针对规模化种植农作物的无人机巡查装置

1.本发明涉及一种无人机，尤其是一种无人机巡查装置，属于无人机技术领域。


背景技术：

2.近年来，随着城乡一体化和耕地流转的加快，规模化种植业逐渐发展起来，出现了较多千亩以上规模化种植的果树和其他农作物。为了有效进行肥水管理和病虫害防治，需要进行巡查。为了快速巡查大面积的规模化种植农作物，提高巡查效率，降低成本，目前已经采用无人机。例如，申请号为201520918776.1的实用新型专利公开了一种农场无人机巡视系统，包括无人机平台、控制站、中转站、气象站及远程控制终端，实现在足不出户的情况下，通过控制站或远程控制终端设备，控制无人机巡视农场，提高了巡视效率，减少了成本。
3.随着物联网、云计算、人工智能和大数据等新一代信息技术的发展和应用，无人机在农作物巡查方面已经得到了发展。申请号为202011384808.6的发明专利公开了一种农场无人自动化巡田方法，包括基础测绘、确定地块边界、安装无人机机库、设置巡田策略和采集农情数据，具备高效性、无人化、完备性、无损性、准确性的优点。申请号为202011494688.5的发明专利公开了一种基于无人机视觉的农作物生长全程数字化评估方法，对无人机作业区栅格化，无人机拍摄每一栅格的五视角图像，进行植株分割及三维重建，再进行修正、重建、计算和评估，提供全程数字化评估，对农业生产具有指导作用。申请号为201710649474.2的发明专利公开了一种农作物病虫害的监测方法，利用无人机拍摄大田农作物影像数据，通过云计算分析对比，及时发出农作物病虫害预警，指导进行病虫害防治，提高农业生产水平。
4.随着新一代信息技术的发展和应用，基于无人机巡查，出现了数字农业系统。申请号为201910528344.2的发明专利公开了一种基于互联网的农业信息化产业化系统，包括信息采集模块、种植管理模块、智慧管理模块、信息展示模块和农产品供应链模块；通过云端服务器，对数据进行识别及存储，有效监测农业信息并实时反馈，通过互联网实现供应链模式的有效产业化。申请号为201910899173.4的发明专利公开了一种田间全景图生成方法、装置、系统、服务器及存储介质，可以实时生成高质量、高分辨的田间全景图，给田间病虫害检测、农作物长势检测、田间作物识别、农药喷施提供重要图像数据来源，对田间农情精准化管理提供数据保障。申请号为202010523956.5的发明专利公开了一种基于大数据物联网的智慧农业植保作业控制系统，包括区域图像采集模块、图像预处理模块、种植区域划分模块、农作物资源数据库、区域面积统计模块、区域植株密度分析模块、gps跟踪定位模块、无人机控制终端、数据管理服务器和作业高度检测模块，对各农作物种植子区域进行划分，对其农药喷洒量进行统计，进行有效地农药喷洒，提高植保工作技术水平。
5.针对大面积的规模化种植农作物，无人机能够提高巡查效率，降低成本，相对于在地面行走的人工和机器人巡查具有绝对优势。但是，无人机具有续航时间短、安全性和稳定性不足的问题，在电量不足时，需要充电或更换电池。针对无人机的续航和通信中继问题，目前普遍采用充电平台、停靠站、中转站或机巢的方法，常与路灯结合。申请号为
201910071628.3的发明专利公开了一种无人机用方便对电池进行防护的充电桩，包括桩体、连接槽和调节齿轮，安装充电器和电池保姆，方便在农场周边布设，方便无人机停靠、更换电池或充电，提高了植保无人机的续航能力。申请号为202011398378.3的发明专利公开了一种带有无人机停留平台的智慧路灯，包括底座和光敏传感器，灯杆的左侧设置无人机停留台，通过设置减速带，能够对无人机进行减速操作，防止受到撞击。申请号为202010563154.7的发明专利公开了一种无人机及其智慧路灯系统，包括多个智慧路灯和多个无人机，所述智慧路灯包括设于灯杆的无人机起降台，设有用于指引无人机降落的视觉标靶，具有扩展无人机功能并提高降落效率等优点。
6.现有无人机通过起落架降落于水平的台面；在降落过程中产生冲击和振动，需要控制落点；会出现失控、摔机或炸机，存在安全性、稳定性和可靠性不足的问题。针对无人机的定点降落问题，申请号为202110374371.6的发明专利公开了一种无人机停机坪主动抓取辅助降落装置，通过纵向移动板、停机坪、横向驱动电机、横向驱动丝杠、纵向驱动电机和纵向驱动丝杠的配合设置，对停机坪的位置进行调整，抓取无人机，便于其停放。申请号为201910236732.3的发明专利公开了一种定点降落标志的uav相对位姿估计方法，包括设计定点降落标志、基于视觉检测标志的特征点、估计uav相对于标志的位姿，为自主降落提供基础。申请号为202021926496.2的实用新型专利公开了一种小型无人机自动更换电池的移动机巢及其停机坪，包括移动机巢和控制单元；移动机巢包括底板、停机坪和机械夹爪；提供了一个可精准降落及紧固的平台，能为无人机充电。
7.田野中有树木、灌木、电线、杆塔、建筑物等障碍物，也有湖、河、丘岗、陡坡和碑石等危险因素，加上不确定的阵风，影响飞行安全，尤其是在无人机的起降过程。无人机的起降过程引发剧烈的近地空气流动，会扬起灰尘、砂石和枝叶，引起污染和伤害，降低寿命，也带来安全风险。为了促进新一代信息技术在农业生产中的应用和发展，提高农业生产水平，并促进其数字化、精准化、智能化和无人化；针对规模化种植农作物的无人机巡查，提高其安全性、稳定性和可靠性，提高巡查效率，降低成本，需要进一步研究改进。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种针对规模化种植农作物的无人机巡查装置，改进无人机的结构和降落方式，实现定点降落，提高安全性、稳定性和可靠性；实现自主巡查，提高巡查效率，降低成本；促进新一代信息技术在农业生产中的应用和发展，进一步提高农业生产水平，并促进其数字化、精准化、智能化和无人化。本说明书所述的方位以进行巡查的无人机为基准，巡查的行进方向为前，反之为后；前后方向为纵向，依此类推。在图1中，靠近读者为前，远离读者为后。本发明的具体技术方案如下。
9.针对规模化种植农作物的无人机巡查装置，包含无人机1和驻留座。所述无人机1和驻留座都与数字农业系统无线通信，至少从所述数字农业系统获取巡查任务、巡查区域、地理信息和调度指令，并上传位置、巡查图形图像、监控图像、地理位置、状态和其它信息。
10.所述无人机1至少包含挂座2和挂件3，通过所述挂件3，以悬挂方式，降落并驻留于所述驻留座。所述无人机1以悬挂方式驻留于所述驻留座，能够降低重心，实现稳定平衡；能够充电并进行针对田地、设备和农业设施的监控。所述挂座2连接所述无人机1和挂件3，能够提高所述无人机1在所述驻留座降落的安全性、稳定性和可靠性，能够相对于所述无人机
1旋转，使得所述无人机1在驻留于所述驻留座时能够调整位姿，扩大监控范围。
11.所述驻留座固定安装于立柱或建筑物的外立面，包含导杆4、套座5、挂杆6、架座7和控制箱8，如图1所示，通过所述挂杆6承受所述无人机1在降落时的撞击和重力，为所述无人机1提供晃动阻尼和稳定平衡，消耗晃动能量，并在所述导杆4和挂杆6的引导和驱动下，将所述无人机1的挂件3插入所述套座5，并锁定，迅速进入静止状态，实现定点降落，提高降落过程的安全性、稳定性和可靠性，有效避免降落过程的失控、摔机和炸机。所述立柱至少包含路灯的灯杆、电线杆、杆塔的立杆或棚、屋与架的柱子。
12.所述无人机1能够从所述驻留座起飞，放平其挂件3，进行针对规模化种植农作物的自主巡查；在电量不足时，能够返回所述驻留座充电；在巡查结束后，能够驻留于所述驻留座，进行针对田地、设备和农业设施的监控。所述无人机1在所述数字农业系统的统一管控和调度下，自主决策，进行针对规模化种植农作物的自主巡查、返回充电和监控，不需要人工干预。所述无人机1与驻留座结合，能够实现针对规模化种植农作物的无人化自主巡查作业，大大提高巡查效率，降低成本；为所述数字农业系统提供田地和农作物的图形图像，辅助vr（虚拟现实）建模，以获取农作物长势、病虫害、喷药和肥水管理信息，辅助实现农业的数字化、精准化、智能化和无人化，促进新一代信息技术在农业生产中的应用和发展，进一步提高农业生产水平。
13.所述无人机1至少包含机身、起落架、旋翼、巡查设备、挂座2和挂件3，如图1所示，能够通过所述挂件3降落并驻留于所述驻留座，充电并进行针对田地、设备和农业设施的监控，也能够从所述驻留座起飞，进行针对规模化种植农作物的自主巡查。
14.所述机身为曲面箱体结构，在外表面安装传感器和摄像头，在内部固定安装电池插槽、天线和主板，通过所述电池插槽插入电池。所述主板至少带有通信模块、控制模块、导航模块、数据处理模块和电源模块，使得所述无人机1与所述驻留座、数字农业系统和遥控器无线通信，自主决策，规划飞行航线，并导航，进行针对规模化种植农作物的自主巡查、返回充电和监控。所述遥控器相对于所述数字农业系统，具有优先权，能够接管所述无人机1的控制权，控制所述无人机1降落于地面，进行维修、保养、测试和实验。
15.所述无人机1的通信模块与所述驻留座、数字农业系统和遥控器无线通信，接收巡查任务、巡查区域、地理信息和调度指令，发送巡查图形图像、监控图像、状态、地理位置和其它信息。所述无人机1的控制模块带有加速度计、陀螺仪和罗盘，控制旋翼、挂座2和挂件3，对飞行姿态和运动参数进行实时调整。所述导航模块带有卫星定位模块，实时获得飞行航线信息。所述无人机1的数据处理模块存储并处理来自所述巡查设备的图形图像数据、来自所述数字农业系统的地理信息和巡查任务，也处理来自所述机身的摄像头和传感器的数据，自主决策，规划飞行航线。所述电源模块与电池连接，进行电压转换，为所述主板的其他模块、传感器、摄像头和巡查设备供电。
16.所述起落架与所述机身下表面的左右两侧固定连接，位于所述机身下方所述巡查设备的左右两侧，能够保护所述巡查设备，吸收所述无人机1在降落于地面时的冲击能量，使得所述无人机1能够安全降落于地面。所述旋翼为长条形结构，在远离所述机身的一端带有飞行马达和桨叶，通过所述飞行马达驱动桨叶旋转，获得空气动力，产生飞行驱动力，使得所述无人机1能够起飞、飞行和降落，进行自主巡查、返回充电和监控。
17.所述巡查设备安装于所述机身的下表面，位于所述起落架之间，能够获得所述起
落架的保护。所述巡查设备至少包括数字相机、摄像机、红外热像仪、激光测量仪和激光雷达，能够使得所述数字农业系统获得农作物和田地的图形图像，辅助vr建模，以获取农作物长势、病虫害、喷药和肥水管理信息，辅助实现农业的数字化、精准化、智能化和无人化，促进新一代信息技术在农业生产中的应用和发展，进一步提高农业生产水平。
18.所述挂座2为扁平的箱体结构，带有上表面、下表面和侧面，通过其下表面贴合并安装于所述机身的上表面，能够相对于所述机身旋转，使得所述无人机1在驻留于所述驻留座时能够调整位姿，扩大监控范围。
19.进一步地，所述挂座2在内部带有电机和水平的驱动轴，通过所述电机驱动所述驱动轴旋转。所述驱动轴在所述挂座2的侧面露出，并与所述挂件3固定连接，使得所述挂座2在侧面与所述挂件3连接，所述挂件3能够在竖直平面内相对于所述挂座2旋转；从而使得所述无人机1在飞行或降落于地面时，能够将所述挂件3放平于所述机身，减少空气阻力，降低重心，提高安全性、稳定性和可靠性；也使得所述无人机1在所述驻留座降落时，能够将所述挂件3直立，与所述挂座2的上表面垂直，从侧面撞击所述驻留座的挂杆6，并悬挂于所述挂杆6，获得晃动阻尼和稳定平衡，消耗晃动能量，迅速进入静止状态，提高降落过程的安全性、稳定性和可靠性。
20.进一步地，所述挂座2在所述挂件3连接位置的对侧侧面带有导引槽21，使得所述无人机1在所述驻留座降落时，能够通过所述驻留座的导杆4卡入所述导引槽21，调整并限定所述无人机1的位姿，引导所述无人机1平顺地将其挂件3插入所述套座5，实现定点降落，提高降落过程的安全性、稳定性和可靠性；也使得所述无人机1在驻留于所述驻留座时，能够平衡所述无人机1对于所述挂件3的作用力，避免所述驱动轴和挂件3变形和损坏，提高寿命。
21.所述导引槽21位于所述挂件3对侧的所述挂座2侧面，向所述侧面的内部凹陷，在后端开放，横截面尺寸由前向后逐渐增大，呈现朝向后方的喇叭口形状，便于所述驻留座的导杆4从后端卡入所述导引槽21，调整并限定所述无人机1的位姿，引导所述无人机1平顺地将其挂件3插入所述套座5，能够提高所述无人机1在所述驻留座降落过程的安全性、稳定性和可靠性。
22.所述挂件3为钩状曲杆结构，包含挂臂31、挂钩32、插头33和插槽34，如图3所示，通过所述挂臂31与所述挂座2连接，通过所述挂钩32悬挂于所述驻留座的挂杆6，通过所述插头33插入所述驻留座的套座5，通过所述插槽34与所述驻留座的套座5电连接，进行充电。
23.所述挂臂31为直管形结构，在其内部穿过电线，使得所述插槽34与所述无人机1的电源模块电连接，能够进行充电。所述挂臂31在下端与所述挂座2的驱动轴固定连接，使得所述挂件3与所述挂座2连接，并能够相对旋转。所述挂钩32为开口朝下的钩状结构，呈现开口向下扩大的形状，一端与所述挂臂31的上端固定连接，另一端向所述挂臂31的对侧倾斜，便于引导所述挂钩32平顺地悬挂于所述驻留座的挂杆6，提高在所述驻留座上降落过程的安全性、稳定性和可靠性。
24.所述插头33为倒置u型的曲板结构，在前端与所述挂钩32固定连接，在后端截面尺寸缩小，呈现沿着纵向的楔形，便于从前向后插入所述驻留座的套座5，使得插入过程平顺，具有导向作用。所述插槽34位于所述插头33外表面后部的左右两侧，向所述插头33的内部凹陷，形成凹槽，带有侧面和槽底，在其槽底带有导体，通过所述导体与所述驻留座的套座5
电连接，能够进行充电。所述导体与所述插头33的其他部位绝缘，通过导线与所述无人机1的电源模块电连接，能够进行充电。
25.所述导杆4为弯曲的杆状结构，包含连接板41、弯曲杆42和横杆43，通过所述横杆43卡入所述挂座2的导引槽21，当所述无人机1在所述驻留座降落时，调整并限定所述无人机1的位姿，引导所述无人机1平顺地实现定点降落，当所述无人机1驻留于所述驻留座时，能够平衡所述无人机1对于所述挂件3的作用力，提高寿命。
26.所述连接板41为直角弯板，包含水平板和竖直板两个部分，通过所述水平板与所述套座5固定连接，通过所述竖直板与所述弯曲杆42固定连接，使得所述导杆4固定安装于所述套座5，获得固定和支撑。所述弯曲杆42固定连接所述连接板41与横杆43，带有纵向折弯部和横向折弯部，以调整横杆43相对于所述套座5的纵向和横向位置，使得所述横杆43能够平顺地卡入所述挂座2的导引槽21，调整并限定所述无人机1的位姿，并平衡所述无人机1对于所述挂件3的作用力。
27.所述横杆43为水平的横向直杆，一端与所述弯曲杆42固定连接，另一端为自由端；当所述无人机1在所述驻留座降落时，所述横杆43能够平顺地卡入所述挂座2的导引槽21，调整并限定所述无人机1的位姿，引导所述无人机1平顺地将其挂件3插入所述套座5，实现定点降落，提高降落过程的安全性、稳定性和可靠性；当所述无人机1驻留于所述驻留座时，所述横杆43位于所述挂座2的导引槽21内，能够平衡所述无人机1对于所述挂件3的作用力，避免所述驱动轴和挂件3变形和损坏，提高寿命。
28.所述套座5为半圆形曲管状结构，包含套管51、导轮52、插座53、触点54和电缆55，如图2和图4所示；通过所述套管51容纳所述挂杆6和电缆55，通过所述导轮52卡套所述挂杆6，使得所述挂杆6能够相对于所述套座5平顺地运动，为所述挂杆6和电缆55提供限位和支撑；通过所述插座53插入所述挂件3的插头33，使得所述触点54与所述挂件3的插槽34弹性抵接，获得电连接，实现定点降落并充电。
29.所述套管51为分段的曲管状结构，在其内部穿过所述挂杆6和电缆55，如图4所示，带有管件，并通过所述管件互相连接，为所述挂杆6和电缆55提供限位和支撑。在图2所示的实施例中，所述套管51分为两段，所述两段之间通过管件连接。在图4所示的实施例中，所述套管51的横截面为圆角矩形结构，包含上腔56和下腔57两个内腔；在所述上腔56中穿过所述挂杆6；在所述下腔57中穿过所述电缆55，避免所述挂杆6与电缆55发生运动干涉，避免损坏所述电缆55。
30.所述导轮52由互相靠近的两个滑轮组成，固定安装在所述套管51、管件或架座7中，卡套所述挂杆6，限定所述挂杆6的相对位置，并使得所述挂杆6能够相对于所述套座5平顺地运动，减小摩擦，提高效率。
31.所述插座53为纵向的短管形结构，在中心带有轴向的通孔，在后端与所述套管51在一端的端面固定连接，并使得所述挂杆6穿过所述通孔，引导并推动所述无人机1的插头33从前端插入所述插座53，使得所述无人机1降落并驻留于所述驻留座，实现定点降落。所述插座53的通孔与所述插头33配合，沿着轴向向前其横截面尺寸逐渐增大，呈现朝向前方的喇叭口形状，以便于引导所述插头33从前端插入所述插座53，提高所述无人机1降落于所述驻留座的安全性、稳定性和可靠性，有效避免降落失败、失控、摔机和炸机。所述插座53在下表面与所述导杆4在其连接板41的水平板固定连接，使得所述导杆4固定安装于所述套座
5，获得固定和支撑。
32.所述触点54突出于所述插座53在其通孔的内壁，能够弹性伸缩，并相对于所述通孔的内壁绝缘；当所述挂件3的插头33插入所述插座53时，所述插头33与所述插座53配合，所述触点54与所述插槽34在其槽底的导体弹性抵接，获得可靠的电连接，使得所述驻留座能够为所述无人机1充电。
33.所述电缆55穿过所述套管51，使得所述控制箱8与所述触点54电连接，通过所述挂件3的插头33插入所述插座53，使得所述触点54与插槽34的导体弹性抵接，获得电连接；并通过所述挂件3在其挂臂31内部穿过的电线，使得所述控制箱8与所述无人机1的电源模块电连接，使得所述驻留座能够为所述无人机1充电。
34.所述挂杆6为平放的圆形曲杆，包含引导杆61、推板62和驱动杆63，在所述引导杆61和驱动杆63的下侧都带有齿65，如图2所示，通过所述齿65驱动所述挂杆6相对于所述套座5运动，并通过所述推板62推动所述挂件3的插头33插入所述插座53，并锁紧，实现所述无人机1在所述驻留座的定点降落和驻留。
35.所述引导杆61为平放的劣弧形实心曲杆，外部带有缓冲层66，内部带有竖立的加强板67，在下侧带有齿65，如图5所示，通过所述缓冲层66承受所述无人机1在降落时的撞击，产生晃动阻尼，使得所述无人机1获得晃动阻尼和稳定平衡，消耗晃动能量，促使所述无人机1迅速进入静止状态；通过所述加强板67承受所述无人机1的冲击力和重力，使得所述无人机1能够通过所述挂件3可靠悬挂于所述引导杆61，避免产生塑性变形和过度的弹性变形，避免引起失稳。
36.所述缓冲层66包裹所述加强板67，采用阻尼材料制成，能够在所述引导杆61受到撞击时，产生晃动阻尼，以消耗晃动能量。所述加强板67为平放劣弧形的竖立条带形板，具有足够的强度和弹性，能够承受所述无人机1的冲击力和重力，避免产生塑性变形和过度的弹性变形，避免引起失稳。在图5所示的实施例中，所述加强板67在下边沿露出所述缓冲层66，带有齿65，并在中部带有通孔，以轻量化，并增加所述缓冲层66在所述加强板67表面的附着力，避免从所述加强板67的表面剥离。
37.所述推板62位于所述引导杆61与驱动杆63之间，其表面与所述引导杆61的轴线垂直，表面尺寸大于所述引导杆61的横截面尺寸，使得所述推板62突出于所述引导杆61；当所述无人机1在所述驻留座降落时，所述挂件3的挂钩32挂于所述引导杆61，能够因所述挂杆6的相对运动，使得所述推板62推动所述挂件3移动，推动并引导所述挂件3的插头33插入所述插座53，实现定点降落；当所述无人机1从所述驻留座起飞时，能够因所述挂杆6的反向运动，使得所述推板62释放所述挂件3的插头33，使得所述无人机1能够在其旋翼的驱动下，飞离所述驻留座。
38.所述驱动杆63为平放优弧形的曲杆，在下侧带有齿65，如图4所示，在两端都与所述引导杆61固定连接，并与所述引导杆61共同构成所述圆形的挂杆6。在图2所示的实施例中，所述驱动杆63在其两端都通过铆钉64与所述引导杆61固定连接。所述驱动杆63采用刚性结构，能够通过所述导轮52卡套于所述套座5，使得所述引导杆61能够平顺地相对所述套座5运动，并限定所述引导杆61的相对位置，使得所述引导杆61能够承受所述无人机1在降落时因碰撞引起的冲击力，避免引起失稳。
39.所述架座7包含杆架、基座74、驱动机构75、锁紧机构76和紧固件77，通过所述紧固
件77将所述驻留座固定安装于立柱或建筑物的外立面，通过所述驱动机构75驱动所述挂杆6相对于所述套座5运动，通过所述锁紧机构76保持所述挂件3的插头33与所述插座53的配合状态，实现所述插头33在所述插座53内的锁紧，如图1和图2所示。
40.所述杆架为桁架结构，支撑并紧固所述驻留座。在图1和图2所示的实施例中，所述杆架由主杆71、横杆72和拉杆73构成，与所述紧固件77共同将所述套座5固定安装于立柱或建筑物的外立面。所述主杆71在左右两端分别固定连接所述套座5的套管51两端，在中部通过管件分别与横杆72和拉杆73固定连接；所述横杆72通过管件横向连接所述主杆71与套管51，并在中部通过管件与拉杆73固定连接；所述拉杆73有两根，一端与所述紧固件77连接，另一端通过管件分别与主杆71和横杆72连接，承受拉力。
41.所述基座74为平放的箱体结构，带有底板、顶板和侧板，在所述侧板带有通孔，通过所述通孔穿过所述套座5的套管51，并与所述套管51固定连接。所述基座74在其底板上固定安装驱动机构75、锁紧机构76和导轮52，提供固定和支撑作用。所述基座74在其顶板上方，固定安装控制箱8，为所述控制箱8提供固定和支撑作用。
42.所述驱动机构75至少包含电机、联轴器和齿轮，通过所述齿轮与所述挂杆6的齿65啮合，在所述控制箱8的控制下，驱动所述挂杆6相对于所述套座5运动。所述联轴器连接所述电机的主轴与所述齿轮，使得所述电机能够驱动所述齿轮旋转，以驱动所述挂杆6相对运动。
43.所述锁紧机构76在所述控制箱8的控制下，抵接所述挂杆6，产生摩擦力，阻止所述挂杆6相对于所述套座5运动，实现所述挂杆6的锁紧，保持所述挂件3的插头33与所述插座53的配合状态，实现所述插头33在所述插座53内的锁紧，以实现所述挂件3在所述驻留座的锁紧。在图2所示的实施例中，所述锁紧机构76包含电动推杆和摩擦片，通过所述电动推杆驱动所述摩擦片抵接所述挂杆6，产生摩擦力，以阻止所述挂杆6相对于所述套座5运动。
44.所述紧固件77至少包含连接板、角件、抱箍和螺纹紧固件，将所述基座74和杆架固定安装于立柱或建筑物的外立面。在图1和图2所示的实施例中，所述紧固件77包含螺栓和两个抱箍，安装于立柱；一个抱箍与所述基座74固定连接，另一个抱箍与所述拉杆73连接。
45.所述控制箱8为平放的箱体结构，安装于所述基座74的顶板上方，在其内部固定安装电路板。所述电路板至少包含通信模块、执行模块、存储模块、电源模块和总控模块，并带有继电器，通过所述通信模块与所述无人机1和数字农业系统无线通信，从所述数字农业系统至少获取数据转存任务、数据上传任务和调度指令，并分时向所述数字农业系统上传日志、巡查图形图像、监控图像和状态信息；也接收所述无人机1的降落、起飞、充电和数据转存请求，通过执行模块产生针对驱动机构75、锁紧机构76和继电器的控制指令，配合所述无人机1完成降落、起飞、充电和数据转存。
46.所述执行模块依据所述通信模块获得的数据转存请求，将所述无人机1的巡查图形图像、监控图像和日志数据，存储于所述存储模块；也将存储的巡查图形图像、监控图像和日志数据分时发送给所述数字农业系统。另外，所述执行模块依据所述通信模块获得的所述无人机1的降落、起飞和充电请求，产生针对所述驱动机构75、锁紧机构76和继电器的控制指令，配合所述无人机1完成降落、起飞和充电。所述存储模块带有存储器，以存储巡查图形图像、监控图像和日志数据。所述电源模块连接市电、驱动机构75和锁紧机构76，连接继电器和其他模块，也通过所述继电器连接所述电缆55，进行电压转换，为驱动机构75、锁
紧机构76和其他模块供电。所述总控模块包含微处理器和存储器，与所述电路板的其他模块通信，进行任务调度。
47.所述数字农业系统为位于云端的软件系统，存储田地的地理信息、规模化种植农作物的图形图像、田地的图形图像、vr模型、监控图像和植保信息，存储所述无人机1和驻留座的信息，与所述无人机1和驻留座无线通信，实时获取所述无人机1的地理位置和状态信息，也发送调度指令。另外，所述植保信息至少包括农作物长势、病虫害、喷药和肥水管理信息。所述数字农业系统能够生成巡查任务、数据转存、数据上传和巡查区域信息，并发送给所述无人机1或驻留座，实时获取所述无人机1的地理位置和状态信息，分时从所述无人机1或驻留座接收巡查获得的农作物图形图像、田地图形图像和日志数据，分时从所述驻留座接收所述无人机1的监控图像。
48.补充说明：（1）所述驻留座在某一时刻只能驻留一架所述无人机1，可驻留不同的所述无人机1。所述数字农业系统统一管控和调度多架所述无人机1，进行针对规模化种植农作物的无人化自主巡查，能够大大提高巡查效率，降低成本。所述无人机1、驻留座和数字农业系统的产权不必相同，至少包括规模化种植业的业主、合作社、植保服务企业、农机运营企业或其他企业、团体和个人。因此，本发明能够辅助实现农业的数字化、精准化、智能化和无人化，促进新一代信息技术在农业生产中的应用和发展，进一步提高农业生产水平。
49.（2）所述驻留座固定安装于立柱或建筑物的外立面；所述立柱至少包含路灯的灯杆、电线杆、杆塔的立杆或棚、屋与架的柱子。公共道路遍布田野，普遍带有路灯、交通标志和道路监控，都需要供电；因此，优选将所述驻留座固定安装于所述路灯、交通标志和道路监控的立柱上。一个立柱可以安装一个或多个所述驻留座。
50.（3）所述无人机1能够从所述驻留座起飞，进行针对规模化种植农作物的自主巡查；也能够降落并驻留于所述驻留座，充电并进行针对田地、设备和农业设施的监控。因此，所述驻留座能够作为充电站、机巢和通信基站使用；所述无人机1能够自主决策，进行针对规模化种植农作物的自主巡查，返回充电，也能够进行针对田地、设备和农业设施的监控，能够全天候不间断地发挥作用。
51.（4）所述引导杆61在外部带有缓冲层66，通过所述缓冲层66抵接所述挂件3的挂钩32，使得所述无人机1悬挂于所述挂杆6。因此，优选挂钩32与所述缓冲层66过盈配合，使得所述挂杆6通过其缓冲层66，为所述无人机1提供晃动阻尼，消耗晃动能量，迅速进入静止状态。
52.当所述挂件3的插头33插入所述套座5的插座53时，由于所述插头33呈现沿着纵向的楔形，所述插座53的通孔呈现朝向前方的喇叭口形状，便于引导所述插头33从前端插入；随着插入过程的进行，优选使得所述插头33的位置逐渐升高，逐渐与所述引导杆61的缓冲层66分离，能够减少与所述缓冲层66的摩擦，提高插入操作的效率，避免损坏所述缓冲层66，提高寿命。
53.（5）所述导引槽21位于所述挂件3对侧的所述挂座2侧面，呈现朝向后方的喇叭口形状，便于所述驻留座的导杆4从后端卡入所述导引槽21，调整并限定所述无人机1的位姿，引导所述无人机1平顺地将其挂件3插入所述套座5。当所述无人机1驻留于所述驻留座时，所述挂件3的插头33插入所述套座5的插座53，并与所述插座53配合；所述导杆4的横杆43卡入所述导引槽21。因此，为了可靠地平衡所述无人机1对于所述挂件3的作用力，优选使得所
述导引槽21在其后端向下倾斜，使得所述导杆4和挂件3受力均衡，避免所述挂件3单侧受力，避免所述驱动轴和挂件3变形和损坏，提高寿命。
54.本发明的有益效果如下：（1）本发明的所述无人机1能够从所述驻留座起飞，放平其挂件3，进行针对规模化种植农作物的自主巡查；在电量不足时，能够返回所述驻留座充电；在巡查结束后，能够驻留于所述驻留座，进行针对田地、设备和农业设施的监控。所述无人机1在所述数字农业系统的统一管控和调度下，自主决策，进行针对规模化种植农作物的自主巡查、返回充电和监控，不需要人工干预，能够全天候不间断地发挥作用。
55.与现有的无人机巡查相比，本发明的所述无人机1与驻留座结合，能够实现针对规模化种植农作物的无人化自主巡查作业，大大提高巡查效率，降低成本；为所述数字农业系统提供田地和农作物的图形图像，辅助vr建模，以获取农作物长势、病虫害、喷药和肥水管理信息，辅助实现农业的数字化、精准化、智能化和无人化，促进新一代信息技术在农业生产中的应用和发展，进一步提高农业生产水平。另外，本发明将充电站、机巢和通信基站集成于所述驻留座，将巡查与监控作用集成，能够物尽其用，促进了无人机技术的发展。
56.（2）本发明的所述无人机1包含挂件3；所述驻留座固定安装于立柱或建筑物的外立面，包含导杆4、套座5、挂杆6、架座7和控制箱8。所述无人机1通过其挂件3碰撞并悬挂于所述挂杆6，通过所述挂杆6在其引导杆61外部的缓冲层66承受所述无人机1降落时的撞击，产生晃动阻尼，使得所述无人机1获得晃动阻尼和稳定平衡，消耗晃动能量，促使所述无人机1迅速进入静止状态；通过所述挂杆6在其引导杆61内部的加强板67承受所述无人机1的冲击力和重力，使得所述无人机1能够通过所述挂件3可靠悬挂于所述引导杆61，避免产生塑性变形和过度的弹性变形，避免引起失稳。
57.所述架座7的驱动机构75通过其齿轮与所述挂杆6的齿65啮合，在所述控制箱8的控制下，驱动所述挂杆6相对于所述套座5运动，引起悬挂于所述挂杆6的所述挂件3相对运动，使得所述挂件3的插头33逐渐靠近所述插座53；在所述推板62的推动下，将所述插头33插入所述插座53；通过所述锁紧机构76抵接所述挂杆6，实现所述挂杆6的锁紧，保持所述挂件3的插头33与所述插座53的配合状态，实现所述插头33在所述插座53内的锁紧。
58.现有无人机通过起落架降落于水平的台面；在降落过程中产生冲击和振动，需要控制落点；会出现失控、摔机或炸机，存在安全性、稳定性和可靠性不足的问题。无人机定点降落一直是不断追求的目标，也是重要的研究课题。另外，田野中有树木、灌木、电线、杆塔、建筑物等障碍物，也有湖、河、丘岗、陡坡和碑石等危险因素，加上不确定的阵风，影响飞行安全，尤其是在无人机的起降过程。无人机的起降过程引发剧烈的近地空气流动，会扬起灰尘、砂石和枝叶，引起污染和伤害，降低寿命，也带来安全风险。
59.因此，与现有无人机的结构和降落方式相比，本发明的所述驻留座能够承受所述无人机1在降落时的撞击及其产生的冲击力，提供晃动阻尼和稳定平衡，消耗晃动能量，促进所述无人机1迅速进入静止状态；所述无人机1在所述挂杆6和导杆4的引导和驱动下，以悬挂方式实现定点降落，大大提高了降落过程的安全性、稳定性和可靠性，能够有效避免降落失败、失控、摔机和炸机。与现有无人机的平台降落方式相比，本发明的所述无人机1能够从侧面撞击所述挂杆6，避免在竖直方向的位置突变，并获得晃动阻尼和稳定平衡；能够有效避免现有无人机因其重量和竖向位置突变，引起对于平台的撞击，大大减轻了降落过程的冲击和振动，提高了降落过程的安全性、稳定性和可靠性，也提高寿命。
60.另外，本发明的所述无人机1通过撞击所述挂杆6的引导杆61的方式降落；由于所述引导杆61为平放的劣弧形实心曲杆，因此不必严格控制撞击方向和撞击点，就能够实现定点降落。与现有的无人机定点降落技术相比，本发明的降落方式不必严格控制落点，即可实现定点降落；受野外阵风的影响更小，安全性、稳定性和可靠性更高；更能够适应野外的针对规模化种植农作物的巡查作业，尤其是在山区或丘陵地带。
61.（3）本发明的所述驻留座在所述套座5的插座53下方固定安装所述导杆4；所述导杆4通过其横杆43卡入所述挂座2的导引槽21。所述导引槽21位于所述挂件3对侧的所述挂座2侧面，呈现朝向后方的喇叭口形状；当所述无人机1在所述驻留座降落时，便于所述驻留座的导杆4从后端卡入所述导引槽21，调整并限定所述无人机1的位姿，引导所述无人机1平顺地将其挂件3插入所述套座5的插座53，引导所述无人机1实现定点降落。
62.因此，与现有无人机的结构和降落方式相比，本发明的所述无人机1在所述驻留座降落时，通过所述导杆4卡入所述导引槽21的方式，引导降落过程；抗风能力更强，安全性、稳定性和可靠性更高。另外，当所述无人机1驻留于所述驻留座时，所述横杆43位于所述挂座2的导引槽21内，并优选所述导引槽21在其后端向下倾斜，使得所述导杆4和挂件3受力均衡，避免所述挂件3单侧受力，避免所述驱动轴和挂件3变形和损坏，提高寿命。
63.（4）本发明的所述插槽34位于所述挂件3的插头33外表面后部的左右两侧，在其槽底带有导体，所述导体与所述无人机1的电源模块电连接；所述套座5的触点54能够弹性伸缩，并相对于所述插座53的通孔内壁绝缘；当所述挂件3的插头33插入所述插座53，并与所述插座53配合时，所述触点54与所述插槽34的导体弹性抵接，获得可靠的电连接。所述控制箱8的电源模块连接市电、继电器和其他模块，通过所述继电器连接电缆55。所述电缆55穿过所述套管51，使得所述控制箱8与所述触点54电连接。当所述无人机1在降落并驻留于所述驻留座时，使得所述驻留座在所述控制箱8的控制下，能够为所述无人机1充电。
64.本发明的所述无人机1在降落于所述驻留座后，所述无人机1与驻留座即可获得有线的电连接；在所述控制箱8的控制下，所述驻留座即可为所述无人机1充电。因此，与现有无人机的充电方式相比，本发明将所述无人机1的降落与电连接的获得过程集成，效率高，结构简单；并采用可靠的有线连接，能够提高充电功率，大大提高了充电效率，降低了充电时间。另外，本发明的所述无人机1通过插接方式降落并驻留于所述驻留座，相对位置的控制精度高，也便于实现无线充电，能够促进无线充电技术的应用和发展。
65.（5）所述无人机1与所述驻留座的控制箱8无线通信，使得所述驻留座能够配合所述无人机1完成降落、起飞和充电。所述无人机1向所述驻留座的控制箱8发送数据转存请求，将所述无人机1的巡查图形图像、监控图像和日志数据，存储于所述控制箱8的存储模块；所述驻留座的控制箱8也将存储的巡查图形图像、监控图像和日志数据分时上传到所述数字农业系统。
66.本发明的所述无人机1和驻留座都与数字农业系统无线通信；所述数字农业系统统一管控和调度多架所述无人机1和驻留座，进行针对规模化种植农作物的自主巡查、返回充电和监控；实时获取所述无人机1的地理位置和状态信息，分时从所述无人机1或驻留座接收巡查获得的农作物图形图像、田地图形图像和日志数据，分时从所述驻留座接收所述无人机1的监控图像。
67.本发明在所述数字农业系统的统一管控和调度下，通过所述驻留座进行数据转
存，分时上传到所述数字农业系统。因此，本发明能够提高数据转存和上传效率，确保数据安全，合理分配通信任务，降低所述数字农业系统的通信负担；便于扩展现有的数字农业系统，利用大数据建立位于云端的分布式农业数据库，促进新一代信息技术在农业生产中的应用和发展，进一步提高农业生产水平。另外，也使得所述无人机1不必携带大容量的数据存储器，降低载重量，能够合理分配通信任务，提高数据安全性和利用效率。
附图说明
68.图1为所述无人机1和驻留座的总体结构示意图；图2为所述无人机1和驻留座在图1位置的俯视图；图3为图1的a向局部放大视图；图4为图2中b—b所示的剖视图；图5为图2中c—c所示的剖视图。
69.附图标记说明：无人机1、挂座2、导引槽21、挂件3、挂臂31、挂钩32、插头33、插槽34、导杆4、连接板41、弯曲杆42、横杆43、套座5、套管51、导轮52、插座53、触点54、电缆55、上腔56、下腔57、挂杆6、引导杆61、推板62、驱动杆63、铆钉64、齿65、缓冲层66、加强板67、架座7、主杆71、横杆72、拉杆73、基座74、驱动机构75、锁紧机构76、紧固件77和控制箱8。
具体实施方式
70.以下结合附图和具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细地说明：图1为所述无人机1和驻留座的总体结构示意图；图2为所述无人机1和驻留座在图1位置的俯视图。所述无人机1至少包含机身、起落架、旋翼、巡查设备、挂座2和挂件3。所述机身为曲面箱体结构，在外表面安装传感器和摄像头，在内部固定安装电池插槽、天线和主板，通过所述电池插槽插入电池。所述机身、电池插槽、天线和主板都优选现有无人机的材料和工艺加工制造。所述电池优选公知的锂电池产品。所述主板至少带有通信模块、控制模块、导航模块、数据处理模块和电源模块，优选现有无人机控制系统的研发技术开发制造。所述起落架和旋翼都选用现有无人机起落架和旋翼的材料、零件和工艺加工制造。所述巡查设备至少包括数字相机、摄像机、红外热像仪、激光测量仪和激光雷达，都优选公知的数字相机、摄像机、红外热像仪、激光测量仪和激光雷达产品。
71.所述挂座2为扁平的箱体结构，优选铝合金材料经过压铸成形。所述挂座2安装于所述机身的上表面，能够相对于所述机身旋转；优选在所述机身内部安装包含电机和驱动轮的驱动机构，实现所述挂座2的安装、相对旋转和控制。所述挂座2在内部带有电机和水平的驱动轴，优选现有的电机产品，所述驱动轴优选铝合金棒料经过锻造成形。所述挂座2在所述挂件3连接位置的对侧侧面带有导引槽21；所述导引槽21呈现朝向后方的喇叭口形状，优选在所述挂座2的压铸成形中同时成形。
72.图3为图1的a向局部放大视图，表达了所述挂件3和导杆4的结构；所述挂件3为钩状曲杆结构，包含挂臂31、挂钩32、插头33和插槽34；所述挂臂31为直管形结构，优选铝合金管材经过切削加工成形。所述挂臂31在下端与所述挂座2驱动轴的固定连接，优选平键加锁紧螺母连接。所述挂钩32为开口朝下的钩状结构，呈现开口向下扩大的形状，优选铝合金棒料经过锻造加工成形；所述挂钩32在一端与所述挂臂31上端的固定连接，优选焊接。
73.所述插头33为倒置u型的曲板结构，呈现沿着纵向的楔形，在前端与所述挂钩32固定连接，优选在所述挂钩32的锻造加工成形中同时成形。所述插槽34位于所述插头33外表面后部的左右两侧，向内部凹陷，形成凹槽，优选经过切削加工成形。所述插槽34在其槽底带有的导体，优选铜板，并采用现有插座的生产工艺加工制造，使其与所述插头33的其他部位绝缘，与所述无人机1的电源模块电连接。
74.所述导杆4为弯曲的杆状结构，包含连接板41、弯曲杆42和横杆43；所述连接板41为直角弯板，包含水平板和竖直板两个部分，优选铝合金板材经过折弯加工成形；所述水平板与所述套座5的固定连接，优选紧固件连接，便于所述导杆4的维修和更换。所述弯曲杆42带有纵向折弯部和横向折弯部，优选合金钢棒料，与所述横杆43一体化地，经过折弯加工成形。所述弯曲杆42与所述竖直板的固定连接，优选紧固件连接，便于维修和更换。所述导杆4及其上述结构，也可选用碳纤维或其他复合材料经过相应的工艺加工成形。
75.图4为图2中b—b所示的剖视图，表达了所述套座5和所述驱动杆63的横截面结构；所述套座5为半圆形曲管状结构，包含套管51、导轮52、插座53、触点54和电缆55。所述套管51为分段的曲管状结构，优选铝合金型材经过机械加工成形。所述套管51带有的管件优选公知的管件产品，也可采用铝合金材料经过锻造成形。所述导轮52由互相靠近的两个滑轮组成，优选现有的滑轮产品，并优选紧固件连接，固定安装在所述套管51、管件或架座7中。
76.所述插座53为纵向的短管形结构，在中心带有轴向的通孔，优选铝合金材料经过锻造成形；所述插座53在后端与所述套管51一端的固定连接，优选焊接。所述触点54突出于所述插座53在其通孔的内壁，能够弹性伸缩，并相对于所述通孔的内壁绝缘，优选现有触点开关的材料和工艺加工制造。所述电缆55穿过所述套管51，使得所述控制箱8与所述触点54电连接，优选公知的电缆产品。
77.所述挂杆6为平放的圆形曲杆，包含引导杆61、推板62和驱动杆63；所述驱动杆63为平放优弧形的曲杆，采用刚性结构，在下侧带有齿65，优选铝合金型材经过锻造加工成形。所述推板62位于所述引导杆61与驱动杆63之间，其表面与所述引导杆61的轴线垂直，表面尺寸大于所述引导杆61的横截面尺寸，优选在所述驱动杆63的锻造加工中同时成形。
78.图5为图2中c—c所示的剖视图，表达了所述引导杆61的横截面结构；所述引导杆61为平放的劣弧形实心曲杆，外部带有缓冲层66，内部带有竖立的加强板67，在下侧带有齿65；所述缓冲层66包裹所述加强板67，采用阻尼材料制成，能够在所述引导杆61受到撞击时，产生晃动阻尼，以消耗晃动能量。所述阻尼材料优选聚氨酯材料、合成橡胶或硅橡胶材料。所述加强板67为平放劣弧形的竖立条带形板，优选在下边沿露出所述缓冲层66，并带有齿65，优选合金弹簧钢板材经过机械加工成形，具有足够的强度和弹性，能够承受所述无人机1的冲击力和重力，避免产生塑性变形和过度的弹性变形。所述驱动杆63在其两端与所述引导杆61的固定连接都优选通过铆钉64进行铆接。
79.所述架座7包含杆架、基座74、驱动机构75、锁紧机构76和紧固件77；所述杆架为桁架结构，支撑并紧固所述驻留座，优选铝合金型材经过机械加工成形。在图1和图2所示的实施例中，所述杆架由主杆71、横杆72和拉杆73构成；所述主杆71、横杆72和拉杆73都优选铝合金管材经过机械加工成形。
80.所述基座74为平放的箱体结构，带有底板、顶板和侧板，优选铝合金板材经过冲压加工成形；所述基座74与所述套管51的固定连接优选紧固件连接。所述驱动机构75、锁紧机
构76、导轮52和控制箱8在所述基座74的固定安装都优选通过紧固件安装，便于维修和更换。所述驱动机构75至少包含电机、联轴器和齿轮，都优选现有的电机、联轴器和齿轮产品。在图2所示的实施例中，所述锁紧机构76包含电动推杆和摩擦片，都优选现有的电动推杆和摩擦片产品。所述紧固件77至少包含连接板、角件、抱箍和螺纹紧固件，都优选现有的连接板、角件、抱箍和螺纹紧固件产品。
81.所述控制箱8为平放的箱体结构，优选铝合金板材经过冲压加工成形；所述控制箱8在其内部固定安装电路板；所述电路板至少包含通信模块、执行模块、存储模块、电源模块和总控模块，并带有继电器，优选现有的模块、模组和电子元件，采用嵌入式开发技术设计开发；所述继电器优选现有的继电器产品。
82.所述数字农业系统为位于云端的软件系统，存储田地的地理信息、规模化种植农作物的图形图像、田地的图形图像、vr模型、监控图像和植保信息，存储所述无人机1和驻留座的信息，与所述无人机1和驻留座无线通信，实时获取所述无人机1的地理位置和状态信息，也发送调度指令。所述数字农业系统能够生成巡查任务、数据转存、数据上传和巡查区域信息，并发送给所述无人机1或驻留座，实时获取所述无人机1的地理位置和状态信息，分时从所述无人机1或驻留座接收巡查获得的农作物图形图像、田地图形图像和日志数据，分时从所述驻留座接收所述无人机1的监控图像。所述数字农业系统及其上述功能，采用现有基于云计算的软件开发系统开发，采用公知的编程语言编码，运行于现有的商业化云平台。
83.上述实施仅仅是本发明的优选实施方式，不构成对本发明的限制。在满足本发明的结构和性能要求条件下，改变材料和制造工艺，都在本发明的保护范围之内。