一种陆空两用植保无人飞行器及其控制方法

技术领域

本发明属于无人机技术领域，更具体地说，特别涉及一种陆空两用植保无人飞行器及其控制方法。

背景技术

农业无人机已然是许多民用无人机发展的重要方向，包括多旋翼无人机和固定翼无人机，多旋翼无人机由于具有空中悬停能力以及低空低速高机动的特点，在现代社会中得到了越来越广泛的应用。固定翼飞机是我国农业航空植保作业的主要机型，这类飞机必须通过专用的跑道进行起飞和降落，飞行速度快，作业效率高，但药液飘移严重，无法实现精准喷洒，并且不适于地形复杂或障碍物多的作业环境以及中、小块田地的病虫害防治，也不适于慢速的超低空飞行作业，因此在植保作业时通常会采用垂直起降方式的多旋翼无人机。

传统农业无人机只能在天上飞，而不能在地上行驶，如果在地面作业需要移动时就需要起飞在降落，这样不仅麻烦，而且会增加安全风险，经过不断的创新，也相继出现陆空两用的农业无人飞行器，以实现陆地作业及空中作业两者相结合，通过采用将用于飞行的旋翼折叠后变成陆地行驶时的轮子，例如公开(公告)号为CN214729645U一种翻折机臂的路空两用四旋翼无人机的实用新型专利，但是翻折机臂的路空两用四旋翼无人机飞行必须依靠展开的旋翼，其展开时体型较为庞大，在植保作业需要穿越丛林时，庞大的体型不利在狭小的丛林间穿梭，有鉴于此，可以在无人机上加装矢量气动舵涵道风扇来解决这个问题。经过检索申请公布号为CN108128442A一种用于垂直起降无人机的矢量气动舵涵道风扇的发明专利，包括圆筒状的涵道壁，安装在圆筒状涵道壁上且位于涵道壁轴向中间位置的矢量气动舵涵道风扇、靠近筒状涵道壁下端与涵道壁固接在一起的矢量动舵内环、包围矢量气动舵内环并与其间隔一定距离的矢量气动舵外环，位于矢量气动舵内环和矢量气动舵外环之间且连接内环和外环的环形轴承、与矢量气动舵外环通过齿轮相啮合的外环伺服电机、安装在矢量气动舵外环上且位于矢量气动舵底部出风口的矢量气动舵可偏转的叶珊。发明采用涵道风扇管道设计技术有效增加了涵道风扇的效率；还通过矢量气动舵产生侧向力抵抗测风所造成的偏航，保持了航向和航路。但是上述方案通过可偏转的叶珊进行偏转气流方向，其叶珊会对经过的气流产生阻碍形成阻力影响风扇的动力，此外经过的气流撞击叶珊同时也会形成较大的噪音，影响使用体验，有鉴于此，需要解决这个问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种陆空两用植保无人飞行器及其控制方法，以解决现有技术中，舵涵道风扇通过叶珊调节气流方向，叶珊会对经过的气流产生阻碍形成阻力影响风扇的动力，以及气流撞击叶珊同时也会形成噪音的技术问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种陆空两用植保无人飞行器，包括机体，机体外部铰接安装有支臂，支臂通过电动伸缩杆控制，以及安装在支臂端头的旋翼轮，其特征在于：机体中设置有与其贯穿的竖直涵道，涵道内部转动安装有转筒，转筒外壁固定安装有齿轮环，齿轮环通过齿轮电机和主动齿轮控制转动，转筒中转动安装有可偏转的弧面转环，弧面转环外壁与转筒内壁相切，弧面转环通过偏转电机控制偏转，以及安装在弧面转环内的驱动旋翼。

作为本发明的优选技术方案，机体底部涵道口的口径大于涵道。

作为本发明的优选技术方案，机体内部安装有多组伸缩架，伸缩架可延机体底部向下伸长对机体进行支撑。

作为本发明的优选技术方案，机体底部安装有多组喷头。

作为本发明的优选技术方案，机体底部安装有摄像头。

作为本发明的优选技术方案，机体内部安装有水箱。

作为本发明的优选技术方案，机体上安装有土壤采集器。

作为本发明的优选技术方案，机体外壁安装有控制台。

作为本发明的优选技术方案，机体顶部安装有注水口，机体底部设置有排水口。

基于该陆空两用植保无人飞行器，本发明还提供一种陆空两用植保无人飞行器控制方法：

作为本发明的优选技术方案，陆空两用植保无人飞行器通过：

S1无人飞行器飞行到施工区域上方，摄像头采集拍摄施工区域图像；

S2通过摄像头拍摄的图像计算出施工区域的面积，规划出施工路径和采集点位；

S3无人飞行器降落到采集点位变成陆地模式，通过土壤采集器进行土壤采集，采集后将其带回；

S4通过采集的土壤进行分析，针对性的进行药剂或肥料的配比；

S5配比好的药剂或肥料添加至水箱中，无人飞行器飞行到工区域，通过喷头喷洒作业。

本发明提供了一种陆空两用植保无人飞行器及其控制方法，具备以下有益效果：

1、陆空两用植保无人飞行器可以在空中和地面上行驶，可以适用不同区域的植保作业，此外在飞行状态时可以将支臂进行折叠，通过涵道内的驱动旋翼进行控制飞行，支臂折叠后使陆空两用植保无人飞行器的展开面积较小，有利于在从林中穿梭。

2、通过转筒和弧面转环对驱动旋翼进行方向和偏转的控制，使涵道中的气流可以直接改变方向从而控制陆空两用植保无人飞行器，避免使用叶珊时气流撞击叶珊，使气流经过更加顺畅，动力损失更小，同时也减少噪音。

附图说明

图1为本发明一种陆空两用植保无人飞行器及的立体图；

图2为本发明一种陆空两用植保无人飞行器的爆炸图；

图3本发明一种陆空两用植保无人飞行器的仰视图；

图4为本发明一种陆空两用植保无人飞行器的内部结构示意图；

图5为本发明一种陆空两用植保无人飞行器陆地模式状态示意图；

图6为本发明一种陆空两用植保无人飞行器伸缩架使用状态示意图；

图7为本发明一种陆空两用植保无人飞行器中弧面转环安装的立体图；

图8为本发明一种陆空两用植保无人飞行器中弧面转环安装的正视图；

图9为本发明一种陆空两用植保无人飞行器中土壤采集器的结构示意图。

图中：1、陆空两用植保无人飞行器；2、机体；3、支臂；4、旋翼轮；5、涵道；6、转筒；7、齿轮环；8、弧面转环；9、主动齿轮；10、齿轮电机；11、偏转电机；12、驱动旋翼；13、土壤采集器；14、水箱；15、电池；16、伸缩架；17、电动伸缩杆；18、控制台；19、注水口；20、喷头；21、摄像头；22、排水口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图8，本实施例提供一种陆空两用植保无人飞行器，包括机体2，机体2机身表面形状按照空气动力学原理设计，整体为水滴型，飞行时能最大限度的减小阻力，圆润的外壳能够让陆空两用植保无人飞行器1在陆地模式时不易被植物阻挡，机体2中安装有电池15，机体2外部铰接安装有支臂3，支臂3通过电动伸缩杆17控制，通过电动伸缩杆17的伸长或者缩短，带动支臂3上下摆动，从而调整为水平状态或者竖直状态，安装在支臂3端头的旋翼轮4，当支臂3为水平状态时为飞行模式，旋翼轮4旋转当旋翼提供辅助动力，当支臂3为竖直状态时为陆地模式，旋翼轮4旋转当做行驶轮，通过不同旋翼轮4的转速差实现转向；

机体2中设置有与其贯穿的竖直涵道5，涵道5内部转动安装有转筒6，转筒6外壁固定安装有齿轮环7，机体2内安装有齿轮电机10，齿轮电机10安装主动齿轮9，齿轮环7和主动齿轮9相啮合，齿轮环7通过齿轮电机10和主动齿轮9控制转动，转筒6中转动安装有可偏转的弧面转环8，弧面转环8外壁为圆弧形，其弧度半径与转筒6的半径相同，使其弧面转环8可在转筒6内自由转动，弧面转环8外壁与转筒6内壁相切，使其连接处气密性提高，弧面转环8外壁连接有一个偏转电机11，使弧面转环8通过偏转电机11可以控制偏转，偏转电机11安装在转筒6外壁，其中偏转电机11采用伺服电机精准控制偏转角度，弧面转环8内安装有驱动旋翼12，当驱动旋翼12启动时产生气流，提高偏转电机11带动弧面转环8转动，使弧面转环8内的驱动旋翼12发生偏转，从而使气流发生偏转，改变气流方向，通过驱动齿轮电机10，使主动齿轮9转动，从而带动转筒6转动，当转筒6转动时，内部的弧面转环8和驱动旋翼12也跟随转动，使其可以调节偏转的驱动旋翼12方向，从而调节气流方向，陆空两用植保无人飞行器1飞行状态时可以将支臂3进行折叠，通过涵道5内的驱动旋翼12进行控制飞行，支臂3折叠后使陆空两用植保无人飞行器1的展开面积较小，有利于在从林中穿梭，此外在不使用驱动旋翼12时，可将弧面转环8转动至竖直，使驱动旋翼12竖直放置，可以防止进入涵道5的杂物对其损坏。

进一步的，机体2底部涵道5口的口径大于涵道5，使涵道5底部减小对倾斜喷出气流的束缚。

进一步的，机体2内部安装有多组伸缩架16，伸缩架16为电动的方式，可延伸或者缩短，伸缩架16可延机体2底部向下伸长对机体2进行支撑，在陆空两用植保无人飞行器1降落地面之前将伸缩架16伸出形成脚架进行支撑，避免陆空两用植保无人飞行器1直接接触地面造成损坏；

在伸缩架16支撑状态时，将支臂3转动变为竖直，使陆空两用植保无人飞行器1变形为陆地模式，再通过缓慢收缩伸缩架16，使旋翼轮4接触地面，避免旋翼轮4造成损坏。

进一步的，机体2底部安装有多组喷头20，通过安装的喷头20，使陆空两用植保无人飞行器1在植保作业时方便喷洒药剂、肥料等。

进一步的，机体2底部安装有摄像头21，摄像头21可多方向转动，方便在植保专业时进行拍摄观察。

进一步的，机体2内部安装有水箱14，通过安装的水箱14使陆空两用植保无人飞行器1可以携带水肥，药剂，其中水箱14通过泵体与多组喷头20连接，通过喷头20进行喷洒作业。

进一步的，机体2上安装有土壤采集器13，土壤采集器13可以安装在机体2内部，也可以安装在机体2外壁，优选土壤采集器13安装在机体2内部，当无人飞行器降落至地面时，土壤采集器13可从机体2底部伸出，进行目标地点的土壤采集，后将采集的土壤样本收纳到机身内里。

进一步的，机体2外壁安装有控制台18，控制台18包含显示屏以及操作按键，方便对陆空两用植保无人飞行器1的水箱14容量，电量等参数进行查看，同时也方便进行其调试设置。

进一步的，机体2顶部安装有注水口19，注水口19与水箱14连接，通过注水口19方便对水箱14进行物料的添加，在机体2底部设置排水口22，作业完成后方便将残余在水箱14中的药剂水肥等排除清理。

请参阅图1至图9针对上述实施例中的陆空两用植保无人飞行器，本发明还提供一种陆空两用植保无人飞行器控制方法：

S1无人飞行器飞行到施工区域上方，摄像头21采集拍摄施工区域图像；

S2通过摄像头21拍摄的图像计算出施工区域的面积，规划出施工路径和采集点位；

S3无人飞行器降落到采集点位变成陆地模式，通过土壤采集器13进行土壤采集，采集后将其带回；

S4通过采集的土壤进行分析，针对性的进行药剂或肥料的配比；

S5配比好的药剂或肥料添加至水箱14中，无人飞行器飞行到工区域，通过喷头20喷洒作业。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。