[發明專利]一種系留式農用無人機橡膠樹減飄施藥系統及施藥方法

在審

• 申請號: 202110394256.5
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113086203A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 王娟;張少勛;張喜瑞;付威;陳致水;袁成宇;汝紹鋒;王寶龍
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: B64D1/18
• 分類號: B64D1/18;B64D47/00;B62D63/02;B64F3/02;A01M7/00
• 代理公司: 佛山市君創知識產權代理事務所(普通合伙) 44675
• 代理人: 杜鵬飛

1.一種系留式農用無人機橡膠樹減飄施藥系統，其特征在于，包括無人機和停留在地面上的無人車，所述無人機的下方掛載有用于向橡膠樹噴灑藥液農藥的噴施裝置；所述無人車與無人機之間設有用于為無人機輸送電能和為噴施裝置輸送藥液農藥的系留線纜；

所述噴施裝置包括環形氣簾輔助施藥器，該環形氣簾輔助施藥器通過平行連桿連接在無人機上；所述環形氣簾輔助施藥器由噴藥內圓環和噴氣外圓環構成，所述噴藥內圓環與噴氣外圓環固定連接；所述噴藥內圓環與上設有若干個用于噴灑液態農藥的航空噴頭；所述噴氣外圓環與鼓氣裝置連通，該噴氣外圓環上設置有多個沿著圓周方向分布的噴氣孔，所述噴氣孔的出氣方向與噴氣外圓環的軸線方向。

2.根據權利要求1所述的系留式農用無人機橡膠樹減飄施藥系統，其特征在于，所述平行連桿由四連桿結構構成，該四連桿結構的機架固定連接在無人機上；所述環形氣簾輔助施藥器固定連接在所述四連桿結構的連桿上；所述四連桿結構的連架桿與舵機的驅動軸連接。

3.根據權利要求1所述的系留式農用無人機橡膠樹減飄施藥系統，其特征在于，所述噴施裝置還包括高空儲藥箱和霧化泵，該霧化泵設在高空儲藥箱內；所述高空儲藥箱通過藥液輸送管與環形氣簾輔助施藥器連通。

4.根據權利要求3所述的系留式農用無人機橡膠樹減飄施藥系統，其特征在于，所述噴施裝置還包括噴施控制處理器，該噴施控制處理器與舵機、霧化泵、電連接。

5.根據權利要求1所述的系留式農用無人機橡膠樹減飄施藥系統，其特征在于，所述無人車上設有后臺控制模塊，該后臺控制模塊用于接收無人機和噴施裝置的工作數據，實時對接收到的數據信息進行處理分析，能夠生成施藥作業處方圖，規劃施藥作業路徑，確定平行連桿實時展開姿態，控制噴霧壓力，確定各施藥區域的藥液噴施用量以及對藥液飄移情況做出模擬評估；并控制噴施裝置進行噴施工作以及控制無人車的行進和無人機的飛行。

6.根據權利要求1所述的系留式農用無人機橡膠樹減飄施藥系統，其特征在于，還包括安全模塊，該安全模塊包括飛行安全傳感器和環境安全傳感器，其中，所述飛行安全傳感器安裝在無人機上，用于實時測定飛行高度、飛行速度、旋翼轉速、機身俯仰角度、飛行電壓、飛行路徑以及周邊障礙物信息等飛行數據；

所述環境安全傳感器分別設置在智能無人車和無人機上，用于實時測定作業區域空間內的氣象信息與無人機周圍的大氣及旋翼氣流擾動情況，所述飛行安全傳感器監測到的飛行數據信息和環境安全傳感器監測到的環境數據信息通過無線通訊的方式回傳至后臺控制模塊。

7.根據權利要求1所述的系留式農用無人機橡膠樹減飄施藥系統，其特征在于，所述無人車上設有若干個沉積量采樣分析傳感器，所述沉積量采樣分析傳感器水平朝上放置，該沉積量采樣分析傳感器上方為空曠無遮擋的空間。

8.根據權利要求1所述的系留式農用無人機橡膠樹減飄施藥系統，其特征在于，所述系留線纜的內部設有用于輸送藥液的內管路和用于輸送電能、電信號的外管路，所述內管路中設置有用于防治藥液農藥回流地面的單向閥門；

所述外管路包裹在內管路之外，該外管路分隔成多個隔艙，多個隔艙分別用于收納供電線、無損數據傳輸線、備用供電線、備用無損數據傳輸線和輕質高強度抗割索繩。

9.根據權利要求1所述的系留式農用無人機橡膠樹減飄施藥系統，其特征在于，所述無人車的頂部上設有藥液回收裝置，該藥液回收裝置呈漏斗形狀，由柔性防腐蝕材料制成，可根據橡膠樹行間距大小折疊伸縮，用于高空施藥地面流失藥液的回收。

10.一種系留式農用無人機橡膠樹減飄施藥方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)施藥作業前，利用安裝有激光雷達的遙感測繪無人機對作業橡膠林進行航空遙感圖像信息采集，獲取施藥區域的遙感影像，構建作業區域內所有橡膠樹的樹形病理三維點云成像圖，將遙感數據信息傳送至控制模塊；

(2)控制模塊對接收到的遙感數據信息進行分析處理，規劃形成施藥作業路徑與施藥作業處方圖，并確定多自由度噴桿的安裝長度、初始噴施姿態以及噴頭安裝類型與數量；

(3)將噴施裝置安裝至無人機上，并安裝系留線纜；

(4)無人機自無人車的頂部起降平臺起飛至橡膠林第一階段作業路徑指定初始噴施位置懸停，噴施控制處理器調節平行連桿的姿態，使環形氣簾輔助施藥器移動至設定的位置上；

(5)無人車為無人機的高空儲藥箱供藥，當藥液量檢測傳感器監測到藥量達到高空儲藥箱量容積的50％時，噴施裝置開始對橡膠樹進行施藥作業，無人車在無人機的下方同步行進；在航空噴頭噴施的過程中，鼓風裝置往噴氣外圓環輸送高速的氣流，高速的氣流在多個沿著圓周方向分布的噴氣孔噴出，在航空噴頭的外側形成密封氣簾，減少霧滴的飄移；

(6)控制模塊實時對回傳的傳感器數據信息進行分析處理，結合施藥作業處方圖及時修正無人車與無人機的行進作業參數，并根據地面的沉積量采樣分析傳感器評估的霧滴脫靶情況、無人機周圍的氣流擾動情況以及橡膠樹實際長勢特點對噴施控制處理器下達控制指令，精準調整微型霧化泵的噴施壓力以及平行連桿的布置姿態，保證當下作業橡膠樹冠層的最佳受藥效果；

(7)橡膠樹第一階段作業路徑噴施作業結束后，噴施裝置暫停工作，無人機和無人車移動行進至下一階段作業路徑指定位置，繼續重復進行步驟(4)至(6)操作，直至全部噴施作業任務結束。