多旋翼无人机及其控制系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无人机领域，具体而言，涉及一种多旋翼无人机及其控制系统和方法。
【背景技术】
[0002]随着农业集约化、规模化的发展趋势，由于使用无人机喷洒农药比人工喷洒农药的效率高，无人机已经在农业应用中得到一定推广。现有技术中应用于农业的无人机种类主要有固定翼、单旋翼以及多旋翼无人机三种，具体地:固定翼无人机体积最大，起飞需要跑道，航线需要空管部门批准，不适用于小规模农业应用；单旋翼无人机桨平面最大，但由于飞行方向和升降都靠一个旋翼来完成，操控复杂，不利于普通人快速掌握，且安全性差。特殊地，大型单旋翼无人机起飞时还需要申请航线手续，应用较为麻烦;多旋翼无人机操控简单，由于国家对超低空、特别是农业应用中的无人机暂无严格的管制，因此现有的民用植保打药主要使用多旋翼无人机。
[0003]目前，相关技术中多旋翼无人机在农业应用的工作原理是:多旋翼无人机由锂电池或者小型汽油机提供动力，多旋翼无人机上携带有药箱和喷药装置，药箱和喷药装置随多旋翼无人机一起在距离地面0.5米至3米的高度飞行并喷洒药液。相关技术中多旋翼无人机在农业应用中存在以下缺陷:
[0004]1、由于多旋翼无人机是利用垂直下洗气流提供升力，推重比通常仅为1:1左右，SP5千克自重的飞机，能安全携带飞行的工作负载只有5千克，即使在一定情况下可超重起飞，动力消耗也会急剧增加，机动性能和安全性急剧降低。现有的多旋翼无人机在起飞后，大部分的能量做功都消耗于将机架、电池、药液等载重物维持在低空中。在实际案例中，大部分多旋翼无人机在常温、空载的时候能飞20分钟至40分钟，但是，在负载5千克至10千克喷药装置和药液的情况下，多旋翼无人机在空中停留时间仅能持续不超过10分钟，在低温情况下多旋翼无人机在空中停留时间则会更短。受电池电量限制，多旋翼无人机需要不断地降落地面进行更换电池以维持农药喷洒工作。多旋翼无人机在往来于起飞点和目标工作点的过程中，又将会消耗掉一部分时间和一部分电池电量，严重影响了多旋翼无人机的工作效率。
[0005]2、现有的用于农业植保的多旋翼无人机的动力主要靠飞机自身携带的锂电池，锂电池电量充满所需的时间较长，快充约为I至2小时，慢充需要6小时左右。为了延长多旋翼无人机在空中的工作时间，相关技术采取预备多块已经充满电量的锂电池，配合低电压报警技术，当多旋翼无人机电池电量即将消耗完触发报警时，立即返回出发点降落更换电池，并将换下来的电池马上放到大功率充电器上去充电备用。这种方式不但降低多旋翼无人机的工作效率，而且由于大功率充电器和多块锂电池的价格昂贵，该方式还增加了使用者的成本。
[0006]3、现有的用于农业植保的多旋翼无人机除自身重量外能携带的有效工作负荷能力仅仅为5千克至10千克，多旋翼无人携带的农药量少，不足以完成工作需求，需要不断地返回地面补充农药，降低了工作效率，比如小麦按推荐倍数稀释一亩地需要农药20升，烟草高达40升。因此，相关技术采取加大农药浓度到正常推荐量的数十倍的办法，以实现扩大农药喷洒面积，但是，这种方式将会导致高浓度农药影响植物生长，且植物中的高浓度农药残留物将会影响食品安全。
[0007]4、现有的多旋翼无人机为了减轻自身重量和满足折叠部件的需要，省略了飞机的螺旋桨外部的保护装置，高速旋转的螺旋桨叶片将会存在安全隐患，严重影响了用户的使用安全。
[0008]针对相关技术中多旋翼无人机携带的农药量少，需要不断地返回地面补充农药，导致降低工作效率的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0009]本发明实施例提供了一种多旋翼无人机及其控制系统和方法，以至少解决相关技术中多旋翼无人机携带的农药量少，需要不断地返回地面补充农药，导致降低工作效率的技术问题。
[0010]根据本发明实施例的一个方面，提供了一种多旋翼无人机控制系统，包括:多旋翼无人机，多旋翼无人机上携带有喷液装置；以及地面供液设备，通过输液导管与多旋翼无人机相连接，用于在多旋翼无人机工作过程中向多旋翼无人机提供喷液装置工作时所需的液体。
[0011]进一步地，该系统还包括:地面供电设备，通过供电电线与多旋翼无人相连接，用于在多旋翼无人机工作过程中向多旋翼无人机提供电能。
[0012]进一步地，地面供液设备和地面供电设备设置在地面移动装置上，其中，该系统还包括:收放线轮，设置在地面移动装置上，用于收放输液导管和/或供电电线，输液导管和/或供电电线一端与多旋翼无人机连接，另一端固定在地面移动装置上，其中，地面供液设备和地面供电设备分别与输液导管和/或供电电线在地面移动装置上的固定连接部相连接。
[0013]进一步地，固定连接部包括360度可旋转万向活接头和导电滑环，其中，360度可旋转万向活接头穿过导电滑环固定在地面移动装置上。
[0014]进一步地，地面供液设备内设置有:液体搅拌器，用于搅拌地面供液设备内的液体;流量传感器，用于检测单位时间内地面供液设备向多旋翼无人机提供的液体流量;液位感应器，用于检测地面供液设备内的剩余液量，该系统还包括报警装置，报警装置与液位感应器相连接，用于在液位感应器检测到地面供液设备内的剩余液量低于预设阈值时报警。
[0015]进一步地，该系统还包括:通信装置，与终端设备相连接，用于在液位感应器检测到地面供液设备内的剩余液量低于预设阈值时向终端设备发送通知消息，其中，通知消息用于通知终端设备补充地面供液设备内的液体；以及显示器，用于显示多旋翼无人机工作过程中的相关信息，多旋翼无人机工作过程中的相关信息至少包括以下任意一种信息:多旋翼无人机的位置信息，地面供液设备内的剩余液量，喷液装置的工作状态。
[0016]进一步地，该系统中包括至少两个多旋翼无人机，其中，至少两个多旋翼无人机中包括一个主机和至少一个副机，主机和至少一个副机共同承载一液体喷杆，主机按照预定飞行轨迹飞行，至少一个副机分别保持与主机预设相对位置跟随主机飞行。
[0017]进一步地，主机和至少一个副机中均安装有定位芯片和通信装置，其中，主机在飞行过程中，利用定位芯片获取主机的位置信息，并将主机的位置信息通过通信装置分别发送至每个副机，每个副机通过通信装置接收主机的位置信息，每个副机在飞行过程中通过定位芯片定位并保持与主机具有预设相对位置。
[0018]进一步地，液体喷杆由至少一个喷液装置连接组成，每两个喷液装置之间由万向接头连接，液体喷杆上设置有至少一个喷头。
[0019]根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种多旋翼无人机，包括:喷液装置，设置有输液导管接口，输液导管接口通过输液导管连接至地面供液设备。
[0020]进一步地，多旋翼无人机还包括:电源装置，设置有供电电线接口，供电电线通过供电电线接口连接至地面供电设备。
[0021]进一步地，多旋翼无人机还包括:备用电源，用于在地面供电设备无法为多旋翼无人机提供电能的情况下为多旋翼无人机供电。
[0022]进一步地，多旋翼无人机还包括:红外探测系统，用于探测多旋翼无人机飞行过程中预设范围内的活动对象;报警装置，用于在红外探测系统探测到多旋翼无人机飞行过程中预设范围内存在活动对象时报警；图像采集装置，用于在多旋翼无人机飞行过程中采集地面图像；以及图像输出装置，用于将采集到的地面图像传输至地面。
[0023]进一步地，多旋翼无人机采用上下双层错浆结构，每层包括至少一个旋翼。
[0024]根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种多旋翼无人机控制方法，包括:接收地面供液设备通过输液导管输送的液体，其中，液体为多旋翼无人机内喷液装置工作所需的液体;以及喷液装置利用液体进行喷洒。
[0025]进一步地，在接收地面供液设备通过输液导管输送的液体的同时，该方法还包括:接收地面供电设备通过供电电线输送的电能，其中，多旋翼无人机利用电能工作。
[0026]进一步地，该方法用于控制至少两个多旋翼无人机飞行，其中，至少两个多旋翼无人机包括一个主机和至少一个副机，主机和至少一个副机在飞行过程中，该方法还包括:获取主机的位置信息；以及将主机的位置信息分别发送至至少一个副机，其中，至少一个副机在接收到主机的位置信息后调整飞行轨迹以保持与主机具有预设相对位置。
[0027]根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种多旋翼无人机控制方法，包括:通过输液导管向至少一个多旋翼无人机输送液体，其中，液体为多旋翼无人机内喷液装置工作所需的液体;以及控制多旋翼无人机的喷液装置利用液体进行喷洒。
[0028]进一步地，在通过输液导管向至少一个多旋翼无人机输送液体的同时，该方法还包括:通过供电电线向至少一个多旋翼无人机输送电能，其中，至少一个多旋翼无人机利用电能工作。
[0029]在本发明实施例中，多旋翼无人机控制系统包括多旋翼无人机，多旋翼无人机上携带有喷液装置;地面供液设备，通过输液导管与多旋翼无人机相连接，用于在多旋翼无人机工作过程中向多旋翼无人机提供喷液装置工作时所需的液体，通过设置输液导管向多旋翼无人机输送喷液装置所需的液体，达到了多旋翼无人机不负载药箱也能持续供药的目的，从而实现了提高多旋翼无人机工作效率的技术效果，进而解决了相关技术中多旋翼无人机携带的农药量少，需要不断地返回地面补充农药，导致降低工作效率的技术问题。
【附图说明】
[0030]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例