本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)自動(dòng)噴灑方法，及實(shí)施該方法的農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)。
背景技術(shù)：
眾所周知，農(nóng)作物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)受到病蟲(chóng)侵害等各種有礙其生長(zhǎng)的侵害。人工作業(yè)、傳統(tǒng)農(nóng)用機(jī)機(jī)械在噴藥、施肥、播種等田間作業(yè)中都存在一定的局限性，而近來(lái)新興的農(nóng)用無(wú)人機(jī)也存在技術(shù)難點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中，無(wú)人機(jī)的移動(dòng)速度比地面機(jī)車行駛的速度快很多，施藥時(shí)機(jī)稍有延誤，就會(huì)造成大面積的農(nóng)藥漏噴或多噴的現(xiàn)象出現(xiàn)，所以控制好施藥時(shí)的藥量就成為非常重要的因素，因此無(wú)人機(jī)對(duì)于加載的施藥系統(tǒng)在運(yùn)算速度、指令發(fā)送和反饋速度和各個(gè)機(jī)構(gòu)間通訊速度都有非常高的要求，同時(shí)無(wú)人機(jī)噴灑農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較高，尤其是無(wú)人機(jī)對(duì)復(fù)雜地形有著很好的適應(yīng)性。
傳統(tǒng)的人工進(jìn)行田間作業(yè)，工作效率低下，無(wú)法快速進(jìn)行大面積農(nóng)田噴灑農(nóng)藥、播種等作業(yè)。本次發(fā)明的農(nóng)用無(wú)人機(jī)噴灑農(nóng)藥有著顯著的優(yōu)勢(shì)，其作業(yè)效率將提高百倍以上，農(nóng)藥對(duì)作業(yè)人員的危害近乎為零，大大減輕作業(yè)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高100倍以上的經(jīng)濟(jì)效益。
傳統(tǒng)機(jī)械如遙控噴藥機(jī)等進(jìn)行田間作業(yè)，傳統(tǒng)機(jī)械具有作業(yè)速度較慢，耗油量大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)范圍小的劣勢(shì)，而本次發(fā)明的農(nóng)用無(wú)人機(jī)可以較傳統(tǒng)機(jī)械提高十倍以上的工作效率，并且作業(yè)范圍巨大，可以輕松完成超大面積農(nóng)田的噴灑農(nóng)藥、施肥、播種等工作，提高10倍以上的經(jīng)濟(jì)效益。
有人駕駛飛機(jī)噴灑農(nóng)藥時(shí)，需要消耗大量財(cái)力，增加農(nóng)民作業(yè)的成本，同時(shí)也存在人才局限性，需要專業(yè)人才才能完成噴藥作業(yè)，而且具有一定的危險(xiǎn)性。而本次發(fā)明的農(nóng)用無(wú)人機(jī)與有人駕駛農(nóng)藥噴灑飛機(jī)相比將降低成本20倍以上，同時(shí)也具有安全性高、操控性簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
用地面站控制或遙控器控制的農(nóng)用無(wú)人機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作，需要人工全程進(jìn)行遙控，并且操作人員需要經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，學(xué)習(xí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，同時(shí)通過(guò)地面站控制的農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)工作范圍也存在局限性，而本發(fā)明的無(wú)人機(jī)可通過(guò)手機(jī)app軟件進(jìn)行自動(dòng)控制。而且一人可操控多架無(wú)人機(jī)，通過(guò)簡(jiǎn)便的操作就可以使無(wú)人機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)化作業(yè)，與地面站控制或遙控器控制相比，可提高10倍以上經(jīng)濟(jì)效益。
普通定高的農(nóng)用無(wú)人機(jī)只能設(shè)定固定飛行高度進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)高度無(wú)法存在很大的危險(xiǎn)性，而本次發(fā)明的農(nóng)用無(wú)人機(jī)運(yùn)用紅外線感應(yīng)定高器，能自動(dòng)調(diào)節(jié)飛行高度，從而能夠靈活地避開(kāi)障礙物，讓無(wú)人機(jī)作業(yè)時(shí)能更安全更合理。
普通的農(nóng)用無(wú)人機(jī)如遇農(nóng)藥用盡或者電池電量低的情況，只能通過(guò)人工控制無(wú)人機(jī)返航，而且一人只能控制一架無(wú)人機(jī)，工作效率低，不夠智能化，而本次發(fā)明的農(nóng)用無(wú)人機(jī)能夠自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)農(nóng)藥是否用盡或是否低電量，并且全自動(dòng)返航，而且一人可以操控多架無(wú)人機(jī)進(jìn)行作業(yè)，更加智能化，能提高10倍以上的工作效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)自動(dòng)噴灑方法，及實(shí)施該方法的農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)。解決現(xiàn)有技術(shù)中，需要靠人工進(jìn)行勞作，及現(xiàn)有無(wú)人機(jī)，需要靠人工通過(guò)遙控器操作，操作繁瑣，不方便，且無(wú)法均勻作業(yè)的問(wèn)題。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：
一種農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)自動(dòng)噴灑方法，其包括以下步驟：
（1）設(shè)置無(wú)人機(jī)本體；于無(wú)人機(jī)本體上設(shè)有噴灑裝置，水箱，gps信號(hào)接收機(jī)，紅外線高度傳感器和動(dòng)力機(jī)構(gòu)；
（2）于無(wú)人機(jī)本體上設(shè)置飛行主控板，于飛行主控板上設(shè)有中央處理器，陀螺儀傳感器，加速度傳感器，無(wú)線收發(fā)器和氣壓計(jì)；
（3）設(shè)置與無(wú)人機(jī)本體配合使用的移動(dòng)控制端，于該移動(dòng)控制端內(nèi)嵌入有控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括：電子地圖模塊，gps定位模塊，噴灑面積獲取模塊，飛行航線確定模塊，數(shù)據(jù)輸入模塊和通信模塊；
（4）上電工作，移動(dòng)控制端通過(guò)gps定位模塊對(duì)所在工作地點(diǎn)進(jìn)行定位，將獲取的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，發(fā)送至電子地圖模塊，由電子地圖模塊根據(jù)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，查找所在區(qū)域的衛(wèi)星照片，并根據(jù)衛(wèi)星照片，對(duì)工作區(qū)域的邊界進(jìn)行多點(diǎn)標(biāo)記，通過(guò)噴灑面積獲取模塊將多點(diǎn)進(jìn)行連接，若有誤差，則通過(guò)數(shù)據(jù)輸入模塊進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)定位點(diǎn)，生成工作區(qū)域作業(yè)范圍圖，并確定作業(yè)面積；
（5）通過(guò)數(shù)據(jù)輸入模塊輸入航線間距、航線高度、噴灑量和飛行速度，飛行航線確定模塊根據(jù)確定的工作區(qū)域，生成飛行航線數(shù)據(jù)，并將飛行航線數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊傳輸至步驟（2）所述飛行主控板，并將航線保存；
（6）飛行主控板通過(guò)無(wú)線收發(fā)器接收到飛行航線數(shù)據(jù)后，動(dòng)力機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，無(wú)人機(jī)本體起飛，由陀螺儀傳感器、加速度傳感器和氣壓計(jì)獲取數(shù)據(jù)，控制無(wú)人機(jī)本體的平穩(wěn)飛行，通過(guò)gps信號(hào)接收機(jī)獲取經(jīng)緯度，并根據(jù)飛行航線數(shù)據(jù)到達(dá)航線初始位置，并根據(jù)紅外線高度傳感器調(diào)節(jié)飛行高度，保持與農(nóng)作物初始設(shè)置的高度；
（7）到達(dá)航線初始位置后，噴灑裝置開(kāi)始工作，無(wú)人機(jī)本體1開(kāi)始自動(dòng)作業(yè)，完成噴灑。
步驟（1）所述水箱內(nèi)設(shè)有水容量傳感器，通過(guò)水容量傳感器判斷液體余量，實(shí)施反饋給飛行主控板，當(dāng)檢測(cè)到液體噴盡時(shí)，發(fā)出返航指令至飛行控制板，通過(guò)gps衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)標(biāo)記當(dāng)前位置后，無(wú)人機(jī)本體返回起飛原點(diǎn)進(jìn)行加液，加液完畢后，無(wú)人機(jī)本體根據(jù)標(biāo)記的坐標(biāo)飛回到待噴位置繼續(xù)工作。
所述步驟（5）還包括：結(jié)合電子地圖的地形數(shù)據(jù)，獲取工作區(qū)域內(nèi)的障礙物體，當(dāng)障礙物高度超過(guò)預(yù)設(shè)高度時(shí)，航線自動(dòng)選擇為繞行，當(dāng)障礙物高度未超過(guò)預(yù)設(shè)高度時(shí)，則航線自動(dòng)選擇為提升高度，從障礙物上方飛過(guò)，且飛過(guò)障礙物時(shí)，噴灑裝置暫停工作。
所述紅外線高度傳感器通過(guò)發(fā)射紅外光，照射農(nóng)作物表面反射給鏡頭，通過(guò)中央處理器編譯成脈沖信號(hào)反饋給飛行主控板，實(shí)時(shí)控制飛行高度；使無(wú)人機(jī)本體根據(jù)植物或山坡的不同高度自動(dòng)調(diào)節(jié)，與植物或山坡保持固定的距離。
所述無(wú)人機(jī)本體上還設(shè)有電池容量檢測(cè)裝置，當(dāng)電池容量低時(shí)，電池容量檢測(cè)裝置將發(fā)出自動(dòng)返航的指令到飛行主控板，通過(guò)gps衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)標(biāo)記當(dāng)前位置后，無(wú)人機(jī)本體返回起飛原點(diǎn)，當(dāng)更換電池完畢后，無(wú)人機(jī)本體根據(jù)標(biāo)記的坐標(biāo)飛回到待噴位置繼續(xù)工作，且往返過(guò)程中噴灑裝置不工作。
一種實(shí)施所述方法的農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)，其包括無(wú)人機(jī)本體，于無(wú)人機(jī)本體上設(shè)有機(jī)殼，無(wú)人機(jī)本體四周設(shè)有多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，且驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)固定環(huán)和插接結(jié)構(gòu)固定于無(wú)人機(jī)本體內(nèi)部中心；于無(wú)人機(jī)本體四周還設(shè)有噴灑裝置，無(wú)人機(jī)本體下部還設(shè)有與噴灑裝置相連接的水箱；于機(jī)殼內(nèi)設(shè)有飛行主控板和電池；其還設(shè)有一與無(wú)人機(jī)本體配合使用的移動(dòng)控制裝置。
所述飛行主控板上設(shè)有中央處理器，陀螺儀傳感器，加速度傳感器，無(wú)線收發(fā)器和氣壓計(jì)，所述移動(dòng)控制裝置內(nèi)嵌入有控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括：電子地圖模塊，gps定位模塊，噴灑面積獲取模塊，飛行航線確定模塊，數(shù)據(jù)輸入模塊和通信模塊。
所述噴灑裝置包括與水箱連接的噴水管和水泵，且噴水管呈環(huán)形繞于無(wú)人機(jī)本體周圍，并向各驅(qū)動(dòng)裝置延伸；于噴水管端點(diǎn)設(shè)有噴頭；所述水箱上還設(shè)有注液管。
所述驅(qū)動(dòng)裝置包括支撐桿，于支撐桿前端設(shè)有電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)上端連接有槳葉。
所述無(wú)人機(jī)本體底部還設(shè)有起落架。
所述移動(dòng)控制端為手機(jī)、平板、電腦等移動(dòng)設(shè)備，通過(guò)下載app軟件即控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)app軟件平臺(tái)下載地圖和通過(guò)gps信息獲取無(wú)人機(jī)噴藥作業(yè)的區(qū)域地圖位置，通過(guò)app軟件平臺(tái)提前設(shè)定無(wú)人機(jī)作業(yè)范圍和作業(yè)路徑（如作業(yè)途中有障礙物可以設(shè)定避開(kāi)）指令無(wú)人機(jī)全自動(dòng)到達(dá)預(yù)定作業(yè)區(qū)域進(jìn)行作業(yè)并按照一定速度、一定間距、一定劑量噴灑農(nóng)藥、播種、施肥，當(dāng)無(wú)人機(jī)飛行作業(yè)結(jié)束后，本次的飛行路徑、位置坐標(biāo)都可以保存在app軟件平臺(tái)上，方便下次進(jìn)行飛行作業(yè)，不需再重新設(shè)定飛行路徑。
通過(guò)紅外線高度傳感器，普通農(nóng)用無(wú)人機(jī)定高器只能規(guī)定無(wú)人機(jī)按照固定的飛行高度進(jìn)行噴藥作業(yè)，而通過(guò)該紅外線高度傳感器使無(wú)人機(jī)可以根據(jù)植物或山坡的不同高度自動(dòng)調(diào)節(jié)，和植物或山坡保持固定的距離，即無(wú)人機(jī)飛行作業(yè)中對(duì)植物的高低或山坡種植的高低進(jìn)行自動(dòng)感應(yīng)檢測(cè)，自動(dòng)調(diào)節(jié)飛行高度，從而能夠靈活地避開(kāi)不同高度的障礙物，讓無(wú)人機(jī)作業(yè)時(shí)能更加精準(zhǔn)，更加合理，更加安全。
通過(guò)本發(fā)明能達(dá)到無(wú)需經(jīng)過(guò)復(fù)雜的培訓(xùn)，只需要一個(gè)小時(shí)便可學(xué)會(huì)，達(dá)到高智能、高效率的全自動(dòng)作業(yè)要求，每人可以同時(shí)操作多架無(wú)人機(jī)，實(shí)現(xiàn)不少噴、不漏噴、不重噴的全方位準(zhǔn)確噴灑，全智能化、自動(dòng)化工作，從而達(dá)到全智能化工業(yè)4.0，讓農(nóng)民學(xué)習(xí)一小時(shí)便可輕松變?yōu)闊o(wú)人機(jī)飛控專家，為農(nóng)民減輕了工作負(fù)擔(dān)，大大提高了10—100倍的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，降低了生產(chǎn)成本。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1.無(wú)人機(jī)本體2.水箱3.飛行主控板4.機(jī)殼5.固定環(huán)
6.電池7.噴水管8.水泵9.噴頭10.注液管
11.支撐桿12.電動(dòng)機(jī)13.槳葉14.起落架。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例：參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)施例提供一種農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)自動(dòng)噴灑方法，其包括以下步驟：
（1）設(shè)置無(wú)人機(jī)本體1；于無(wú)人機(jī)本體1上設(shè)有噴灑裝置，水箱2，gps信號(hào)接收機(jī)，紅外線高度傳感器和動(dòng)力機(jī)構(gòu)；
（2）于無(wú)人機(jī)本體1上設(shè)置飛行主控板3，于飛行主控板3上設(shè)有中央處理器，陀螺儀傳感器，加速度傳感器，無(wú)線收發(fā)器和氣壓計(jì)；
（3）設(shè)置與無(wú)人機(jī)本體1配合使用的移動(dòng)控制端，于該移動(dòng)控制端內(nèi)嵌入有控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括：電子地圖模塊，gps定位模塊，噴灑面積獲取模塊，飛行航線確定模塊，數(shù)據(jù)輸入模塊和通信模塊；
（4）上電工作，移動(dòng)控制端通過(guò)gps定位模塊對(duì)所在工作地點(diǎn)進(jìn)行定位，將獲取的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，發(fā)送至電子地圖模塊，由電子地圖模塊根據(jù)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，查找所在區(qū)域的衛(wèi)星照片，并根據(jù)衛(wèi)星照片，對(duì)工作區(qū)域的邊界進(jìn)行多點(diǎn)標(biāo)記，通過(guò)噴灑面積獲取模塊將多點(diǎn)進(jìn)行連接，若有誤差，則通過(guò)數(shù)據(jù)輸入模塊進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)定位點(diǎn)，生成工作區(qū)域作業(yè)范圍圖，并確定作業(yè)面積；
（5）通過(guò)數(shù)據(jù)輸入模塊輸入航線間距、航線高度、噴灑量和飛行速度，飛行航線確定模塊根據(jù)確定的工作區(qū)域，生成飛行航線數(shù)據(jù)，并將飛行航線數(shù)據(jù)通過(guò)通信模塊傳輸至步驟（2）所述飛行主控板，并將航線保存；
（6）飛行主控板通過(guò)無(wú)線收發(fā)器接收到飛行航線數(shù)據(jù)后，動(dòng)力機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，無(wú)人機(jī)本體1起飛，由陀螺儀傳感器、加速度傳感器和氣壓計(jì)獲取數(shù)據(jù)，控制無(wú)人機(jī)本體1的平穩(wěn)飛行，通過(guò)gps信號(hào)接收機(jī)獲取經(jīng)緯度，并根據(jù)飛行航線數(shù)據(jù)到達(dá)航線初始位置，并根據(jù)紅外線高度傳感器調(diào)節(jié)飛行高度，保持與農(nóng)作物初始設(shè)置的高度；
（7）到達(dá)航線初始位置后，噴灑裝置開(kāi)始工作，無(wú)人機(jī)本體1開(kāi)始自動(dòng)作業(yè)，完成噴灑。
步驟（1）所述水箱2內(nèi)設(shè)有水容量傳感器，通過(guò)水容量傳感器判斷液體余量，實(shí)施反饋給飛行主控板3，當(dāng)檢測(cè)到液體噴盡時(shí)，發(fā)出返航指令至飛行控制板，通過(guò)gps衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)標(biāo)記當(dāng)前位置后，無(wú)人機(jī)本體1返回起飛原點(diǎn)進(jìn)行加液，加液完畢后，無(wú)人機(jī)本體1根據(jù)標(biāo)記的坐標(biāo)飛回到待噴位置繼續(xù)工作。
所述步驟（5）還包括：結(jié)合電子地圖的地形數(shù)據(jù)，獲取工作區(qū)域內(nèi)的障礙物體，當(dāng)障礙物高度超過(guò)預(yù)設(shè)高度時(shí)，航線自動(dòng)選擇為繞行，當(dāng)障礙物高度未超過(guò)預(yù)設(shè)高度時(shí)，則航線自動(dòng)選擇為提升高度，從障礙物上方飛過(guò)，且飛過(guò)障礙物時(shí)，噴灑裝置暫停工作。
所述紅外線高度傳感器通過(guò)發(fā)射紅外光，照射農(nóng)作物表面反射給鏡頭，通過(guò)中央處理器編譯成脈沖信號(hào)反饋給飛行主控板3，實(shí)時(shí)控制飛行高度；使無(wú)人機(jī)本體1根據(jù)植物或山坡的不同高度自動(dòng)調(diào)節(jié)，與植物或山坡保持固定的距離。
所述無(wú)人機(jī)本體1上還設(shè)有電池容量檢測(cè)裝置，當(dāng)電池容量低時(shí)，電池容量檢測(cè)裝置將發(fā)出自動(dòng)返航的指令到飛行主控板3，通過(guò)gps衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)標(biāo)記當(dāng)前位置后，無(wú)人機(jī)本體1返回起飛原點(diǎn)，當(dāng)更換電池完畢后，無(wú)人機(jī)本體1根據(jù)標(biāo)記的坐標(biāo)飛回到待噴位置繼續(xù)工作，且往返過(guò)程中噴灑裝置不工作。
一種實(shí)施所述方法的農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)，其包括無(wú)人機(jī)本體1，于無(wú)人機(jī)本體上設(shè)有機(jī)殼4，無(wú)人機(jī)本體1四周設(shè)有多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，且驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)固定環(huán)5和插接結(jié)構(gòu)固定于無(wú)人機(jī)本體1內(nèi)部中心；于無(wú)人機(jī)本體1四周還設(shè)有噴灑裝置，無(wú)人機(jī)本體1下部還設(shè)有與噴灑裝置相連接的水箱2；于機(jī)殼4內(nèi)設(shè)有飛行主控板3和電池6；其還設(shè)有一與無(wú)人機(jī)本體1配合使用的移動(dòng)控制裝置。
所述飛行主控板3上設(shè)有中央處理器，陀螺儀傳感器，加速度傳感器，無(wú)線收發(fā)器和氣壓計(jì)，所述移動(dòng)控制裝置內(nèi)嵌入有控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括：電子地圖模塊，gps定位模塊，噴灑面積獲取模塊，飛行航線確定模塊，數(shù)據(jù)輸入模塊和通信模塊。
所述噴灑裝置包括與水箱2連接的噴水管7和水泵8，且噴水管7呈環(huán)形繞于無(wú)人機(jī)本體1周圍，并向各驅(qū)動(dòng)裝置延伸；于噴水管7端點(diǎn)設(shè)有噴頭9；所述水箱2上還設(shè)有注液管10。
所述驅(qū)動(dòng)裝置包括支撐桿11，于支撐桿11前端設(shè)有電動(dòng)機(jī)12，電動(dòng)機(jī)12上端連接有槳葉13。
所述無(wú)人機(jī)本體1底部還設(shè)有起落架14。
所述移動(dòng)控制端為手機(jī)、平板、電腦等移動(dòng)設(shè)備，通過(guò)下載app軟件即控制系統(tǒng)。
但以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實(shí)施例，并非用以局限本發(fā)明的專利范圍，故凡運(yùn)用本發(fā)明中記載的其他實(shí)施例，及所作的等效變化，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。