本發(fā)明涉及無人駕駛飛機(簡稱無人機)領域，具體地，涉及一種無人機固體物料播灑智能計量與控制裝置。

背景技術：

隨著無人機技術的快速發(fā)展，在現(xiàn)代精準農業(yè)的應用越來越普遍，雖然目前大量的無人機在農業(yè)植保方面得到大力推廣，但其主要的應用是集中在液態(tài)農藥噴灑方面，而應用于固體顆粒農藥、粉末農藥噴灑以及種子的飛播方面的無人機則是幾乎沒有，這一現(xiàn)象的產生主要是由于液態(tài)噴灑可以通過對液體管道控制閥的精準控制滿足流量及計量的要求，而目前狀況下，沒有類似的設備應用在固態(tài)顆粒的噴灑上，在固態(tài)顆粒噴灑過程中，大多采用利用料體本身重力加旋轉輪的驅動方式的方式來實現(xiàn)，而這種操作方式是不可能對噴灑的流量及計量進行控制的，因此，目前市面上幾乎沒有顆粒農藥、粉末農藥、種子等固態(tài)物料的自動計量控制噴灑無人機。由于缺乏精準的顆粒流量計量控制裝置使許多用戶望而卻步，而只能采用人工或地面機械配合的方式去操作，造成效率低、覆蓋率低以及均勻性差等一系列問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服無人機在現(xiàn)代精準農業(yè)中播灑固體顆粒及粉末農藥和種子過程中面臨的精準計量及準確控制的難題，提供一種無人機固體物料播灑智能計量與控制裝置，基于針對不同顆粒(粉末)料自適應調整高精度轉速參數(shù)的校準計量機制，結合無人機的gps地面速度等參數(shù)，對播灑進行精準的智能計量及流量控制。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術方案是：

無人機固體物料播灑智能計量與控制裝置，包括計量器和控制器，所述計量器，包括物料腔、轉動組件和驅動件，所述物料腔設有不在同一垂直線上的進料口與出料口，所述驅動件驅動所述轉動組件轉動從而將從進料口進入的物料移至出料口進而播灑，所述控制器用于采集信息并將采集到的信息經過校正處理后生成校正數(shù)據(jù)以及基于該校正數(shù)據(jù)生成指令信息并發(fā)送至驅動件從而調整驅動件的轉速。其中，采集的信息主要為計量器、無人機、天氣等一種或幾種信息的組合，包括但不限于物料腔內的物料高度信息、驅動件的轉速信息、噴灑的高度位置信息、無人機的飛行速度信息、待噴灑區(qū)域的天氣信息(如風速、風向等)。

進一步地，所述轉動組件包括旋轉軸以及套設于旋轉軸外的旋轉輪，所述旋轉軸與所述旋轉輪同步轉動，所述驅動件驅動所述旋轉軸轉動，所述旋轉輪用于將物料移送至出料口播灑。

進一步地，所述旋轉輪為柔性旋轉輪。

進一步地，所述控制器包括控制單元、傳感器組件、校正處理模塊以及專家數(shù)據(jù)庫，所述控制單元與傳感器組件、校正處理模塊、專家數(shù)據(jù)庫以及無人機所具有的模塊電連接，所述校正處理模塊內預存有校正控制算法，所述專家數(shù)據(jù)庫預存有對應不同粒徑、不同種類、不同比重、不同吸附能力的固體物料的經驗數(shù)據(jù)，所述控制單元接收傳感器組件及無人機所具有的模塊發(fā)送的信息、存儲并生成持久數(shù)據(jù)，以及將該持久數(shù)據(jù)發(fā)送至校正處理模塊，并接收來自校正處理模塊生成的校正數(shù)據(jù)，并基于該校正數(shù)據(jù)生成指令信息發(fā)送至驅動件進而調整驅動件的轉速。其中，固體物料主要指的是農林噴灑顆粒/或粉末材料。

本發(fā)明中，所稱的固體物料主要指的是尺寸小于12mm×6mm的顆?；蚍勰?/p>

進一步地，所述傳感器組件包括料位傳感器、電機編碼器、地理位置高度傳感器、速度傳感器以及天氣傳感器，所述料位傳感器設于物料腔的進料段，用于檢測物料腔內的物料高度并反饋給控制單元，所述電機編碼器用于將驅動件的轉速轉換成電信號并反饋給控制單元，所述地理位置高度傳感器，用于檢測無人機噴灑的高度位置信息并發(fā)送至控制單元，所述速度傳感器，用于檢測無人機的飛行速度信息并發(fā)送至控制單元，所述天氣傳感器，用于檢測待噴灑區(qū)域的天氣信息并發(fā)送至控制單元。

進一步地，所述無人機所具有的模塊包括但不限于gps模塊、無人機飛行速度傳感器模塊。

進一步地，所述驅動件為直流調速電機，所述電機編碼器與所述直流調速電機同軸連接。

進一步地，所述物料腔由多個相連通的子料腔組成，所述子料腔沿轉動組件的軸線方向相互平行排布。

進一步地，所述計量器還包括連接所述驅動件和所述轉動組件的齒輪箱，所述驅動件通過驅動所述齒輪箱內的齒輪轉動進而驅動轉動組件轉動。

進一步地，所述進料口設于所述物料腔的頂部。

進一步地，所述物料腔包括與所述進料口相連通的進料段、與所述旋轉軸相配合的過渡段以及與所述出料口相連通的出料段。所述轉動組件轉動地安裝于所述物料腔的過渡段內。

進一步地，所述物料腔內壁覆蓋至少一層的防漏層。

綜上，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的智能計量與控制裝置用于農業(yè)無人駕駛飛機在噴灑固體顆粒農藥、肥料或播種種子過程中的計量與控制。它能在不同的天氣環(huán)境下，精準計量與控制無人機固體材料的均勻地噴灑。可使噴撒顆粒的工作效率變得高效、成本變得低廉，極大的釋放生產力，此外可使現(xiàn)有的農田耕作更加節(jié)約資源和環(huán)保。

附圖說明

圖1是本發(fā)明較佳實施例所示的無人機固體物料播灑智能計量與控制裝置中的計量器的結構示意圖；

圖2是計量器的側視圖；

圖3是圖2中的b-b剖視圖；

圖4是圖2中的a-a剖視圖；

圖5是控制器的結構圖；

附圖中標記及相應的零部件名稱：物料腔1、子料腔11、滾珠軸承3、旋轉軸4、旋轉輪7、直流電機支撐件8、軸承蓋9、直流調速電機10。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

實施例1

請參閱圖1-5，本發(fā)明較佳實施例所示的無人機固體物料播灑智能計量與控制裝置，包括安裝在無人機底部的計量器和控制器。

所述計量器，包括物料腔1、旋轉軸4和直流調速電機10。

所述物料腔1固定安裝于無人機底部，用于存儲物料。所述物料腔1設有不在同一垂直線上的進料口與出料口，因此，物料本身不能靠重力從進料口移到出料口，從而克服重力對于精確計量的影響。所述進料口設于所述物料腔1的頂部，所述物料腔1包括與所述進料口相連通的進料段、與所述旋轉軸4相配合的過渡段以及與所述出料口相連通的出料段。所述物料腔1的進料段內壁覆蓋至少一層的防漏層，如絨棉質織物等，以防止顆粒或粉末的固體物料漏出。

所述旋轉軸4轉動地安裝于所述物料腔1的過渡段內，所述旋轉軸4上套設有用于將物料移送至出料段的旋轉輪7，所述旋轉軸4與所述旋轉輪7同步轉動，本實施例中，所述旋轉輪7為柔性旋轉輪，以避免卡死，更進一步優(yōu)選，該柔性旋轉輪為橡膠旋轉輪。所述旋轉軸4的兩端分別通過一滾珠軸承3與所述物料腔1相連接，且通過軸承蓋9固定在物料腔1的腔體上。

所述直流調速電機10通過一直流電機支撐件8固定安裝于所述物料腔1上，用于驅動所述旋轉軸4轉動。

可以理解，所述計量器還可以包括連接所述直流調速電機10和所述旋轉軸4的齒輪箱，所述直流調速電機10通過驅動所述齒輪箱內的齒輪轉動進而驅動旋轉軸4轉動。

為便于拆卸和安裝，所述物料腔1由多個相連通的子料腔11組成。所述子料腔11沿旋轉軸4的軸線方向相互平行排布。本發(fā)明中所指的多個均指的是兩個或兩個以上。

所述控制器包括控制單元、料位傳感器、電機編碼器、地理位置高度傳感器、速度傳感器、天氣傳感器、校正處理模塊以及專家數(shù)據(jù)庫。

所述料位傳感器設于物料腔1的進料段，用于檢測物料腔1內的物料高度并反饋給控制單元，以防由于計量器的空轉而出現(xiàn)計量錯誤的情況發(fā)生。

所述電機編碼器用于將直流調速電機10的轉速轉換成電信號并反饋給控制單元。所述電機編碼器與所述直流調速電機10同軸連接，以保證電機轉速檢測的精準度進而保證精準饋料。

所述地理位置高度傳感器，用于檢測無人機噴灑的高度位置信息并發(fā)送至控制單元。

所述速度傳感器，用于檢測無人機的飛行速度信息并發(fā)送至控制單元。

所述天氣傳感器，用于檢測待噴灑區(qū)域的天氣信息并發(fā)送至控制單元。所述天氣信息包括但不限于風速、風向。

所述控制單元與所述料位傳感器、電機編碼器、直流調速電機10、地理位置高度傳感器、速度傳感器、天氣傳感器、校正處理模塊、專家數(shù)據(jù)庫以及無人機所具有的模塊電連接，無人機所具有的模塊包括但不限于gps模塊、無人機飛行速度傳感器模塊，從而獲取無人機的gps定位信息以及無人機飛行速度等數(shù)據(jù)。所述控制單元接收來自所述料位傳感器、電機編碼器、直流調速電機10、地理位置高度傳感器、速度傳感器、天氣傳感器以及無人機所具有的模塊發(fā)送的信息、存儲并生成持久數(shù)據(jù)，以及將該持久數(shù)據(jù)發(fā)送至校正處理模塊，并接收來自校正處理模塊生成的校正數(shù)據(jù)，并基于該校正數(shù)據(jù)生成指令信息發(fā)送至直流調速電機10，調整電機的轉動速度，進而調整噴灑出料速度，以實現(xiàn)均勻噴灑的目的。

所述校正處理模塊內預存有大量的校正控制算法，所述校正處理模塊對接收到的持久數(shù)據(jù)進行校正分析并生成校正數(shù)據(jù)發(fā)送至控制單元。所述專家數(shù)據(jù)庫預存有大量的對應播灑不同粒徑、不同種類、不同比重、不同吸附能力的農林噴灑顆粒/粉末材料的經驗數(shù)據(jù)，可對持久數(shù)據(jù)進行分類組合以及相應控制算法參數(shù)的提取，也就是指將不同信息的不同組合方式所產生的不同狀態(tài)進行分類，再在專家數(shù)據(jù)庫中尋找相應的控制算法參數(shù)。所述校正處理模塊和專家數(shù)據(jù)庫的內容均可更新。

綜上，本申請所示的無人機固體物料播灑智能計量與控制裝置，具有以下優(yōu)點：

1.固體物料在重力的作用下，進入并填充物料腔1，而進料口與出料口不在同一垂直線上，使物料本身不能靠重力移到出料口，必須依靠裝置的物料驅動部件(即，旋轉輪7)轉動才能將料體移動到出料口，在這個過程中通過對驅動電機的轉速控制從而達到控制固體物料可計量與可控制的效果。

2.可智能地根據(jù)地理位置高度及無人機飛行速度決定噴灑的啟動及關閉，以及根據(jù)不同的傳感器數(shù)據(jù)組合情況校正電機的轉動速度，進而對噴灑的流量進行調整。

3.本發(fā)明的無人機固體物料播灑智能計量與控制裝置可連接無人機的飛行控制器，只要預設好固體物料的畝消耗量，本裝置就能根據(jù)各傳感器和模塊的信號，自動的、智能的控制每畝地噴灑量，即使是在不同的氣候環(huán)境下(不同的風速、風向等)也能確保噴灑的環(huán)保與精準，從而大大地提高工作效率。

4.本發(fā)明所述裝置適用于各種無人機，如直升機、固定翼、多旋翼等，在此不作限制。

如上所述，可較好的實現(xiàn)本發(fā)明。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，依據(jù)本發(fā)明的技術實質，在本發(fā)明的精神和原則之內，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍之內。