无人机和喷洒控制方法

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种无人机和喷洒控制方法。

背景技术

不同的液体具有不同的喷洒要求，例如喷洒农药时，杀虫剂和杀菌剂通常需要较小的粒径，从而使得杀虫剂和杀菌剂能够喷洒均匀；除草剂通常需要较大的粒径，从而使得除草剂能够具有较好的抗风性。因此，在相关技术中，为了满足不同液体的喷洒要求，通常是在喷洒不同液体时配置相应的喷嘴，例如，杀虫剂和杀菌剂通常采用圆形喷嘴，除草剂通常采用扇形喷嘴。如此，用户需要花费大量的成本来准备不同的喷嘴，并且需要花费大量的时间和精力来选择与待喷洒液体相应的喷嘴并安装至喷头上。此外，频繁地更换喷嘴容易导致喷嘴磨损。

发明内容

本发明的实施方式提供了一种无人机和喷洒控制方法。

本发明实施方式提供一种无人机，所述无人机包括喷洒系统和控制器，所述喷洒系统包括储液装置、输液管和喷头组件，所述喷头组件包括喷头本体、喷嘴和超声波发生部件。所述输液管分别与所述储液装置和所述喷头本体连通，所述喷嘴和所述超声波发生部件设置于所述喷头本体的一端，并且所述超声波发生部件与所述喷嘴机械耦合。所述输液管能够将所述储液装置中的喷液导入所述喷头本体后，通过所述喷嘴将所述喷液喷洒出去。所述超声波发生部件能够在所述控制器的控制下产生振动，从而带动所述喷嘴发生振动，以改变经过所述喷嘴喷洒出去的液滴的粒径。

本发明实施方式提供一种喷洒控制方法，用于如上所述的无人机，所述方法包括：获取喷洒作业信息；根据所述喷洒作业信息控制所述超声波发生部件振动以带动所述喷嘴发生振动；调节所述超声波发生部件的振动频率，使所述喷嘴的振动频率随之发生变化，以控制经过所述喷嘴喷洒出去的液滴的粒径；控制所述无人机对作业目标进行喷洒作业。

本发明实施方式的无人机和喷洒控制方法中，能够利用超声波发生部件产生的振动改变经过所述喷嘴喷洒出去的液滴的粒径。如此，利用一个喷嘴即可实现不同的液体的喷洒要求，从而能够降低用户的使用成本，并且由于用户不需要频繁地更换喷嘴，因此能够节约用户的时间，也能够避免喷嘴更换时所造成的磨损。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明某些实施方式的无人机的结构示意图；

图2是本发明某些实施方式的无人机本体的示意图；

图3是本发明某些实施方式的喷头组件的结构示意图；

图4是图3的喷头组件沿线IV-IV的剖面示意图；

图5是本发明某些实施方式的喷头组件的结构示意图；

图6是本发明某些实施方式的喷洒控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。

请参阅图1至图4，本发明实施方式的无人机1000包括喷洒系统100和控制器510。喷洒系统100包括储液装置10、输液管20和喷头组件30，喷头组件30包括喷头本体32、喷嘴34和超声波发生部件36。输液管20分别与储液装置10和喷头本体32连通，喷嘴34和超声波发生部件36设置于喷头本体32的一端，并且超声波发生部件36与喷嘴34机械耦合。输液管20能够将储液装置10中的喷液导入喷头本体32后，通过喷嘴34将喷液喷洒出去。超声波发生部件36能够在控制器510的控制下产生振动，从而带动喷嘴34发生振动，以改变经过喷嘴34喷洒出去的液滴的粒径。

具体地，本发明实施方式的无人机1000可以是植保无人机，植保无人机用于将喷液喷洒至农作物、树木等植物上。当然，在其他实施方式中，本发明实施方式的无人机1000还能用于喷洒消毒，例如用于防疫期间消毒。

控制器510可以是指中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

本发明实施方式的无人机1000能够利用超声波发生部件36产生的振动改变经过所述喷嘴34喷洒出去的液滴的粒径。如此，利用一个喷嘴34即可实现不同的液体的喷洒要求，从而能够降低用户的使用成本，并且由于用户不需要频繁地更换喷嘴34，因此能够节约用户的时间，也能够避免喷嘴34更换时所造成的磨损。再有，超声波发生部件36产生的超声波能够利用高频振动将喷嘴34上的污垢震碎，然后震碎的污垢会在喷液的冲刷作用下排出，从而避免喷嘴34堵塞。

请继续参阅图1至图5，本发明实施方式的无人机1000包括喷洒系统100和无人机本体500。喷洒系统100可以设置在无人机本体500上。无人机本体500包括控制器510，控制可以用于控制喷洒系统100喷洒液体，还可以用于控制无人机本体500飞行。

喷洒系统100可以包括储液装置10、输液管20和喷头组件30。储液装置10例如可以是储液箱，储液装置10能够用于储存喷液。输液管20可以用于连接储液装置10和喷头组件30。输液管20例如可以是高压管，具体可以是钢管、铜管、高压软管(例如纤维增强聚氨酯软管、纤维增强尼龙软管)等。

喷头组件30可以包括喷头本体32、喷嘴34、超声波发生部件36、电连接线37、固定部件38和密封件39。输液管20可以分别与喷头本体32和储液装置10连接以使得储液装置10和喷头本体32连通。

喷头本体32可以包括通孔322、水管连接件324、壳体326和管道328。通孔322可以形成在壳体326内，通孔322可以用于设置电连接线37。水管连接件324用于连接输液管20，通过水管连接件324能够使得喷头本体32和输液管20较为牢固地连接在一起，并且避免喷液的泄露。具体地，水管连接件324可以是水管螺母3242，输液管20可以包括有螺杆，喷头本体32通过水管螺母3242与输液管20的螺杆连接，如此，水管连接件324的结构简单，并且能够通过螺纹连接有效地将喷头本体32和输液管20连接在一起。当然，在其他实施方式中，喷头本体32通过水管连接件324与输液管20连接时，也可以通过卡合连接、焊接、胶接等方式实现，在此不做具体限定。管道328设置在喷头本体32的壳体326内，其中，管道328可以贯穿喷头本体32，并且管道328的出口可以与喷嘴34连通，如此，喷液在管道328内流动时能够穿过喷头本体32并通过喷嘴34喷洒出去。在一个实施方式中，喷头本体32呈L型，对应地，管道328也可以呈L型。喷头本体32呈L型，有利于喷头本体32的一端与输液管20连接，另一端面向待喷洒空间。

请继续参阅图4，喷嘴34和超声波发生部件36可以设置在喷头本体32的一端，具体地，喷嘴34和超声波发生部件36可设置在喷头本体32的靠近管道328的出口的一端(即远离水管连接件324的一端)，从而在输液管20将储液装置10中的喷液导入喷头本体32后，喷嘴34能够将导入喷头本体32的喷液喷洒出去。超声波发生部件36与喷嘴34机械耦合，如此，超声波发生部件36在控制器510的控制下产生振动时，能够带动喷嘴34也发生振动，以改变喷嘴34喷洒出去的液滴的粒径。

喷嘴34包括相背的第一端342和第二端344，喷嘴34的第一端342用于将喷液喷洒出去，超声波发生部件36包括第一面362，超声波发生部件36的第一面362与喷嘴34的第二端344连接，喷嘴34的第二端344完全覆盖超声波发生部件36的第一面362。如此，由于喷嘴34的第二端344完全覆盖超声波发生部件36的第一面362，因此，从喷嘴34喷洒出去的液体发生回流时，会受到喷嘴34的第二端344的隔档，从而能够减少出现超声波发生部件36受潮而导致超声波发生部件36不能正常工作的问题。

本发明实施方式的超声波发生部件36利用压电陶瓷或磁致伸缩材料形成。压电陶瓷是一种能将机械能和电能互相转换的陶瓷材料，在本发明的技术方案中，可以利用压电陶瓷将电能转换为机械能，从而产生超声波。磁致伸缩材料在磁场中磁化时，在磁化方向会发生伸长或缩短，能够通过改变通过线圈的电流来使得磁致伸缩材料的尺寸发生显著变化，从而产生超声波。利用压电陶瓷或磁致伸缩材料形成的超声波发生部件36能够简单、有效地发出超声波。当然，在其他实施方式中，超声波发生部件36也可以通过其他材料形成，在此不做具体限定。

电连接线37的一端穿过通孔322并与超声波发生部件36电连接，电连接线37的另一端可以与控制器510电连接，从而使得超声波发生部件36通过电连接线37与控制器510电连接，控制器510能够通过电连接线37控制超声波发生部件36。例如，控制器510能够控制输入至超声波发生部件36的电信号的工作频率，从而调节超声波发生部件36的振动频率，进而实现对液滴的粒径的调节。其中，液滴的粒径与电信号的工作频率的大小可以呈负相关。电信号的工作频率越大，超声波发生部件36的振动频率越高，液滴的粒径越小；电信号的工作频率越小，超声波发生部件36的振动频率越低，液滴的粒径越大。

请继续参阅图4，固定部件38将喷嘴34和超声波发生部件36固定于喷头本体32。通过固定部件38能够实现喷头本体32、喷嘴34和超声波发生部件36的固定连接。具体地，固定部件38可以包括固定盖382，通过固定盖382将喷嘴34以及超声波发生部件36可拆卸地安装在喷头本体32上。在喷嘴34或超声波发生部件36发生故障时，可以将固定盖382拆卸下来，然后对喷嘴34或超声波发生部件36进行检查，并在确定发生故障时进行更换。其中，在一个实施方式中，固定盖382与喷头本体32螺纹连接，螺纹连接的结构简单、可靠，并且便于拆卸。当然，在其他实施方式中，固定盖382与喷头本体32也可以通过卡合连接等方式实现，在此不做具体限定。

超声波发生部件36至少部分收容在固定盖382内，例如，在本发明实施方式中，超声波发生部件36能够完全收容在固定盖382内，如此，固定盖382能够对超声波发生部件36形成保护，减少超声波发生部件36受到外界的干扰。

固定盖382可以套设在喷头本体32上，具体地，固定盖382可以套设在喷头本体32的靠近管道328的出口的一端(即远离水管连接件324的一端)，如此，固定盖382与喷头本体32连接时，能够将喷嘴34和超声波发生部件36固定在喷头主体上。

固定盖382的内部形成有第一凹槽3822、第二凹槽3824和第三凹槽3826，第一凹槽3822的容积大于第二凹槽3824的容积，第二凹槽3824的容积大于第三凹槽3826的容积，第一凹槽3822、第二凹槽3824和第三凹槽3826相互连通以形成阶梯槽。喷嘴34至少部分收容在第二凹槽3824和第三凹槽3826中，在本发明实施方式中，喷嘴34的一部分收容在第二凹槽3824和第三凹槽3826中，另一部分暴露在固定盖382外以便于喷液喷洒至外界。超声波发生部件36至少部分收容在第一凹槽3822中，例如，超声波发生部件36可以完全收容在第一凹槽3822中，如此，第一凹槽3822能够对超声波发生部件36形成保护。

密封件39环绕超声波发生部件36设置，密封件39用于防止喷液渗透到超声波发生部件36中。具体地，喷液从喷嘴34喷洒出去后，有可能从喷嘴34的内部或者从第三凹槽3826处回流，从而对超声波发生部件36的正常工作造成影响，因此，可以在超声波发生部件36的周围设置密封件39，从而利用密封件39防止喷液渗透到超声波发生部件36中。密封件39至少部分收容在第一凹槽3822内并环绕超声波发生部件36，如此，密封件39能够实现对超声波发生部件36的密封。在本发明实施方式中，密封件39可以是任意具有密封功能的元件，例如为密封垫片。

请再次参阅图1，无人机本体500还包括中心架530、与中心架530连接的机臂550以及与机臂550连接的动力单元570，动力单元570例如为螺旋桨等。储液装置10可以设置在中心架530下方，输液管20可以连接储液装置10并沿着机臂550设置，喷头组件30可以设置在机臂550上。

请参阅图6，本发明实施方式的喷洒控制方法，可以用于上述任意一种实施方式的无人机1000。喷洒控制方法包括：

01：获取喷洒作业信息；

02：根据喷洒作业信息控制超声波发生部件36振动以带动喷嘴34发生振动；

03：调节超声波发生部件36的振动频率，使喷嘴34的振动频率随之发生变化，以控制经过喷嘴34喷洒出去的液滴的粒径；

04：控制无人机1000对作业目标进行喷洒作业。

本发明实施方式的喷洒控制方法可以由本申请实施方式的无人机1000实现，其中，步骤01、步骤02、步骤03和步骤04均可以由控制器510实现。也即是说，控制器510可用于：获取喷洒作业信息；根据喷洒作业信息控制超声波发生部件36振动以带动喷嘴34发生振动；调节超声波发生部件36的振动频率，使喷嘴34的振动频率随之发生变化，以控制经过喷嘴34喷洒出去的液滴的粒径；控制无人机1000对作业目标进行喷洒作业。

具体地，喷洒作业信息可以从无人机1000的遥控终端接收而来，遥控终端例如为遥控器、手机等。用户可通过遥控终端输入喷洒作业信息，然后通过通信的方式，无人机1000即可接收到遥控终端传输的喷洒作业信息。

本发明实施方式的喷洒作业信息可以包括如下至少一种：喷液的类型，喷洒的密度。例如喷洒作业信息为喷液的类型，可以根据喷液的类型控制超声波发生部件36的振动频率。具体地，喷液的类型例如包括杀虫剂喷液、杀菌剂喷液、除草剂喷液等，在喷洒杀虫剂喷液和杀菌剂喷液时，杀虫剂喷液和杀菌剂喷液的喷洒要求通常是喷洒均匀，喷洒时要求液滴的粒径较小，因此，可以通过控制超声波发生部件36的振动频率使得液滴的粒径较小；在喷洒除草剂喷液时，除草剂喷液的喷洒要求通常是抗风能力强，喷洒时要求液滴的粒径较大，因此，可以通过控制超声波发生部件36的振动频率使得液滴的粒径较大。又例如喷洒作业信息为喷洒的密度，可以根据喷洒的密度控制超声波发生部件36的振动频率。具体地，喷洒的密度包括大密度喷洒和小密度喷洒，在进行大密度喷洒时，此时对应的喷洒作业场景可以是集中式喷洒，集中式喷洒要求喷液集中并且在小范围内喷洒，此时要求液滴的粒径比较大，如此喷液的抗风性比较强，在风场下不容易产生飘移，因此，可以通过控制超声波发生部件36的振动频率使得液滴的粒径较大；在进行小密度喷洒时，此时对应的喷洒作业场景可以是分散式喷洒，分散式喷洒要求喷液分散并且喷洒范围较广，此时要求液滴的粒径比较小，如此喷液在风场下会进行飘移，从而覆盖更多的作业目标，因此，可以通过控制超声波发生部件36的振动频率使得液滴的粒径较小。

作业目标具体可以是指农作物、树木等植物，此外，在本发明实施方式的无人机1000应用于喷洒消毒时，作业目标也可以是指某一块区域，在此不做具体限定。

本发明实施方式的喷洒控制方法中，能够利用超声波发生部件36产生的振动改变经过所述喷嘴34喷洒出去的液滴的粒径。如此，利用一个喷嘴34即可实现不同的液体的喷洒要求，从而能够降低用户的使用成本，并且由于用户不需要频繁地更换喷嘴34，因此能够节约用户的时间，也能够避免喷嘴34更换时所造成的磨损。再有，超声波发生部件36产生的超声波能够利用高频振动将喷嘴34上的污垢震碎，然后震碎的污垢会在喷液的冲刷作用下排出，从而避免喷嘴34堵塞。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。