[发明专利]一种旋翼无人机风场静电喷药装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及空中喷药控技术领域，尤其涉及一种旋翼无人机风场静电喷药装置及方法。

背景技术

飞机喷药由于其速度快、效率高、喷药面积大和喷药效果好等优点已经广泛的应用于农业喷药中，尤其使遥控无人机喷药，其中，旋翼无人机相对于一般的无人机，其起飞不受跑道限制，空中姿态更加灵活，所以也更适合进行空中喷药。但是，目前的旋翼无人机空中喷药通常都由人工操作，不够智能化，不能根据不同的天气状况和地形情况进行有效的喷药，影响了喷药的效果，造成了药液的浪费。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有技术中的旋翼无人机喷药不够智能化且喷药效果差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种旋翼无人机风场静电喷药装置，包括旋翼无人机以及所述旋翼无人机设有的用于探测作物位置数据的超声传感器、用于探测地形数据的激光传感器、用于测量所述旋翼无人机机下风场数据的风速传感器、用于进行静电喷药的静电喷药器、用于接收信号并控制所述旋翼无人机的控制器。

优选地，所述静电喷药器包括静电喷嘴、静电杆、静电脉冲高压器、变量喷药系统和药箱。

优选地，所述旋翼无人机设有用于拍摄病害光谱的高光谱传感器。

优选地，所述旋翼无人机设有GPS接收天线和无线接收天线。

本发明还提供了一种旋翼无人机风场静电喷药方法，所述方法的步骤包括：

S1.旋翼无人机通过超声传感器探测作物位置数据，通过激光传感器得到地形仿真数据，超声传感器和激光传感器将采集的数据发送给控制器；

S2.控制器根据其接收的作物位置数据和地形仿真数据动态的调整旋翼无人机的飞行高度，以使旋翼无人机对作物保持指定的喷药高度；

S3.旋翼无人机通过风速传感器测量旋翼无人机机下风场数据，风速传感器将采集的数据发送给控制器；

S4.控制器根据其接收的机下风场数据控制变量喷药系统，调节喷雾压力和雾滴大小并与风速匹配；

S5.控制器根据雾滴大小控制静电脉冲高压器，产生匹配的脉冲电荷；

S6.旋翼无人机采用上述的喷药高度、喷雾压力、雾滴大小和脉冲电荷进行静电喷药。

优选地，所述超声传感器在旋翼无人机飞行过程中根据超声信号发射和接收的时间间隔以及旋翼无人机的飞行速度计算出旋翼无人机的飞行距离，从而计算出旋翼无人机距离作物冠层的高度，控制器根据计算得到的高度通过控制发动机的转速使旋翼无人机达到指定的喷药高度，所述喷药高度为0.5m-1.5m。

优选地，所述激光传感器发射120°的激光扇面，探测地形数据，通过接受激光反射光得出地形三维数据，并对数据进行地形仿真，得到地形仿真数据，控制器根据地形仿真数据动态的调整旋翼无人机的飞行高度，使旋翼无人机对作物保持指定的喷药高度。

优选地，所述风速传感器自动测量旋翼无人机机下风场大小和自然风的大小，控制器根据自然风的风向夹角调节喷药的喷射方向，控制器根据风速值得大小变量调节喷雾压力和雾滴大小，以使喷射出的药液雾滴能够到达作物叶片。

优选地，所述控制器根据雾滴大小调节静电脉冲高压器，产生匹配的150kv-250kv的脉冲电荷，并通过荷电传感器检测雾滴带电量，反馈给控制器，进行雾滴荷电的精确调节。

优选地，旋翼无人机通过高光谱传感器在飞行过程中不断拍摄作物的病害光谱，并将所述病害光谱发送给控制器，在地面放置校准传感器，校准传感器将校准点的GPS数据发送给控制器，控制器根据病害光谱和GPS数据对病害信息和GPS数据库进行校准。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：采用静电喷药技术让雾滴带电荷，植物表面负电荷和雾滴正电荷吸引，使得雾滴均匀分布在作物的背面等传统施药技术难以到达的地方，通过地形仿真功能，能实现根据地形灵活调节飞机高度，实现距离作物冠层的相对距离不变，并根据机下风场调整喷雾压力和雾滴大小，有效地提高了空中喷药的作业精度。

附图说明

图1是本发明实施例的旋翼无人机风场静电喷药装置的结构示意图。

图中：1：静电喷嘴；2：激光传感器；3：高光谱传感器；4：超声传感器；5：无线接收天线；6：控制器；7：GPS接收天线；8：发动机；9：静电杆；10：变量喷药系统；11：风速传感器；12：药箱；13：静电脉冲高压器。

具体实施方式