農業無人飛行器及其噴灑控制方法與流程
2023-10-31 14:23:02 2
本發明涉及一種無人飛行器，特別涉及一種農業無人飛行器及其噴灑控制方法。
背景技術：
目前市場上的多旋翼農業無人飛行器一般採用單水泵接管道，管道連接噴頭，從而形成噴灑液路。該方法僅單純實現液路系統的開關通斷，無法實現農業無人飛行器的精準控制噴灑。
技術實現要素：
鑑於此，本發明有必要提供一種能夠提高噴灑精度的農業無人飛行器及其噴灑控制方法。
一種農業無人飛行器，包括：
機架；
飛行動力裝置，安裝在所述機架上，用於提供飛行動力；
多個噴頭，安裝在所述飛行動力裝置的下方；
多個水泵，分別與多個所述噴頭連通，用於將液流輸送至所述噴頭，通過所述噴頭噴灑出去；以及
控制器，與所述水泵電連接，
其中，所述控制器能夠選擇性地控制多個所述水泵，通過選取的所述水泵連通的所述噴頭進行噴灑。
一種農業無人飛行器的噴灑控制方法，所述方法包括：
從多個水泵中選取至少一個所述水泵，其中多個所述水泵分別與多個噴頭連通；以及
控制選取的至少一個所述水泵開始工作，通過至少一個所述水泵連通的噴頭進行噴灑。
通過選擇性地控制多個所述水泵，選取相應的噴頭進行噴灑，從而進行控制噴灑區域或噴灑效果，進而提高噴灑的精準度。
附圖說明
圖1為本發明的實施例一的農業無人飛行器的側視圖；
圖2為圖1所示的農業無人飛行器的仰視圖；
圖3為本發明的實施例二的農業無人飛行器的立體圖；
圖4為圖3所示的農業無人飛行器的仰視圖；
圖5為圖3所示的農業無人飛行器的控制器的控制原理圖；
圖6為本發明的實施例的農業無人飛行器的噴灑控制方法的流程圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
需要說明的是，當組件被稱為「固定於」另一個組件，它可以直接在另一個組件上或者也可以存在居中的組件。當一個組件被認為是「連接」另一個組件，它可以是直接連接到另一個組件或者可能同時存在居中組件，在可能的情況下，也可以是兩個組件直接一體成型。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
本發明提供一種農業無人飛行器，其設有多個噴頭，用於噴灑農藥、水等液體。根據不同條件通過選擇不同位置的噴頭，實現相應的噴灑效果，從而提高噴灑精度。
在其中一個實施例中，根據所述農業無人飛行器的飛行方向，選擇適應位置的噴頭，例如，如果需要增大噴灑的穿透力，則在農業無人飛行器朝向機頭方向飛行時，選取機頭方向的噴頭，使得噴出的霧滴經過無人飛行器的飛行動力裝置產生的氣流作用下，加速朝向下方噴出。如果為了避免噴頭噴出的霧滴受到氣流影響，則在農業無人飛行器朝向機頭方向飛行時，選取機尾方向的噴頭，使得噴出的霧滴受到無人飛行器的飛行動力裝置產生的氣流的影響。
在其中一些實施例中，根據所述農業無人飛行器的作業環境的風向，選擇適應位置的噴頭，例如，如果農業無人飛行器逆風飛行，則選擇機頭方向的噴頭，以儘量減少噴灑的霧滴的漂移產生的誤差。如果農業無人飛行器順風飛行，則選擇機尾方向的噴頭，以儘量減少噴灑的霧滴的漂移產生的誤差。
在其中一些實施例中，根據所述農業無人飛行器相較於作業區域的朝向，選擇適應位置的噴頭，例如，如果所述農業無人飛行器順時針沿著作業區域的邊界進行噴灑，則選擇所述農業無人飛行器的右側的噴頭，以避免過多的噴灑到作業區域的外部。如果所述農業無人飛行器逆時針沿著作業區域的邊界進行噴灑，則選擇所述農業無人飛行器的左側的噴頭，以避免過多的噴灑到作業區域的外部。
在其中一些實施例中，所述農業無人飛行器可以根據預設條件，自動選取相應位置的噴頭。或者，所述農業無人飛行器可以用戶的輸入信息選取相應位置的噴頭，並由用戶根據當時條件來選擇。
下面結合附圖，對本發明的一些實施方式作詳細說明。在不衝突的情況下，下述的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
請參閱圖1及圖2，本發明的實施例一的農業無人飛行器10，包括機架11、飛行動力裝置12、多個噴頭13、多個水泵14、以及控制器15。
飛行動力裝置12安裝在所述機架11上，用於提供飛行動力。多個噴頭13安裝在所述飛行動力裝置12的下方。多個水泵14分別與多個所述噴頭13連通，用於將液流輸送至所述噴頭13，通過所述噴頭13噴灑出去。控制器15與所述水泵14電連接。水箱16，用於盛裝液體，多個所述水泵14與所述水箱16連通。
其中，所述控制器15能夠選擇性地控制多個所述水泵14，通過選取的所述水泵14連通的所述噴頭13進行噴灑。
通過選擇性地控制多個所述水泵14，選取相應的噴頭13進行噴灑，從而進行控制噴灑區域或噴灑效果，進而提高噴灑的精準度。
多個噴頭13位於所述無人飛行器的機架11的不同位置，例如，在圖示的實施例中，多個噴頭13分別位於多個飛行動力裝置12的正下方。其中一部分所述噴頭13靠近所述農業無人飛行器10的機頭設置，另外一部分所述噴頭13靠近所述農業無人飛行器10的機尾設置。
其中，靠近所述農業無人飛行器10的機頭設置的多個所述噴頭13，通過同一水泵14連通；靠近所述農業無人飛行器10的機尾設置的多個所述噴頭13，通過同一水泵14連通，從而方便地選取靠近所述農業無人飛行器10的機頭設置的多個所述噴頭13，或者靠近所述農業無人飛行器10的機尾設置的多個所述噴頭13。
請參閱圖3至圖5，本發明的實施例二的農業無人飛行器100，包括機架110、飛行動力裝置120、多個噴頭130、多個水泵140、以及控制器150。
飛行動力裝置120安裝在所述機架110上，用於提供飛行動力。多個噴頭130安裝在所述飛行動力裝置120的下方。多個水泵140分別與多個所述噴頭130連通，用於將液流輸送至所述噴頭130，通過所述噴頭130噴灑出去。控制器150與所述水泵140電連接。水箱160，用於盛裝液體，多個所述水泵140與所述水箱160連通。
其中，所述控制器150能夠選擇性地控制多個所述水泵140，通過選取的所述水泵140連通的所述噴頭130進行噴灑。
通過選擇性地控制多個所述水泵140，選取相應的噴頭130進行噴灑，從而進行控制噴灑區域或噴灑效果，進而提高噴灑的精準度。
機架110的結構可以根據不同需求來設計，例如，在圖示的實施例中，所述機架110包括中心體110a、機臂110b以及著陸腳架110c。所述機臂110b與所述中心體110a連接，用於支撐所述飛行動力裝置120。所述著陸腳架110c與所述中心體110a或所述機臂110b連接。
飛行動力裝置120可以為電動動力裝置，也可以為電動動力裝置。具體在圖示的實施例中，飛行動力裝置12包括螺旋槳以及驅動螺旋槳轉動的電機。
所述噴頭130位於所述飛行動力裝置120的正下方或斜下方。具體在圖示的實施例中，多個所述噴頭130安裝在所述機臂110b或/及所述著陸腳架110c上。當多個所述噴頭130安裝在所述機臂110b，以便於噴頭130位於所述飛行動力裝置120的正下方，從而更加利於提高噴頭130噴灑的穿透力。
多個所述噴頭130的具體位置也可以根據不同需求來設計，例如，多個所述噴頭130分別相較於所述農業無人飛行器100的橫滾軸對稱設置，或者，多個所述噴頭130分別相較於所述農業無人飛行器100的俯仰軸對稱設置。
當多個所述噴頭130分別相較於所述農業無人飛行器100的橫滾軸對稱設置時，便於控制所述農業無人飛行器100的左右側的噴頭130進行噴灑，例如，如果所述農業無人飛行器100沿著順時針方向沿著作業區域的邊界噴灑時，可以控制控制所述農業無人飛行器100的右側的噴頭130進行噴灑。如果所述農業無人飛行器100沿著逆時針方向沿著作業區域的邊界噴灑時，可以控制控制所述農業無人飛行器100的左側的噴頭130進行噴灑。
具體在圖示的實施例中，多個所述噴頭130包括機頭方向噴頭130aa以及機尾方向噴頭130bb，所述機頭方向噴頭130aa靠近所述農業無人飛行器100的機頭設置，所述機尾方向噴頭130bb靠近所述農業無人飛行器100的機尾設置。
如果需要增大噴灑的穿透力，則在農業無人飛行器100朝向機頭方向飛行時，選取機頭方向噴頭130aa，使得噴出的霧滴經過無人飛行器的飛行動力裝置120產生的氣流作用下，加速朝向下方噴出。如果為了避免噴頭130噴出的霧滴受到氣流影響，則在農業無人飛行器100朝向機頭方向飛行時，選取機尾方向噴頭130bb，使得噴出的霧滴受到無人飛行器的飛行動力裝置120產生的氣流的影響。
每個所述水泵140同時連通多個所述噴頭130。例如，所述農業無人飛行器100的橫滾軸的每一側的所述噴頭130為多個，並且共同連通一個所述水泵140。或者，所述農業無人飛行器100的俯仰軸的每一側的所述噴頭130為多個，並且共同連通一個所述水泵140。
由於位於相同區域的噴頭130同時連通同一個水泵140，便於控制該同一區域的噴頭130進行噴灑，例如，通過一個水泵140控制所述農業無人飛行器100的橫滾軸的相應一側的多個所述噴頭130進行噴灑，或者，通過一個水泵140控制所述農業無人飛行器100的俯仰軸的相應一側的多個所述噴頭130進行噴灑。
具體在圖示的實施例中，所述機頭方向噴頭130a為可以多個。多個所述機頭方向噴頭130a分別位於所述機架110的兩側。多個所述機頭方向噴頭130a與同一個所述水泵140相連通。所述機尾方向噴頭130b可以為多個。多個所述機頭方向噴頭130a分別位於所述機架110的兩側。多個所述機頭方向噴頭130a與同一個所述水泵140相連通。
所述控制器150可以根據用戶的輸入信號選擇控制多個所述水泵140。或者，所述控制器150可以根據預設條件自動選擇控制多個所述水泵140，所述預設條件包括如下至少一種：所述農業無人飛行器100的飛行方向，作業環境的風向，所述農業無人飛行器100相較於作業區域的朝向。
例如，所述控制器150可以根據飛行方向自動選擇控制多個所述水泵140。在其中一個實施例中，所述農業無人飛行器100朝向機頭方向時，所述控制器150選擇控制所述機頭方向噴頭130a或所述機尾方向噴頭130b連通的所述水泵140，從而通過所述機頭方向噴頭130a或所述機尾方向噴頭130b進行噴灑。
在其中一個實施例中，所述控制器150可以根據農業無人飛行器100相較於作業區域的朝向，自動選擇控制所述農業無人飛行器100的橫滾軸的其中一側的所述噴頭130連通的水泵140，或者所述農業無人飛行器100的橫滾軸的另外一側的所述噴頭130連通的水泵140。
在其中一個實施例中，所述控制器150可以根據所述農業無人飛行器100的飛行方向，或者作業環境的風向，或者結合飛行方向及作業環境的風向，選擇控制所述農業無人飛行器100的俯仰軸的其中一側的所述噴頭130連通的水泵140，或者所述農業無人飛行器100的俯仰軸的另外一側的所述噴頭130連通的水泵140。
具體在圖示的實施例中，所述農業無人飛行器100朝向機尾方向時，所述控制器150選擇控制所述機頭方向噴頭130a或所述機尾方向噴頭130b連通的所述水泵140，從而通過所述機頭方向噴頭130a或所述機尾方向噴頭130b進行噴灑。例如，如果需要增大噴灑的穿透力，則在農業無人飛行器100朝向機頭方向飛行時，選取機頭方向噴頭130a，使得噴出的霧滴經過無人飛行器的飛行動力裝置120產生的氣流作用下，加速朝向下方噴出。如果為了避免噴頭130噴出的霧滴受到氣流影響，則在農業無人飛行器100朝向機頭方向飛行時，選取機尾方向噴頭130b，使得噴出的霧滴受到無人飛行器的飛行動力裝置120產生的氣流的影響。
所述控制器150的具體構造也可以根據不同需求來設計，具體在圖示的實施例中，所述控制器150包括飛行器控制器150a、以及多個電調150b。飛行器控制器150用於控制所述農業無人飛行器100的飛行姿態。多個電調150b與所述飛行控制器150通信連接。
所述水泵140可以為隔膜泵、轉子泵、葉片泵、離心泵、軸流泵、混流泵、漩渦泵、射流泵等。其中，所述水泵140包括驅動電機140a，每個所述電調150b與一個所述水泵140的所述電機140a電連接，用於控制所述電機140a的工作狀態。
所述電機可以為有刷直流電機，或者無刷直流電機。所述電機可以為外轉子電機，也可以內轉子電機。具體在圖示的實施例中，所述電機為無刷直流電機，所述電調通過pwm波調製方式驅動所述電機。通過無刷電調pwm數值變化，控制水泵140轉速變化，從而控制水泵140輸出壓力值的變化，實現噴頭130流量大小的控制，從而進一步提高噴灑的精度。
水箱160可以通過管道與水泵140連通。水泵140通過管道與噴頭130連通。水泵140將水箱160內的液體抽取後，通過所述管道輸送到噴頭130處，通過噴頭130噴灑出去。
水箱160可以盛裝農藥、水等液體。水箱160可以安裝在機架110的中心體110a下方，具體地，水箱160可以與機架110的中心體110a固定連接，或者，水箱160可以與機架110的著陸腳架110c固定連接。
請參閱圖3及圖6，基於上述農業無人飛行器100，本發明還提供一種農業無人飛行器100的噴灑控制方法。
本發明的實施例的農業無人飛行器100的噴灑控制方法，所述方法包括如下步驟。
s101，從多個水泵140中選取至少一個所述水泵140，其中多個所述水泵140分別與多個噴頭130連通。
多個所述噴頭130的具體位置也可以根據不同需求來設計，例如，多個所述噴頭130分別相較於所述農業無人飛行器100的橫滾軸對稱設置，選取所述農業無人飛行器100的橫滾軸的其中一側的所述噴頭130連通的水泵140，或者所述農業無人飛行器100的橫滾軸的另外一側的所述噴頭130連通的水泵140。
或者，多個所述噴頭130分別相較於所述農業無人飛行器100的俯仰軸對稱設置。選取所述農業無人飛行器100的俯仰軸的其中一側的所述噴頭130連通的水泵140，或者所述農業無人飛行器100的俯仰軸的另外一側的所述噴頭130連通的水泵140。
具體在圖示的實施例中，多個所述噴頭130包括機頭方向噴頭130a以及機尾方向噴頭130b，所述機頭方向噴頭130a靠近所述農業無人飛行器100的機頭設置，所述機尾方向噴頭130b靠近所述農業無人飛行器100的機尾設置。
每個所述水泵140同時連通多個所述噴頭130。例如，所述農業無人飛行器100的橫滾軸的每一側的所述噴頭130為多個，並且共同連通一個所述水泵140。或者，所述農業無人飛行器100的俯仰軸的每一側的所述噴頭130為多個，並且共同連通一個所述水泵140。
具體在圖示的實施例中，所述機頭方向噴頭130a為可以多個。多個所述機頭方向噴頭130a分別位於所述機架110的兩側。多個所述機頭方向噴頭130a與同一個所述水泵140相連通。所述機尾方向噴頭130b可以為多個。多個所述機頭方向噴頭130a分別位於所述機架110的兩側。多個所述機頭方向噴頭130a與同一個所述水泵140相連通。
所述農業無人飛行器100朝向機頭方向時，選取所述機頭方向噴頭130a或所述機尾方向噴頭130b連通的所述水泵140，通過所述機頭方向噴頭130a或所述機尾方向噴頭130b進行噴灑。
或者，所述農業無人飛行器100朝向機尾方向時，選取所述機頭方向噴頭130a或所述機尾方向噴頭130b連通的所述水泵140，通過所述機頭方向噴頭130a或所述機尾方向噴頭130b進行噴灑。
s102，控制選取的至少一個所述水泵140開始工作，通過至少一個所述水泵140連通的噴頭130進行噴灑。
所述水泵140可以為隔膜泵、轉子泵、葉片泵、離心泵、軸流泵、混流泵、漩渦泵、射流泵等。其中，所述水泵140包括驅動電機，每個所述電調與一個所述水泵140的所述電機電連接，用於控制所述電機的工作狀態。
所述電機可以為有刷直流電機，或者無刷直流電機。所述電機可以為外轉子電機，也可以內轉子電機。具體在圖示的實施例中，所述電機為無刷直流電機，通過pwm波調製方式驅動所述電機。
本發明的許多特徵能夠以、使用或藉助於硬體、軟體、固件或它們的組合來執行。因此，本發明的特徵可以使用處理系統(例如，包括一個或多個處理器)來實現。示例性的處理器可以包括但不限於一個或多個通用微處理器(例如，單核或多核處理器)、專用集成電路、專用指令集處理器、圖形處理單元、物理處理單元、數位訊號處理單元、協處理器、網絡處理單元、音頻處理單元、加密處理單元等。
本發明的特徵能夠以、使用或藉助於電腦程式產品來實現，所述電腦程式產品是在其上/其中儲存有指令的一個或多個存儲介質或者一個或多個計算機可讀介質，所述指令可以用於對處理系統進行編程以執行本文所述的任何特徵。存儲介質可以包括但不限於任何類型的盤，包括軟盤、光碟、dvd、cd-rom、微硬碟和磁光碟、rom、ram、eprom、eeprom、dram、vram、快閃記憶體設備、磁卡或光卡、納米系統(包括分子存儲器ic)或者任何類型的適合於儲存指令和/或數據的介質或設備。
通過儲存於一個或多個機器可讀介質中的任何一個上，本發明的特徵可以併入軟體和/或固件中以控制處理系統的硬體，並使處理系統能夠與利用本發明的結果的其他機構進行交互。此類軟體或固件可以包括但不限於應用代碼、設備驅動程序、作業系統和執行環境/容器。
本發明的特徵還可以例如使用諸如專用集成電路(asic)和現場可編程門陣列(fpga)器件等硬體組件而以硬體實現。實現硬體狀態機以執行本文所述的功能對於相關領域技術人員而言將會是顯而易見的。
此外，本發明可以便利地使用一個或多個常規的通用或專用數字計算機、計算設備、機器或微處理器(包括根據本公開內容的教導而編程的一個或多個處理器、存儲器和/或計算機可讀介質)來實現。對於軟體領域技術人員將會顯而易見的是，熟練的編程者可以基於本公開內容的教導而方便地準備適當的軟體編碼。
在本發明所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的相關裝置和方法，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述模塊或單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。
所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。
另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。
所述集成的單元如果以軟體功能單元的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基於這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟體產品的形式體現出來，該計算機軟體產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得計算機處理器(processor)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、移動硬碟、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光碟等各種可以存儲程序代碼的介質。
以上所述僅為本發明的實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。