本發(fā)明屬于植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，植保無人機(jī)作業(yè)操作主要分手動(dòng)操作和自動(dòng)噴灑兩種。但是由于農(nóng)田邊界的復(fù)雜性、遮擋物較多、傳感器測(cè)量偏移不精確等問題，自動(dòng)噴灑還具有很大的局限性，還不能真正得到普及。所以現(xiàn)在植保機(jī)的作業(yè)主要還是依靠飛控手的手動(dòng)操作。在手動(dòng)操控植保機(jī)來回噴灑作業(yè)的過程中，確保植保機(jī)每次橫移的壟距相同且精確對(duì)于飛控手來說是很困難的一件事，尤其是當(dāng)飛機(jī)距離飛控手較遠(yuǎn)的時(shí)候，這樣就很容易造成漏噴或重噴的現(xiàn)象，容易造成漏噴或重復(fù)噴灑的現(xiàn)象，最終會(huì)導(dǎo)致噴灑效果差、更甚至部分農(nóng)作物死亡等嚴(yán)重問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種能夠避免手動(dòng)操作下的噴灑不均勻的問題，且降低飛控手操作的難度的植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：信號(hào)發(fā)送部，包含：用于設(shè)定左右方向和前后方向控制信號(hào)的水平設(shè)定單元、用于在半自動(dòng)模式時(shí)將手動(dòng)控制左右方向的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為自動(dòng)控制信號(hào)的轉(zhuǎn)換單元，以及用于發(fā)送控制信號(hào)的第一通信單元,以及飛行控制部，包含：用于設(shè)定橫移距離的設(shè)定單元、用于存儲(chǔ)橫移距離的存儲(chǔ)單元、用于采集無人機(jī)的水平速度的采集單元、根據(jù)無人機(jī)的水平速度和時(shí)間得到飛行路程的計(jì)算單元、將飛行路程與橫移距離進(jìn)行比較的比較單元、控制無人機(jī)飛行的控制單元,以及與第一通信單元通信連接且用于接收和發(fā)送信號(hào)的第二通信單元，其中，在半自動(dòng)模式時(shí)，第二通信單元接收到第一通信單元發(fā)送的左右方向的自動(dòng)控制信號(hào)后，無人機(jī)橫向飛行，計(jì)算單元根據(jù)采集單元采集的水平速度與時(shí)間通過計(jì)算得到無人機(jī)的飛行路程，比較單元將飛行路程與存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的橫移距離進(jìn)行比較得到比較結(jié)果，控制單元根據(jù)比較結(jié)果控制無人機(jī)是否繼續(xù)橫向飛行。

進(jìn)一步，在本發(fā)明提供的植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，信號(hào)發(fā)送部為遙控器，水平設(shè)定單元的控制信號(hào)的設(shè)定是通過遙控器上的操作桿進(jìn)行設(shè)定。

進(jìn)一步，在本發(fā)明提供的植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，操作桿在前后方向和左右方向的桿量值均為-1～1，手動(dòng)模式下，操作桿在前后方向和左右方向的死區(qū)范圍均為-0.1～0.1。

進(jìn)一步，在本發(fā)明提供的植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，在半自動(dòng)模式時(shí)，操作桿位于死區(qū)范圍時(shí)，轉(zhuǎn)換單元將左右方向的死區(qū)范圍變?yōu)榇笥?0.1～0.1，且小于-1～1。

進(jìn)一步，在本發(fā)明提供的植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，在半自動(dòng)模式時(shí)，當(dāng)操作桿位于死區(qū)范圍時(shí)，轉(zhuǎn)換單元將左右方向的死區(qū)范圍變?yōu)?0.3～0.3。

進(jìn)一步，在本發(fā)明提供的植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，設(shè)定單元還能夠設(shè)定植保機(jī)橫向飛行時(shí)的飛行速度、起飛時(shí)加速的加速度和停止時(shí)減速的加速度，存儲(chǔ)單元還用于存儲(chǔ)植保機(jī)橫向飛行時(shí)的飛行速度、起飛時(shí)加速的加速度和停止時(shí)減速的加速度。

進(jìn)一步，在本發(fā)明提供的植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，比較結(jié)果為橫移距離與飛行路程之間的差值。

進(jìn)一步，在本發(fā)明提供的植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，差值小于0.1米時(shí)，控制單元控制植保機(jī)停止飛行。

進(jìn)一步，在本發(fā)明提供的植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征：其中，信號(hào)發(fā)送部還包含噴灑設(shè)定單元，用于向飛行控制部發(fā)送噴灑控制信號(hào)。

進(jìn)一步，在本發(fā)明提供的植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)中，還可以具有這樣的特征，還包括：噴灑設(shè)定單元包含噴灑設(shè)定開關(guān)，噴灑設(shè)定單元通過噴灑設(shè)定開關(guān)設(shè)定噴灑控制信號(hào)。

本發(fā)明提供了如下優(yōu)點(diǎn)：

根據(jù)本發(fā)明所涉及的植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)，因?yàn)樵诎胱詣?dòng)模式下，轉(zhuǎn)換單元能夠?qū)⒃O(shè)定單元設(shè)定的左右方向的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為自動(dòng)控制信號(hào)，飛行控制部接收到自動(dòng)控制信號(hào)后，采集單元采集植保機(jī)橫向飛行實(shí)時(shí)的飛行速度，計(jì)算單元將實(shí)時(shí)的飛行速度與時(shí)間計(jì)算得到橫向飛行的路程，比較單元將存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)的橫移距離與橫向飛行的路程進(jìn)行比較得到比較結(jié)果，控制單元根據(jù)比較結(jié)果控制植保無人機(jī)是否繼續(xù)橫向飛行，所以，植保無人機(jī)在接收到左右方向的自動(dòng)控制信號(hào)后，均能夠自動(dòng)的橫向移動(dòng)預(yù)定的距離，因此本發(fā)明的植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠避免手動(dòng)操作下的噴灑不均勻的問題，降低飛控手操作的難度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中控制部的動(dòng)作流程圖；

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中飛行控制部的動(dòng)作流程圖；

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例中植保機(jī)作業(yè)時(shí)半自動(dòng)控制模式的操作流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)作具體闡述。

如圖1所示，在本實(shí)施例中，植保機(jī)作業(yè)時(shí)的半自動(dòng)控制系統(tǒng)包含：信號(hào)發(fā)送部10和飛行控制部20。

信號(hào)發(fā)送部10包含水平設(shè)定單元11、轉(zhuǎn)換單元12和第一通信單元13。在本實(shí)施例中，信號(hào)發(fā)送部10為遙控器。

水平設(shè)定單元11用于設(shè)定無人機(jī)水平方向的控制信號(hào)，水平方向的控制信號(hào)包含：前后方向的控制信號(hào)和左右方向的控制信號(hào)。在本專利中，前后和左右均是相對(duì)于飛控手正面而言，前后為豎向，左右為橫向。

在本實(shí)施例中，水平設(shè)定單元11通過遙控器上的操作桿進(jìn)行設(shè)定。操作桿前后方向的桿量值為-1～1，死區(qū)范圍為-0.1～0.1；操作桿左右方向的桿量值為-1～1，死區(qū)范圍為-0.1～0.1。

桿量值為遙控器上的操作桿前后左右搖動(dòng)時(shí)處于不同位置時(shí)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，數(shù)值的正負(fù)代表方向，數(shù)值的大小代表油門的大小。死區(qū)范圍為當(dāng)操作桿位于該范圍時(shí)，水平設(shè)定單元11不設(shè)定控制信號(hào)。

轉(zhuǎn)換單元12用于在信號(hào)發(fā)送部10在半自動(dòng)模式時(shí)，將水平設(shè)定單元11設(shè)定的左右方向的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為自動(dòng)控制信號(hào)。并且轉(zhuǎn)換單元12還能夠在操作桿位于死區(qū)范圍時(shí)將操作桿在左右方向的死區(qū)范圍增大，防止植保無人機(jī)在懸停時(shí)，由于左右方向的死區(qū)范圍太小，而錯(cuò)誤的執(zhí)行自動(dòng)橫移操作。

在本實(shí)施例中，操作桿位于死區(qū)范圍時(shí)，通過轉(zhuǎn)換單元12可以使操作桿在左右方向的死區(qū)范圍由-0.1～0.1，變?yōu)?0.3～0.3。

第一通信單元13用于通信連接，用于發(fā)送控制信號(hào)。

另外，信號(hào)發(fā)送部10中還包含控制是否噴灑農(nóng)藥的噴灑設(shè)定單元14。噴灑設(shè)定單元14包含噴灑設(shè)定開關(guān)，閉合噴灑設(shè)定開關(guān)則噴灑設(shè)定單元將噴灑控制信號(hào)通過第一通信單元13發(fā)出，斷開噴灑設(shè)定開關(guān)，則不發(fā)送噴灑控制信號(hào)。

如圖2所示，在半自動(dòng)操作模式下，信號(hào)發(fā)送部10發(fā)送水平方向的控制信號(hào)的流程步驟如下：

步驟S10-1，遙控器的操作桿前后移動(dòng)時(shí)，設(shè)定植保無人機(jī)前后方向的控制信號(hào)并發(fā)送給飛行控制部20，操作桿前后移動(dòng)時(shí)的死區(qū)范圍為-0.1～0.1，左右移動(dòng)時(shí)的死區(qū)范圍為-0.1～0.1，即操作桿在該范圍內(nèi)時(shí)，不設(shè)定控制信號(hào)，植保無人機(jī)懸停。

步驟S10-2，遙控器的操作桿回到死區(qū)范圍時(shí)，轉(zhuǎn)換單元12將操作桿在左右方向的死區(qū)范圍變?yōu)?0.3～0.3，操作桿向左右方向移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)換單元12將其轉(zhuǎn)換為左右方向的自動(dòng)控制信號(hào)發(fā)送給飛行控制部20。

飛行控制部20包含：設(shè)定單元21、存儲(chǔ)單元22、采集單元23、計(jì)算單元24、比較單元25、控制單元26、第二通信單元27。

設(shè)定單元21用于設(shè)定橫移距離。在本實(shí)施例中，橫移距離為植保機(jī)的噴灑間距。一般植保無人機(jī)噴灑時(shí)有兩個(gè)或者四個(gè)噴頭，噴灑間距是指植保無人機(jī)噴灑作業(yè)時(shí)，所有噴頭的藥物覆蓋區(qū)域邊長(zhǎng)。

設(shè)定單元21還可以設(shè)定植保無人機(jī)橫向飛行時(shí)的飛行速度、起飛時(shí)加速的第一加速度和停止時(shí)減速的第二加速度等。

存儲(chǔ)單元22用于存儲(chǔ)設(shè)定單元21設(shè)定的橫移距離d、橫向飛行時(shí)的飛行速度、起飛時(shí)加速的加速度和停止時(shí)減速的加速度等參數(shù)。

采集單元23與植保無人機(jī)的空速管相連接，用于采集植保無人機(jī)實(shí)時(shí)的飛行速度v。

計(jì)算單元24將采集單元23采集的實(shí)時(shí)的飛行速度v與時(shí)間t進(jìn)行計(jì)算得到植保無人機(jī)的飛行路程s。

比較單元25將計(jì)算單元24計(jì)算得到的飛行路程與存儲(chǔ)單元23存儲(chǔ)的橫移距離進(jìn)行比較得到比較結(jié)果。比較結(jié)果為橫移距離與飛行路程之差，當(dāng)橫移距離與飛行路程之差小于0.1m時(shí)，即認(rèn)為植保無人機(jī)橫向飛行的路程等于橫移距離d。

控制單元26用于控制植保無人機(jī)的飛行和藥物的噴灑?？刂茊卧?6根據(jù)信號(hào)發(fā)送部10發(fā)送的噴灑控制信號(hào)控制植保無人機(jī)噴灑藥物。在半自動(dòng)模式時(shí)，在前后方向上，控制單元26接收信號(hào)發(fā)送部10發(fā)送的前后方向的控制信號(hào)，控制植保無人機(jī)在前后方向飛行；在左右方向上，控制單元26接收到信號(hào)發(fā)送部10發(fā)送的左右方向的自動(dòng)控制信號(hào)，控制植保無人機(jī)橫向飛行，計(jì)算單元24開始計(jì)算植保無人機(jī)橫向的飛行路程，控制單元26根據(jù)比較單元25的比較結(jié)果控制植保無人機(jī)停止橫向飛行。

當(dāng)遙控器的操作桿撥向左時(shí)，植保無人機(jī)向左飛行，當(dāng)遙控器的操作桿撥向右時(shí)，植保無人機(jī)向右飛行。植保無人機(jī)在橫移距離d內(nèi)可以勻速飛行，也可以變速飛行。在本實(shí)施例中，植保無人機(jī)根據(jù)存儲(chǔ)單元22存儲(chǔ)的第一加速度加速飛行，然后以橫向飛行時(shí)的飛行速度勻速飛行，最后以第二加速度減速飛行。

第二通信單元27與第一通信單元13通信連接，信號(hào)發(fā)送部10和飛行控制部20通過第一通信單元13和第二通信單元27實(shí)現(xiàn)信號(hào)的相互傳遞。

如圖3所示，半自動(dòng)模式下，左右飛行時(shí)，飛行控制部的動(dòng)作流程包含以下步驟：

步驟S20-1，飛行控制部20通過第二通信單元27接收到信號(hào)發(fā)送部10在半自動(dòng)模式下發(fā)送的左右方向的自動(dòng)控制信號(hào)。

遙控器操作桿向左移動(dòng)，植保無人機(jī)向左飛行；遙控器操作桿向右移動(dòng)，植保無人機(jī)向右飛行。

步驟S20-2，計(jì)算單元24計(jì)算植保無人機(jī)橫向飛行的路程s，計(jì)算單元24根據(jù)采集單元23采集的橫向飛行的速度v、時(shí)間t經(jīng)過計(jì)算得到植保無人機(jī)橫向飛行的路程s。其中，采集單元23采集的橫向飛行的速度v為植保無人機(jī)不同時(shí)刻的實(shí)時(shí)速度，且速度v只包含橫向的速度v的大小，不包含方向。速度v和時(shí)間t經(jīng)過積分計(jì)算得到橫向飛行的路程s。

步驟S20-3，比較單元25將計(jì)算單元24計(jì)算的橫向飛行的路程s與存儲(chǔ)單元22存儲(chǔ)的橫移距離d進(jìn)行比較得到比較結(jié)果。

比較結(jié)果為橫移距離d與橫向飛行的路程s之間的差值，即比較結(jié)果＝d-s。

步驟S20-4，控制單元26根據(jù)比較單元25得到的比較結(jié)果控制植保無人機(jī)停止橫向飛行，懸停。

當(dāng)比較結(jié)果大于預(yù)定闕值時(shí)，返回步驟20-2，控制單元26控制植保無人機(jī)繼續(xù)橫向飛行，計(jì)算單元24繼續(xù)對(duì)路程s進(jìn)行積分。

當(dāng)比較結(jié)果小于預(yù)定闕值時(shí)，控制單元26即控制植保無人機(jī)停止橫向飛行，懸停。在本實(shí)施例中，闕值取0.1m。

如圖4所示，植保機(jī)作業(yè)時(shí)半自動(dòng)控制模式的操作包括如下步驟：

步驟S1，設(shè)定單元21設(shè)定植保無人機(jī)的橫移距離d。

步驟S2，手動(dòng)操作遙控器控制植保無人機(jī)飛到農(nóng)田一條邊的一個(gè)端點(diǎn)上，懸停，然后打開遙控器的轉(zhuǎn)換開關(guān)，進(jìn)入半自動(dòng)操作模式。

步驟S3，閉合噴灑設(shè)定開關(guān)，飛控手控制遙控器的操作桿上下移動(dòng)，手動(dòng)控制植保無人機(jī)前后方向飛行。

植保無人機(jī)由飛控手操作從農(nóng)田的一邊豎向飛行到農(nóng)田的另一條邊上。

步驟S4，飛控手控制遙控器的操作桿回到死區(qū)范圍，植保無人機(jī)懸停，斷開噴灑設(shè)定開關(guān)。飛控手控制遙控器的操作桿向左或向右移動(dòng)，控制植保無人機(jī)向左或向右橫移預(yù)定的橫移距離d后自動(dòng)停止。在遙控器的操作桿向右或向左移動(dòng)中，如果遙控器的操作桿沒有回到死區(qū)范圍內(nèi)，則控制單元26僅執(zhí)行一次命令，僅橫移一次。

步驟S5，如果總的橫移距離小于農(nóng)田的邊長(zhǎng)，則返回步驟S3；如果總的橫移距離大于農(nóng)田的邊長(zhǎng)，則執(zhí)行步驟S6。

如果農(nóng)田不規(guī)則，在返回步驟S3時(shí)，如果植保無人機(jī)不在農(nóng)田的邊上，則飛控手通過操縱操作桿上下移動(dòng)使得植保無人機(jī)飛到農(nóng)田的邊上。然后再閉合噴灑設(shè)定開關(guān)。

步驟S6，飛控手控制遙控器的操作桿上下移動(dòng)，手動(dòng)控制植保無人機(jī)前后方向飛行，讓植保無人機(jī)最后一次豎向飛行，結(jié)束噴灑。

上述實(shí)施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。