[发明专利]一种系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统及施药方法

权利要求书

1.一种系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，包括无人机和停留在地面上的无人车，所述无人机的下方挂载有用于向橡胶树喷洒药液农药的喷施装置；所述无人车与无人机之间设有用于为无人机输送电能和为喷施装置输送药液农药的系留线缆；

所述喷施装置包括环形气帘辅助施药器，该环形气帘辅助施药器通过平行连杆连接在无人机上；所述环形气帘辅助施药器由喷药内圆环和喷气外圆环构成，所述喷药内圆环与喷气外圆环固定连接；所述喷药内圆环与上设有若干个用于喷洒液态农药的航空喷头；所述喷气外圆环与鼓气装置连通，该喷气外圆环上设置有多个沿着圆周方向分布的喷气孔，所述喷气孔的出气方向与喷气外圆环的轴线方向。

2.根据权利要求1所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，所述平行连杆由四连杆结构构成，该四连杆结构的机架固定连接在无人机上；所述环形气帘辅助施药器固定连接在所述四连杆结构的连杆上；所述四连杆结构的连架杆与舵机的驱动轴连接。

3.根据权利要求1所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，所述喷施装置还包括高空储药箱和雾化泵，该雾化泵设在高空储药箱内；所述高空储药箱通过药液输送管与环形气帘辅助施药器连通。

4.根据权利要求3所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，所述喷施装置还包括喷施控制处理器，该喷施控制处理器与舵机、雾化泵、电连接。

5.根据权利要求1所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，所述无人车上设有后台控制模块，该后台控制模块用于接收无人机和喷施装置的工作数据，实时对接收到的数据信息进行处理分析，能够生成施药作业处方图，规划施药作业路径，确定平行连杆实时展开姿态，控制喷雾压力，确定各施药区域的药液喷施用量以及对药液飘移情况做出模拟评估；并控制喷施装置进行喷施工作以及控制无人车的行进和无人机的飞行。

6.根据权利要求1所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，还包括安全模块，该安全模块包括飞行安全传感器和环境安全传感器，其中，所述飞行安全传感器安装在无人机上，用于实时测定飞行高度、飞行速度、旋翼转速、机身俯仰角度、飞行电压、飞行路径以及周边障碍物信息等飞行数据；

所述环境安全传感器分别设置在智能无人车和无人机上，用于实时测定作业区域空间内的气象信息与无人机周围的大气及旋翼气流扰动情况，所述飞行安全传感器监测到的飞行数据信息和环境安全传感器监测到的环境数据信息通过无线通讯的方式回传至后台控制模块。

7.根据权利要求1所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，所述无人车上设有若干个沉积量采样分析传感器，所述沉积量采样分析传感器水平朝上放置，该沉积量采样分析传感器上方为空旷无遮挡的空间。

8.根据权利要求1所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，所述系留线缆的内部设有用于输送药液的内管路和用于输送电能、电信号的外管路，所述内管路中设置有用于防治药液农药回流地面的单向阀门；

所述外管路包裹在内管路之外，该外管路分隔成多个隔舱，多个隔舱分别用于收纳供电线、无损数据传输线、备用供电线、备用无损数据传输线和轻质高强度抗割索绳。

9.根据权利要求1所述的系留式农用无人机橡胶树减飘施药系统，其特征在于，所述无人车的顶部上设有药液回收装置，该药液回收装置呈漏斗形状，由柔性防腐蚀材料制成，可根据橡胶树行间距大小折叠伸缩，用于高空施药地面流失药液的回收。

10.一种系留式农用无人机橡胶树减飘施药方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)施药作业前，利用安装有激光雷达的遥感测绘无人机对作业橡胶林进行航空遥感图像信息采集，获取施药区域的遥感影像，构建作业区域内所有橡胶树的树形病理三维点云成像图，将遥感数据信息传送至控制模块；

(2)控制模块对接收到的遥感数据信息进行分析处理，规划形成施药作业路径与施药作业处方图，并确定多自由度喷杆的安装长度、初始喷施姿态以及喷头安装类型与数量；

(3)将喷施装置安装至无人机上，并安装系留线缆；

(4)无人机自无人车的顶部起降平台起飞至橡胶林第一阶段作业路径指定初始喷施位置悬停，喷施控制处理器调节平行连杆的姿态，使环形气帘辅助施药器移动至设定的位置上；

(5)无人车为无人机的高空储药箱供药，当药液量检测传感器监测到药量达到高空储药箱量容积的50％时，喷施装置开始对橡胶树进行施药作业，无人车在无人机的下方同步行进；在航空喷头喷施的过程中，鼓风装置往喷气外圆环输送高速的气流，高速的气流在多个沿着圆周方向分布的喷气孔喷出，在航空喷头的外侧形成密封气帘，减少雾滴的飘移；

(6)控制模块实时对回传的传感器数据信息进行分析处理，结合施药作业处方图及时修正无人车与无人机的行进作业参数，并根据地面的沉积量采样分析传感器评估的雾滴脱靶情况、无人机周围的气流扰动情况以及橡胶树实际长势特点对喷施控制处理器下达控制指令，精准调整微型雾化泵的喷施压力以及平行连杆的布置姿态，保证当下作业橡胶树冠层的最佳受药效果；

(7)橡胶树第一阶段作业路径喷施作业结束后，喷施装置暂停工作，无人机和无人车移动行进至下一阶段作业路径指定位置，继续重复进行步骤(4)至(6)操作，直至全部喷施作业任务结束。