本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)植保技術(shù)，更具體地說，它涉及一種基于多旋翼無人機(jī)的農(nóng)業(yè)植保系統(tǒng)、跨區(qū)域植保操作方法。

背景技術(shù)：

植保無人機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在灌溉農(nóng)林領(lǐng)域，并且發(fā)揮著重要作用，現(xiàn)有的植保無人機(jī)一般包括裝有農(nóng)藥的藥箱、以及與藥箱連接的噴管。當(dāng)無人機(jī)在農(nóng)田上飛行時(shí)，藥箱中的農(nóng)藥通過噴管噴灑到農(nóng)田里的作物上，實(shí)現(xiàn)植保。目前，植保無人機(jī)大多采用鋰電池供電，因此，受限于電池容量，植保無人機(jī)的持續(xù)作業(yè)時(shí)間均不長，造成植保無人機(jī)的實(shí)際工作效率并不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種基于多旋翼無人機(jī)的農(nóng)業(yè)植保系統(tǒng)，具有續(xù)航時(shí)間長的特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種基于多旋翼無人機(jī)的農(nóng)業(yè)植保系統(tǒng)，包括植保無人機(jī)；還包括通過若干支撐桿架設(shè)于作業(yè)區(qū)域上空的導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌上延其長度方向布設(shè)有導(dǎo)電電芯；所述導(dǎo)電電芯的起始端與供電電源電連接；

所述導(dǎo)軌上還等距間隔設(shè)置有若干無人機(jī)檢測裝置，相鄰兩個(gè)無人機(jī)檢測裝置的檢測范圍相銜接；所述無人機(jī)檢測裝置與控制裝置電連接；所述植保無人機(jī)上安裝有可被所述無人機(jī)檢測裝置檢測到的檢測體；當(dāng)所述檢測體進(jìn)入到所述無人機(jī)檢測裝置的檢測范圍內(nèi)時(shí)，所述無人機(jī)檢測裝置向控制裝置返回相應(yīng)的無人機(jī)位置信號；

還包括通電小車，所述通電小車包括車體，所述車體上安裝有電動導(dǎo)輪組件，所述車體通過所述電動導(dǎo)輪組件架設(shè)在所述導(dǎo)軌上；所述車體的底部設(shè)置有導(dǎo)電觸頭，所述導(dǎo)電觸頭與導(dǎo)軌上的導(dǎo)電電芯保持接觸；所述車體上設(shè)置導(dǎo)電線纜，所述導(dǎo)電線纜的一端與導(dǎo)電觸頭電連接，另一端與植保無人機(jī)電連接；所述車體內(nèi)還設(shè)置有電源模塊、無線接收模塊以及小車控制器；其中，所述控制驅(qū)動模塊被配置為通過所述無線接收模塊接收相應(yīng)的驅(qū)動指令以控制所述電動導(dǎo)輪組件動作；所述電源模塊的輸入端與導(dǎo)電觸頭電連接，以為通電小車提供直流電壓；

所述導(dǎo)軌上還等距間隔設(shè)置有若干小車檢測裝置，所述小車檢測裝置與無人機(jī)檢測裝置的位置對應(yīng)，并與所述控制裝置電連接；所述小車的車體上還設(shè)置有可被所述小車檢測裝置檢測到的標(biāo)記物；當(dāng)所述標(biāo)記物貼近所述小車檢測裝置時(shí)，所述小車檢測裝置向控制裝置返回相應(yīng)的小車位置信號；

所述控制裝置配置有無線發(fā)射模塊；所述控制裝置被配置為基于無人機(jī)檢測裝置返回的無人機(jī)位置信號和小車檢測裝置返回的小車位置信號生成相應(yīng)的驅(qū)動指令，并通過無線發(fā)射模塊發(fā)送給通電小車。

優(yōu)選地，所述無人機(jī)檢測裝置采用RFID讀寫器；所述檢測體采用RFID標(biāo)簽。

優(yōu)選地，所述小車檢測裝置采用接近開關(guān)；所述標(biāo)記物采用金屬檢測體。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)軌呈蛇形分布，包括若干等距設(shè)置的平行段和若干用于將平行段連接的圓弧段；所述無人機(jī)檢測裝置和小車檢測裝置設(shè)置在平行段上。

優(yōu)選地，所述車體的頂部設(shè)置有電動卷線器，所述導(dǎo)電線纜纏繞在所述電動卷線器上；所述電動卷線器上方設(shè)置有支撐臺；所述支撐臺的上端面設(shè)置有半球形凹槽，所述半球形凹槽的底部貫穿設(shè)置有供導(dǎo)電線纜穿過的通孔；所述導(dǎo)電線纜的一端自下而上穿過所述通孔并設(shè)置有連接球體；所述連接球體的中部位置設(shè)置有環(huán)形電磁鐵，頂部設(shè)置有導(dǎo)電母頭；所述導(dǎo)電母頭與導(dǎo)電線纜電連接；所述環(huán)形電磁鐵通過導(dǎo)線與小車控制器電連接；所述控制裝置還配置有分離開關(guān)；所述控制裝置被配置為根據(jù)所述分離開關(guān)的操作狀態(tài)，并通過無線發(fā)射模塊向小車控制器發(fā)送分合指令；所述小車控制器被配置為通過所述無線接收模塊接收所述分合指令，并響應(yīng)于所述分合指令控制所述環(huán)形電磁鐵通/斷電；

所述植保無人機(jī)的底部設(shè)置有連接底座，所述連接底座的底面設(shè)置有與所述連接球體適配的容納槽；所述容納槽的側(cè)壁上設(shè)置有與所述環(huán)形電磁鐵配合的環(huán)形鐵圈，槽底設(shè)置有與所述導(dǎo)電母頭配合的導(dǎo)電子頭；

所述控制裝置還配置有卷線開關(guān)，所述控制裝置被配置為根據(jù)所述卷線開關(guān)的操作狀態(tài)，并通過無線發(fā)射模塊向小車控制器發(fā)卷線指令；所述電動卷線器的電機(jī)與所述小車控制器電連接；所述小車控制器被配置為通過所述無線接收模塊接收所述卷線指令，并響應(yīng)于所述卷線指令控制所述電動卷線器動作。

優(yōu)選地，所述半球形凹槽的外圍設(shè)置有與所述連接底座適配的環(huán)形導(dǎo)向槽。

優(yōu)選地，所述小車控制器還被配置為在控制所述環(huán)形電磁鐵斷電時(shí)，控制所述電動導(dǎo)輪組件動作，以使通電小車回到導(dǎo)軌的起始位置。

優(yōu)選地，所述小車控制器還被配置為在控制所述環(huán)形電磁鐵通電時(shí)，控制所述電動卷線器出線，以及在控制所述環(huán)形電磁鐵斷電時(shí)，控制所述電動卷線器卷線。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種跨區(qū)域植保操作方法，具有續(xù)航時(shí)間長的特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

基于權(quán)利上述方案所述的農(nóng)業(yè)植保系統(tǒng)的跨區(qū)域植保操作方法，包括：

定位步驟：使用遙控器操作植保無人機(jī)飛到某一個(gè)作業(yè)區(qū)域內(nèi)的電動卷線器上方，使植保無人機(jī)停留在所述支撐臺上，并使所述連接球體進(jìn)入到所述連接底座上的容納槽內(nèi)；

連接步驟：打開所述分離開關(guān)，通知小車控制器控制所述環(huán)形電磁鐵通電，以將所述容納槽內(nèi)的環(huán)形鐵圈吸住；

送線步驟：打開所述卷線開關(guān)，通知小車控制器控制所述電動卷線器動作，以將所述導(dǎo)電線纜送出；

作業(yè)步驟：使用遙控器操作植保無人機(jī)起飛，開始在該作業(yè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行植保作業(yè)；

釋放步驟：當(dāng)對該作業(yè)區(qū)域完成植保作業(yè)后，關(guān)閉所述分離開關(guān)，通知小車控制器控制所述環(huán)形電磁鐵斷電，以釋放所述環(huán)形鐵圈；

換區(qū)步驟：使用遙控器操作植保無人機(jī)飛到另一個(gè)作業(yè)區(qū)域內(nèi)的電動卷線器上方，并重復(fù)定位步驟～作業(yè)步驟。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1、植保無人機(jī)在作業(yè)過程中，能夠通過導(dǎo)電纜線持續(xù)地獲取電能，基本不依靠電池供電，進(jìn)而續(xù)航時(shí)間更長；

2、通電小車能夠跟隨植保無人機(jī)的飛行路線移動，避免植保無人機(jī)因拉動導(dǎo)電纜線而導(dǎo)致的飛行不穩(wěn)的問題；

3、能夠植保無人機(jī)快速地與通電小車分合，以能夠在不同的作業(yè)區(qū)域快速切換。

附圖說明

圖1為實(shí)施例中農(nóng)業(yè)植保系統(tǒng)的原理示意圖；

圖2為實(shí)施例中農(nóng)業(yè)植保系統(tǒng)的立體示意圖；

圖3為實(shí)施例中通電小車與導(dǎo)軌的安裝結(jié)構(gòu)圖；

圖4為實(shí)施例中控制裝置、小車控制器的模塊圖；

圖5為實(shí)施例中植保無人機(jī)與通電小車的連接結(jié)構(gòu)圖。

附圖標(biāo)記：1、作業(yè)區(qū)域；2、檢測點(diǎn)；3、支撐桿；4、導(dǎo)軌；41、平行段；42、圓弧段；43、導(dǎo)電電芯；44、導(dǎo)輪架；45、接近開關(guān)；55、通電小車；51、車體；52、導(dǎo)輪組件；53、支柱；54、金屬導(dǎo)電條；55、導(dǎo)電觸頭；56、金屬檢測體；6、植保無人機(jī)；61、連接底座；611、容納槽；612、導(dǎo)電子頭；613、環(huán)形鐵圈；7、導(dǎo)電線纜；8、電動卷線器；9、支撐臺；91、半球形凹槽；911、通孔；10、連接球體；101、環(huán)形電磁鐵；102、導(dǎo)電母頭；103、環(huán)形導(dǎo)向槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。

本實(shí)施例的主旨在于對一種基于多旋翼無人機(jī)的農(nóng)業(yè)植保系統(tǒng)進(jìn)行介紹，本實(shí)施例中的農(nóng)業(yè)植保系統(tǒng)，針對于作業(yè)區(qū)域1進(jìn)行實(shí)施，實(shí)現(xiàn)為植保無人機(jī)6持續(xù)提供電能，進(jìn)而延長植保無人機(jī)6的工作時(shí)間。

如圖1、圖2所示，該作業(yè)區(qū)域1呈矩形，在作業(yè)區(qū)域1上方通過若干支撐桿3架設(shè)有導(dǎo)軌4；導(dǎo)軌4呈蛇形分布，包括若干等距設(shè)置的平行段41和若干用于將平行段41連接的圓弧段42。導(dǎo)軌4的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其底部呈內(nèi)凹形狀。在導(dǎo)軌4上還安裝有通電小車55，該通電小車55包括車體51，車體51的底部設(shè)置有電動導(dǎo)輪組件52，相配合地，在導(dǎo)軌4的兩側(cè)分別設(shè)置有供電動導(dǎo)輪組件52卡合的導(dǎo)輪架44。車體51內(nèi)設(shè)置有小車控制器，該小車控制器用于控制電動導(dǎo)輪組件52工作，如此，只需要通過小車控制器來控制電動導(dǎo)輪組件52滾動，即可實(shí)現(xiàn)通電小車55沿導(dǎo)軌4行走。

另外，為了實(shí)現(xiàn)對通電小車55供電，在導(dǎo)軌4的內(nèi)凹處設(shè)置有兩根導(dǎo)電電芯43（即分別為正、負(fù)極），該兩根導(dǎo)電電芯43的起始端均直流電源連接，該直流電源可以采用蓄電池供電，也可能將市電直接轉(zhuǎn)換為直流電。在通電小車55的車體51底部設(shè)置有兩根支柱53，支柱53延伸至導(dǎo)軌4的內(nèi)凹處，并設(shè)置有導(dǎo)電觸頭55；該支柱53由絕緣材料制成，其內(nèi)部具有一根金屬導(dǎo)電條54，該金屬導(dǎo)電條54的一端與導(dǎo)電觸頭55連接；同時(shí)，在車體51內(nèi)設(shè)置電源模塊，并將電源模塊連接至金屬導(dǎo)電條54的另一端，如此，車體51內(nèi)的電源模塊即可從導(dǎo)電電芯43獲取到電能，向控小車制器供電。植保無人機(jī)6的電源接口用導(dǎo)電線纜7連接到支柱53內(nèi)的金屬導(dǎo)條上（連接點(diǎn)位于車體51內(nèi)部），即可獲取到電能。

下面，對如何控制通電小車55在導(dǎo)軌4上行走進(jìn)行詳細(xì)的說明：

一、位置檢測

參照圖1至圖4，在導(dǎo)軌4上設(shè)置有若干檢測點(diǎn)2，在每一個(gè)檢測點(diǎn)2上均安裝有無人機(jī)檢測裝置，無人機(jī)檢測裝置采用RFID讀寫器，每一RFID讀寫器均有一定的檢測范圍(區(qū)域A)，在安裝時(shí)，適當(dāng)調(diào)整相鄰兩個(gè)RFID讀寫器的距離，使得相鄰兩個(gè)RFID讀寫器的檢測范圍能夠銜接；經(jīng)過如此設(shè)置，從圖1中可以看到，由多個(gè)RFID讀寫器構(gòu)成的檢測范圍的集合，基本能夠?qū)⒃撟鳂I(yè)區(qū)域1覆蓋；為了能夠讓無人機(jī)檢測裝置感知到，該植保無人機(jī)6上安裝有RFID標(biāo)簽，也就是說，當(dāng)植保無人機(jī)6飛到任意一個(gè)RFID讀寫器的檢測范圍內(nèi)時(shí)，都會被對應(yīng)的RFID讀寫器檢測到。所有的RFID讀寫器都連接到控制裝置上，這樣，一旦RFID讀寫器檢測到RFID標(biāo)簽，就會向控制裝置返回一個(gè)無人機(jī)位置信號。每一個(gè)RFID讀寫器均具有不同的編號(由控制裝置上不同的接口而確定)，這樣一來，控制裝置可根據(jù)返回?zé)o人機(jī)位置信號的RFID讀寫器的編號，來判斷植保無人機(jī)6在作業(yè)區(qū)域1的具體位置。

每一個(gè)檢測點(diǎn)2上還安裝有小車檢測裝置（同樣與上述的控制裝置連接），小車檢測裝置采用接近開關(guān)45，該接近開關(guān)45可以設(shè)置在導(dǎo)軌4的上端面，通電小車55的車體51與導(dǎo)軌4之間留有一定的間隙，并在車體51的底部安裝金屬檢測體56（例如鐵）；這樣，當(dāng)通電小車55移到到檢測點(diǎn)2時(shí)，其底部的金屬檢測體56能夠觸發(fā)接近開關(guān)45，接近開關(guān)45被觸發(fā)后，向控制裝置返回一小車位置信號；同樣的，每一個(gè)小車檢測裝置都具有不同的編號(由控制裝置上不同的接口而確定)，這樣一來，控制裝置可根據(jù)返回小車位置信號的接近開關(guān)45的編號，來判斷通電小車55在導(dǎo)軌4上的具體位置。

二、指令發(fā)送

控制裝置在接收到無人機(jī)位置信號和小車位置信號后，立即判斷兩者所代表的無人機(jī)檢測裝置和小車檢測裝置是不是在同一個(gè)檢測點(diǎn)2，若是，則不生成驅(qū)動指令；若否，則生成驅(qū)動指令（此時(shí)為啟動）。控制裝置配置有無線發(fā)射模塊（例如WiFi），即，控制裝置通過無線發(fā)射模塊將該驅(qū)動指令發(fā)送出去。

三、通電小車55控制

通電小車55配置有無線接收模塊（例如WiFi），無線接收模塊與小車控制器連接；因此，小車控制器通過該無線接收模塊從控制裝置接收到驅(qū)動指令后，則根據(jù)驅(qū)動指令控制電動導(dǎo)輪組件52動作（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)），以使得通電小車55能夠行走。當(dāng)通電小車55沿著導(dǎo)軌4行走到下一個(gè)檢測點(diǎn)2時(shí)，觸發(fā)該檢測點(diǎn)2內(nèi)的接近開關(guān)45?？刂蒲b置在接收到由該接近開關(guān)45返回的小車位置信號時(shí)，再次關(guān)斷該檢測點(diǎn)2的位置是否與返回?zé)o人機(jī)位置信號所在的檢測點(diǎn)2相同，若相同，立即再次通過無線發(fā)射模塊向通電發(fā)送驅(qū)動指令（此時(shí)為停止）。小車控制器在接收到驅(qū)動指令后，立即控制電動導(dǎo)輪組件52停止，使得通電小車55停在當(dāng)前的檢測點(diǎn)2上。

因此，當(dāng)植保無人機(jī)6在一塊作業(yè)區(qū)域1作業(yè)時(shí)，用戶利用遙控器操作植保無人機(jī)6沿一定的軌跡（與導(dǎo)軌4的鋪設(shè)方向一致）進(jìn)行農(nóng)藥噴灑，該通電小車55能夠自動地根據(jù)植保無人機(jī)6的具體位置，自動地移動。

以上內(nèi)容是針對于植保無人機(jī)6在同一塊作業(yè)區(qū)域1內(nèi)作業(yè)的情況，下面，將對植保無人機(jī)6如何跨區(qū)域作業(yè)進(jìn)行詳細(xì)說明。

參照圖4、圖5，在通電小車55的車體51的頂部設(shè)置有電動卷線器8，電動卷線器8的電機(jī)與小車控制器電連接。導(dǎo)電線纜7纏繞在電動卷線器8上。在電動卷線器8上方設(shè)置有供植保無人機(jī)6降落的支撐臺9；在支撐臺9的上端面（最好是中間位置）設(shè)置有半球形凹槽91（或深度接近于半球形），半球形凹槽91的底部貫穿設(shè)置有供導(dǎo)電線纜7穿過的通孔911。導(dǎo)電線纜7的一端自下而上穿過通孔911并設(shè)置有連接球體10。如圖2所示，連接球體10的中部位置設(shè)置有環(huán)形電磁鐵101，頂部設(shè)置有導(dǎo)電母頭102，導(dǎo)電母頭102與導(dǎo)電線纜7電連接。當(dāng)電動卷線器8將導(dǎo)電線纜7拉緊時(shí)，連接球體10正好能夠卡在該半球形凹槽91內(nèi)，且導(dǎo)電母頭102朝上。另外，該環(huán)形電磁鐵101通過導(dǎo)線（集成在導(dǎo)電線纜7內(nèi)部，從導(dǎo)電線纜7的另一端穿出）與小車控制器電連接。

其次，在植保無人機(jī)6的底部設(shè)置有連接底座61，連接底座61的底面設(shè)置有與連接球體10適配的容納槽611，容納槽611的側(cè)壁上設(shè)置有與環(huán)形電磁鐵101配合的環(huán)形鐵圈613，槽底設(shè)置有與導(dǎo)電母頭102配合的導(dǎo)電子頭612，導(dǎo)電子頭612與植保無人機(jī)6內(nèi)的電源電連接；植保無人機(jī)6的內(nèi)部配置有相應(yīng)的電源管理模塊，可實(shí)現(xiàn)在鋰電池供電和外部供電（導(dǎo)電線纜7供電）之間進(jìn)行切換。另外，在半球形凹槽91的外圍設(shè)置有與連接底座61適配的環(huán)形導(dǎo)向槽103，當(dāng)植保無人機(jī)6降落時(shí)，即使其底部的連接底座61有一定的位置偏差，也能夠沿著該環(huán)形導(dǎo)向槽103準(zhǔn)確地與連接球體10對接。

再次，控制裝置配置有分離開關(guān)，分離開關(guān)被按下時(shí)，控制裝置則通過無線發(fā)射模塊向小車控制器發(fā)送分合指令（此時(shí)為吸合）；小車控制器通過無線接收模塊接收分合指令后，立即控制環(huán)形電磁鐵101通電。因此，用戶只需通過遙控器控制植保無人機(jī)6降落在支撐臺9上，并使其底部的連接底座61進(jìn)入環(huán)形導(dǎo)向槽103內(nèi)，直到連接球體10進(jìn)入到容納槽611中（導(dǎo)電母頭102與導(dǎo)電子頭612完成對接）。然后按下分離開關(guān)，即可使環(huán)形電磁鐵101吸住環(huán)形鐵圈613，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電線纜7與植保無人機(jī)6的對接。當(dāng)用戶再次按下分離開關(guān)時(shí)，控制裝置再次發(fā)送分合指令（此時(shí)為斷開），小車控制器立即控制環(huán)形鐵圈613斷電，以釋放植保無人機(jī)6。另外，小車控制器還被配置為在控制環(huán)形電磁鐵101斷電時(shí)，控制電動導(dǎo)輪組件52動作，以使通電小車55回到導(dǎo)軌4的起始位置。

再次，對電動卷線器8的控制方式有兩種：一種是手動方式，即控制裝置配置有卷線開關(guān)，卷線開關(guān)被按下時(shí)，控制裝置通過無線發(fā)射模塊向小車控制器發(fā)送卷線指令（此時(shí)是放卷）；小車控制器通過無線接收模塊接收卷線指令后，立即控制電動卷線器8動作（正轉(zhuǎn)為放卷）。然后用戶使能夠通過遙控器控制植保無人機(jī)6再次起飛。另一種是自動模式，小車控制器為在控制環(huán)形電磁鐵101通電時(shí)，控制電動卷線器8出線，以及在控制環(huán)形電磁鐵101斷電時(shí)，控制電動卷線器8卷線（可以稍有延遲）。

因此，對于跨區(qū)域植保作業(yè)的操作方法為：在對第一個(gè)作業(yè)區(qū)域1噴灑農(nóng)藥時(shí)，用戶使用遙控器操作植保無人機(jī)6飛到該作業(yè)區(qū)域1內(nèi)的電動卷線器8上方，使植保無人機(jī)6停留在支撐臺9上，然后打開分離開關(guān)，通知小車控制器控制環(huán)形電磁鐵101通電，以將容納槽611內(nèi)的環(huán)形鐵圈613吸住。然后打開卷線開關(guān)，通知小車控制器控制電動卷線器8動作，以將導(dǎo)電線纜7送出（若為自動模式，這一步可省略）。之后，再使用遙控器操作植保無人機(jī)6起飛，開始在該作業(yè)區(qū)域1內(nèi)進(jìn)行植保作業(yè)。在對當(dāng)前的作業(yè)區(qū)域1噴灑完成后，用戶關(guān)閉分離開關(guān)，通知小車控制器控制環(huán)形電磁鐵101斷電，以釋放環(huán)形鐵圈613；此時(shí)導(dǎo)電線纜7上的連接球體10在自重的作用下，自動與連接底座61分離；然后使用遙控器操作植保無人機(jī)6飛到另一個(gè)作業(yè)區(qū)域1內(nèi)的電動卷線器8上方，重復(fù)作業(yè)。