一种基于无人机的果园智能施肥装置

1.本实用新型涉及农业机械技术领域，特别是涉及一种基于无人机的果园智能施肥装置。


背景技术：

2.我国作为农业大国，耕种资源丰富，农业在我国的经济基础中占据了重要的地位，然而传统的施肥方式需要大量的人工成本与时间的投入，限制了农业经济的发展。随着农业现代化的推进，农业机械化程度越来越高，无人机在农业上的应用也愈加广泛，通过无人机可以解决地形的限制，进行大规模的施肥作业，极大的提高了施肥工作的效率。
3.但是，目前的农用果园无人机施肥方式还存在两个不足之处限制了智能化无人机的发展：1)基于人工操纵无人机施肥。在施肥过程中无人机的操作人员需要持续关注果园中的场景，然后控制无人机遍历整个果园完成施肥工作，这加大了人工投入的精力与时间，且容易因人工疏忽遗漏施肥区域；2)盲目性施肥，在以往的无人机施肥过程中，装载肥料的容器在空中持续喷洒肥料，然而幼苗状态下的果树种植距离较远，这导致大量的肥料或农药播撒在地面，一方面造成了原材料的浪费对环境造成了破坏，另一方面果树并未得到所需要的肥料。
4.鉴于此，有必要提出一种新的基于无人机的果园智能施肥装置，以更好地解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本实用新型提供一种基于无人机的果园智能施肥装置，其结构简单，设计合理，施肥精准高效。
6.本实用新型采用的技术方案是：
7.一种基于无人机的果园智能施肥装置，包括无人机本体和分别搭载于所述无人机本体的控制模块、导航模块、检测模块和喷洒模块，所述控制模块设有信号控制器和计时器，所述信号控制器分别与所述导航模块、所述检测模块和所述喷洒模块连接，所述检测模块与所述喷洒模块连接，所述导航模块与所述无人机本体连接，所述导航模块内储存有飞行路线。
8.对上述技术方案的进一步改进为，所述导航模块包括飞行控制单元、惯性测量单元和gps定位单元，所述惯性测量单元设有陀螺仪传感器和加速度传感器。
9.对上述技术方案的进一步改进为，所述检测模块包括摄像头和图像处理单元，所述摄像头安装于所述无人机本体下方。
10.对上述技术方案的进一步改进为，所述检测模块还包括用于记录果树坐标信息的数据记忆单元。
11.对上述技术方案的进一步改进为，所述喷洒模块包括储料槽、进料口、出料口、喷头、控制阀和电机，所述进料口与所述储料槽顶部相连通，所述出料口设置于所述储料槽底
部、并与所述控制阀和所述喷头相连，所述控制阀与所述电机连接，所述电机与所述控制模块连接。
12.对上述技术方案的进一步改进为，所述进料口内侧安装有过滤器，所述过滤器呈漏斗状，所述进料口端口连接有盖板。
13.对上述技术方案的进一步改进为，所述喷头底端低于所述无人机本体底端高度。
14.对上述技术方案的进一步改进为，所述喷头设为雾化喷头。
15.对上述技术方案的进一步改进为，所述无人机本体包括机身、降落架和位于所述机身两侧的旋翼，所述降落架设有用于降落时提供缓冲作用的弹簧器。
16.对上述技术方案的进一步改进为，所述机身设有用于装设所述喷洒模块的容置槽，所述容置槽顶端设有机盖，所述机盖设有用于与所述喷洒模块连接的卡扣结构。
17.本实用新型的有益效果如下：
18.本实用新型包括无人机本体和分别搭载于所述无人机本体的控制模块、导航模块、检测模块和喷洒模块，所述控制模块设有信号控制器和计时器，所述信号控制器分别与所述导航模块、所述检测模块和所述喷洒模块连接，所述检测模块与所述喷洒模块连接，所述导航模块与所述无人机本体连接，所述导航模块内储存有飞行路线，本实用新型结构简单，设计合理，无人机本体搭载其它模块在空中施肥作业，自动导航模块根据提前规划好的飞行路线，控制无人机在果园往复飞行，果树检测模块通过图像定位到果园树木的位置，肥料喷洒模块用于对定位到的果树进行肥料的精准定时喷洒，从而实现精准的果园施肥，通过本技术的智能施肥装置可以对果园进行自主导航和精准施肥，解决了以往人工操纵无人机施肥的限制，降低使用和操作难度，同时降低劳动强度，并有效避免了肥料的滥用，能够有效降低肥料对果园环境的影响。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图；
20.图2为本实用新型的施肥流程图；
21.附图标记说明：1.无人机本体、11.机身、12.降落架、121.弹簧器、13.旋翼、2.控制模块、3.导航模块、31.飞行控制单元、32.惯性测量单元、33.gps定位单元、4.检测模块、41.摄像头、42.图像处理单元、43.数据记忆单元、5.喷洒模块、51.储料槽、52.进料口、53.出料口、54.喷头、55.控制阀。
具体实施方式
22.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第
一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.如图1～图2所示，本实施例所述的基于无人机的果园智能施肥装置，包括无人机本体1和分别搭载于所述无人机本体1的控制模块2、导航模块3、检测模块4和喷洒模块5，所述控制模块2设有信号控制器和计时器，所述信号控制器分别与所述导航模块3、所述检测模块4和所述喷洒模块5连接，所述检测模块4与所述喷洒模块5连接，所述导航模块3与所述无人机本体1连接，所述导航模块3内储存有飞行路线，本实用新型结构简单，设计合理，无人机本体1搭载其它模块在空中进行施肥作业，控制模块2接收到检测模块4发出的信号后，控制喷洒模块5开启，同时利用计时器计时，当到达预定时间后关闭控制阀55，继续通过自动导航模块3沿预定路线飞行，自动导航模块3根据提前规划好的飞行路线，控制无人机本体1在果园往复飞行，检测模块4通过图像定位到果园树木的位置，肥料喷洒模块5用于对定位到的果树进行肥料的精准定时喷洒，实现精准的果园施肥，通过本技术的智能施肥装置可以进行自主导航和精准施肥，解决了以往人工操纵无人机施肥的限制，降低使用和操作难度，同时降低劳动强度，并有效避免了肥料的滥用，从而有效降低肥料对果园环境的影响，具体地，本技术中通过设置导航模块3，通过该模块可以对果园施肥过程中实现自主巡航，而不需要人工的操控；通过设置检测模块4，能够在巡航过程中对果树位置进行检测，从而为果树精准施肥提供智能化感知手段，同时记录果树的坐标信息，为后续无人机施肥提供最优化的路径推荐，极大的减少了人力的投入，并降低因人为操作失误引发的撞机等风险，有效提高果园施肥的智能化；通过设置喷洒模块5，通过该模块能够自主控制无人机在施肥过程中的喷洒工作，摒弃了传统无人机盲目性施肥的作业方式，通过该模块减少了肥料的浪费，同时对于果园环境的科学种植具有重要意义。
26.具体地，其中所述导航模块3包括飞行控制单元31、惯性测量单元32和gps定位单元33，所述惯性测量单元32设有陀螺仪传感器和加速度传感器，本实施例中，飞行控制单元31用于加载飞行控制算法，通过分析无人机本体的飞行数据控制飞行姿态；惯性测量单元32用于检测无人机本体1的空间姿态数据，并将数据提供给导航模,3进行飞行控制；gps定位单元33用于对当前位置进行定位与导航，其结构设计简单，可以对果园施肥过程实现自主巡航，而不需要人工的操控。
27.所述检测模块4包括摄像头41和图像处理单元42，所述摄像头41安装于所述无人机本体1下方，本实施例中，摄像头41安装于无人机本体1的两侧旋翼下方，用于果园图像的获取；图像处理单元42用于加载图像并分析算法，对检测到的果树进行定位并利用导航模块3获取果树的三维空间坐标，从而实现精准的定位和施肥，并确保无人机本体1飞行的可靠性与安全性，避免撞机等风险发生。
28.所述检测模块4还包括用于记录果树坐标信息的数据记忆单元43，本实施例中通过设置数据记忆单元43，可以记录果树坐标信息用于后续无人机本体1飞行路径的优化，从而进一步提升施肥的精准性。
29.所述喷洒模块5包括储料槽51、进料口52、出料口53、喷头54、控制阀55和电机，所述进料口52与所述储料槽51顶部相连通，所述出料口53设置于所述储料槽51底部、并与所述控制阀55和所述喷头54相连，所述控制阀55与所述电机连接，所述电机与所述控制模块2连接，本实施例这样的设置，可以通过控制模块2控制电机动作，进行控制阀55的开或关，实现喷头54的开或关，从而实现定时和定量的肥料喷洒，减少肥料的浪费。
30.所述进料口52内侧安装有过滤器，所述过滤器呈漏斗状，所述进料口52端口连接有盖板，通过设置过滤器，可以避免大颗粒杂质进入，堵塞喷头，影响到喷洒效果，而盖板的设置，在施肥过程中，可以使盖板处于关闭状态，防止肥料的飞溅。
31.所述喷头54底端低于所述无人机本体1机身的底端高度，本实施例这样的设置，可以保证施肥过程顺利进行；所述喷头54设为雾化喷头，本实施例这样的设置，可以实现更为均匀的喷洒。
32.所述无人机本体1包括机身11、降落架12和位于所述机身1两侧的旋翼13，所述降落架12设有用于降落时提供缓冲作用的弹簧器121，本实施例结构简单，设计合理，弹簧器121为无人机本体1的降落提供缓冲功能，保证安全降落。
33.所述机身11设有用于装设所述喷洒模块5的容置槽，所述容置槽顶端设有机盖，所述机盖设有用于与所述喷洒模块5连接的卡扣结构，本实施例这样的设置，喷洒模块5的拆装方便，便于加入肥料以及对喷洒模块5进行清理。
34.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。