無人機噴藥控制及藥量檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提出了一種無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，包括：藥箱、噴藥執行機構、噴藥驅動模塊、功率檢測模塊、機載飛控系統、數據鏈路模塊和終端設備，其中，噴藥執行機構包括離心噴頭和噴藥泵；功率檢測模塊用于監控和檢測噴藥泵的工作情況，測量噴藥泵的電流值；終端設備響應用戶的操作，并生成針對無人機噴藥過程的控制指令；機載飛控系統測量無人機的位置信息，以及根據噴藥泵的電流值判斷藥箱中的藥量是否為空；數據鏈路模塊實現機載飛控系統和終端設備的雙向數據傳輸。本發明通過測量噴藥泵電流的改變來間接測量箱體中的藥量，無需對藥箱藥量進行檢測，具有更大的便利性，并結合了位置信息實現自動控制。
【專利說明】
無人機噴藥控制及藥量檢測裝置
技術領域
[0001]本發明涉及無人機控制技術領域，特別涉及一種無人機噴藥控制及藥量檢測裝置。
【背景技術】
[0002]無人機植保過程中需要對藥箱藥量進行檢測，并通過判斷藥水剩余量對噴藥進行控制及執行相應的動作，例如:決定噴灑速度及是否需要返航補充藥水等。
[0003]傳統的噴藥控制裝置，存在以下問題:
[0004]I)傳統的噴藥過程中需要手動控制開啟，即在飛入作業區時手動打開開關。
[0005]2)傳統的檢測方式是通過在藥箱中加裝必要的傳感器(如液位計)等對藥箱藥量進行檢測，但是目前大部分植保無人機并沒有藥量檢測裝置。
[0006]3)傳統的噴藥開關需要人工干預，控制不便易造成藥水浪費。
[0007]傳統的藥量檢測裝置，存在以下問題:
[0008]I)飛行過程中會出現顛簸，使用液位計等傳感器檢測藥量不準確；
[0009]2)藥箱內裝載的藥水往往具有一定的腐蝕性，箱體內置傳感器的使用壽命將受影響；
[0010]3)加裝液位計等傳感器需增加較多的成本，還占用了一定的藥箱容積使裝藥量變少。
【發明內容】
[0011]本發明的目的旨在至少解決所述技術缺陷之一。
[0012]為此，本發明的目的在于提出一種無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，可以實現通過測量噴藥栗載荷(電流)的改變來間接測量箱體中的藥量，無需對藥箱藥量進行檢測，具有更大的便利性，并結合了位置信息實現自動控制。
[0013]為了實現上述目的，本發明的一個實施例提供一種無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，包括:藥箱、噴藥執行機構、噴藥驅動模塊、功率檢測模塊、機載飛控系統、數據鏈路模塊和終端設備，其中，
[0014]所述藥箱用于儲存藥水；
[0015]所述噴藥執行機構包括離心噴頭和噴藥栗，用于執行噴藥動作；
[0016]所述功率檢測模塊與所述噴藥栗相連，用于監控和檢測所述噴藥栗的工作情況，測量所述噴藥栗的電流值，并將測量得到電流值發送至所述機載飛控系統；
[0017]所述終端設備用于響應用戶的操作，并生成針對無人機噴藥過程的控制指令；
[0018]所述機載飛控系統用于根據接收的控制指令控制無人機的動作，并測量所述無人機的位置信息，以及根據所述噴藥栗的電流值判斷藥箱中的藥量是否為空，并在判斷藥量為空時，發送藥量用盡信息；
[0019]所述數據鏈路模塊與所述機載飛控系統和所述終端設備相連，用于實現所述機載飛控系統和所述終端設備的雙向數據傳輸，包括:將所述機載飛控系統的所述無人機的位置信息和藥箱的藥量用盡信息發送至所述終端設備，以及將所述終端設備的控制指令發送至所述機載飛控系統；
[0020]其中，噴藥開啟實現方式為:在所述無人機飛入工作區后，所述終端設備響應用戶的操作，發出開啟噴藥指令，并將所述開啟噴藥指令通過所述數據鏈路模塊發送至所述機載飛控系統，所述機載飛控系統響應所述開啟噴藥指令，控制所述離心噴頭打開，以及控制所述噴藥驅動模塊向所述噴藥栗供電，自動開始噴藥；
[0021]噴藥結束實現方式為:在所述無人機飛離工作區后或判斷藥箱中藥量為空時，所述終端設備響應用戶的操作，發出結束噴藥指令，并將所述結束噴藥指令通過所述數據鏈路模塊發送至所述機載飛控系統，所述機載飛控系統響應所述結束噴藥指令后控制所述離心噴頭關閉，以及控制所述噴藥驅動模塊停止向所述噴藥栗供電，自動結束噴藥。
[0022]進一步，所述無人機噴藥控制及藥量檢測裝置還可以采用如下方式開啟和結束噴藥:
[0023]噴藥開啟實現方式為:在所述無人機飛入工作區后，由所述終端設備自動發出開啟噴藥指令，并將所述開啟噴藥指令通過所述數據鏈路模塊發送至所述機載飛控系統，所述機載飛控系統響應所述開啟噴藥指令，控制所述離心噴頭打開，以及控制所述噴藥驅動模塊向所述噴藥栗供電，開始噴藥；
[0024]噴藥結束實現方式為:在所述無人機飛離工作區后或經檢測到藥箱中藥量為空時，由所述終端設備自動發出結束噴藥指令，并將所述結束噴藥指令通過所述數據鏈路模塊發送至所述機載飛控系統，所述機載飛控系統響應所述結束噴藥指令后控制所述離心噴頭關閉，以及控制所述噴藥驅動模塊停止向所述噴藥栗供電，結束噴藥。
[0025]進一步，所述終端設備通過所述數據鏈路模塊接收來自所述無人機的位置信息，將所述無人機的位置信息與預設的工作區域位置信息進行比對，判斷所述無人機飛入工作區及離開工作區。
[0026]進一步，所述機載飛控系統判斷藥箱中的藥量是否為空，包括:將接收到的噴藥栗的電流值與預設閾值進行比較，當所述噴藥栗的電流值低于所述預設閾值時，判斷所述藥箱中的藥量是否為空。
[0027]進一步，所述功率檢測模塊位于所述藥箱的外部。
[0028]進一步，所述噴藥驅動模塊通過控制繼電器的通斷來控制是否向所述噴藥栗供電。
[0029]進一步，所述機載飛控系統通過接收來自位于所述無人機上的GPS模塊的GPS位置信息，獲取所述無人機的位置信息，并通過所述數據鏈路模塊發送至所述終端設備。
[0030]進一步，所述數據鏈路模塊采用2.4Hz無線透傳設備，所述終端設備為手機或平板電腦。
[0031]根據本發明實施例的無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，通過測量噴藥栗載荷(電流)的改變來間接測量箱體中的藥量，無需對藥箱藥量進行檢測，具有更大的便利性，并結合了位置信息實現自動控制，具有以下有益效果:
[0032]I)在常規的手動控制噴灑的基礎上增加了自動控制噴灑功能；
[0033]2)能根據無人機位置自動控制噴灑，簡化了操作并可避免藥水的浪費；
[0034]3)藥量檢測不受飛行姿態影響，測量結果準確；
[0035]4)藥量檢測裝置位于藥箱外，不受藥水腐蝕等影響，使用壽命長；
[0036]5)主要依托現有檢測及控制裝置，無需額外專用測量傳感器，節省成本。
[0037]本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0038]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0039]圖1為根據本發明實施例的無人機噴藥控制及藥量檢測裝置的結構圖；
[0040]圖2為根據本發明實施例的無人機的示意圖；
[0041 ]圖3為根據本發明實施例的用戶手動操控噴藥的流程圖；
[0042]圖4為根據本發明實施例的無人機自動作業的示意圖。
【具體實施方式】
[0043]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0044]如圖1和圖2所示，本發明實施例的無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，包括:藥箱1、噴藥執行機構、噴藥驅動模塊及功率檢測模塊6、機載飛控系統4、數據鏈路模塊7和終端設備8 ο
[0045]具體地，藥箱I用于儲存藥水。噴藥執行機構包括離心噴頭3和噴藥栗2，用于執行噴藥動作。
[0046]功率檢測模塊與噴藥栗2相連，用于監控和檢測噴藥栗2的工作情況，測量噴藥栗2上消耗的電流值，并將測量得到電流值發送至機載飛控系統4。在本發明的一個實施例中，功率檢測模塊位于藥箱I的外部。由于檢測藥量的功率檢測模塊位于藥箱I外，從而不受藥水腐蝕等影響，使用壽命更長，
[0047]終端設備8用于響應用戶的操作，并生成針對無人機噴藥過程的控制指令。其中，終端設備8可以為手機或平板電腦，可通過無線連接(藍牙或WIFI)與數據鏈路模塊7通信，進而與機載飛控系統4進行通信。在終端設備81內設置有APP應用，用戶可以通過該APP應用發出指令實現操控，對噴藥控制流程進行處理。
[0048]機載飛控系統4作為無人機的飛行控制系統，用于根據接收的控制指令控制無人機的動作，并測量無人機的位置信息，以及根據噴藥栗2的電流值判斷藥箱I中的藥量是否為空，并在判斷藥量為空時，發送藥量用盡信息。
[0049]具體地，機載飛控系統4可以對終端設備8發來的控制指令進行響應，并包含必要的傳感器可測量相關飛行狀態數據。機載飛控系統4通過接收來自位于無人機上的GPS模塊5的GPS位置信息，獲取無人機的位置信息，并通過數據鏈路模塊7發送至終端設備8。
[0050]機載飛控系統4判斷為藥箱I中藥量是否為空的實現方式是:在正常噴藥過程中，噴藥栗2需將藥水噴出由此消耗電流大;若藥量為空時，噴藥栗2因無負載而消耗電流少;通過檢查這樣的電流變小情況可判斷藥箱I藥水已空。
[0051]在本發明的一個實施例中，機載飛控系統4判斷藥箱I中的藥量是否為空，包括:將接收到的噴藥栗2的電流值與預設閾值進行比較，當噴藥栗2的電流值低于預設閾值時，判斷藥箱I中的藥量是否為空。從而通過檢測噴藥栗2工作消耗電流情況即可實現藥量判斷，藥箱I是否還有剩余藥量。
[0052]數據鏈路模塊7與機載飛控系統4和終端設備8相連，用于實現機載飛控系統4和終端設備8的雙向數據傳輸，包括:將機載飛控系統4的無人機的位置信息和藥箱I的藥量用盡信息發送至終端設備8，以及將終端設備8的控制指令發送至機載飛控系統4。其中，數據鏈路模塊7通過無線電信進行數據傳輸，例如可以采用2.4Hz無線透傳設備。
[0053]在本發明的一個實施例中，終端設備8通過數據鏈路模塊7接收來自無人機的位置信息，將無人機的位置信息與預設的工作區域位置信息進行比對，判斷無人機飛入工作區及離開工作區。
[0054]下面結合圖4對本發明無人機噴藥控制及藥量檢測裝置開啟噴藥和結束噴藥的工作進行說明。
[0055]噴藥開啟實現方式為:在無人機飛入工作區后，終端設備8響應用戶的操作，發出開啟噴藥指令，并將開啟噴藥指令通過數據鏈路模塊7發送至機載飛控系統4，機載飛控系統4響應開啟噴藥指令，控制離心噴頭3打開，以及控制噴藥驅動模塊向噴藥栗2供電，自動開始噴藥。
[0056]在本發明的又一個實施例中，噴藥開啟實現方式還可以為:在無人機飛入工作區后，由終端設備8自動發出開啟噴藥指令，并將開啟噴藥指令通過數據鏈路模塊7發送至機載飛控系統4，機載飛控系統4響應開啟噴藥指令，控制離心噴頭3打開，以及控制噴藥驅動模塊向噴藥栗2供電，開始噴藥。
[0057]噴藥結束實現方式為:在無人機飛離工作區后或判斷藥箱I中藥量為空時，終端設備8響應用戶的操作，發出結束噴藥指令，并將結束噴藥指令通過數據鏈路模塊7發送至機載飛控系統4，機載飛控系統4響應結束噴藥指令后控制離心噴頭3關閉，以及控制噴藥驅動模塊停止向噴藥栗2供電，自動結束噴藥。
[0058]在本發明的又一個實施例中，噴藥結束實現方式還可以為:在無人機飛離工作區后或經檢測到藥箱I中藥量為空時，由終端設備8自動發出結束噴藥指令，并將結束噴藥指令通過數據鏈路模塊7發送至機載飛控系統4，機載飛控系統4響應結束噴藥指令后控制離心噴頭3關閉，以及控制噴藥驅動模塊停止向噴藥栗2供電，結束噴藥。
[0059]需要說明的是，噴藥驅動模塊可以通過控制繼電器的通斷來控制是否向噴藥栗2供電，驅動噴藥栗2及離心噴頭3工作。
[0060]綜上，用戶通過操作藥箱I對無人機噴藥進行控制;噴藥驅動模塊及功率檢測模塊測量的噴藥狀態及GPS模塊5測量的位置信息經飛控系統處理后發送至數據鏈路裝置，由數據鏈路裝置轉發至藥箱I。
[0061]圖3為根據本發明實施例的用戶手動操控噴藥的流程圖。用戶操作手持移動控制終端實現對噴灑功能進行手動控制。
[0062]步驟101，用戶通過操作手持移動控制終端上的專用操控軟件APP，實現控制動作，并由手持移動控制終端發出控制指令。
[0063]具體地，用戶可以通過觸摸手持移動終端的屏幕上的圖標按鈕，實現觸發控制按鈕事件。
[0064]步驟102，由APP軟件檢測到觸摸控制按鈕事件后，進行必要的數據處理及數據打包操作，再調用手持移動控制終端上系統API，發送無線數據包至數據鏈路裝置。其中，該無線無線數據包括可以記載啟動或停止指令。
[0065]步驟103，數據鏈路裝置對來自手持移動控制終端信號檢測、信號放大等操作后轉發至機載飛控系統4。
[0066]步驟104，機載飛控系統4收到信號數據后，經校驗、解碼等操作后，發送最終的響應動作信號，并發送至噴藥驅動模塊。其中，動作信號可以為高低電平信號。
[0067]優選的，機載飛控系統4中的微控制器完成校驗、解碼及動作信號。
[0068]步驟105，噴藥驅動模塊收到動作信號后繼電器閉合或斷開，以控制是否向離心噴頭3、噴藥栗2供電，從而離心噴頭3和控制噴藥栗2的啟動/停止。
[0069]根據本發明實施例的無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，通過測量噴藥栗載荷(電流)的改變來間接測量箱體中的藥量，無需對藥箱藥量進行檢測，具有更大的便利性，并結合了位置信息實現自動控制，具有以下有益效果:
[0070]I)在常規的手動控制噴灑的基礎上增加了自動控制噴灑功能；
[0071]2)能根據無人機位置自動控制噴灑，簡化了操作并可避免藥水的浪費；
[0072]3)藥量檢測不受飛行姿態影響，測量結果準確；
[0073]4)藥量檢測裝置位于藥箱外，不受藥水腐蝕等影響，使用壽命長；
[0074]5)主要依托現有檢測及控制裝置，無需額外專用測量傳感器，節省成本。
[0075]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0076]盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。本發明的范圍由所附權利要求極其等同限定。
【主權項】
1.一種無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，其特征在于，包括:藥箱、噴藥執行機構、噴藥驅動模塊、功率檢測模塊、機載飛控系統、數據鏈路模塊和終端設備，其中， 所述藥箱用于儲存藥水； 所述噴藥執行機構包括離心噴頭和噴藥栗，用于執行噴藥動作； 所述功率檢測模塊與所述噴藥栗相連，用于監控和檢測所述噴藥栗的工作情況，測量所述噴藥栗的電流值，并將測量得到電流值發送至所述機載飛控系統； 所述終端設備用于響應用戶的操作，并生成針對無人機噴藥過程的控制指令； 所述機載飛控系統用于根據接收的控制指令控制無人機的動作，并測量所述無人機的位置信息，以及根據所述噴藥栗的電流值判斷藥箱中的藥量是否為空，并在判斷藥量為空時，發送藥量用盡信息； 所述數據鏈路模塊與所述機載飛控系統和所述終端設備相連，用于實現所述機載飛控系統和所述終端設備的雙向數據傳輸，包括:將所述機載飛控系統的所述無人機的位置信息和藥箱的藥量用盡信息發送至所述終端設備，以及將所述終端設備的控制指令發送至所述機載飛控系統； 其中，噴藥開啟實現方式為:在所述無人機飛入工作區后，所述終端設備響應用戶的操作，發出開啟噴藥指令，并將所述開啟噴藥指令通過所述數據鏈路模塊發送至所述機載飛控系統，所述機載飛控系統響應所述開啟噴藥指令，控制所述離心噴頭打開，以及控制所述噴藥驅動模塊向所述噴藥栗供電，自動開始噴藥； 噴藥結束實現方式為:在所述無人機飛離工作區后或判斷藥箱中藥量為空時，所述終端設備響應用戶的操作，發出結束噴藥指令，并將所述結束噴藥指令通過所述數據鏈路模塊發送至所述機載飛控系統，所述機載飛控系統響應所述結束噴藥指令后控制所述離心噴頭關閉，以及控制所述噴藥驅動模塊停止向所述噴藥栗供電，自動結束噴藥。2.如權利要求1所述的無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，其特征在于，所述無人機噴藥控制及藥量檢測裝置還可以采用如下方式開啟和結束噴藥: 噴藥開啟實現方式為:在所述無人機飛入工作區后，由所述終端設備自動發出開啟噴藥指令，并將所述開啟噴藥指令通過所述數據鏈路模塊發送至所述機載飛控系統，所述機載飛控系統響應所述開啟噴藥指令，控制所述離心噴頭打開，以及控制所述噴藥驅動模塊向所述噴藥栗供電，開始噴藥； 噴藥結束實現方式為:在所述無人機飛離工作區后或經檢測到藥箱中藥量為空時，由所述終端設備自動發出結束噴藥指令，并將所述結束噴藥指令通過所述數據鏈路模塊發送至所述機載飛控系統，所述機載飛控系統響應所述結束噴藥指令后控制所述離心噴頭關閉，以及控制所述噴藥驅動模塊停止向所述噴藥栗供電，結束噴藥。3.如權利要求2所述的無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，其特征在于，所述終端設備通過所述數據鏈路模塊接收來自所述無人機的位置信息，將所述無人機的位置信息與預設的工作區域位置信息進行比對，判斷所述無人機飛入工作區及離開工作區。4.如權利要求1所述的無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，其特征在于，所述機載飛控系統判斷藥箱中的藥量是否為空，包括:將接收到的噴藥栗的電流值與預設閾值進行比較，當所述噴藥栗的電流值低于所述預設閾值時，判斷所述藥箱中的藥量是否為空。5.如權利要求1所述的無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，其特征在于，所述功率檢測模塊位于所述藥箱的外部。6.如權利要求1所述的無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，其特征在于，所述噴藥驅動模塊通過控制繼電器的通斷來控制是否向所述噴藥栗供電。7.如權利要求1所述的無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，其特征在于，所述機載飛控系統通過接收來自位于所述無人機上的GPS模塊的GPS位置信息，獲取所述無人機的位置信息，并通過所述數據鏈路模塊發送至所述終端設備。8.如權利要求1所述的無人機噴藥控制及藥量檢測裝置，其特征在于，所述數據鏈路模塊采用2.4Hz無線透傳設備，所述終端設備為手機或平板電腦。
【文檔編號】A01M7/00GK105961360SQ201610304720
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】胡志遠, 倉宇, 吳平平
【申請人】南京樂樂飛電子科技有限公司