[发明专利]一种智能化的除草无人机自动对靶喷雾流量控制装置与方法

说明书

本发明公开了一种智能化的除草无人机自动对靶喷雾流量控制装置与方法。装置包括飞行主控系统、传感采集处理系统、对靶喷雾流量控制系统及供电装置；所述飞行主控系统用于处理无人机位置信息、姿态信息等参数，控制无人机稳定飞行；所述传感采集处理系统，用于实时处理获取的田间杂草图像数据；所述对靶喷雾流量控制系统，用于实现离心喷头方向定位及流量大小的调节。方法指预先建立的杂草图像识别模型移植至工控主板，USB摄像头实时采集田间图像上传至工控主板分析处理，根据处理结果判断田间杂草的有无、位置及面积大小，继而控制对靶云台，调整离心喷头的方向，实现对农作物的精准喷施，提高了药液的有效性，减少了药液的浪费和环境污染。

技术领域

本发明涉及农业航空植保机械装备、对靶变量控制技术的研究领域，特别涉及一种智能化的除草无人机自动对靶喷雾流量控制装置与方法。

背景技术

对靶变量喷雾是实现农业航空领域精准施药技术的一种重要方式，综合变量喷雾控制流量和对靶喷雾精确定位的优势，达到精确喷雾的要求，对农业可持续发展和生态环境保护具有重要意义。

田间杂草会严重影响作物产量，且由于其分布疏密不均，难以精确去除。目前我国仍采用人工锄草为主，此方法费工费力、劳动强度大且效率低下。为了提高农业生产能力和生产效率，国外一些发达国家如美国、瑞典等已经广泛展开了对地面行走式自动除草装备的研究，但未实现精确定位，也不能根据杂草疏密、面积控制药量，我国在此领域的研究尚也处于探索研究起步阶段。利用无人机易操作、效率高、雾化效果好等优点，并结合神经网络杂草识别模型进行低空自动对靶除草装备的研究在领域内尚未找到。对除草无人机自动对靶的研究不仅有助于提高除草效率，还能大幅度减少除草剂用量，节约成本的同时降低了对环境的危害，促进农业生产的健康绿色发展。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种智能化的除草无人机自动对靶喷雾流量控制装置，实施对靶变量喷雾，实现对农作物的精准喷施。

本发明的另一个目的在于提供一种智能化的除草无人机自动对靶喷雾流量控制方法。

为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一种智能化的除草无人机自动对靶喷雾流量控制装置，包括飞行主控系统、传感采集处理系统、对靶喷雾流量控制系统及供电装置；

所述飞行主控系统，用于处理无人机位置信息、姿态信息参数，控制无人机稳定飞行，该飞行主控系统包括飞控主板、动力装置、远程遥控通信装置及飞行数据记录装置；

所述传感采集处理系统，实时处理获取的田间杂草图像数据，该传感采集处理系统包括工控主板、USB摄像头及视频解码器，所述USB摄像头采集的图像，通过视频解码器解码后传输给工控主板；

所述对靶喷雾流量控制系统，用于实现离心喷头方向及流量大小的调节，该对靶喷雾流量控制系统包括对靶云台、PWM模块、药箱、隔膜泵及离心喷头组成；在物理上，所述药箱、隔膜泵及离心喷头采用水管依次顺序连接，离心喷头安装在对靶云台上；电气上，离心喷头与PWM模块连接，PWM模块与工控主板连接。

作为优选的技术方案，所述动力装置用于驱动螺旋桨和控制舵机，为无人机提供动力，该动力装置包括无刷电机、螺旋桨及电调，所述电调与无刷电机连接，所述无刷电机上方设置螺旋桨；

所述远程遥控通信装置用于操作者调整无人飞行器的姿态、速度及高度，该远程遥控通信装置包括地面控制站和无线通信模块，通过无线模块实现飞控主板和地面控制站的无线信号传输；

所述飞行数据记录装置用于将无人机的位置、速度、高度及姿态信息通过无线方式传送到地面控制站，便于无人机的稳定控制，该飞行数据记录装置包括GPS模块和惯性姿态传感器，所述GPD模块安装在无人机的顶部，所述惯性姿态传感器设置在飞控主板上。