[发明专利]一种水田平衡起降无人机及定点除草回收作业方法

权利要求书

1.一种水田平衡起降无人机，其特征在于，包括无人机本体、自适应脚架装置、除草装置以及杂草存放装置；

所述无人机本体上设有用于对水田间杂草进行识别的视觉传感器；

所述自适应脚架装置包括多个连接在无人机本体上的脚架；

所述除草装置包括除草爪和用于驱动除草爪进行移动的除草移动机构，所述除草移动机构连接在无人机本体的底部；所述除草爪包括多个爪齿和用于驱动爪齿相互靠拢或远离的开合驱动机构；

所述杂草存放装置包括杂草收纳斗和用于驱动杂草收纳斗在装载状态与非装载状态之间切换的存放驱动机构；

所述脚架包括固定架和活动架，所述固定架的一端通过安装架固定连接在无人机本体上，另一端通过关节旋转电机与活动架转动连接；所述活动架远离固定架的一端连接有支撑座；所述自适应脚架装置还包括压力传感器，所述压力传感器设置在支撑座的底部；

所述存放驱动机构包括转动臂和转动驱动电机，所述转动臂的一端通过转动驱动电机与安装架转动连接，另一端与杂草收纳斗连接；所述安装架固定连接在无人机本体上；

在非作业状态下，所述转动臂平行于地面，所述杂草收纳斗的开口为水平朝向；在作业状态下，所述转动臂垂直于地面，所述杂草收纳斗的开口朝上；

无人机在水田间停稳的步骤为：无人机降落过程中，根据脚架上的压力传感器检测泥土对无人机脚架作用力大小，实时调整关节旋转电机的角度，控制脚架在垂直方向的高度，使得无人机平稳降落；

通过搭载在无人机本体上的处理控制器读取无人机本体中的陀螺仪传感器数据，并解算无人机的姿态角中的俯仰角与横滚角；当无人机俯仰角与横滚角均为0度时，无人机停稳。

2.一种应用于权利要求1所述的水田平衡起降无人机的定点除草回收作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)通过视觉传感器在规定航线对水田间杂草进行识别，无人机根据导航定位模块在识别到的杂草上方悬停；

(2)无人机降落，自适应脚架装置根据水田泥面的实际情况调整自身姿态，无人机在水田间停稳；

(3)存放驱动机构驱动杂草收纳斗由非装载状态切换至装载状态，做好装载杂草的准备；

(4)将视觉传感器识到的杂草具体位置信息发送至除草装置的除草移动机构，除草移动机构根据视觉传感器发出的杂草坐标，驱动除草爪移动至杂草正上方，对杂草进行清除作业；

(5)除草爪从水田中将杂草拔除后，除草移动机构驱动除草爪将杂草投放至杂草收纳斗中，由杂草收纳斗对杂草进行暂存；

(6)无人机起飞并往下一目标点飞行，同时自适应脚架装置回到初始状态；

(7)所有目标点的杂草的去除作业完成后，无人机返航。

3.根据权利要求2所述的定点除草回收作业方法，其特征在于，在步骤(2)中，无人机在水田间停稳的步骤为：

无人机降落过程中，根据脚架上的压力传感器检测泥土对无人机脚架作用力大小，实时调整关节旋转电机的角度，控制脚架在垂直方向的高度，使得无人机平稳降落；

通过搭载在无人机本体上的处理控制器读取陀螺仪传感器数据，并解算无人机的姿态角中的俯仰角与横滚角；当无人机俯仰角与横滚角均为0度时，无人机停稳。

4.根据权利要求3所述的定点除草回收作业方法，其特征在于，压力传感器将检测到的数据传送至搭载在无人机本体上的处理控制器中，由处理控制器进行控制；

当检测到的压力值未达到设定阈值时，表明该脚架下方泥土质地柔软，此时无人机脚架继续下陷，无需控制关节旋转电机进行转动；

当检测到的压力值达到设定阈值时，处理控制器控制关节旋转电机进行工作，增大该脚架的活动架与固定架之间的角度，减小该脚架的垂直高度。