一种植保多旋翼无人机制造技术

本发明专利技术公开了一种植保多旋翼无人机，其喷洒机构包括喷药机构，无人机本体的螺旋桨包括主螺旋桨和副螺旋桨，且均用于形成下压风场，主螺旋桨的直径大于副螺旋桨的直径，喷药机构的喷嘴位于主螺旋桨的中部的下方，并位于副螺旋桨的下压风场内，本发明专利技术还公开了其作业方法。本发明专利技术通过副螺旋桨的设置，促使药雾借助副螺旋桨的下压风场迅速进入到主螺旋桨的强大的下压风场，并被风场包裹几乎不会飘到风场外，使药雾运动更可控且迅速地到达目标位置，最大程度地降低药雾的飘逸和蒸发损耗。本发明专利技术的作业方法更更科学合理高效，可满足实际施药的多种个性化需求，适用范围更广，利于植保多旋翼无人机的推广应用。

A multi rotor rotor UAV

The invention discloses a plant protection multi-rotor UAV, whose spraying mechanism includes a spraying mechanism, and the propeller of the UAV body includes a main propeller and a sub-propeller, and is used to form a downwind field. The diameter of the main propeller is larger than that of the sub-propeller, and the nozzle of the spraying mechanism is located below the middle of the main propeller, and The invention also discloses the operation method in the downward pressure wind field of the auxiliary propeller. Through the setting of the sub-propeller, the powder mist can quickly enter the strong down-pressure wind field of the main propeller with the aid of the down-pressure wind field of the sub-propeller, and can hardly float out of the wind field wrapped by the wind field, so that the movement of the powder mist can be more controllable and quickly reaching the target position, thus reducing the drift and evaporation loss of the powder mist to the greatest extent. The operation method of the invention is more scientific, reasonable and efficient, can satisfy various individualized requirements of actual application of pesticides, has a wider application range, and is beneficial to the popularization and application of the plant protection multi-rotor UAV.

【技术实现步骤摘要】
一种植保多旋翼无人机
本专利技术涉及植保无人机领域，具体涉及一种植保多旋翼无人机。
技术介绍
据统计，中国目前使用的植保机械以手动和小型机电动喷雾机为主，其中手动施药药械、背负式机动药械分别占国内植保机械保有量的93.07％和5.53％，拖拉机悬挂式植保机械约占0.57％，植保作业投入的劳力多、劳动强度大，施药人员中毒事件时有发生。目前国内农药用量越来越大，作业成本高，且浪费严重，资源有效利用率低下，作物产量和质量难以得到保障，同时带来严重的水土资源污染、生态系统失衡、农产品品质下降等问题。而为解决上述的问题，目前出现的较多的是常用的农业航空播撒植保无人机，植保无人机，顾名思义是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，包括飞行平台和喷洒机构，通过地面遥控或导航飞控，来实现喷洒作业，可以喷洒药剂、种子、粉剂等，植保无人机不受地型限制，前往人力难到达或移动困难的山区等地施药，减少人力负担及降低危险性，其主要形式有无人直升机和多旋翼无人机。然而目前的植保多旋翼无人机，普遍为简单地直接将多旋翼无人机与喷洒机构结合在一起，并存在以下不足：1.使用时，一方面，螺旋桨旋转时，其下压风场的中部近螺旋桨处风力很小，料液不能被迅速加速而到达目标位置，在空中四面八方随意方向漂移，飘逸和蒸发损耗现象严重，当料液含有农药成分时，还会对周边环境安全形成威胁。例如，不管压力喷头和离心喷头，喷出直径在几十微米的药雾从4-6米空中自由降落要1分多钟，这个空中过程，有被风吹跑(又称飘逸量)，有因太阳、高温、干燥(湿度小)直接蒸发，导致吸附到目标叶子上的药雾与喷头出水量的比值不到一半。2.以往的无人机是根据当前GPS位置来定位定点飞行的。在田间撒料和喷洒过程，如同以前CRT老电视机一个阴极射线点在荧光屏扫描一行再隔一列再扫描一行的原理类同，也是用点画一个面。其自身定位精度低，GPS精度比较差在2-10米，不管是人工操控或自动操控，均存在漏作业和重作业的缺陷，还会引起无人机对自身定位位置判断误差太大，以致撞树摔机，或返回降落点停偏移出事故。3.喷药时的药雾长度太短，尤其对于高杆作物、树或具有大厚密的叶子的作物，不仅药雾只能覆盖其上部叶子表面，不能覆盖其中下部叶子，而且更难让药液覆盖叶子的下表面，打药不均匀。4.不能适应对于坡地散植的高杆树木的仿地定高作业，使用时，存在频繁上下飞行，飞行不平稳现象，耗能并存在摔机风险。5.喷洒机构功能单一、集成度低、结构复杂以及控制不方便，例如，有的只有撒料功能或喷药功能，有的喷洒机构不能通过遥控端控制，其结构不够简洁，降低了无人机的载料量。由于上述不足，不能很好地满足植保实际需求，限制了其广泛推广应用。
技术实现思路
为克服现有技术存在的上述不足，本专利技术提供一种植保多旋翼无人机，其能够使药雾运动更可控且迅速地到达目标位置，最大程度地降低药雾的飘逸和蒸发损耗。本专利技术通过以下技术方案实现：一种植保多旋翼无人机，包括遥控装置、无人机本体和喷洒机构，所述喷洒机构包括喷药机构，所述无人机本体的螺旋桨包括主螺旋桨和副螺旋桨，且均用于形成下压风场，所述主螺旋桨的直径大于所述副螺旋桨的直径，所述喷药机构的喷嘴位于所述主螺旋桨的中部的下方，并位于所述副螺旋桨的下压风场内。优选的，所述无人机本体包括定位装置，所述定位装置与所述无人机本体的中央处理器连接，多个所述定位装置用于分别采集同一平面的不同位置的信息，以供所述中央处理器差分和修正位置信息。优选的，所述无人机本体上设有高压静电发生装置，所述高压静电发生装置包括高压静电释放电路，所述高压静电释放电路的正极端设于所述螺旋桨，其负极端与所述喷洒机构的药液连接，以使所述喷洒机构的药液形成负离子。优选的，所述无人机本体上设有与其中央处理器连接的向下测距雷达，在仿地定高飞行时，所述中央处理器通过以下阻尼函数控制所述无人机本体向下飞行：x＝exp(-at)×A×cos(bt+phi)其中，exp是以自然对数为底的指数函数，a，b，A，phi由系统的阻尼，劲度系数，滑块质量以及初状态决定。优选的，所述无人机本体的中央处理器通过地理三维坐标叠加周期函数控制其飞行航线，和/或通过机体坐标系叠加周期函数控制其飞行姿态。优选的，所述周期函数的形式包括周期性的三角波、方波或正弦波。优选的，所述喷洒机构还包括撒料机构，所述撒料机构包括撒料电机和撒料离心盘，所述撒料离心盘安装于所述撒料电机，所述喷药机构包括水泵和喷头装置，所述喷头装置包括防水电机和所述喷嘴，所述喷嘴为离心式喷嘴，并安装于所述防水电机，所述撒料电机、所述水泵和所述防水电机均通过电子调速器与所述无人机本体的中央处理器连接，并可被所述遥控装置控制。优选的，多个所述离心式喷嘴安装于一所述防水电机。本专利技术还提供一种上述任意一种植保多旋翼无人机的作业方法，其作业方法更科学合理高效，包括以下步骤：a.对作业区用无人机地理测绘或采点器测绘，获得包括经度、维度及海拔高度信息的目标数据库；b.将上述目标数据库中的海拔高度加上飞行离作物定高，得到飞行坐标数据库；c.基于上述飞行坐标数据库，设定作业动作、作业路径和作业类型；d.基于上述飞行坐标数据库，计算飞行最短路径；以及e.根据上述最短路径进行作业。优选的，所述作业动作包括旋转和/或翻滚，所述作业路径的形状包括圆形、多边形、多角形和螺旋形中的至少一种，所述作业种类包括喷洒、撒料、修剪、喷涂、采摘和播种中的至少一种。本专利技术通过副螺旋桨的设置，可最大程度上缩小平静区，促使药雾借助副螺旋桨的下压风场迅速进入到主螺旋桨的强大的下压风场，并被风场包裹几乎不会飘到风场外，使药雾运动更可控且迅速地到达目标位置，最大程度地降低药雾的飘逸和蒸发损耗，提高喷雾的长度和力度以适用于高杆作物或大厚密的叶子。通过同个电机装多个离心式喷嘴，提高出雾量。通过多个定位装置的设置，提高了定位精度，作业更精准可靠。通过高压静电发生装置的设置使施药更均匀，更环保节约。喷洒机构还具备撒料机构，多功能完成植保作业。本专利技术的作业方法更科学合理高效。通过作业动作、作业路径和作业类型的设定可使无人机满足实际施药的多种个性化需求，适用范围更广，利于植保多旋翼无人机的推广应用。附图说明下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。图1为本专利技术实施例植保多旋翼无人机的部分结构示意图；图2为本专利技术实施例植保多旋翼无人机的原理示意图；图3为本专利技术实施例地理三维坐标叠加正弦波的示意图；图4为本专利技术实施例的作业示意图；图5为本专利技术实施例的平地飞行作业示意图；图6为本专利技术实施例的坡地飞行作业示意图。图1和图3-6中各标号对应如下，主螺旋桨1，副螺旋桨2，旋翼臂3，喷嘴4，正弦波5，作业路径6，树7，地面8，植株9，第一飞行路径10，第二飞行路径11，第三飞行路径12。具体实施方式下面结合附图以及实施方式对本专利技术进行进一步的描述：作为一种示例，本实施例的植保多旋翼无人机，包括遥控装置、无人机本体和喷洒机构，喷洒机构包括喷药机构，如图1所示，无人机本体的螺旋桨包括主螺旋桨1和副螺旋桨2，驱动电机固定于旋翼臂3上，主螺旋桨1的直径大于副螺旋桨2的直径，喷药机构的喷嘴4位于主螺旋桨1的中部的下方，并位于副螺旋桨2的下压风场内。使用时，主螺旋桨1和副螺旋桨2均形成下压风场。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植保多旋翼无人机，包括遥控装置、无人机本体和喷洒机构，所述喷洒机构包括喷药机构，其特征在于，所述无人机本体的螺旋桨包括主螺旋桨和副螺旋桨，且均用于形成下压风场，所述主螺旋桨的直径大于所述副螺旋桨的直径，所述喷药机构的喷嘴位于所述主螺旋桨的中部的下方，并位于所述副螺旋桨的下压风场内。

【技术特征摘要】
1.一种植保多旋翼无人机，包括遥控装置、无人机本体和喷洒机构，所述喷洒机构包括喷药机构，其特征在于，所述无人机本体的螺旋桨包括主螺旋桨和副螺旋桨，且均用于形成下压风场，所述主螺旋桨的直径大于所述副螺旋桨的直径，所述喷药机构的喷嘴位于所述主螺旋桨的中部的下方，并位于所述副螺旋桨的下压风场内。2.根据权利要求1所述的一种植保多旋翼无人机，其特征在于，所述无人机本体包括定位装置，所述定位装置与所述无人机本体的中央处理器连接，多个所述定位装置用于分别采集同一平面的不同位置的信息，以供所述中央处理器差分和修正位置信息。3.根据权利要求1所述的一种植保多旋翼无人机，其特征在于，所述无人机本体上设有高压静电发生装置，所述高压静电发生装置包括高压静电释放电路，所述高压静电释放电路的正极端设于所述螺旋桨，其负极端与所述喷洒机构的药液连接，以使所述喷洒机构的药液形成负离子。4.根据权利要求1所述的一种植保多旋翼无人机，其特征在于，所述无人机本体上设有与其中央处理器连接的向下测距雷达，在仿地定高飞行时，所述中央处理器通过以下阻尼函数控制所述无人机本体向下飞行：x＝exp(-at)×A×cos(bt+phi)其中，exp是以自然对数为底的指数函数，a，b，A，phi由系统的阻尼，劲度系数，滑块质量以及初状态决定。5.根据权利要求1所述的一种植保多旋翼无人机，其特征在于，所述无人机本体的中央处理器通过地理三维坐标叠加周期函数控制其飞行航线，和...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴李海，
申请(专利权)人：吴李海，
类型：发明
国别省市：广东,44