[發(fā)明專利]一種集群無人機拋秧方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110764848.1
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113439511B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 張?zhí)炝x;張海;劉惠玲;葉婷;曾幸欽;舒雨鋒;熊長煒;劉志偉;梅陽寒;左大利;李笑勉
• 申請（專利權）人: 廣東諾海科技集團有限公司
• 主分類號: A01C11/00
• 分類號: A01C11/00;G05D1/10;B64D1/02
• 代理公司: 廣州本諾知識產權代理事務所(普通合伙) 44574
• 代理人: 陳耿

1.一種集群無人機拋秧方法，其特征在于，包括如下步驟：

S101、構建單架無人機拋秧掛載裝置；所述單架無人機拋秧掛載裝置是一個上開口的三層箱體，包括上層拋秧箱底板、上層拋秧箱底板旋轉軸、上層箱無線控制器、上層箱電磁鎖；上層拋秧箱底板可繞上層拋秧箱底板旋轉軸上下自由旋轉；上層箱無線控制器可接收來自遙控器的命令，打開或關閉上層箱電磁鎖；上層箱電磁鎖安裝在上層箱的箱體上，鎖扣安裝在上層拋秧箱底板上；當上層箱電磁鎖關閉時，吐出的鎖舌可掛住鎖扣，達到固定上層拋秧箱底板不移動的效果；當上層箱電磁鎖打開時，鎖舌收回，上層拋秧箱底板會因重力作用繞上層拋秧箱底板旋轉軸向下旋轉直至碰到障礙停止；所述單架無人機拋秧掛載裝置還包括中層拋秧箱底板、中層拋秧箱底板旋轉軸、中層箱無線控制器、中層箱電磁鎖；中層拋秧箱底板可繞中層拋秧箱底板旋轉軸上下自由旋轉；中層箱無線控制器可接收來自遙控器的命令，打開或關閉中層箱電磁鎖；中層箱電磁鎖安裝在中層箱的箱體上，鎖扣安裝在中層拋秧箱底板上，當中層箱電磁鎖關閉時，吐出的鎖舌可掛住鎖扣，達到固定中層拋秧箱底板不移動的效果；當中層箱電磁鎖打開時，鎖舌收回，中層拋秧箱底板會因重力作用繞中層拋秧箱底板旋轉軸向下旋轉直至碰到障礙停止；所述單架無人機拋秧掛載裝置還包括下層拋秧箱底板、下層拋秧箱底板旋轉軸、下層箱無線控制器、下層箱電磁鎖；下層拋秧箱底板可繞下層拋秧箱底板旋轉軸上下自由旋轉；下層箱無線控制器可接收來自遙控器的命令，打開或關閉下層箱電磁鎖；下層箱電磁鎖安裝在下層箱的箱體上，鎖扣安裝在下層拋秧箱底板上，當下層箱電磁鎖關閉時，吐出的鎖舌可掛住鎖扣，達到固定下層拋秧箱底板不移動的效果；當下層箱電磁鎖打開時，鎖舌收回，下層拋秧箱底板會因重力作用繞下層拋秧箱底板旋轉軸向下旋轉直至碰到障礙停止；所述單架無人機拋秧掛載裝置還包括右伸縮板，右伸縮板的長度可調節(jié)，以適應不同的掛載長度需求；所述單架無人機拋秧掛載裝置還包括右掛載板，可掛載到無人機的機架上；所述單架無人機拋秧掛載裝置還包括左伸縮板，左伸縮板的長度可調節(jié)，以適應不同的掛載長度需求；所述單架無人機拋秧掛載裝置還包括左掛載板，可掛載到無人機的機架上；所述右伸縮板的左邊沿與單架無人機拋秧掛載裝置上層箱相連；所述右伸縮板的右邊沿與單架無人機拋秧掛載裝置的右掛載板相連；所述左伸縮板的右邊沿與單架無人機拋秧掛載裝置的上層箱相連；所述左伸縮板的左邊沿與單架無人機拋秧掛載裝置的左掛載板相連；

S102、多機協(xié)同拋秧路徑規(guī)劃及實施；第一步，構建二維平面坐標系，將稻田映射到二維平面中；稻田平面中的點均具有唯一的二維坐標，坐標中和的步長均為；稻田范圍；第二步，路徑規(guī)劃；規(guī)定在一個平面上無人機間的最短作業(yè)距離為，無人機投影為一個直徑為的圓形，且小于；單架無人機拋秧掛載裝置的下層拋秧箱底板長為，寬為，面積為，且和均小于等于；定義稻田形狀為長方形,長為 ,寬為；無人機集群由架無人機組成；假設等于，若等于，則無人機集群橫向作業(yè)次數為，其中次為架無人機同時作業(yè)，一次為架無人機同時作業(yè)；假設等于，若等于，則無人機集群縱向作業(yè)次數為，其中次集群無人機執(zhí)行三層秧苗拋撒算法；若為1，則一次為集群無人機執(zhí)行一層秧苗拋撒算法；若為2，則一次為集群無人機執(zhí)行二層秧苗拋撒算法；第三步，實施集群無人機橫縱向拋秧作業(yè)，執(zhí)行集群無人機橫縱向拋秧作業(yè)算法；

所述三層秧苗拋撒算法為：第一步，進行單架無人機拋秧掛載裝置的秧苗裝載；第二步，無人機起飛，飛到預定拋秧地點上空2.5米至3米處時懸停；第三步，通過遙控器，打開下層箱電磁鎖，使下層拋秧箱底板向下完全打開；所述單架無人機拋秧掛載裝置下層箱中的秧苗被全部拋出；第四步，無人機再一次接收遙控器指令，移動到下一個拋秧地點上空2.5米至3米處時懸停；第五步，通過遙控器打開中層箱電磁鎖，使中層拋秧箱底板向下完全打開；所述單架無人機拋秧掛載裝置中層箱中的秧苗被全部拋出；第六步，無人機再一次接收遙控器指令，移動到下一個拋秧地點上空2.5米至3米處時懸停；第七步，通過遙控器打開上層箱電磁鎖，使上層拋秧箱底板向下完全打開；所述單架無人機拋秧掛載裝置上層箱中的秧苗被全部拋出；第八步，無人機返回，進行單架無人機拋秧掛載裝置的秧苗裝載；

所述二層秧苗拋撒算法為：第一步，進行單架無人機拋秧掛載裝置的秧苗裝載；第二步，無人機起飛，飛到預定拋秧地點上空2.5米至3米處時懸停；第三步，通過遙控器，打開下層箱電磁鎖，使下層拋秧箱底板向下完全打開；所述單架無人機拋秧掛載裝置下層箱中的秧苗被全部拋出；第四步，無人機再一次接收遙控器指令，移動到下一個拋秧地點上空2.5米至3米處時懸停；第五步，通過遙控器打開中層箱電磁鎖，使中層拋秧箱底板向下完全打開；所述單架無人機拋秧掛載裝置中層箱中的秧苗被全部拋出；第六步，無人機返回，進行單架無人機拋秧掛載裝置的秧苗裝載；

所述一層秧苗拋撒算法為：第一步，進行單架無人機拋秧掛載裝置的秧苗裝載；第二步，無人機起飛，飛到預定拋秧地點上空2.5米至3米處時懸停；第三步，通過遙控器，打開下層箱電磁鎖，使下層拋秧箱底板向下完全打開；所述單架無人機拋秧掛載裝置下層箱中的秧苗被全部拋出；第四步，無人機返回，進行單架無人機拋秧掛載裝置的秧苗裝載；

所述集群無人機橫縱向拋秧作業(yè)算法為：第一步，給架無人機進行秧苗裝載；令變量從1到；令變量從1到；假設變量當前為；變量當前為；第二步，若不等于，且不等于，則架無人機拋秧的坐標位置為，，其中；無人機在上述坐標處執(zhí)行三層秧苗拋撒算法，單層秧苗拋撒完畢后，用戶通過遙控器向架無人機發(fā)送位置變動指令，，其中；第三步，若等于，且不等于，則架無人機拋秧的坐標位置為，，其中；無人機在上述坐標處執(zhí)行三層秧苗拋撒算法，單層秧苗拋撒完畢后，用戶通過遙控器向架無人機發(fā)送位置變動指令，，其中；第四步，若等于，且等于，則架無人機拋秧的坐標位置為，，其中；若為1，則集群無人機執(zhí)行一層秧苗拋撒算法；若為2，則集群無人機執(zhí)行二層秧苗拋撒算法；單層秧苗拋撒完畢后，用戶通過遙控器向架無人機發(fā)送位置變動指令，，其中；第五步，若不等于，且等于，則架無人機拋秧的坐標位置為，，其中；若為1，則集群無人機執(zhí)行一層秧苗拋撒算法；若為2，則集群無人機執(zhí)行二層秧苗拋撒算法；單層秧苗拋撒完畢后，用戶通過遙控器向架無人機發(fā)送位置變動指令，，其中；

S103、集群無人機拋秧補種實施；第一步，統(tǒng)計拋秧補種范圍；在S102中，無人機集群作業(yè)時，無人機間保留了最小安全距離，稻田寬為；故存在一定數量的縱向條塊稻田未拋秧；假設在S102中無人機集群橫向作業(yè)次數為，縱向作業(yè)次數為，其中次集群無人機執(zhí)行三層秧苗拋撒算法，一次為集群無人機執(zhí)行一層秧苗拋撒算法或二層秧苗拋撒算法，則存在條長寬的稻田未拋秧；第二步，實施補種；假設無人機集群由架飛機組成；且大于等于，則由架無人機橫向排成一排，面對條長寬的稻田進行同時拋秧作業(yè)，在縱向作業(yè)次數不為時，無人機執(zhí)行三層秧苗拋撒算法；在縱向作業(yè)次數為時，若為1，則集群無人機執(zhí)行一層秧苗拋撒算法；若為2，則集群無人機執(zhí)行二層秧苗拋撒算法。

2.根據權利要求1所述的一種集群無人機拋秧方法，其特征在于，單架無人機拋秧掛載裝置的秧苗裝載步驟為：第一步，將水稻秧苗從秧盤中拿出，若多棵秧苗根部被土塊連接在一起，則將多棵秧苗進行分離；第二步，將單架無人機拋秧掛載裝置從無人機上取下，箱體開口向上放置平穩(wěn)；通過遙控器關閉下層箱電磁鎖，使下層拋秧箱底板不移動；打開中層箱電磁鎖，打開上層箱電磁鎖；第三步，翻開上層拋秧箱底板，翻開中層拋秧箱底板，將秧苗有序放置在下層拋秧箱底板上，直至鋪滿下層拋秧箱底板；第四步，通過遙控器關閉中層箱電磁鎖，使中層拋秧箱底板不移動；翻開上層拋秧箱底板，將秧苗有序放置在中層拋秧箱底板上，直至鋪滿中層拋秧箱底板；第五步，通過遙控器關閉上層箱電磁鎖，使上層拋秧箱底板不移動；將秧苗有序放置在上層拋秧箱底板上，直至鋪滿上層拋秧箱底板；第六步，調節(jié)單架無人機拋秧掛載裝置中的左伸縮板使左掛載板掛載到無人機的一個機架上；調節(jié)單架無人機拋秧掛載裝置中的右伸縮板使右掛載板掛載到無人機的一個機架上。