高大植物喷药无人机的制作方法

本发明涉及无人机领域，尤其涉及用于高大树木施药用无人机。

背景技术：

目前，对于文物树木的管理越来越规范，这些树木大都因为年代久远而高大，但树木如出现了病症，通常需要对患处施药，目前常用的方式是架设云梯，这种方式不仅存在风险，若树木种植环境难以架设云梯，则难以对症下药，给文物树木管理带来不便。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是实现一种能够利用无人机进行精准施药的装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：高大植物喷药无人机，包括无人机单元和地面单元，信号线、电源线和水管绑缚在一起构成工作线缆，所述无人机单元和地面单元之间通过工作线缆连接；

无人机单元：旋翼无人机下方固定有云台，所述云台由万向电动调节机构驱动转动，所述电源线和信号线均连接万向电动调节机构，所述云台上固定有喷射方向向下的清洁喷嘴和药剂喷嘴，所述水管设有两根，其端头分别连接清洁喷嘴和药剂喷嘴，所述云台上设有采集下方障碍物距离信号的障碍物雷达，所述障碍物雷达输出距离信号至信号线；

地面单元：包括清洁容器、药剂容器、电源、遥控器和控制器，所述电源连接电源线、清洁泵和药剂泵，所述控制器连接信号线、清洁泵和药剂泵，两根所述水管分别连接清洁泵和药剂泵，所述清洁泵抽取清洁容器内的水，所述药剂泵抽取药剂容器内的药剂，所述遥控器向控制器输出万向电动调节机构和旋翼无人机驱动信号、以及清洁泵和药剂泵启闭信号。

地面单元还设有卷筒和间距雷达，所述卷筒用于收放工作线缆并由绕卷电机驱动，所述间距雷达固定在万向座上用于探测与无人机单元之间的距离，所述间距雷达输出距离信号至控制器，所述控制器输出控制信号至绕卷电机。

所述云台上固定有采集下方图像信息的摄像头，并输出具有十字准星的图像信号至信号线，所述清洁喷嘴和药剂喷嘴的喷射方向相同，均为所述十字准星的位置。

所述药剂喷嘴和清洁喷嘴上均设有流量阀，所述流量阀与信号线连接。

所述地面单元固定在小车上，所述小车具有驻车机构，所述小车上设有用于停放无人机单元的停放平台，所述停放平台上设有固定无人机单元的固定带或固定夹具。

所述卷筒上设有用于测量工作线缆放出长度的放卷长度测量单元，所述放卷长度测量单元输出长度信号至控制器，所述清洁容器和药剂容器内均设有水位感应单元，所述水位感应单元输出水位信号至控制器，所述控制器配有报警单元和显示器。

所云台上设有接收间距雷达信号的感应单元，所述感应单元连接信号线。

基于所述高大植物喷药无人机的控制方法，其特征在于：

高大植物喷药无人机启动后，由遥控器遥控旋翼无人机、万向电动调节机构、清洁泵和药剂泵工作；

旋翼无人机起飞时，控制器根据无人机单元与地面单元的距离控制放卷电机正转、翻转或停止，所述放卷电机的放卷长度等于无人机单元与地面单元的距离+安全距离，所述安全距离随无人机单元与地面单元的距离增大而增加。

当高大植物喷药无人机工作时获得以下任意信号，则进行报警并给予相应提示；

1)当清洁泵工作时，清洁容器内的水位感应单元获得的水位数值低于预设阈值；

2)当药剂泵工作时，药剂容器内的水位感应单元获得的水位数值低于预设阈值；

3)当间距雷达工作时，感应单元未检测到间距雷达的雷达信号；

4)当清洁泵、药剂泵工作时，障碍物雷达检测到与下方树木间距在预设阈值区间之外时；

5)当放卷长度测量单元检测到放卷长度大于预设阈值时；

6)当电源电量低于预设安全值时。

本发明能够远程操作，不需要工作人员攀爬到高处施工，使得施药过程安全高效，对树木种植环境无要求，任何场地均可以操作，此外装置还能够定期从高处观察树木状况。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：

图1为高大植物喷药无人机结构示意图。

具体实施方式

本发明高大植物喷药无人机包括无人机单元和地面单元，无人机单元和地面单元之间通过工作线缆连接，工作线缆由信号线、电源线和水管绑缚在一起构成，高大植物喷药无人机分成上述两个部分，能够极大的提高了无人机单元的灵活性，以及空中作业的续航能力。

无人机单元主体飞行机构为旋翼无人机，旋翼无人机的下方固定有云台，云台由万向电动调节机构驱动转动，遥控器输出万向电动调节机构驱动信号至控制器，电源线和信号线均连接万向电动调节机构，电源线为万向电动调节机构供电，信号线输出控制信号至万向电动调节机构。

云台上固定有摄像头、清洁喷嘴、药剂喷嘴，水管设有两根，其端头分别连接清洁喷嘴和药剂喷嘴，清洁喷嘴和药剂喷嘴喷射方向向下，向下方的树木进行喷淋工作。通过设置两个喷嘴，一个喷射清水，一个喷射药剂，这样可以在喷药过程中先对树木患处清洁，或去除一些异物，再喷涂药剂，能够提高喷药的治疗效果。

药剂喷嘴和清洁喷嘴上均设有流量阀，流量阀与信号线连接，通过流量阀可以自动或手动控制两个喷嘴的喷药量，提高喷药的效果和质量。

摄像头输出具有十字准星的图像信号至信号线，清洁喷嘴和药剂喷嘴的喷射方向相同，均为所述十字准星的位置，由于摄像头、清洁喷嘴和药剂喷嘴均固定在云台上，只需预先调试十字准星的位置，无论云台如何旋转，都可以保证喷涂的准确性。

云台上设有探测摄像头摄影方向障碍物距离信息的障碍物雷达，障碍物雷达输出距离信号至信号线，通过障碍物雷达可以保证喷嘴与树木的间距，避免视觉判定的误差，保证施药的面积范围和质量。

地面单元包括清洁容器、药剂容器、电源、控制器、间距雷达和卷筒，清洁容器用于盛放清洁水，清洁水可以在喷药前清洗树木表面，药剂容器用于存放药剂。地面单元固定在小车上，方便转运，小车具有驻车机构，保证装置工作时，小车不会随意移动，提高操作安全性，小车上设有用于停放无人机单元的停放平台，停放平台上设有固定无人机单元的固定带或固定夹具，在小车移动时，能够保证无人机单元的不会跌落。

电源通过电源线为整个无人机单元供电，也为地面单元供电，有效为电源配备电池管理单元，并将电池数据输送至显示器显示，让工作人员实时了解电源状态。

卷筒用于收放工作线缆并由绕卷电机驱动，两根水管分别连接清洁泵和药剂泵，清洁泵抽取清洁容器内的水，药剂泵抽取药剂容器内的药剂，清洁容器和药剂容器内均设有水位感应单元，两个水位感应单元输出水位信号至控制器，水位数据可以在显示器上显示，并在水位过低时报警，方便工作人员及时补给。

为了自动化控制工作线缆的放线长度，间距雷达固定在万向座上用于探测与无人机单元之间的距离，间距雷达输出距离信号至控制器，控制器通过该距离信号控制绕卷电机工作，从而控制放线的长度，云台上设有接收间距雷达信号的感应单元，感应单元连接信号线，并将感应信号输送至控制器，当无人机单元飞出间距雷达的范围时，即感应单元无信号，则可以报警提示，工作人员则通过调节万向座的方向，持续监控两者间距，从而合理控制工作线缆的放出长度。

卷筒上设有用于测量工作线缆放出长度的放卷长度测量单元，放卷长度测量单元输出长度信号至控制器，控制器配有报警单元和显示器，可以显示不同的参数、数据，并利用报警单元给予工作人员相应的报警提示，用于遥控旋翼无人机、清洁泵、药剂泵、万向电动调节机构的遥控器连接控制器，控制器连接信号线，发出控制信号至无人机单元。

由于卷筒工作为旋转状态，因此工作线缆的卷筒端具有一个旋转接头与地面单元的各个设备连接，旋转接头包括水管旋转接头、以及电源线和信号线的旋转接头，由于线、管具有四个，可以将部分部件与卷筒固接，保持同步旋转即可，也可以采用卷筒两头分别出线、管的方式，解决接线、接管问题。

基于上述高大植物喷药无人机的控制方法：

高大植物喷药无人机启动后，由遥控器遥控旋翼无人机、万向电动调节机构、清洁泵和药剂泵工作；遥控信号包括控旋翼无人机飞行控制信号、万向电动调节机构转向信号、清洁泵和药剂泵的启闭信号；

旋翼无人机起飞时，控制器根据无人机单元与地面单元的距离控制放卷电机正转、翻转或停止，所述放卷电机的放卷长度等于无人机单元与地面单元的距离+安全距离，安全距离随无人机单元与地面单元的距离增大而增加，从而使工作线缆始终保持在一个安全的放卷长度上；

当高大植物喷药无人机工作时获得以下任意信号，则进行报警并给予相应提示；

1)当清洁泵工作时，清洁容器内的水位感应单元获得的水位数值低于预设阈值；

2)当药剂泵工作时，药剂容器内的水位感应单元获得的水位数值低于预设阈值；

3)当间距雷达工作时，感应单元未检测到间距雷达的雷达信号；

4)当清洁泵、药剂泵工作时，障碍物雷达检测到与下方树木间距在预设阈值区间之外时；

5)当放卷长度测量单元检测到放卷长度大于预设阈值时；

6)当电源电量低于预设安全值时。

通过上述预警，使得装置工作更加安全可靠。