[发明专利]一种用于多旋翼无人施药机的喷头增稳装置及方法

权利要求书

1.一种用于多旋翼无人施药机的喷头增稳装置，其特征在于，包括喷头、喷头支架、微控制器、惯性测量单元、喷头支架旋转驱动装置，喷头和惯性测量单元均固定在喷头支架上，微控制器与惯性测量单元电连接，微控制器还与用于驱动喷头支架旋转的喷头支架旋转驱动装置连接。

2.根据权利要求1所述的用于多旋翼无人施药机的喷头增稳装置，其特征在于，所述喷头支架旋转装置包括结构支架、横滚轴舵机、俯仰轴舵机，横滚轴舵机的转轴与结构支架连接，结构支架与喷头支架连接，横滚轴舵机的转轴旋转时带动喷头支架发生绕横轴方向的旋转；俯仰轴舵机的转轴与喷头支架连接，俯仰轴舵机的转轴旋转时带动喷头支架发生绕纵轴方向的旋转。

3.根据权利要求2所述的用于多旋翼无人施药机的喷头增稳装置，其特征在于，所述横滚轴舵机、俯仰轴舵机的转轴分别平行于多旋翼施药机的横滚轴与俯仰轴。

4.根据权利要求1所述的用于多旋翼无人施药机的喷头增稳装置，其特征在于，所述惯性测量单元为捷联惯性测量单元，包括三轴陀螺仪、三轴加速度计，均分别与微控制器相连。

5.根据权利要求4所述的用于多旋翼无人施药机的喷头增稳装置，其特征在于，所述惯性测量单元中还包括三轴地磁传感器，该传感器也与微控制器相连。

6.根据权利要求1所述的用于多旋翼无人施药机的喷头增稳装置，其特征在于，所述喷头增稳装置还包括供电单元，该单元包括TPS5430、大功率整流桥与LM1117-3.3V芯片，其中TPS5430工作在反向Buck-Boost状态，输入电压在24V以上，输出电流大于3A，稳压5V，用于直接驱动横滚轴舵机和俯仰轴舵机；LM1117-3.3V芯片用于为微控制器供电；

所述微控制器单元采用STM32F4xxx系列单片机。

7.一种用于多旋翼无人施药机的喷头增稳方法，其特征在于，该方法是：获取当前喷头的瞬时加速度、角速度，经过滤波与姿态解算后得到喷头当前的运动姿态，然后根据其姿态调整喷头指向。

8.根据权利要求7所述的用于多旋翼无人施药机的喷头增稳方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）多旋翼飞行器起飞前，调整喷头朝向；校准惯性测量单元，消除初始零偏，并记录下喷头相对于地面坐标系的原始指向向量；

（2）多旋翼飞行器起飞后，定时读取惯性测量单元输出的瞬时加速度与角速度值；

（3）对瞬时加速度与角速度值进行数字滤波，计算出喷头相对地面坐标系的当前指向向量；

（4）对步骤（1）所得的原始指向向量和步骤（3）所得的当前指向向量进行比较，计算出需对喷头进行调整的参数向量；

（5）根据步骤（4）所得的参数向量，调整喷头的指向；

（6）循环执行（2）至（5），使参数向量趋近零向量。

9.根据权利要求8所述的用于多旋翼无人施药机的喷头增稳方法，其特征在于，所述步骤（1）中，多旋翼飞行器起飞前，调整喷头竖直向下；

所述步骤（3）中，采用卡尔曼法对瞬时加速度与角速度值进行数字滤波。

10.根据权利要求8所述的用于多旋翼无人施药机的喷头增稳方法，其特征在于，在所述步骤（5）、（6）中，采用自适应PID法或是模糊控制法进行参数的调整。