[发明专利]一种六轴式农药喷雾飞行装置及控制方法

权利要求书

1.一种六轴式农药喷雾飞行装置，其特征在于：包括机架(1)、设置在机架上的控制系统和以机架为中心等角度分布在机架上的六个支撑轴，每个支撑轴的末端连接一个驱动单元；

所述控制系统包括控制器(6)和分别与控制器连接的姿态检测模块、农药喷洒模块以及无线通信模块(16)；

所述驱动单元为整个飞行装置提供飞行动力；

所述控制器完成实时数据处理，并输出控制信号实现飞行姿态的调控；

所述姿态检测模块根据用户设定飞行姿态，动态监测飞行中的数据，同时根据用户需求实时调整飞行姿态；

所述农药喷洒模块根据预先设定的喷药量、喷药高度、喷药区域，执行喷洒作业任务；

所述无线通信模块用于将各个传感器的状态参数传到遥控器，操作人员根据反馈回来的数据，对六轴式农药喷雾飞行装置实时进行控制。

2.根据权利要求1所述的六轴式农药喷雾飞行装置，其特征在于：所述驱动单元包括与控制器连接的电子调速器(2)、与电子调速器连接的驱动电机(3)以及与驱动电机连接的螺旋桨(4)。

3.根据权利要求1所述的六轴式农药喷雾飞行装置，其特征在于：所述姿态检测模块包括分别与控制器连接的GPS定位器(7)、气压传感器(8)、六轴陀螺仪(9)和地磁传感器(10)；所述GPS定位器用于对飞器进行准确定位，并通过无线通信模块将其参数返回给操作者，所述气压传感器和地磁传感器分别实时监控飞行装置的飞行高度和飞行方向，所述六轴陀螺仪用于采集飞行装置的三个方向的角速度以及三个方向的角加速度。

4.根据权利要求2所述的六轴式农药喷雾飞行装置，其特征在于：所述农药喷洒模块包括喷雾装置、液位传感器(15)、设置在机架(1)下方的密闭容器(13)以及驱动两个水泵的驱动电路(14)，所述液位传感器设置于密闭容器内并与控制器连接，所述喷雾装置包括分别设置在两个支撑轴上的水泵(11)，每个水泵对应一个高速离心喷头(12)，所述两个支撑轴在同一直线上。

5.一种六轴式农药喷雾飞行装置控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.通过遥控器对需要完成的任务进行预先设定，然后控制飞行装置起飞；

S2.根据用户预先设定的任务，动态监测飞行中的数据，根据用户需要实时调整飞行的姿态；

S3.当飞行装置到达预先设定位置时，根据预先设定的喷药量、喷药高度、喷药区域，打开高速离心喷头执行喷洒作业任务。

6.根据权利要求5所述的六轴式农药喷雾飞行装置控制方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括：

在六轴式农药喷雾飞行装置工作前，操作人员从全国地理信息系统数据库中获得该地区的卫星图像，在卫星图像中划定工作区域，并在工作区域内从农药喷洒起始点至终点依次设点，并设定六轴式农药喷雾飞行装置在各点的飞行高度，设点完成后，通过无线通信模块将设定的点的信息依次传递给六轴式农药喷雾飞行装置，当六轴式农药喷雾飞行装置接收到飞行计划后，将接收到的飞行计划储存至系统自带的内存中。

7.根据权利要求6所述的六轴式农药喷雾飞行装置控制方法，其特征在于：采用动态PD算法确保六轴式农药喷雾飞行装置在两点之间最短直线路径飞行，所述动态PD算法为：U(k)＝U(k-1)+Kp*e(k)+Kd*(e(k)-e(k-1))，Kp＝k*(e(k)-e(k-1))^2，e(k)＝f(k)-f(k-1)，公式中U(k)为电机的控制量，k为比例常数，Kp为动态值，Kd为静态值，e(k)为地磁传感器上次采集值与现在采集值得偏差，f(k)为地磁传感器的采集值。

8.根据权利要求5所述的六轴式农药喷雾飞行装置控制方法，其特征在于：所述六轴式农药喷雾飞行装置的姿态由其倾斜角和倾斜角速度决定，所述姿态监测模块采用积分补偿的方法来消除倾斜角速度的积累误差，加速度计采集的值ACC_VALUE以及陀螺仪采集的值GYRO_VALUE经过修正以及积分补偿后得到了六轴式农药喷雾飞行装置的飞行角度值FLY_ANGEL：

FLY_ANGEL＝(GYRO_VALUE-GYRO_OFFSET)*Kgyro+∑DELTA_VALUE*(1/T)

其中，DELTA_VALUE为加速度计所获得的倾斜角度，GYRO_VALUE为陀螺仪采集的值，GYRO_OFFSET为陀螺仪的零点偏移量，Kgyo为陀螺仪的比例值，ΣDELTA_VALUE为DELTA_VALUE的和，T为积分时间常数，经过修正以及积分补偿后的倾斜角度之差：

DELTA_VALUE＝(ACC_VALUE-ACC_OFFSET)*Kacc-FLY_ANGEL

ACC_VALUE为加速度计采集的值，Kacc为加速度计的比例值，ACC_OFFSET为加速度器的零点偏移量，

Kacc＝180*(ACC_max+ACC_min)，其中ACC_max为加速度计的最大值，ACC_min为加速度计的最小。