專利名稱：智能施藥無人直升機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無人駕駛直升機，尤其涉及一種智能施藥無人直升機，屬于農(nóng)業(yè) 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
航空施藥與傳統(tǒng)的田間人工施藥作業(yè)相比，具有作業(yè)效率高、農(nóng)藥對作業(yè)人員零 危害、用工量和勞動強度大幅降低、霧滴漂移少、霧流對作物穿透性強、防治效果明顯提高 等顯著優(yōu)點，尤其是直升機施藥，無需專用起降機場，機動性好，因此為快速有效防控水田 爆發(fā)性病蟲草害、促進(jìn)水稻規(guī)?；脖＜夹g(shù)升級換代提供了理想的作業(yè)平臺。目前，航空施藥在美國與日本等發(fā)達(dá)國家應(yīng)用較多。美國的航空施藥基本采用大 型固定翼農(nóng)用航空施藥裝備，機動性差。日本多采用無人直升機施藥，但需要人工操控，無 自動導(dǎo)航、自動施藥功能，因此施藥的準(zhǔn)確性差。2010年9月15日，公開號為CN101830282A的中國發(fā)明專利申請，公開了一種噴 灑農(nóng)藥的無人駕駛直升飛機，該機包括起落架，及固定在起落架上的機架，以及無人駕駛直 升飛機頂部的主旋翼和尾翼，還包括固定在機架上前端的動力裝置，該動力裝置包括一發(fā) 動機，該發(fā)動機上的排氣裝置置于發(fā)動機的前端，排氣裝置的排氣管置于該排氣裝置前端， 還包括置于無人駕駛直升飛機重心處兩側(cè)的藥箱，藥箱分別通過一藥泵控制并與置于起落 架上的噴灑裝置管道連接；動力裝置驅(qū)動無人駕駛直升飛機頂端的主旋翼和尾翼旋轉(zhuǎn)；還 包括一中央控制器，其控制動力裝置及藥泵。該無人駕駛直升飛機只是將無人機與植保機 械的幾個部件(藥箱、液泵、噴桿)簡單結(jié)合；不具有自動定點施藥的功能。此外，其藥箱 置于飛機重心處的兩側(cè)且分別通過藥泵與噴灑裝置管道連接，存在安全隱患，如噴灑后兩 邊藥箱中的藥液減少不均，會造成飛機失去平衡，易引起飛行事故；噴桿上安裝多個普通噴 頭，如果個別噴頭堵塞，也會影響飛機的平衡，產(chǎn)生安全隱患。2009年3月4日，公告號為CN201203426Y的中國實用新型專利，公開了一種基于 嵌入式GPS技術(shù)的農(nóng)用飛機作業(yè)導(dǎo)航系統(tǒng)，它主要包括中央處理器以及與中央處理器相連 的GPS模塊、以太網(wǎng)模塊、語音提示模塊、觸摸屏和存儲器組成，中央處理器還與安全數(shù)碼 卡相連，中央處理器的外接JTAG接口作為操作系統(tǒng)內(nèi)核與引導(dǎo)程序的燒寫接口，中央處理 器亦接有用于程序調(diào)試用的RS232接口。其主要用途是節(jié)約農(nóng)藥和飛行費用，優(yōu)化飛行航 線，減短作業(yè)時間，有效減小農(nóng)藥的重灑、漏灑率。該農(nóng)用飛機作業(yè)導(dǎo)航系統(tǒng)用于有人駕駛 的飛機，由于未將施藥裝置與自動控制系統(tǒng)有機結(jié)合，因此不適用于無人駕駛飛機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于，提出一種不僅可以自動導(dǎo)航，而且能夠在達(dá)到預(yù)定施藥 地點上空時，自動控制施藥的智能施藥無人直升機，從而顯著提高施藥效果，避免藥液的浪費。為了達(dá)到以上首要目的，本發(fā)明提供了一種智能施藥無人直升機，包括機體框架，
3所述機體框架裝有受控于飛行控制主機的旋翼飛行系統(tǒng)及起落架組件，所述飛行控制主機 的通訊端與GPS通訊連接，其主控制輸出端接旋翼飛行系統(tǒng)的受控端，用以根據(jù)預(yù)定航線 和GPS傳來的實時位置信息向所述飛行系統(tǒng)發(fā)出導(dǎo)航控制信號；所述機體框架下方中部還 裝有由藥箱、液泵、噴桿及噴頭組成的施藥裝置，所述藥箱的出液口通過輸液管路、經(jīng)液泵 與裝有噴頭的噴桿連通，所述飛行控制主機還含有輔控制輸出端，所述輔控制輸出端接所 述液泵的受控端，用以根據(jù)預(yù)定施藥地點和GPS傳來的實時位置信息向所述液泵發(fā)出施藥 控制信號。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明取得了以下有益效果藥箱安裝在機體框架的下方中部， 可以避免噴灑后隨著藥液減少造成飛機失衡；施藥裝置與直升機旋冀的下壓風(fēng)場匹配，旋 翼產(chǎn)生的向下氣流有助于增加噴頭的霧流對作物的穿透性，防治效果高，有效地控制了藥 物霧流的漂移危害；工作時，飛行控制主機不僅可以借助GPS控制無人直升機按照預(yù)定航 線飛行，而且可以借助GPS，按預(yù)定的GPS航路實施噴灑任務(wù)，當(dāng)無人直升機飛抵預(yù)定施藥 地點上空時，自動控制液泵啟動；當(dāng)無人直升機飛離施藥區(qū)域時，液泵自動關(guān)閉；實現(xiàn)自動 導(dǎo)航飛行且自動控制施藥作業(yè)，避免了重噴與漏噴，也避免了藥液的浪費，減少藥液消耗； 所有設(shè)備自行工作，全程自動作業(yè)。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述無人直升機上還安裝有施藥控制系統(tǒng)，所述施藥控 制系統(tǒng)包括主控制電路、通訊模塊、反饋模塊、信號處理模塊及電力變送模塊；所述通訊模 塊將所述飛行控制主機的通訊端與所述主控制電路通訊連接，所述主控制電路與所述信號 處理模塊的輸入端連接，所述信號處理模塊的輸出端與所述液泵的受控端連接，所述反饋 模塊將所述施藥裝置的施藥系統(tǒng)狀態(tài)信息向所述主控制電路提供；所述電力變送模塊包括 電壓轉(zhuǎn)換電路和整流電路，將機載發(fā)電機提供的電壓整流、轉(zhuǎn)換并配送至上述各個模塊。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述主控制電路包括MSP430F149單片機、復(fù)位電路、存 儲模塊、時鐘模塊、Jtag接口及3-5V電壓轉(zhuǎn)換模塊；所述復(fù)位電路采用MAX811模塊，其 GND端口與單片機的DVss端口連接，其RESET端口與單片機的RST/匪I端口連接，發(fā)送復(fù) 位指令給單片機防止程序跑飛；所述存儲模塊采用AT24C08存儲芯片，所述時鐘模塊采用 SD2003A時鐘芯片，存儲模塊與時鐘模塊配合記錄飛行過程中設(shè)備的工作狀態(tài)作為數(shù)據(jù)分 析的依據(jù)；所述Jtag接口分別與單片機的TDO、TDI、TMS、TCK、RST端口連接，作為單片機的 程序下載端口 ；所述3-5V電壓轉(zhuǎn)換模塊采用SN74LVC4245電平轉(zhuǎn)換芯片，溝通3V電壓下工 作的單片機與5V電壓下工作的外圍電路。 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述通訊模塊包括并列的422接口電路和232接口電路。 422接口電路和232接口電路提供兩種通訊模式，將施藥系統(tǒng)狀態(tài)信息通過通訊模塊反饋 給飛行控制主機。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述信號處理模塊包括放大電路、隔離電路、設(shè)備接口三 部分，所述放大電路把單片機發(fā)來的控制指令放大成12V電信號，再通過所述隔離電路的 繼電開關(guān)和所述設(shè)備接口傳送至所述液泵，以弱電控制強電，實現(xiàn)對液泵的控制。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述反饋模塊包括四組HCPL0601光耦，分別作為工作狀 態(tài)采集模塊及液位報警模塊與所述設(shè)備接口連接；所述工作狀態(tài)采集模塊判斷所述液泵的 工作電壓是否滿足要求，將得到的施藥系統(tǒng)狀態(tài)信息向所述單片機提供；所述液位報警模 塊將液位報警信號反饋給所述單片機。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述液位報警模塊接受所述藥箱的液位反饋信號判斷是 否發(fā)出所述液位報警信號；或者根據(jù)施藥量及施藥時間估算出所述藥箱內(nèi)的剩余藥量，判 斷是否發(fā)出所述液位報警信號。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述藥箱為整體式流線型結(jié)構(gòu)，藥箱內(nèi)裝有防震板，所述 防震板將藥箱內(nèi)腔分隔成兩個相互連通的腔室。整體式流線型結(jié)構(gòu)可以減小空氣阻力；防 震板將藥箱內(nèi)腔分隔成兩個相互連通的腔室，可以減緩藥箱內(nèi)的藥液隨直升飛機飛行而波 動，以保證直升機的飛機安全。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1為本發(fā)明智能施藥無人直升機的前視圖。圖2為圖1中無人直升機的右視圖。圖3為本發(fā)明智能施藥無人直升機的控制原理圖。圖4為本發(fā)明智能施藥無人直升機的作業(yè)流程圖。圖5為本發(fā)明智能施藥無人直升機的施藥控制系統(tǒng)的電路原理框圖。圖6為本發(fā)明智能施藥無人直升機的施藥控制系統(tǒng)中的MSP430F149單片機的接 線圖。圖7為本發(fā)明智能施藥無人直升機的施藥控制系統(tǒng)中單片機與時鐘模塊及復(fù)位 電路的接線圖。圖8為本發(fā)明智能施藥無人直升機的施藥控制系統(tǒng)中單片機與存儲模塊的接線 圖。圖9為本發(fā)明智能施藥無人直升機的施藥控制系統(tǒng)中單片機與Jtag接口電路的 接線圖。圖10為本發(fā)明智能施藥無人直升機的施藥控制系統(tǒng)中單片機與電壓轉(zhuǎn)換模塊的 接線圖。圖11為本發(fā)明智能施藥無人直升機的施藥控制系統(tǒng)中422接口電路圖。圖12為本發(fā)明智能施藥無人直升機的施藥控制系統(tǒng)中232接口電路圖。圖13為本發(fā)明智能施藥無人直升機的施藥控制系統(tǒng)中反饋模塊、隔離電路和設(shè) 備接口電路圖。圖14為為本發(fā)明智能施藥無人直升機的施藥控制系統(tǒng)中放大電路的接線圖。圖15為為本發(fā)明智能施藥無人直升機的施藥控制系統(tǒng)中電力變送模塊的接線圖。圖中1無人直升機；2液泵；3藥箱；4折疊式噴桿；5離心噴頭；6測控地面站；7 移動測控車；8機載控制箱；9. 0主控制電路；9. 1MSP430F149單片機；9. 2時鐘模塊；9. 3復(fù) 位電路；9. 4存儲模塊；9. 5 Jtag接口 ；9. 6 3-5V電壓轉(zhuǎn)換模塊；10. 0通訊模塊；10. 1 422 接口；10. 2 232接口 ； 11.0反饋模塊；12.0信號處理模塊；12. 1放大電路；12. 2隔離電路 和設(shè)備接口 ；13.0電力變送模塊。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3及圖4所示，無人直升機1包括機體框架，機體框架裝有受控于飛行控制主機的旋翼飛行系統(tǒng)及起落架組件。無人直升機1上安裝有用于施藥作業(yè)的施藥裝 置，施藥裝置包括藥箱3、液泵2、折疊式噴桿4及離心噴頭5。藥箱3為整體式流線型結(jié)構(gòu)， 安裝在機體框架的下方中部，與無人直升機外型結(jié)構(gòu)的流線型相配，以減小空氣阻力；藥箱 3內(nèi)裝有防震板，防震板將藥箱內(nèi)腔分隔成兩個相互連通的腔室，以減緩因飛機飛行引起的 藥箱內(nèi)藥液的波動，以保證直升機的飛機安全；藥箱3內(nèi)還安裝有液位傳感器。藥箱3的出 液口通過輸液管路、經(jīng)液泵2與折疊式噴桿4連通，離心噴頭5間隔且對稱安裝在折疊式噴 桿4上。折疊式噴桿4使得噴灑的噴幅可調(diào)，離心噴頭5的霧化效果好，噴灑均勻，噴幅寬， 同時霧滴譜窄且可調(diào)，可適用于多種作業(yè)條件。無人直升機上安裝有機載控制箱8 ；機載控制箱8內(nèi)安裝有控制飛機飛行的飛行 控制主機、施藥控制系統(tǒng)、機載無線電臺、為飛行提供導(dǎo)航的機載GPS;地面設(shè)有測控地面 站6及航路規(guī)劃PC機。飛行控制主機的通訊端與GPS通訊連接，且通過機載無線電臺與測控地面站6通 訊，飛行控制主機的主控制輸出端接旋翼飛行系統(tǒng)的受控端，用以根據(jù)預(yù)定航線和GPS傳 來的實時位置信息向飛行系統(tǒng)發(fā)出導(dǎo)航控制信號。飛行控制主機的輔控制輸出端，通過施 藥控制系統(tǒng)接液泵的受控端，用以根據(jù)預(yù)定施藥地點和GPS傳來的實時位置信息向液泵發(fā) 出施藥控制信號。飛行控制主機施藥控制系統(tǒng)接受飛行控制主機傳輸?shù)氖┧幙刂菩盘柨刂?液泵2的運行。測控地面站6放在一輛移動測控車7內(nèi)，是無人直升機的控制終端，通過地面無線 電臺與機載無線電臺通訊，并負(fù)責(zé)接收和發(fā)送所有與無人直升機飛行有關(guān)的數(shù)據(jù)，測控地 面站6接收的數(shù)據(jù)如無人直升機的飛行姿態(tài)、飛行速度、發(fā)電機轉(zhuǎn)速等參數(shù)，發(fā)送的數(shù)據(jù)如 飛機俯仰、橫滾、旋轉(zhuǎn)等指令。在本套系統(tǒng)中的作用是，接收已經(jīng)規(guī)劃好的GPS航路點信息 并指揮飛機按照這些航路點執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，同時測控地面站6還肩負(fù)施藥控制信號的數(shù)據(jù) 中轉(zhuǎn)任務(wù)。航路規(guī)劃PC機安裝有航路規(guī)劃系統(tǒng)，且設(shè)有上行/下行串口通信端口，航路規(guī)劃 系統(tǒng)根據(jù)無人直升機的飛行約束條件、施藥系統(tǒng)約束條件及施藥作業(yè)區(qū)域參數(shù)設(shè)計出最佳 飛行施藥航路及施藥控制信號。航路規(guī)劃系統(tǒng)還將最佳飛行施藥航路轉(zhuǎn)換為無人直升機飛 行GPS導(dǎo)航所需的經(jīng)緯度坐標(biāo)點即GPS航路點信息。無人直升機的飛行約束條件包括飛機 的轉(zhuǎn)彎半徑、飛行轉(zhuǎn)懸停所需時間。施藥系統(tǒng)約束條件包括施藥系統(tǒng)的噴幅、載藥量及施藥 時間。航路規(guī)劃PC機通過上行串口通信端口將GPS航路點信息及施藥控制信號發(fā)送給 測控地面站；測控地面站通過地面無線電臺發(fā)送給機載無線電臺，機載無線電臺再傳輸給 飛行控制主機。飛行控制主機一方面控制無人直升機根據(jù)此航路自動飛行，另一方面把航 路信息內(nèi)的施藥控制信號分離出來發(fā)給施藥控制系統(tǒng)，施藥控制系統(tǒng)控制液泵按照施藥控 制信號自動打開或關(guān)閉。飛行控制主機通過遙測通道，再經(jīng)機載無線電臺及地面無線電臺，把飛行過程中 實時的GPS信息和施藥系統(tǒng)狀態(tài)信息通過下行串口通信端口返回給航路規(guī)劃PC機；航路規(guī)劃PC機設(shè)有實時顯示系統(tǒng)，實時顯示系統(tǒng)包括監(jiān)視器，并將實時的GPS信 息和施藥系統(tǒng)狀態(tài)信息反饋給航路規(guī)劃PC機，通過軟件界面在監(jiān)視器上顯現(xiàn)出來。使得無 人直升機進(jìn)行施藥作業(yè)時，在作業(yè)區(qū)域圖上能夠?qū)崟r顯示飛機所在的位置、藥箱藥量和施藥狀態(tài)。作業(yè)時，實時顯示系統(tǒng)在屏幕上繪出作業(yè)區(qū)域圖及已規(guī)劃好的航路，實時接收無 人直升機發(fā)回的數(shù)據(jù)，提取其中無人直升機的機載GPS所獲取的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)及施藥狀態(tài)數(shù) 據(jù)，將經(jīng)緯度數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)后將飛機的位置顯示在屏幕上；同時根據(jù)施藥狀態(tài)數(shù) 據(jù)顯示當(dāng)前是否正在施藥和綜合施藥時間估算出的當(dāng)前藥量；還能根據(jù)系統(tǒng)故障傳感器數(shù) 據(jù)發(fā)出正常工作或報警的信號。這樣就可以人工監(jiān)視無人直升機是否偏離預(yù)先設(shè)定的規(guī)劃 航路，以及施藥系統(tǒng)是否在預(yù)定的區(qū)域施藥和系統(tǒng)是否工作異常。如圖4所示，本發(fā)明智能施藥無人直升機的施藥作業(yè)方法依次包括以下步驟(1) 航路規(guī)劃PC機把測算好的無人直升機的GPS航路點信息和施藥控制信號傳輸至測控地面 站；(2)測控地面站把接收到的信號進(jìn)行處理后，通過地面無線電臺發(fā)往機載無線電臺，由 機載無線電臺提供給飛行控制主機；(3)當(dāng)測控地面站發(fā)出程控指令時，無人直升機將按 照預(yù)定路線實施噴灑任務(wù)；(4)在噴灑作業(yè)的過程中，飛行控制主機一方面控制飛機按預(yù) 定的GPS航路飛行，另一方面把航路信息內(nèi)的施藥控制信號分離出來發(fā)給施藥系統(tǒng)；(5)施 藥系統(tǒng)接收施藥控制信號開始工作，并把施藥系統(tǒng)狀態(tài)信息反饋給飛行控制主機；(6)飛 行控制主機通過遙測通道把飛行過程中實時的GPS信息和施藥系統(tǒng)狀態(tài)信息通過機載無 線電臺及地面無線電臺返回給航路規(guī)劃PC機，通過軟件界面在監(jiān)視器上顯現(xiàn)出來。如圖5所示，施藥控制系統(tǒng)包括主控制電路9. 0、通訊模塊10. 0、反饋模塊11. 0、 信號處理模塊12. 0、電力變送模塊13. 0，共五部分。主控制電路9. 0包括MSP430F149單片 機9. 1、復(fù)位電路9. 3、存儲模塊9. 4、Jtag接口 9. 5、3_5V電壓轉(zhuǎn)換模塊9. 6、時鐘模塊9. 2。 由飛行控制主機中轉(zhuǎn)來的控制信號通過422或232串口發(fā)送至主控制電路9. 0，單片機9. 1 收到控制信號后按照通訊協(xié)議的要求控制施藥裝置工作，同時讀取施藥裝置的工作狀態(tài)也 通過通訊模塊傳輸回飛行控制主機。液位報警模塊接受藥箱內(nèi)的液位傳感器提供的液位反饋信號判斷是否發(fā)出液位 報警信號；或者根據(jù)施藥量及施藥時間估算出藥箱內(nèi)的剩余藥量，判斷是否發(fā)出液位報警信號。圖6為MSP430F149單片機9. 1的管腳與外圍電路的接線圖。圖7中示出了單片機9. 1與時鐘模塊9. 2、復(fù)位電路9. 3的接線圖。復(fù)位電路9. 3 采用MAX811模塊，其GND端口與單片機的DVss端口連接，其RESET端口與單片機的RST/ NMI端口連接，發(fā)送復(fù)位指令給單片機防止程序跑飛。圖8所示為單片機9. 1與存儲模塊9. 4的接線圖。存儲模塊9. 4采用AT24C08存 儲芯片，時鐘模塊9. 2采用SD2003A時鐘芯片，存儲模塊9. 4與時鐘模塊9. 2配合使用可以 記錄飛行過程中設(shè)備的工作狀態(tài)作為數(shù)據(jù)分析的依據(jù)。圖9為為單片機9. 1與Jtag接口 9. 5的電路接線圖，Jtag接口 9. 5分別與單片 機的100、101、11^30(、1 11端口連接，作為單片機9. 1的程序下載端口。圖10為3-5V電壓轉(zhuǎn)換模塊9.6的接線圖，3-5V電壓轉(zhuǎn)換模塊9. 6采用 SN74LVC4245電平轉(zhuǎn)換芯片，作為在3V電壓下工作的單片機與5V電壓下工作的外圍電路溝 通的橋梁。通訊模塊包括“422接口電路”和“232接口電路”，這兩個電路為飛行控制主機提 供了兩種通訊模式，可根據(jù)實際情況自由選擇使用，將施藥系統(tǒng)狀態(tài)信息反饋給飛行控制
7主機。圖11為422接口 10. 1的電路圖，圖12為232接口 10. 2的電路圖。信號處理模塊包括放大電路、隔離電路、設(shè)備接口三部分，放大電路12. 1把單片 機發(fā)來的控制指令放大成12V電信號，再通過“隔離電路”的繼電開關(guān)和“設(shè)備接口”傳送 至施藥裝置，以弱電控制強電，實現(xiàn)對施藥裝置的控制，圖5及圖13中將隔離電路、設(shè)備接 口合并標(biāo)識為隔離電路和設(shè)備接口 12.2。圖13為本發(fā)明控制系統(tǒng)中反饋模塊11. 0、隔離電路和設(shè)備接口 12. 2的電路圖。 反饋模塊11. 0包括四組HCPL0601光耦，分別作為工作狀態(tài)采集模塊及液位報警模塊并與 設(shè)備接口連接。工作狀態(tài)采集模塊判斷液泵的工作電壓是否滿足要求，將得到的施藥系統(tǒng) 狀態(tài)信息向單片機提供。液位報警模塊接受液位開關(guān)的信號，并將液位報警信號反饋給單 片機。圖14為為本發(fā)明控制系統(tǒng)中放大電路12. 1的接線圖。圖15為為電力變送模塊13. 0的接線圖，電力變送模塊13. 0包括“電壓轉(zhuǎn)換電路” 和“整流電路”。單片機工作電壓3. 3V，外圍電路工作電壓5V，繼電器線圈電壓12V，離心噴 頭工作電壓5-12V (可調(diào))，液泵工作電壓18-24V (可調(diào))。而機載發(fā)電機能提供的電壓為 28V,電力變送模塊13. 0的工作就是將28V電壓整流、轉(zhuǎn)換并配送至各個模塊。本發(fā)明是根據(jù)農(nóng)田實際狀況設(shè)計一種施藥規(guī)劃系統(tǒng)，使得機載施藥裝置在需要工 作的區(qū)域以最佳的航路、最合理的施藥地點精準(zhǔn)作業(yè)。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其 他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求
一種智能施藥無人直升機，包括機體框架，所述機體框架裝有受控于飛行控制主機的旋翼飛行系統(tǒng)及起落架組件，所述飛行控制主機的通訊端與GPS通訊連接，其主控制輸出端接旋翼飛行系統(tǒng)的受控端，用以根據(jù)預(yù)定航線和GPS傳來的實時位置信息向所述飛行系統(tǒng)發(fā)出導(dǎo)航控制信號；其特征在于所述機體框架下方中部還裝有由藥箱、液泵、噴桿及噴頭組成的施藥裝置，所述藥箱的出液口通過輸液管路、經(jīng)液泵與裝有噴頭的噴桿連通，所述飛行控制主機還含有輔控制輸出端，所述輔控制輸出端接所述液泵的受控端，用以根據(jù)預(yù)定施藥地點和GPS傳來的實時位置信息向所述液泵發(fā)出施藥控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能施藥無人直升機，其特征在于所述無人直升機上還安 裝有施藥控制系統(tǒng)，所述施藥控制系統(tǒng)包括主控制電路、通訊模塊、反饋模塊、信號處理模 塊及電力變送模塊；所述通訊模塊將所述飛行控制主機的通訊端與所述主控制電路通訊連 接，所述主控制電路與所述信號處理模塊的輸入端連接，所述信號處理模塊的輸出端與所 述液泵的受控端連接，所述反饋模塊將所述施藥裝置的施藥系統(tǒng)狀態(tài)信息向所述主控制電 路提供；所述電力變送模塊包括電壓轉(zhuǎn)換電路和整流電路，將機載發(fā)電機提供的電壓整流、 轉(zhuǎn)換并配送至上述各個模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能施藥無人直升機，其特征在于所述主控制電路包括 MSP430F149單片機、復(fù)位電路、存儲模塊、時鐘模塊、Jtag接口及3-5V電壓轉(zhuǎn)換模塊；所述 復(fù)位電路采用MAX811模塊，其GND端口與單片機的DVss端口連接，其RESET端口與單片機 的RST/NMI端口連接，發(fā)送復(fù)位指令給單片機防止程序跑飛；所述存儲模塊采用AT24C08存 儲芯片，所述時鐘模塊采用SD2003A時鐘芯片，存儲模塊與時鐘模塊配合記錄飛行過程中 設(shè)備的工作狀態(tài)作為數(shù)據(jù)分析的依據(jù)；所述Jtag接口分別與單片機的TDO、TDI、TMS、TCK、 RST端口連接，作為單片機的程序下載端口 ；所述3-5V電壓轉(zhuǎn)換模塊采用SN74LVC4245電 平轉(zhuǎn)換芯片，溝通3V電壓下工作的單片機與5V電壓下工作的外圍電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能施藥無人直升機，其特征在于所述通訊模塊包括并列 的422接口電路和232接口電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能施藥無人直升機，其特征在于所述信號處理模塊包括 放大電路、隔離電路、設(shè)備接口三部分，所述放大電路把單片機發(fā)來的控制指令放大成12V 電信號，再通過所述隔離電路的繼電開關(guān)和所述設(shè)備接口傳送至所述液泵，以弱電控制強 電，實現(xiàn)對液泵的控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能施藥無人直升機，其特征在于所述反饋模塊包括四組 HCPL0601光耦，分別作為工作狀態(tài)采集模塊及液位報警模塊與所述設(shè)備接口連接；所述工 作狀態(tài)采集模塊判斷所述液泵的工作電壓是否滿足要求，將得到的施藥系統(tǒng)狀態(tài)信息向所 述單片機提供；所述液位報警模塊將液位報警信號反饋給所述單片機。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能施藥無人直升機，其特征在于所述液位報警模塊接受 所述藥箱的液位反饋信號判斷是否發(fā)出所述液位報警信號；或者根據(jù)施藥量及施藥時間估 算出所述藥箱內(nèi)的剩余藥量，判斷是否發(fā)出所述液位報警信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的智能施藥無人直升機，其特征在于所述藥箱 為整體式流線型結(jié)構(gòu)，藥箱內(nèi)裝有防震板，所述防震板將藥箱內(nèi)腔分隔成兩個相互連通的 腔室。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種智能施藥無人直升機，屬于農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。無人直升機包括機體框架，機體框架裝有受控于飛行控制主機的旋翼飛行系統(tǒng)及起落架組件，飛行控制主機的通訊端與GPS通訊連接，其主控制輸出端接旋翼飛行系統(tǒng)的受控端，用以根據(jù)預(yù)定航線和GPS傳來的實時位置信息向飛行系統(tǒng)發(fā)出導(dǎo)航控制信號；機體框架下方中部還裝有由藥箱、液泵、噴桿及噴頭組成的施藥裝置，藥箱的出液口通過輸液管路、經(jīng)液泵與裝有噴頭的噴桿連通，飛行控制主機還含有輔控制輸出端，輔控制輸出端接液泵的受控端，用以根據(jù)預(yù)定施藥地點和GPS傳來的實時位置信息向液泵發(fā)出施藥控制信號。該無人直升機能夠?qū)崿F(xiàn)自動導(dǎo)航飛行且自動控制施藥作業(yè)。
文檔編號B64C27/04GK101979276SQ20101050804
公開日2011年2月23日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者周立新, 孔偉, 孫竹, 常春, 張宋超, 張濤, 梁建, 王寶坤, 薛新宇, 陳怡群 申請人:農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所