一種無人機的輔助定高系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無人機的輔助定高系統(tǒng)，包括一根或兩根柔性條狀件、兩個感應(yīng)信號發(fā)射器、一個感應(yīng)信號接收器、一個主控模塊以及一個飛控系統(tǒng)；柔性條狀件連接在無人機飛行器上并向重力方向下垂，兩個感應(yīng)信號發(fā)射器安裝在柔性條狀件上，感應(yīng)信號接收器、主控模塊、飛控系統(tǒng)安裝在無人機飛行器的機身處，感應(yīng)信號發(fā)射器和感應(yīng)信號接收器之間通過有線或無線連接，主控模塊與感應(yīng)信號接收器以及飛控系統(tǒng)電連接，飛控系統(tǒng)的多個輸出通道分別連接并控制無人機的各動力系統(tǒng)。本實用新型可以使無人機自動保持在限定高度范圍，在植保領(lǐng)域，可以提高農(nóng)藥噴灑精準度，提高噴灑均勻度，提高農(nóng)藥利用率。本實用新型同樣適用于任何需要低空非精確定高的場合。
【專利說明】
一種無人機的輔助定高系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及無人機領(lǐng)域，具體涉及一種通過對物體的感應(yīng)定位飛行高度并控制飛行高度的無人機輔助定高系統(tǒng)，特別適用于植保領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著無人機技術(shù)的快速發(fā)展，使得無人機技術(shù)應(yīng)用于各個領(lǐng)域。其中無人機在農(nóng)業(yè)航空領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，典型的案例就是用于農(nóng)林植物保護作業(yè)的無人駕駛飛機(簡稱植保無人機)。采用植保無人機低空噴灑農(nóng)藥，具有操作簡單、噴灑均勻、用藥量少、效率高、便于信息化管理等特點。
[0003]目前的植保無人機在噴灑農(nóng)藥時，需要專業(yè)的飛行控制者來操控，并且由于農(nóng)田地面高低不平導(dǎo)致農(nóng)作物高度不一致，需要控制者調(diào)整油門來使得無人機距農(nóng)作物的高度保持一致，從而達到藥物噴灑均勻的要求。飛行控制者在操控?zé)o人機作業(yè)過程中，僅靠目測來控制油門的幅度，這對專業(yè)人員的技術(shù)要求非常高，控制精度低，同時也無法使得無人機得到廣泛使用。
[0004]中國專利CN201520139322.4曾提出過一種基于植保無人機超聲波可控定高作業(yè)系統(tǒng)，其工作原理是通過超聲波探測器測量無人機距地面的高度數(shù)據(jù)，通過視頻字符疊加輸送到監(jiān)視器給操作員提供判斷。其信號和接收機信號同時接入單片機內(nèi)，由單片機控制做判斷輸出信號，內(nèi)設(shè)定可變的高度的指令，和定高開啟指令并由遙控器的一個附屬通道開關(guān)執(zhí)行，最后由單片機把所有高度信號提供給飛控系統(tǒng)，由飛控系統(tǒng)調(diào)節(jié)動力，實現(xiàn)植保無人機的超聲波可控定高，使得植保無人機實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)并可以實現(xiàn)可控高度。
[0005]上述方案是在無人機的GPS定高系統(tǒng)之外增加了一套超聲波定高系統(tǒng)，雖然可以克服現(xiàn)有的植保無人機無法自動定高的缺陷，但采用超聲波定高技術(shù)難度較大、設(shè)備結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需要在無人機上安裝單片機、接收機、超聲波探測器等多種電子設(shè)備，整個平臺的實現(xiàn)成本較高，并且由于設(shè)備繁多、超聲波測距的算法也較為復(fù)雜，這種超聲波定高系統(tǒng)的工作的穩(wěn)定性和效率也存在疑問。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決上述問題，
【申請人】經(jīng)過研究改進，現(xiàn)提供一種無人機的輔助定高系統(tǒng)，可以作為無人機現(xiàn)有的GPS定高系統(tǒng)的輔助，用于植保領(lǐng)域以及任何需要低空非精確定高的使用環(huán)境。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]—種無人機的輔助定高系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一根或兩根柔性條狀件、兩個感應(yīng)信號發(fā)射器、一個感應(yīng)信號接收器、一個主控模塊以及一個飛控系統(tǒng);所述柔性條狀件連接在無人機飛行器上并向重力方向下垂，所述兩個感應(yīng)信號發(fā)射器安裝在柔性條狀件上，所述感應(yīng)信號接收器、主控模塊、飛控系統(tǒng)安裝在無人機飛行器的機身處，所述感應(yīng)信號發(fā)射器和感應(yīng)信號接收器之間通過有線或無線連接，所述主控模塊與感應(yīng)信號接收器以及飛控系統(tǒng)電連接，所述飛控系統(tǒng)的多個輸出通道分別連接并控制無人機的各動力系統(tǒng)。
[0009]進一步的，所述柔性條狀件為軟棒、軟管或者軟帶結(jié)構(gòu)。
[0010]進一步的，所述柔性條狀件的長度可調(diào)并可拆卸。
[0011]進一步的，所述感應(yīng)信號發(fā)射器能精確感知周邊物體，在接近物體或觸碰到物體時發(fā)出信號。
[0012]進一步的，所述柔性條狀件的數(shù)量為兩根，兩根柔性條狀件的長度不同，所述兩個感應(yīng)信號發(fā)射器分別安裝在兩個柔性條狀件的下端部。
[0013]進一步的，所述柔性條狀件的數(shù)量為一根，所述兩個感應(yīng)信號發(fā)射器分別設(shè)置在所述柔性條狀件上的不同位置，并保持一定距離。
[0014]本實用新型的有益技術(shù)效果是:
[0015]本實用新型可應(yīng)用在農(nóng)用植保無人機領(lǐng)域，在植保無人機的支撐臂上設(shè)置柔性條狀件，在柔性條狀件上不同位置安裝兩個感應(yīng)信號發(fā)射器。當植保機工作時，要求位置較低的感應(yīng)信號發(fā)射器接近或者碰到農(nóng)作物，位置較高的感應(yīng)信號發(fā)射器不接近或者碰到農(nóng)作物，從而實現(xiàn)無人機的自動定高。
[0016]本實用新型無需飛行控制者人為操控植保無人機，避免因地勢不平而盲目人為調(diào)節(jié)，造成多噴或漏噴，使得植保無人機保持與農(nóng)作物的高度一致，無需人工干預(yù)和調(diào)整，提高農(nóng)作物的藥物的噴灑精準度，提高噴灑均勻度，提高農(nóng)藥利用率。
[0017]與現(xiàn)有的超聲波定高方式相比，本實用新型無人機采用對物體的感應(yīng)的方式實現(xiàn)定高，簡單易行，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，易于維護，成本低廉，十分實用，有利于應(yīng)用到實際中以及大規(guī)模的生產(chǎn)與推廣。
[0018]本實用新型可以作為無人機現(xiàn)有的GPS定高系統(tǒng)的輔助，但由于其對高度的反應(yīng)較之GPS定高系統(tǒng)更為迅速，因此該輔助定高系統(tǒng)的調(diào)控的優(yōu)先級高于GPS定高系統(tǒng)。本實用新型不但適用于植保領(lǐng)域，也可以適用于任何需要低空非精確定高的場合。
[0019]本實用新型的優(yōu)點將在下面【具體實施方式】部分的描述中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型一種實施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0021 ]圖2是本實用新型一種實施例的電路框圖。
[0022]圖3是本實用新型的定高原理示意圖(第一狀態(tài))。
[0023]圖4是本實用新型的定高原理示意圖(第二狀態(tài))。
[0024]圖5是本實用新型的定高原理示意圖(第三狀態(tài))。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做進一步說明。
[0026]請參見圖1，本實用新型是一種無人機的輔助定高系統(tǒng)，其安裝在載體-無人機上，此無人機可以是旋翼飛行器也可以是固定翼飛行器。在圖1的實施例中，其載體為一旋翼無人機，當然本實用新型的載體并不局限于此，本實用新型也可安裝在固定翼無人機上。
[0027]圖1所示實施例中的旋翼無人機包括機身1、支撐臂2和旋翼動力系統(tǒng)3。支撐臂2連接在機身I周圍，旋翼動力系統(tǒng)3安裝在每個支撐臂2上。支撐臂2、旋翼動力系統(tǒng)3可以為4組、6組或8組，本實用新型所給出的實施例中為6旋翼機型，各組支撐臂2、旋翼動力系統(tǒng)3均勻分布在機身I周圍。旋翼的動力系統(tǒng)可以是內(nèi)燃機、電動機、涵道發(fā)動機、噴氣發(fā)動機或火箭發(fā)動機。
[0028]圖1所示實施例中的輔助定高系統(tǒng)包括兩條長度不同的柔性條狀件-第一柔性條狀件5-1和第二柔性條狀件5-2、兩個感應(yīng)信號發(fā)射器-第一感應(yīng)信號發(fā)射器6-1和第二感應(yīng)信號發(fā)射器6-2、一個感應(yīng)信號接收器7、一個主控模塊8以及一個飛控系統(tǒng)4。第一柔性條狀件5-1、第二柔性條狀件5-2可以為橡膠、織物、塑料材質(zhì)的軟棒、軟空心管或者軟帶結(jié)構(gòu)，其長度可調(diào)并可拆卸，兩者的一端分別連接在旋翼無人機的兩個不同的支撐臂2的下方。第一感應(yīng)信號發(fā)射器6-1和第二感應(yīng)信號發(fā)射器6-2分別安裝在第一柔性條狀件5-1和第二柔性條狀件5-2的另一端。在其他實施例中，也可將第一柔性條狀件5-1和第二柔性條狀件5-2設(shè)置在同一支撐臂2的下方;或者也可以只采用一根柔性條狀件，而將第一感應(yīng)信號發(fā)射器6-1和第二感應(yīng)信號發(fā)射器6-2分別設(shè)置在同一條柔性條狀件上的不同高度位置，一上一下設(shè)置。感應(yīng)信號接收器7、主控模塊8、飛控系統(tǒng)4安裝在機身I上方或者內(nèi)部，本實用新型所給出的實施例中是安裝在機身I的內(nèi)部。
[0029]飛控系統(tǒng)4、感應(yīng)信號接收器7、主控模塊8在圖1中由于是安裝在機身I內(nèi)部，在飛機外部不可見，其電路連接關(guān)系見圖2。
[0030]請參見圖2，第一感應(yīng)信號發(fā)射器6-1、第二感應(yīng)信號發(fā)射器6-2與感應(yīng)信號接收器7之間通過有線或者無線連接，主控模塊8與感應(yīng)信號接收器7、飛控系統(tǒng)4電連接。飛控系統(tǒng)4的多個輸出通道分別連接并控制各旋翼動力系統(tǒng)3的工作。
[0031]請參見圖3?圖5，以本實用新型在植保無人機上的應(yīng)用為例，本實用新型的定高原理如下:
[0032]若將本實用新型作為植保機使用，需在機身I內(nèi)部或者下方安裝藥箱，在藥箱上設(shè)置加藥口、噴灑裝置。
[0033]首先，根據(jù)不同植被、不同藥劑的施藥高度要求，將第一柔性條狀件5-1和第二柔性條狀件5-2對長度分別調(diào)整為LI和L2(L1>L2)，使規(guī)定的施藥高度在LI和L2之間。
[0034]第一感應(yīng)信號發(fā)射器6-1、第二感應(yīng)信號發(fā)射器6-2是與物體接觸或者接近至某一設(shè)定的距離(例如Icm)時發(fā)出信號、不與物體接觸或者接近時不發(fā)出信號的裝置。
[0035]在圖3狀態(tài)，第一感應(yīng)信號發(fā)射器6-1接觸到植被，而第二感應(yīng)信號發(fā)射器6-2未接觸到植被。因此，感應(yīng)信號接收器7接收到第一感應(yīng)信號發(fā)射器6-1發(fā)出的信號，而未接收到第二感應(yīng)信號發(fā)射器6-2發(fā)出的信號。感應(yīng)信號接收器7將此信號送至主控模塊8，主控模塊8通過預(yù)定程序得知此時無人機的距離植被頂端表面的飛行高度在LI和L2之間，此高度滿足要求，該植保機高度維持不變，可進行施藥。
[0036]在圖4狀態(tài)，第一感應(yīng)信號發(fā)射器6-1、第二感應(yīng)信號發(fā)射器6-2均接觸到了植被。因此，感應(yīng)信號接收器7接收到第一感應(yīng)信號發(fā)射器6-1和第二感應(yīng)信號發(fā)射器6-2發(fā)出的信號。感應(yīng)信號接收器7將此信號送至主控模塊8，主控模塊8通過預(yù)定程序得知此時無人機的距離植被頂端表面的飛行高度小于L2，高度過低，從而控制飛控系統(tǒng)4的多個輸出通道控制各旋翼動力系統(tǒng)3的工作，提升該植保機的飛行高度，直到圖3狀態(tài)。
[0037]在圖5狀態(tài)，第一感應(yīng)信號發(fā)射器6-1、第二感應(yīng)信號發(fā)射器6-2均未接觸到植被。因此，感應(yīng)信號接收器7未接收到第一感應(yīng)信號發(fā)射器6-1、第二感應(yīng)信號發(fā)射器6-2發(fā)出的碰觸信號。感應(yīng)信號接收器7此時無信號送至主控模塊8，主控模塊8通過預(yù)定程序得知此時無人機的距離植被頂端表面的飛行高度大于LI，高度過高，從而控制飛控系統(tǒng)4的多個輸出通道控制各旋翼動力系統(tǒng)3的工作，降低該植保機的飛行高度，直到圖3狀態(tài)。
[0038]以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型不限于以上實施例。可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應(yīng)認為包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無人機的輔助定高系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)包括一根或兩根柔性條狀件、兩個感應(yīng)信號發(fā)射器、一個感應(yīng)信號接收器、一個主控模塊以及一個飛控系統(tǒng);所述柔性條狀件連接在無人機飛行器上并向重力方向下垂，所述兩個感應(yīng)信號發(fā)射器安裝在柔性條狀件上，所述感應(yīng)信號接收器、主控模塊、飛控系統(tǒng)安裝在無人機飛行器的機身處，所述感應(yīng)信號發(fā)射器和感應(yīng)信號接收器之間通過有線或無線連接，所述主控模塊與感應(yīng)信號接收器以及飛控系統(tǒng)電連接，所述飛控系統(tǒng)的多個輸出通道分別連接并控制無人機的各動力系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機的輔助定高系統(tǒng)，其特征在于:所述柔性條狀件為軟棒、軟管或者軟帶結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機的輔助定高系統(tǒng)，其特征在于:所述柔性條狀件的長度可調(diào)并可拆卸。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機的輔助定高系統(tǒng)，其特征在于:所述感應(yīng)信號發(fā)射器能精確感知周邊物體，在接近物體或觸碰到物體時發(fā)出信號。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機的輔助定高系統(tǒng)，其特征在于:所述柔性條狀件的數(shù)量為兩根，兩根柔性條狀件的長度不同，所述兩個感應(yīng)信號發(fā)射器分別安裝在兩個柔性條狀件的下端部。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機的輔助定高系統(tǒng)，其特征在于:所述柔性條狀件的數(shù)量為一根，所述兩個感應(yīng)信號發(fā)射器分別設(shè)置在所述柔性條狀件上的不同位置，并保持一定距離。
【文檔編號】B64D47/00GK205469857SQ201620272007
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月1日
【發(fā)明人】陳樂春
【申請人】江蘇數(shù)字鷹科技發(fā)展有限公司