有助于农药减施的多光谱成像果园病虫害精准监测无人机的制作方法

本实用新型涉及农用无人机领域，是有助于农药减施的多光谱成像果园病虫害精准监测无人机。

背景技术：

利用光谱对作物实时检测一直是遥感在农业中应用中的研究热点。与传统的化学分析方法相比，光谱检测的主要技术特点是:分析速度快，多组分同时测定，样品不需预处理，非破坏性，远距测定和实时，成本低和操作简单。光谱检测已大量应用于作物病害检测诊断、养分检测、生长状态监测及食品质量检测等。植物受到病害胁迫后会发生局部或整个植株变色、坏死、萎蔫、畸形、腐烂等外部形态变化，同时其生理机能和化学成分也会发生一定变化：内部叶绿素遭受破坏、光合作用减弱、养分水分吸收运输转化发生变化，这些变化会导致荧光、可见光、近红外、中红外和热红外波谱特征的变化。许多研究证实：受害作物与健康作物的光谱特性在特征波段的值会发生不同程度的变异，通过多个波段对植物外部形态变化识别，可以判定病害的类型和发病程度，完成作物病害的快速检测。soukupova等人利用叶绿素荧光成像技术作为植物光合作用的非损伤性2d探针，开发植物病害检测及表型分析技术。波兰科学院农业科学研究所研究人员利用高光谱成像与红外热成像技术，可对链格孢属真菌引发的油菜病害进行早期检测。这些作物病虫害光谱监测技术可以实现作物病虫害的快速、精准的诊断，并快速判断病虫害危害程度，对大型精准喷雾植保机械实时获取植物病虫害危害程度信息有较大参考价值，有助于农户根据病因以及受害程度，按需按量施用化学制剂，选用高效防控方法，从而达到病虫害及时防治，同时减少化学制剂并节省人力使用的目的。

但是现有的作物病虫害光谱监测技术大多应用于蔬菜和粮食作物，而果园的环境与前两者大不相同，很多山地果园有复杂多变的强风，无人机不容易保持一个稳定的拍摄姿势，有时突然的山谷强风会导致无人机坠毁，损失巨大，而且山地果园地面崎岖，因此保证无人机飞行和降落的平衡性至关重要；山地果园面积大，风阻大，因此保证无人机的续航也很重要；果园里很多果的树体结构复杂，枝叶纵横，普通无人机很难拍摄树体中一些局部的细节，因此需要特殊的无人机拍摄机械结构。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供有助于农药减施的多光谱成像果园病虫害精准监测无人机，不仅结构简单合理，而且稳定便捷。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：有助于农药减施的多光谱成像果园病虫害精准监测无人机，包括有无人机主体，该无人机主体底部竖直固设有升降推杆，所述升降推杆下端固连有两水平延伸的电动推杆，两电动推杆的伸缩杆互为反向延伸，其中一伸缩杆端部安装有多光谱相机，另一伸缩杆端部固设有配重块，配重块的设计降低了无人机的重心，拉长了无人机的竖向距离，使得配重块部分与无人机旋翼部分形成一种防倾覆力矩，使得该无人机在山地果园的复杂多变的强风下可保持相对稳定的拍摄姿势，使无人机不易被山谷中的强风吹至倾覆。

所述无人机主体周部朝外水平延伸有若干倒钩。当无人机被山地果园的复杂强风吹翻坠落时，在倒钩的作用下，无人机主体也可大概率挂接在果树蔓延的枝杈上，防止无人机主体坠地损坏。

进一步的，所述无人机主体顶部四角处均通过支杆连接有旋翼，各角各安装有两旋翼，共八旋翼，所述倒钩首端均固连在旋翼下端的驱动电机上，末端朝外水平延伸；所述支杆上表面均固连有太阳能电池板，增加了无人机的稳定性和续航时间。

进一步的，两电动推杆分别为电动推杆a、电动推杆b，该电动推杆a与多光谱相机相连，电动推杆b与配重块相连。

进一步的，所述多光谱相机上安装有四个摄像头，分别安装于多光谱相机的前端面、下端面，两侧面，多个摄像头可提供很好的视野，防止无人机操作不当，误撞到果树的枝干。

进一步的，所述无人机主体近下端周测均布有四个呈倒“l”状的支架，支架外周均安装有可自动调节升降的支撑腿。

进一步的，所述支撑腿包括有电动推杆c、旋转腿，该支架受水平仪控制，其水平段固接在无人机主体上，电动推杆c的缸部均转动连接在支架的竖直段上端，且均斜向下朝外延伸，延伸端部均滑接于旋转腿上，所述旋转腿内端均铰接在支架的竖直段下端，便于无人机保持平衡在崎岖山地安全降落。

进一步的，所述无人机主体内部还设置有无线控制器、电源、水平仪，该电源分别与电动推杆a、电动推杆b、电动推杆c、升降推杆、无线控制器、水平仪、太阳能电池板、多光谱相机电性连接；无线控制器分别与电动推杆a、电动推杆b、电动推杆c、升降推杆、水平仪、多光谱相机电性连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：该检测无人机续航时间长，光谱相机监测光谱波段宽，获取数据量大；结构稳定，可在山地果园复杂多变的强风中保持稳定姿态，不易被风吹至倾覆；无人机上的倒钩设计也可一定程度防止坠落；无人机的支撑腿分别由水平仪控制调整，便于崎岖山地降落；无人机有多向摄像头，可提供很好的视野，防止无人机操作不当，误撞到果树的枝干；无人机拍摄结构可进行较大的伸缩，以利于拍摄结构复杂的树体局部；无人机共有8个旋翼，以保证即便损坏一个其他旋翼也可保持无人机主体平衡，助力果树病虫害的精准监测和农药减施。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例的构造示意图；

图2为本实用新型实施例的俯视及无人机主体内部构造示意图。

图中：1-无人机主体，2-升降推杆，3-电动推杆，4-多光谱相机，5-配重块，6-倒钩，7-支杆，8-旋翼，9-太阳能电池板，10-电动推杆a，11-电动推杆b，12-摄像头，13-支架，14-支撑腿，15-电动推杆c，16-旋转腿，17-无线控制器，18-电源，19-水平仪。

具体实施方式

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~2所示，有助于农药减施的多光谱成像果园病虫害精准监测无人机，包括有无人机主体1，该无人机主体底部竖直固设有升降推杆2，所述升降推杆下端固连有两水平延伸的电动推杆3，两电动推杆的伸缩杆互为反向延伸，其中一伸缩杆端部安装有多光谱相机4，另一伸缩杆端部固设有配重块5。所述无人机主体周部朝外水平延伸有若干倒钩6，所述倒钩相对旋翼为更外侧，当无人机的旋翼出现于与枝杈碰撞时导致坠落时，在倒钩的作用下，无人机主体也可大概率挂接在果树蔓延的枝杈上，防止无人机主体坠地损坏。

在本实用新型实施例中，所述无人机主体顶部四角处均通过支杆7连接有旋翼8，每个角均安装有两个旋翼，共八个旋翼，以保证即便损坏一个其他旋翼也可保持无人机主体平衡，所述倒钩首端均固连在旋翼下端的驱动电机上，末端均朝外水平延伸；所述支杆上表面均固连有太阳能电池板9，可有效保证无人机主体的续航能力。

在本实用新型实施例中，两电动推杆分别为电动推杆a10、电动推杆b11，该电动推杆a与多光谱相机相连，电动推杆b与配重块相连。

在本实用新型实施例中，所述多光谱相机上安装有四个摄像头12，分别安装于多光谱相机的前端面、下端面，两侧面，该多光谱相机有较宽的光谱监测范围，具体是350nm-2000nm。

在本实用新型实施例中，所述无人机主体近下端周测均布有四个呈倒“l”状的支架13，支架外周均安装有可自动调节升降的支撑腿14。

在本实用新型实施例中，所述支撑腿设置有4个，均包括有电动推杆c15、旋转腿16，该支架的水平段固接在无人机主体上，电动推杆c的缸部均转动连接在支架的竖直段上端，且均斜向下朝外延伸，延伸端部均滑接于旋转腿上，所述旋转腿内端均铰接在支架的竖直段下端。

在本实用新型实施例中，所述无人机主体内部还设置有无线控制器17、电源18、水平仪19，该电源分别与电动推杆a、电动推杆b、电动推杆c、升降推杆、无线控制器、水平仪、太阳能电池板、多光谱相机电性连接；无线控制器分别与电动推杆a、电动推杆b、电动推杆c、升降推杆、水平仪、多光谱相机电性连接。

在本实用新型实施例中，所述多光谱相机可通过现有技术实现多向翻转，保证多光谱相机的拍摄方位和角度灵活，有利于拍摄结构复杂，枝叶纵横的果树树体内部结构；该水平仪为现有的水平仪，根据水平仪控制支撑腿的伸缩，以及检测调节配重块的位置，使无人机在飞行与着陆过程中始终保持水平姿态。

在本实用新型实施例工作原理：使用时，先将无人机主体飞行至需要检测位置，后通过无线控制装置调整与水平仪的配合调整平衡，即调节电动推杆a与电动推杆b以达到配重块与多光谱相机稳定平衡，接着保持无人机主体悬停，调节电动推杆c，使支撑腿斜向朝上旋转收缩，以扩大多光谱相机的拍摄视野，后可通过调节升降推杆调节多光谱相机高度，加上多光谱相机多向翻转和多向摄像头拍摄，保证了拍摄方位和角度灵活，实现精准成像与检测；当完成操作，即可通过无线控制装置调整电动推杆c，使支撑腿复位，后将无人机主体下降至地面收集即可。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可以得出其他各种形式的果园病虫害多光谱成像精准监测无人机。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。