[发明专利]一种基于无人机的水稻抛秧方法

权利要求书

1.一种基于无人机的水稻抛秧方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101、构建无人机抛秧挂载机构；所述无人机抛秧挂载机构包括秧苗存储箱，所述秧苗存储箱为一个上开口的碳纤维材质箱体，其作用是存储要抛撒的水稻秧苗；在秧苗存储箱上开凿四个挂载孔；每个挂载孔上连接一个伸缩杆；伸缩杆的长度可调节，以适应不同的挂载需求；每个伸缩杆挂载到无人机的降落架上；在秧苗存储箱的底板上构造n行m列个秧苗独立仓，秧苗独立仓的作用是存放单个或k个水稻秧苗，是秧苗抛撒的最小单元；每个秧苗独立仓上安装有电磁锁，无人机抛秧挂载机构的电磁锁有n行m列个，构成电磁锁阵列；电磁锁阵列的控制电路包括横控制线n条，纵控制线m条，横控制线和纵控制线均与无人机微处理器芯片的特定I/O口相连；无人机微处理器芯片的I/O口通过一条横控制线和一条纵控制线控制电磁锁的开关；

S102、无人机抛秧路径规划和实施抛秧；第一步，数据设定；假设无人机秧苗存储箱底板面积为R，长为a，宽b，无人机秧苗存储箱具有n行m列个秧苗独立仓，每个秧苗独立仓长c，宽d，面积为W；第二步，稻田网格化；假设拟抛秧的稻田二维平面形状不规则，面积估计为U；则从稻田的中央开始，按照顺时针的顺序将稻田划分为若干连续的数字网格，每个数字网格面积为R，长为a，宽b；对因面积小于R而无法划分网格的稻田区域进行标记，如稻田边缘部分，并将无法划分网格的稻田区域范围纳入到集合K中；第三步，因无人机秧苗存储箱底板的面积与稻田的一个网格的面积相同，故无人机一次装载的水稻能够投放稻田的一个网格区域；按照从上到下、从左到右的顺序对稻田的网格区域依次进行抛秧作业，无人机执行秧苗全部抛撒控制算法，且抛秧一次秧苗，装载一次秧苗；所述秧苗全部抛撒控制算法为：第一步，构建无人机与遥控器的通信协议，若无人机微处理器收到”#0XALL#”命令字符串，则依次执行秧苗全部抛撒控制算法的第二步、第三步、第四步；第二步，构建电磁锁微处理器I/O口集合Q，并建立横控制线I/O口集合H、纵控制线I/O口集合Z，令集合Q、H、Z为空；遍历无人机微处理器I/O口，若当前I/O口为电磁锁控制口，则将此I/O口放入集合Q中；第三步，遍历集合Q，假设当前元素为E，若E为纵控制线，则将E放入集合Z中；若E为横控制线，则将E放入集合H中；第四步，令集合H中的I/O口电平为低，令集合Z中的I/O口电平为高，则将无人机抛秧挂载机构中的全部电磁锁打开，所述秧苗独立仓中的水稻秧苗将全部抛出；

S103、进行无人机抛秧补种；第一步，由S102可知，无法划分网格的稻田区域范围被纳入到了集合K中；遍历集合K，假设当前元素为k，其长为x，宽为y，面积为B，且B小于R，x小于等于a，y小于等于b；将区域k映射到面积为R，长为a，宽为b的无人机秧苗存储箱底板上；将区域k覆盖到的秧苗独立仓纳入到集合V中；第二步，遍历集合V，假设当前元素为v，无人机利用秧苗精确抛撒算法将秧苗独立仓v的电磁锁打开，使秧苗独立仓v中的水稻秧苗抛出；区域k抛秧完毕后，无人机进行一次秧苗装载；所述秧苗精确抛撒算法为：第一步，构建电磁锁微处理器I/O口集合Qq，并建立横控制线I/O口集合Hh、纵控制线I/O口集合Zz，令集合Qq、Hh、Zz为空；遍历无人机微处理器I/O口，若当前I/O口为电磁锁控制口，则将此I/O口放入集合Qq中；第二步，遍历集合Qq，假设当前元素为Ee，若Ee为纵控制线，则将Ee放入集合Zz中；若Ee为横控制线，则将Ee放入集合Hh中；第三步，假设无人机抛秧挂载机构中的电磁锁有n行m列，且与秧苗存储箱底板上的n行m列个秧苗独立仓一一对应；则构建两个二维数据矩阵T[n][m]和C[n][m]，矩阵T为n行m列，矩阵C为n行m列；按照从左到右、从上到下的顺序遍历无人机抛秧挂载机构中的电磁锁；若当前电磁锁为P，且P位于电磁锁阵列中的第i行第j列，则锁定数据矩阵T和矩阵C中的第i行、第j列的变量元素；遍历集合Hh，若当前元素为hh；遍历集合Zz，若当前元素为zz；若I/O口hh为低电平，且I/O口zz为高电平时，电磁锁P打开，则将I/O口hh记录到T[i][j]中，将I/O口zz记录到C[i][j]中；第四步，构建无人机与遥控器的通信协议，若无人机微处理器收到”#0XINP”+”D”+”Y”+”#”命令字符串，则执行秧苗精确抛撒算法的第五步，其中D为用户输入的电磁锁阵列的行信息，Y为用户输入的电磁锁阵列的列信息；第五步，用户通过遥控器向无人机发送精准打开第f行第g列的电磁锁的命令信息”#0XINP”+”f”+”g”+”#”，无人机接收到信息后，令I/O口T[f][g]为低电平，I/O口C[f][g]为高电平，则可将电磁锁阵列中第f行第g列的电磁锁打开，进而将秧苗存储箱底板上的f行g列的秧苗独立仓中的水稻秧苗将抛出。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的水稻抛秧方法，其特征在于，所述步骤S101中，所述秧苗独立仓为一个上开口的碳纤维材质的箱体；包括底板旋转轴、秧苗独立仓底板、电磁锁、锁扣；所述秧苗独立仓底板可绕底板旋转轴向下旋转打开160度；所述电磁锁安装在秧苗独立仓底板上；电磁锁在关闭时，伸出的锁舌卡入锁扣中，达到秧苗独立仓底板关闭的效果，此时在秧苗独立仓中存放的水稻秧苗不会被抛出；当电磁锁触发开锁动作时，电磁锁的锁舌从锁扣中收回，秧苗独立仓底板绕底板旋转轴向下自行旋转打开90度至160度,在重力作用下，将秧苗抛出舱外。