无人机固体物料播洒智能计量与控制装置 |
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| 申请号 | CN201710270075.5 | 申请日 | 2017-04-24 | 公开(公告)号 | CN107046878A | 公开(公告)日 | 2017-08-18 |
| 申请人 | 广州博桠格智能科技有限公司; | 发明人 | 许少云; 周权有; 程良伦; 翁志辉; 程耀华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种无人机固体物料播洒智能计量与控制装置，包括计量器和 控制器 ，所述计量器，包括物料腔、转动组件和驱动件，所述物料腔设有不在同一垂直线上的进料口与出料口，所述驱动件驱动所述转动组件转动从而将从进料口进入的物料移至出料口进而播洒，所述控制器用于采集信息并将采集到的信息经过校正处理后生成校正数据以及基于该校正数据生成指令信息并发送至驱动件从而调整驱动件的转速。本发明所述的无人机固体物料播洒智能计量与控制装置，基于不同的天气、速度情况进行校正从而对不同固体物料的播洒进行精准的智能计量及流量控制。 | ||||||
| 权利要求 | 1.无人机固体物料播洒智能计量与控制装置，其特征在于，包括计量器和控制器，所述计量器，包括物料腔、转动组件和驱动件，所述物料腔设有不在同一垂直线上的进料口与出料口，所述驱动件驱动所述转动组件转动从而将从进料口进入的物料移至出料口进而播洒，所述控制器用于采集信息并将采集到的信息经过校正处理后生成校正数据以及基于该校正数据生成指令信息并发送至驱动件从而调整驱动件的转速。 |
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| 说明书全文 | 无人机固体物料播洒智能计量与控制装置技术领域[0001] 本发明涉及无人驾驶飞机(简称无人机)领域，具体地，涉及一种无人机固体物料播洒智能计量与控制装置。 背景技术[0002] 随着无人机技术的快速发展，在现代精准农业的应用越来越普遍，虽然目前大量的无人机在农业植保方面得到大力推广，但其主要的应用是集中在液态农药喷洒方面，而应用于固体颗粒农药、粉末农药喷洒以及种子的飞播方面的无人机则是几乎没有，这一现象的产生主要是由于液态喷洒可以通过对液体管道控制阀的精准控制满足流量及计量的要求，而目前状况下，没有类似的设备应用在固态颗粒的喷洒上，在固态颗粒喷洒过程中，大多采用利用料体本身重力加旋转轮的驱动方式的方式来实现，而这种操作方式是不可能对喷洒的流量及计量进行控制的，因此，目前市面上几乎没有颗粒农药、粉末农药、种子等固态物料的自动计量控制喷洒无人机。由于缺乏精准的颗粒流量计量控制装置使许多用户望而却步，而只能采用人工或地面机械配合的方式去操作，造成效率低、覆盖率低以及均匀性差等一系列问题。 发明内容[0003] 本发明的目的在于克服无人机在现代精准农业中播洒固体颗粒及粉末农药和种子过程中面临的精准计量及准确控制的难题，提供一种无人机固体物料播洒智能计量与控制装置，基于针对不同颗粒(粉末)料自适应调整高精度转速参数的校准计量机制，结合无人机的GPS地面速度等参数，对播洒进行精准的智能计量及流量控制。 [0004] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是： [0005] 无人机固体物料播洒智能计量与控制装置，包括计量器和控制器，所述计量器，包括物料腔、转动组件和驱动件，所述物料腔设有不在同一垂直线上的进料口与出料口，所述驱动件驱动所述转动组件转动从而将从进料口进入的物料移至出料口进而播洒，所述控制器用于采集信息并将采集到的信息经过校正处理后生成校正数据以及基于该校正数据生成指令信息并发送至驱动件从而调整驱动件的转速。其中，采集的信息主要为计量器、无人机、天气等一种或几种信息的组合，包括但不限于物料腔内的物料高度信息、驱动件的转速信息、喷洒的高度位置信息、无人机的飞行速度信息、待喷洒区域的天气信息(如风速、风向等)。 [0007] 进一步地，所述旋转轮为柔性旋转轮。 [0008] 进一步地，所述控制器包括控制单元、传感器组件、校正处理模块以及专家数据库，所述控制单元与传感器组件、校正处理模块、专家数据库以及无人机所具有的模块电连接，所述校正处理模块内预存有校正控制算法，所述专家数据库预存有对应不同粒径、不同种类、不同比重、不同吸附能力的固体物料的经验数据，所述控制单元接收传感器组件及无人机所具有的模块发送的信息、存储并生成持久数据，以及将该持久数据发送至校正处理模块，并接收来自校正处理模块生成的校正数据，并基于该校正数据生成指令信息发送至驱动件进而调整驱动件的转速。其中，固体物料主要指的是农林喷洒颗粒/或粉末材料。 [0009] 本发明中，所称的固体物料主要指的是尺寸小于12mm×6mm的颗粒或粉末。 [0010] 进一步地，所述传感器组件包括料位传感器、电机编码器、地理位置高度传感器、速度传感器以及天气传感器，所述料位传感器设于物料腔的进料段，用于检测物料腔内的物料高度并反馈给控制单元，所述电机编码器用于将驱动件的转速转换成电信号并反馈给控制单元，所述地理位置高度传感器，用于检测无人机喷洒的高度位置信息并发送至控制单元，所述速度传感器，用于检测无人机的飞行速度信息并发送至控制单元，所述天气传感器，用于检测待喷洒区域的天气信息并发送至控制单元。 [0011] 进一步地，所述无人机所具有的模块包括但不限于GPS模块、无人机飞行速度传感器模块。 [0012] 进一步地，所述驱动件为直流调速电机，所述电机编码器与所述直流调速电机同轴连接。 [0013] 进一步地，所述物料腔由多个相连通的子料腔组成，所述子料腔沿转动组件的轴线方向相互平行排布。 [0015] 进一步地，所述进料口设于所述物料腔的顶部。 [0016] 进一步地，所述物料腔包括与所述进料口相连通的进料段、与所述旋转轴相配合的过渡段以及与所述出料口相连通的出料段。所述转动组件转动地安装于所述物料腔的过渡段内。 [0017] 进一步地，所述物料腔内壁覆盖至少一层的防漏层。 [0018] 综上，本发明的有益效果是：本发明的智能计量与控制装置用于农业无人驾驶飞机在喷洒固体颗粒农药、肥料或播种种子过程中的计量与控制。它能在不同的天气环境下，精准计量与控制无人机固体材料的均匀地喷洒。可使喷撒颗粒的工作效率变得高效、成本变得低廉，极大的释放生产力，此外可使现有的农田耕作更加节约资源和环保。附图说明 [0019] 图1是本发明较佳实施例所示的无人机固体物料播洒智能计量与控制装置中的计量器的结构示意图； [0020] 图2是计量器的侧视图； [0021] 图3是图2中的B-B剖视图； [0022] 图4是图2中的A-A剖视图； [0023] 图5是控制器的结构图； 具体实施方式[0025] 下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。 [0026] 实施例1 [0027] 请参阅图1-5，本发明较佳实施例所示的无人机固体物料播洒智能计量与控制装置，包括安装在无人机底部的计量器和控制器。 [0028] 所述计量器，包括物料腔1、旋转轴4和直流调速电机10。 [0029] 所述物料腔1固定安装于无人机底部，用于存储物料。所述物料腔1设有不在同一垂直线上的进料口与出料口，因此，物料本身不能靠重力从进料口移到出料口，从而克服重力对于精确计量的影响。所述进料口设于所述物料腔1的顶部，所述物料腔1包括与所述进料口相连通的进料段、与所述旋转轴4相配合的过渡段以及与所述出料口相连通的出料段。所述物料腔1的进料段内壁覆盖至少一层的防漏层，如绒棉质织物等，以防止颗粒或粉末的固体物料漏出。 [0030] 所述旋转轴4转动地安装于所述物料腔1的过渡段内，所述旋转轴4上套设有用于将物料移送至出料段的旋转轮7，所述旋转轴4与所述旋转轮7同步转动，本实施例中，所述旋转轮7为柔性旋转轮，以避免卡死，更进一步优选，该柔性旋转轮为橡胶旋转轮。所述旋转轴4的两端分别通过一滚珠轴承3与所述物料腔1相连接，且通过轴承盖9固定在物料腔1的腔体上。 [0031] 所述直流调速电机10通过一直流电机支撑件8固定安装于所述物料腔1上，用于驱动所述旋转轴4转动。 [0032] 可以理解，所述计量器还可以包括连接所述直流调速电机10和所述旋转轴4的齿轮箱，所述直流调速电机10通过驱动所述齿轮箱内的齿轮转动进而驱动旋转轴4转动。 [0033] 为便于拆卸和安装，所述物料腔1由多个相连通的子料腔11组成。所述子料腔11沿旋转轴4的轴线方向相互平行排布。本发明中所指的多个均指的是两个或两个以上。 [0034] 所述控制器包括控制单元、料位传感器、电机编码器、地理位置高度传感器、速度传感器、天气传感器、校正处理模块以及专家数据库。 [0035] 所述料位传感器设于物料腔1的进料段，用于检测物料腔1内的物料高度并反馈给控制单元，以防由于计量器的空转而出现计量错误的情况发生。 [0037] 所述地理位置高度传感器，用于检测无人机喷洒的高度位置信息并发送至控制单元。 [0038] 所述速度传感器，用于检测无人机的飞行速度信息并发送至控制单元。 [0039] 所述天气传感器，用于检测待喷洒区域的天气信息并发送至控制单元。所述天气信息包括但不限于风速、风向。 [0040] 所述控制单元与所述料位传感器、电机编码器、直流调速电机10、地理位置高度传感器、速度传感器、天气传感器、校正处理模块、专家数据库以及无人机所具有的模块电连接，无人机所具有的模块包括但不限于GPS模块、无人机飞行速度传感器模块，从而获取无人机的GPS定位信息以及无人机飞行速度等数据。所述控制单元接收来自所述料位传感器、电机编码器、直流调速电机10、地理位置高度传感器、速度传感器、天气传感器以及无人机所具有的模块发送的信息、存储并生成持久数据，以及将该持久数据发送至校正处理模块，并接收来自校正处理模块生成的校正数据，并基于该校正数据生成指令信息发送至直流调速电机10，调整电机的转动速度，进而调整喷洒出料速度，以实现均匀喷洒的目的。 [0041] 所述校正处理模块内预存有大量的校正控制算法，所述校正处理模块对接收到的持久数据进行校正分析并生成校正数据发送至控制单元。所述专家数据库预存有大量的对应播洒不同粒径、不同种类、不同比重、不同吸附能力的农林喷洒颗粒/粉末材料的经验数据，可对持久数据进行分类组合以及相应控制算法参数的提取，也就是指将不同信息的不同组合方式所产生的不同状态进行分类，再在专家数据库中寻找相应的控制算法参数。所述校正处理模块和专家数据库的内容均可更新。 [0042] 综上，本申请所示的无人机固体物料播洒智能计量与控制装置，具有以下优点： [0043] 1.固体物料在重力的作用下，进入并填充物料腔1，而进料口与出料口不在同一垂直线上，使物料本身不能靠重力移到出料口，必须依靠装置的物料驱动部件(即，旋转轮7)转动才能将料体移动到出料口，在这个过程中通过对驱动电机的转速控制从而达到控制固体物料可计量与可控制的效果。 [0044] 2.可智能地根据地理位置高度及无人机飞行速度决定喷洒的启动及关闭，以及根据不同的传感器数据组合情况校正电机的转动速度，进而对喷洒的流量进行调整。 [0045] 3.本发明的无人机固体物料播洒智能计量与控制装置可连接无人机的飞行控制器，只要预设好固体物料的亩消耗量，本装置就能根据各传感器和模块的信号，自动的、智能的控制每亩地喷洒量，即使是在不同的气候环境下(不同的风速、风向等)也能确保喷洒的环保与精准，从而大大地提高工作效率。 [0046] 4.本发明所述装置适用于各种无人机，如直升机、固定翼、多旋翼等，在此不作限制。 [0047] 如上所述，可较好的实现本发明。 [0048] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。 |
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