[發(fā)明專(zhuān)利]植保噴藥無(wú)人機(jī)及其定間距飛行控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210777348.6
• 申請(qǐng)日: 2022-07-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115056986A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳新民;牛忠潔;張山保;孫永樂(lè);劉天柱;劉志豪;吳娜;劉靜;翁玉飛;張守霞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陳新民;牛忠潔;張山保;孫永樂(lè);劉天柱;劉志豪;吳娜;劉靜;翁玉飛;張守霞
• 主分類(lèi)號(hào): B64D1/18
• 分類(lèi)號(hào): B64D1/18;A01M7/00;G05D1/10
• 代理公司: 鄭州先風(fēng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41127
• 代理人: 馬柯柯

本發(fā)明公開(kāi)了一種植保噴藥無(wú)人機(jī)，具有飛行控制器、螺旋槳和噴藥系統(tǒng)，飛行控制器連接有用于測(cè)量無(wú)人機(jī)與下方農(nóng)作物的相對(duì)高度的相對(duì)高度測(cè)量模塊；飛行控制器內(nèi)存儲(chǔ)有各種類(lèi)型的農(nóng)作物的不同生長(zhǎng)階段分別對(duì)應(yīng)的最佳相對(duì)高度HX數(shù)據(jù)；本發(fā)明還公開(kāi)了相應(yīng)的控制方法，當(dāng)基準(zhǔn)平面升高時(shí)，飛行控制器升高植保噴藥無(wú)人機(jī)的螺旋槳的轉(zhuǎn)速，使HS落入HX±0.03米的范圍之內(nèi)后，保持螺旋槳的轉(zhuǎn)速不變；當(dāng)基準(zhǔn)平面降低時(shí)，飛行控制器降低植保噴藥無(wú)人機(jī)的螺旋槳的轉(zhuǎn)速，使HS落入HX±0.03米的范圍之內(nèi)后，保持螺旋槳轉(zhuǎn)速不變。本發(fā)明將植保噴藥無(wú)人機(jī)相對(duì)農(nóng)作物的高度保持在最佳相對(duì)高度，在同樣的噴藥量下取得更優(yōu)的噴藥效果，在同樣噴藥效果下藥液使用量最小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，尤其涉及無(wú)人機(jī)噴灑農(nóng)藥技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著科技的迅速發(fā)展，植保噴藥無(wú)人機(jī)的使用已越來(lái)越廣，農(nóng)業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施也在不斷地改進(jìn)，噴藥植保噴藥無(wú)人機(jī)采用智能操控使用噴藥植保噴藥無(wú)人機(jī)代替人工傳統(tǒng)噴藥設(shè)備來(lái)噴灑農(nóng)藥。利用噴藥植保噴藥無(wú)人機(jī)防治農(nóng)作物病蟲(chóng)害具有如下優(yōu)點(diǎn)：

農(nóng)業(yè)植保植保噴藥無(wú)人機(jī)效率高，噴灑農(nóng)藥1個(gè)小時(shí)可以噴灑30到40畝地，工作量相當(dāng)于4個(gè)勞動(dòng)力人工噴藥作業(yè)1整天。

植保噴藥無(wú)人機(jī)依靠螺旋槳的風(fēng)力向下產(chǎn)生的巨大氣流直接將藥液壓迫作用于作物葉片正反面及莖基部，霧流上下穿透力強(qiáng)，飄移少，霧滴細(xì)勻。上述特點(diǎn)大幅提高了農(nóng)藥利用率，相比人工噴藥可以節(jié)約20%以上的農(nóng)藥使用量，節(jié)約90%的用水量，大幅降低成本。

植保噴藥無(wú)人機(jī)噴藥能使霧狀藥液最大限度地噴灑在農(nóng)作物上，便于農(nóng)作物的吸收，同時(shí)也減少土地的污染，而且不受地形的限制，平原、丘陵、山坡均可噴灑，同時(shí)也適用于草原、森林，病蟲(chóng)害防治，還適用于農(nóng)作物制種、授粉。相比之下，人工噴藥不僅作業(yè)效率低，而且藥液利用率低，容易造成環(huán)境污染。

由于植保噴藥無(wú)人機(jī)噴藥遠(yuǎn)離作業(yè)人員，因而避免了施藥人員中毒的現(xiàn)象。

總之，植保噴藥無(wú)人機(jī)噴藥具有成本低、效果好、不污染環(huán)境、效率高節(jié)省時(shí)間、無(wú)中毒風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到日益廣泛的應(yīng)用。

經(jīng)發(fā)明人研究，植保噴藥無(wú)人機(jī)在應(yīng)用中還存在改進(jìn)空間。

植保噴藥無(wú)人機(jī)可向下貼近農(nóng)作物0.5-2米噴藥，通常認(rèn)為理想的飛行高度低于3米，理想的飛行速度小于10米/秒。無(wú)人機(jī)向下與農(nóng)作物的間距越小，飛行中產(chǎn)生的氣流對(duì)作物莖葉的擾動(dòng)越大。

發(fā)明人的貢獻(xiàn)之一在于發(fā)現(xiàn)了以下現(xiàn)象：并非莖葉的擾動(dòng)越大就會(huì)導(dǎo)致更佳的藥穿透效果和藥液利用率，至少對(duì)于某些農(nóng)作物來(lái)說(shuō)，過(guò)大的擾動(dòng)反而會(huì)使上層葉片在舞動(dòng)中阻擋藥?kù)F向下穿透、使中下層葉片上的霧滴沉積量有所下降；從而為優(yōu)化植保噴藥無(wú)人機(jī)與農(nóng)作物之間的相對(duì)高度提供了理論依據(jù)，指出了優(yōu)化相對(duì)高度的技術(shù)發(fā)展方向。

現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)人機(jī)操作人員是憑經(jīng)驗(yàn)控制無(wú)人機(jī)的飛行，雖然普遍利用了飛行氣流擾動(dòng)莖葉從而提升藥?kù)F穿透性、提高藥液利用率的現(xiàn)象，但并不能優(yōu)化這個(gè)間距以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的藥液利用率，不能進(jìn)一步降低農(nóng)藥使用量。

植保噴藥無(wú)人機(jī)定高飛行時(shí)，如果是按照對(duì)地高度進(jìn)行定高飛行，則因植株高低不同而不能獲得穩(wěn)定的無(wú)人機(jī)與植株之間的相對(duì)高度，相對(duì)高度不同時(shí)，植保噴藥無(wú)人機(jī)飛行中產(chǎn)生的氣流對(duì)作物莖葉的擾動(dòng)程度不同，藥?kù)F穿透性不同，藥液利用率不同，最終的施藥效果也不盡相同。

為了追求一致且盡可能高的施藥效果，有必要將定高飛行改為定間距飛行，這里的間距指植保噴藥無(wú)人機(jī)與被施藥的農(nóng)作物之間的相對(duì)高度，考慮因素是飛行氣流對(duì)莖葉的擾動(dòng)現(xiàn)象導(dǎo)致的藥?kù)F穿透性及藥液利用率，目標(biāo)是獲取最佳的藥液利用率，與根據(jù)目標(biāo)植被及樹(shù)冠大小等確定無(wú)人機(jī)飛行高度有根本不同（后者未考慮氣流擾動(dòng)現(xiàn)象和藥液利用率）。