输出头设置于储液罐背离挡风翼板的一侧；获取风向检测信号，并基于风向检测信号控制无人机环绕锚点飞行到气球的背风面；基于实时图像和预存的对接状态图获得相对方位信息，并基于对比结果控制无人机小距离调节位置并对位连接；监测对位完成信号，并基于对位完成信号触发加液流程。本申请具有能够使得无人机自适应于气球补液装置位置的优点。位置的优点。
【技术实现步骤摘要】
自适应风向的农药喷洒无人机的补液方法及相关装置
[0001]本申请涉及农业领域，尤其是涉及一种自适应风向的农药喷洒无人机的补液方法及相关装置。
技术介绍
[0002]传统农业中，农药喷洒通常依赖人工操作，使用手持式或背负式喷雾器进行喷洒。这种方式存在一些问题，包括人力成本高、作业效率低、喷洒不均匀等。由于人工操作的局限性，喷洒范围较小，效果不稳定。此外，人工喷洒也存在安全风险，如误伤作业人员、药液泄漏等。
[0003]无人机农药喷洒技术的出现解决了传统农业喷洒方式存在的问题。然而，无人机的电池电量和农药储液量成为影响自动化喷洒作业的重要因素。无人机的电池电量决定了其飞行时间和作业范围。较低的电量限制了无人机的航程和喷洒范围，需要频繁充电或更换电池，从而影响喷洒作业的连续性和效率。农药储液量的增加会增加无人机的负载重量，导致能量消耗增加，从而降低飞行时间和距离。此外，无人机在飞行过程中返回基地进行补液或更换农药储液也会导致喷洒作业的中断和停机时间增加。
[0004]由于农田地面通常崎岖不平，并且常常存在树木、植物等障碍物，这些因素使得无人机难以在地面降落并进行自行补液操作。目前的解决方案包括固定在半空中的补液装置和空中活动的补液装置。使用固定在半空中的补液装置存在搭建困难的问题，需要在农田中安装支架或悬挂装置，增加了操作复杂性和成本。使用空中活动的补液装置可能面临对位问题，即无人机和补液装置之间的位置和对准操作困难。这可能需要复杂的自动对位系统或人工干预，增加了作业复杂性和时间成本。
专利技术内容
[0005]为了提高自动化喷洒作业的效率、安全性和稳定性，减少人工操作，同时能够适应不同农业环境的需求，本申请提供一种自适应风向的农药喷洒无人机的补液方法及相关装置。
[0006]第一方面，本申请提供的一种自适应风向的农药喷洒无人机的补液方法，采用如下的技术方案：
[0007]一种自适应风向的农药喷洒无人机的补液方法，包括以下步骤：
[0008]S1.获取实时图像，基于图像中的气球建立锚点并判断与锚点的距离，并控制无人机飞行到与锚点的预定距离，其中，气球悬挂有储液罐且储液罐能够环绕悬挂连接点自由转动，储液罐的侧面设置有挡风翼板，储液罐的药液输出头设置于储液罐背离挡风翼板的一侧；
[0009]S2.获取风向检测信号，并基于风向检测信号控制无人机环绕锚点飞行到气球的背风面；
[0010]S3.基于实时图像和预存的对接状态图获得相对方位信息，并基于对比结果控制
无人机小距离调节位置并对位连接；
[0011]S4.监测对位完成信号，并基于对位完成信号触发加液流程。
[0012]通过采用上述技术方案，农业用无人机通常为大型无人机，其通常通过储液箱携带农药进行喷洒。喷洒农药的数量取决于多个因素，包括农作物类型、病虫害程度、农药的推荐用量等，且农药使用时需要将其稀释到适当的浓度，具体的浓度取决于农药的配方和使用要求。因此，无人机在进行作业的过程中，通常需要携带大量的药液。药液的携带量决定了单次喷洒面积，也决定了无人机单次的最大工作时长。但是，由于无人机的电池电量消耗速度与无人机的负重相关，当无人机的负重越大时，则无人机的单次工作时间也就越短。无人机的单次工作时间取决于滞空时间和往返时间。因此，常规的思路是尽量减少无人机的往返次数，并降低无人机的单次载重量，这样能够大大延长无人机电池的使用时间。相应的，无人机的补液装置可以灵活地设置在工作区附近，以避免无人机长距离地往返于基地。
[0013]但是，由于工作区通常为山林，比如果树林，因此无人机不适宜进行低空补液。如果利用气球悬挂补液装置，则有气球和储液罐容易受到风向的影响，而导致药液输出头的位置不定，这不利于无人机进行对接。
[0014]因此在本方案中，在无人机需要加液时，控制无人机靠近最近的气球，并打开摄像头，获取实时图像。然后根据图像中的气球位置，和无人机当前的定位信息，建立空间坐标系，并在该空间坐标系内基于气球的位置设定锚点，得到锚点坐标。然后控制无人机靠近锚点，以达到预定距离。这样能够使得无人机的后面的绕行距离有效减小，且避免绕行过程城中无人机所获得的图像丢失气球。在风的影响下，药液输出头的位置确定，且在重力的作用下，储液罐位于气球的正下方，因此无人机绕行到气球的背风面，即可正对于药液输出头。此时将实时图像与预存的对接状态图进行对比，可以获取药液输入头和药液输出头的相对方位信息，以实现无人机小距离的位置调节和对位连接。通过自动对接补给方法，无人机无需人工干预即可完成补液过程。它可以在飞行进程中自动触发对接操作，减少了停机时间和中断，提高了喷洒作业的连续性和效率。
[0015]可选的，所述挡风翼板的数量为五个，所述储液罐为圆柱状，五个所述挡风翼板均设置于所述储液罐上的同一侧半柱面上，且在气球稳定地自由悬停时，五个挡风翼板沿着储液罐的水平环向等距排布，且每个挡风翼板均在气球表面上沿竖向沿伸设置。
[0016]通过采用上述技术方案，五个挡风翼板可以增大受风面和受风角度，并能够让储液罐均衡受到风力，以使得药液输出头稳定地处于背风面。
[0017]可选的，无人机的底部设置有储液箱，所述储液箱的底部设置有喷洒装置，所述储液箱的侧面外延有进液管，所述进液管上设置有进液电磁阀，所述进液管的端部设置有用于与储液罐的药液输出头相对接的药液输入头。
[0018]通过采用上述技术方案，进液电磁阀用于在药液输入头和药液输出头相对接时才打开，以防止发生漏液。
[0019]可选的，所述药液输入头设置有能够通过改变通电电流方向改变磁极的进液电磁线圈；所述药液输出头上设置有能够通电产生磁场的出液电磁线圈，所述进液电磁线圈和出液电磁线圈在药液输入头和药液输出头相对接时能够通电产生磁场以相互吸引或排斥。
[0020]通过采用上述技术方案，在药液输出头和药液输入头成功对接时，进液电磁线圈和出液电磁线圈通电，相互吸引发生锁定。无人机判断药液即将加满时，则反向对进液电磁
线圈通电，以改变进液电磁线圈的磁场方向，使得进液电磁线圈与出液电磁线圈相互排斥。
[0021]可选的，所述药液输出头和药液输入头用于相配合的端面为平面，且药液输出头的端面上设置有若干上圆锥状凹陷，所述药液输入头的端面上设置有若干圆锥状凸起，所述圆锥状凹陷和圆锥状凸起对应设置且相适配。
[0022]通过采用上述技术方案，圆锥状凹陷和圆锥状凸起在无人机靠近时起到导向作用。
[0023]可选的，所述药液输出头上设置有出液电磁阀，所述药液输出头和药液输入头均由绝缘材料制成，所述圆锥状凸起由导电材料制成且电连接于无人机的供电电路以作为供电输出端，所述圆锥状凹陷由导电材料制成且电连接于出液电磁线圈和出液电磁阀；所述出液电磁阀为常闭电磁阀，所述出液电磁阀在通电时开通。
[0024]通过采用上述技术方案，出液电磁阀用于在药液输入头和药液输出头相对接时才打开，以防止发生漏液。且出液电磁阀在圆锥状凹陷和圆锥状凸起相互本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自适应风向的农药喷洒无人机的补液方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.获取实时图像，基于图像中的气球建立锚点并判断与锚点的距离，并控制无人机飞行到与锚点的预定距离，其中，气球悬挂有储液罐且储液罐能够环绕悬挂连接点自由转动，储液罐的侧面设置有挡风翼板，储液罐的药液输出头设置于储液罐背离挡风翼板的一侧；S2.获取风向检测信号，并基于风向检测信号控制无人机环绕锚点飞行到气球的背风面；S3.基于实时图像和预存的对接状态图获得相对方位信息，并基于对比结果控制无人机小距离调节位置并对位连接；S4.监测对位完成信号，并基于对位完成信号触发加液流程。2.根据权利要求1所述的补液方法，其特征在于，所述挡风翼板的数量为五个，所述储液罐为圆柱状，五个所述挡风翼板均设置于所述储液罐上的同一侧半柱面上，且在气球稳定地自由悬停时，五个挡风翼板沿着储液罐的水平环向等距排布，且每个挡风翼板均在气球表面上沿竖向沿伸设置。3.根据权利要求2所述的补液方法，其特征在于，无人机的底部设置有储液箱，所述储液箱的底部设置有喷洒装置，所述储液箱的侧面外延有进液管，所述进液管上设置有进液电磁阀，所述进液管的端部设置有用于与储液罐的药液输出头相对接的药液输入头。4.根据权利要求3所述的补液方法，其特征在于，所述药液输入头设置有能够通过改变通电电流方向改变磁极的进液电磁线圈；所述药液输出头上设置有能够通电产生磁场的出液电磁线圈，所述进液电磁线圈和出液电磁线圈在药液输入头和药液输出头相对接时能够通电产生磁场以相互吸引或排斥。5.根据权利要求4所述的补液方法，其特征在于，所述药液输出头和药液输入头用于相配合的端面为平面，且药液输出头的端面上设置有若干上圆锥状凹陷，所述药液输入头的端面上设置有若干圆锥状凸起，所述圆锥状凹陷和圆锥状凸起对应设置且相适配。6.根据权利要求5所述的补液方法，其特征在于，所述药液输出头上设置有出液电磁阀，所述药液输出头和药液输入头均由绝缘材料制成，所述圆锥状凸起由导电材料制成且电连接于无人机的供电电...
【专利技术属性】
技术研发人员：芮鑫杰，陈建昌，谢作成，
申请(专利权)人：浙江浩诚建设股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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