[發(fā)明專利]多旋翼無人機及其控制系統(tǒng)和方法

在審

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• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105539852A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設計）人: 蔣引
• 申請（專利權）人: 蔣引
• 主分類號: B64D1/18
• 分類號: B64D1/18;B64D1/22;B64F3/02
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;張永明

技術領域

本發(fā)明涉及無人機領域，具體而言，涉及一種多旋翼無人機及其控制系統(tǒng)和方法。

背景技術

隨著農(nóng)業(yè)集約化、規(guī)模化的發(fā)展趨勢，由于使用無人機噴灑農(nóng)藥比人工噴灑農(nóng)藥 的效率高，無人機已經(jīng)在農(nóng)業(yè)應用中得到一定推廣。現(xiàn)有技術中應用于農(nóng)業(yè)的無人機 種類主要有固定翼、單旋翼以及多旋翼無人機三種，具體地：固定翼無人機體積最大， 起飛需要跑道，航線需要空管部門批準，不適用于小規(guī)模農(nóng)業(yè)應用；單旋翼無人機槳 平面最大，但由于飛行方向和升降都靠一個旋翼來完成，操控復雜，不利于普通人快 速掌握，且安全性差。特殊地，大型單旋翼無人機起飛時還需要申請航線手續(xù)，應用 較為麻煩；多旋翼無人機操控簡單，由于國家對超低空、特別是農(nóng)業(yè)應用中的無人機 暫無嚴格的管制，因此現(xiàn)有的民用植保打藥主要使用多旋翼無人機。

目前，相關技術中多旋翼無人機在農(nóng)業(yè)應用的工作原理是：多旋翼無人機由鋰電 池或者小型汽油機提供動力，多旋翼無人機上攜帶有藥箱和噴藥裝置，藥箱和噴藥裝 置隨多旋翼無人機一起在距離地面0.5米至3米的高度飛行并噴灑藥液。相關技術中 多旋翼無人機在農(nóng)業(yè)應用中存在以下缺陷：

1、由于多旋翼無人機是利用垂直下洗氣流提供升力，推重比通常僅為1:1左右， 即5千克自重的飛機，能安全攜帶飛行的工作負載只有5千克，即使在一定情況下可 超重起飛，動力消耗也會急劇增加，機動性能和安全性急劇降低。現(xiàn)有的多旋翼無人 機在起飛后，大部分的能量做功都消耗于將機架、電池、藥液等載重物維持在低空中。 在實際案例中，大部分多旋翼無人機在常溫、空載的時候能飛20分鐘至40分鐘，但 是，在負載5千克至10千克噴藥裝置和藥液的情況下，多旋翼無人機在空中停留時間 僅能持續(xù)不超過10分鐘，在低溫情況下多旋翼無人機在空中停留時間則會更短。受電 池電量限制，多旋翼無人機需要不斷地降落地面進行更換電池以維持農(nóng)藥噴灑工作。 多旋翼無人機在往來于起飛點和目標工作點的過程中，又將會消耗掉一部分時間和一 部分電池電量，嚴重影響了多旋翼無人機的工作效率。

2、現(xiàn)有的用于農(nóng)業(yè)植保的多旋翼無人機的動力主要靠飛機自身攜帶的鋰電池，鋰 電池電量充滿所需的時間較長，快充約為1至2小時，慢充需要6小時左右。為了延 長多旋翼無人機在空中的工作時間，相關技術采取預備多塊已經(jīng)充滿電量的鋰電池， 配合低電壓報警技術，當多旋翼無人機電池電量即將消耗完觸發(fā)報警時，立即返回出 發(fā)點降落更換電池，并將換下來的電池馬上放到大功率充電器上去充電備用。這種方 式不但降低多旋翼無人機的工作效率，而且由于大功率充電器和多塊鋰電池的價格昂 貴，該方式還增加了使用者的成本。

3、現(xiàn)有的用于農(nóng)業(yè)植保的多旋翼無人機除自身重量外能攜帶的有效工作負荷能力 僅僅為5千克至10千克，多旋翼無人攜帶的農(nóng)藥量少，不足以完成工作需求，需要不 斷地返回地面補充農(nóng)藥，降低了工作效率，比如小麥按推薦倍數(shù)稀釋一畝地需要農(nóng)藥 20升，煙草高達40升。因此，相關技術采取加大農(nóng)藥濃度到正常推薦量的數(shù)十倍的 辦法，以實現(xiàn)擴大農(nóng)藥噴灑面積，但是，這種方式將會導致高濃度農(nóng)藥影響植物生長， 且植物中的高濃度農(nóng)藥殘留物將會影響食品安全。

4、現(xiàn)有的多旋翼無人機為了減輕自身重量和滿足折疊部件的需要，省略了飛機的 螺旋槳外部的保護裝置，高速旋轉的螺旋槳葉片將會存在安全隱患，嚴重影響了用戶 的使用安全。

針對相關技術中多旋翼無人機攜帶的農(nóng)藥量少，需要不斷地返回地面補充農(nóng)藥， 導致降低工作效率的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種多旋翼無人機及其控制系統(tǒng)和方法，以至少解決相關技 術中多旋翼無人機攜帶的農(nóng)藥量少，需要不斷地返回地面補充農(nóng)藥，導致降低工作效 率的技術問題。

根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種多旋翼無人機控制系統(tǒng)，包括：多旋 翼無人機，多旋翼無人機上攜帶有噴液裝置；以及地面供液設備，通過輸液導管與多 旋翼無人機相連接，用于在多旋翼無人機工作過程中向多旋翼無人機提供噴液裝置工 作時所需的液體。

進一步地，該系統(tǒng)還包括：地面供電設備，通過供電電線與多旋翼無人相連接， 用于在多旋翼無人機工作過程中向多旋翼無人機提供電能。