[发明专利]一种多旋翼喷杆结构及其控制方法

权利要求书

1.一种多旋翼喷杆结构，其特征在于，包括支撑杆(10)，所述支撑杆(10)上设有旋翼、电机(2)、连接法兰(3)、药液管道(4)、喷头(5)、GPS模块、视觉模块(8)、药液和电池箱组件(11)、毫米波雷达(13)；

所述支撑杆(10)上对称分布有多对旋翼，旋翼包括辅助旋翼、调节旋翼以及主力旋翼，其中主力旋翼提供了喷杆飞行所需要的大部分升力，辅助旋翼和调节旋翼角度可调，为整体喷杆提供升力和对喷杆的姿态进行控制，同时其产生的向下气流可以加速药液附着在农作物表面；支撑杆(10)的中心固定有药液和电池箱组件(11)，支撑杆(10)的两端设置有辅助旋翼，辅助旋翼和支撑杆(10)的脚架之间设置有调节旋翼，药液和电池箱组件(11)相邻的两端对称的设置有主力旋翼；

当主力旋翼、辅助旋翼和调节旋翼任意一种采用上下对浆的布局时，该旋翼下端对应的喷头替换为型号相同、方向相反的旋翼，为喷杆提供更大的升力；

当主力旋翼、辅助旋翼和调节旋翼不采用上下对浆的布局时，其下端均连接有电机(2)，为旋翼提供动力，电机(2)连接有连接法兰(3)，连接法兰(3)下端为药液管道(4)，连接法兰(3)把电机(2)、药液管道(4)紧密固定，药液管道(4)将喷头(5)连接起来并为喷杆提供药液；

所述GPS模块通过连接法兰(3)紧密对称固定在多旋翼喷杆上，GPS模块用于在路径规划和飞行阶段给控制器提供精确的GPS数据；所述视觉模块(8)与毫米波雷达(13)同样分别对称固定在多旋翼喷杆两侧，通过支架经连接法兰固定后向下延伸；所述视觉模块(8)通过图像估计运动信息并与加速度计结合后得到运动速度，同时在系统运行过程中识别农作物信息；所述毫米波雷达(13)则与气压计一起用于获得多旋翼喷杆的实时高度。

2.根据权利要求1所述的一种多旋翼喷杆结构，其特征在于，所述支撑杆(10)由一个空心管与两个脚架连接而成，给整个喷杆结构提供了支撑和承重作用，支撑杆(10)的空心结构还作为药液和电线的通行管道。

3.根据权利要求2所述的一种多旋翼喷杆结构，其特征在于，所述支撑杆(10)为碳纤管。

4.根据权利要求1所述的一种多旋翼喷杆结构，其特征在于，所述药液和电池箱组件(11)包括电池、药液与控制系统硬件，所述电池为电机(2)、GPS模块、视觉模块(8)、毫米波雷达(13)提供电力；所述控制系统硬件用于实现导航和路径规划，进行位置和姿态的精确估计。

5.根据权利要求4所述的一种多旋翼喷杆结构，其特征在于，所述控制系统硬件包括飞行控制器和嵌入式处理器，飞行控制器分别与GPS模块、毫米波雷达(13)、多传感器冗余模块、以及用于控制旋翼的多个电调相连；所述飞行控制器还与嵌入式处理器相连，嵌入式处理器同时与视觉模块(8)、电磁阀驱动器相连，电磁阀驱动器与控制喷头(5)的电磁阀相连，所述多传感器冗余模块在内部集成了磁罗盘、气压计和两套陀螺仪、加速度计。

6.根据权利要求1所述的一种多旋翼喷杆结构，其特征在于，

当需要实现喷杆的升降以及偏航运动时，通过将辅助旋翼、主力旋翼、调节旋翼的安装角度调整为轴向垂直设置，所有旋翼提供向上的升力，可以使多旋翼喷杆具备最大的升力；

当需要实现喷杆提升升力、增加载重量考虑时，主力旋翼采用上下对浆的布局，辅助旋翼采用轴向水平设置，调节旋翼采用轴向角度在0-90度的调节范围内设置。