[发明专利]一种多旋翼喷杆结构及其控制方法

说明书

本发明公开了一种多旋翼喷杆结构及其控制方法，包括支撑杆10，所述支撑杆10上设有多个旋翼、电机、连接法兰、药液管道、喷头、GPS模块、视觉模块8、药液和电池箱组件11、毫米波雷达13。所述支撑杆10上对称分布有多对旋翼，旋翼包括辅助旋翼、调节旋翼以及主力旋翼，所述GPS模块用于在路径规划和飞行阶段给控制器提供精确的GPS数据；所述视觉模块与毫米波雷达同样分别对称固定在多旋翼喷杆两侧，通过支架经连接法兰固定后向下延伸，用于测定喷杆运动速度和高度；本发明通过控制多对旋翼其处于不同的姿态，当它在农田边角区域工作时，可以控制旋翼使其偏航运动，同时根据作物稠密程度控制其多个喷头，实现精准变量喷雾。

技术领域

本发明涉及一种农田边角区域工作时，可以控制旋翼使其偏航运动的多旋翼喷杆结构，属于农业机械自动化和飞控技术领域。

背景技术

在对农作物进行农药喷洒的过程中，传统的地面农机面临着机器笨重、需要特殊道路等困难，这使得近几年来植保无人机越来越受到种植户的欢迎。然而，植保无人机在作业过程中也遇到了一些困难，例如续航较短、不规则作业区域的药液浪费或者重复喷洒等。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明公开了一种方便、灵活且可以控制旋翼使其偏航运动的多旋翼喷杆结构。

本发明的技术方案包括：一种多旋翼喷杆结构，包括支撑杆(10)，所述支撑杆(10)上设有旋翼、电机(2)、连接法兰(3)、药液管道(4)、喷头(5)、GPS模块、视觉模块(8)、药液和电池箱组件(11)、毫米波雷达(13)；所述支撑杆(10)上对称分布有多对旋翼，旋翼包括辅助旋翼、调节旋翼以及主力旋翼，其中主力旋翼提供了喷杆飞行所需要的大部分升力，辅助旋翼和调节旋翼角度可调，为整体喷杆提供升力和对喷杆的姿态进行控制，同时其产生的向下气流可以加速药液附着在农作物表面；支撑杆(10)的中心固定有药液和电池箱组件(11)，支撑杆(10)的两端设置有辅助旋翼，辅助旋翼和支撑杆(10)的脚架之间设置有调节旋翼，药液和电池箱组件(11)相邻的两端对称的设置有主力旋翼；当主力旋翼、辅助旋翼和调节旋翼任意一种采用上下对浆的布局时，该旋翼下端对应的喷头替换为型号相同、方向相反的旋翼，为喷杆提供更大的升力；当主力旋翼、辅助旋翼和调节旋翼不采用上下对浆的布局时，其下端均连接有电机(2)，为旋翼提供动力，电机(2)连接有连接法兰(3)，连接法兰(3)下端为药液管道(4)，连接法兰(3)把电机(2)、药液管道(4)紧密固定，药液管道(4)将喷头(5)连接起来并为喷杆提供药液；所述GPS模块通过连接法兰(3)紧密对称固定在多旋翼喷杆上，GPS模块用于在路径规划和飞行阶段给控制器提供精确的GPS数据；所述视觉模块(8)与毫米波雷达(13)同样分别对称固定在多旋翼喷杆两侧，通过支架经连接法兰固定后向下延伸；所述视觉模块(8)通过图像估计运动信息并与加速度计的数据融合后得到更准确的运动速度，同时在系统运行过程中识别农作物信息；所述毫米波雷达(13)则与气压计一起用于获得多旋翼喷杆的实时高度。

进一步，所述支撑杆(10)由一个空心管与两个脚架连接而成，给整个喷杆结构提供了支撑和承重作用，支撑杆(10)的空心结构还作为药液和电线的通行管道。

进一步，所述支撑杆(10)为碳纤管。

进一步，所述药液和电池箱组件(11)包括电池、药液与控制系统硬件，所述电池为电机(2)、GPS模块、视觉模块(8)、毫米波雷达(13)提供电力；所述控制系统硬件用于实现导航和路径规划，进行位置和姿态的精确估计。

进一步，所述控制系统硬件包括飞行控制器和嵌入式处理器，飞行控制器分别与GPS模块、毫米波雷达(13)、多传感器冗余模块、以及用于控制旋翼的多个电调相连；所述飞行控制器还与嵌入式处理器相连，嵌入式处理器同时与视觉模块(8)、电磁阀驱动器相连，电磁阀驱动器与控制喷头(5)的电磁阀相连，所述多传感器冗余模块在内部集成了磁罗盘、气压计和两套陀螺仪、加速度计。