一种多模态集群式农林业无人机系统

本发明属于无人机，具体涉及一种多模态集群式农林业无人机系统。

背景技术：

1、随着无人机技术的发展，无人机的应用领域正变得越来越广泛，在农业领域中，出现了辅助授粉、播种、施肥、投饵等多种作业形式的无人机；在林业领域中，无人机应用于森林资源调查、森林资源监测、森林火灾监测、森林病虫害监测防治、野生动物监测、森林信息提取、营造林核查及林业执法等。

2、在农业生产领域，采用集群式扑翼机进行授粉作业，可大幅度提高操作的精确度，针对生长密度不同的作物进行精准授粉，提高授粉效率，降低原材料浪费。在林业领域，扑翼机因其本身具有体型小，续航能力高等特点，可以穿过树木冠层，对树木冠层以下的空间进行扫描检测，此外，扑翼机还可以携带小型灭火弹，对新发的小起火点进行及时的扑灭。采用多模态四旋翼无人机作为扑翼机的投放平台可以弥补扑翼机本身飞行速度慢的缺点，多模态四旋翼无人机可以快速到达工作区域，然后投放小型扑翼机集群开展工作。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种多模态集群式农林业无人机系统，以拓展目前多模态扑翼无人机在农业和林业领域的应用范围。

2、一种多模态集群式农林业无人机系统，包括多模态四旋翼投放平台、多模态授粉扑翼机、多模态监测扑翼机和投放装置；

3、多模态四旋翼投放平台包括无人机平台和集群扑翼机投放箱，集群扑翼机投放箱连接在无人机平台上；

4、多模态授粉扑翼机包括两个授粉扑翼机机翼杆连接架、授粉喷口、两个授粉扑翼机翼膜、两个授粉扑翼机折叠机翼杆、两个授粉扑翼机机翼杆、两个球头拉杆、授粉扑翼机架、两个授粉扑翼机驱动轮、转向架、花粉贮藏罐、授粉扑翼机驱动电机和第一传感交互系统；

5、授粉扑翼机架的两侧对称固定连接有两个授粉扑翼机机翼杆连接架，两个授粉扑翼机机翼杆分别通过销轴转动连接在两个授粉扑翼机机翼杆连接架上，授粉扑翼机机翼杆外侧端通过扭簧转动连接有授粉扑翼机折叠机翼杆，授粉扑翼机折叠机翼杆与授粉扑翼机翼膜一侧固定连接，授粉扑翼机架尾端固定连接有转向舵机，转向舵机的转轴固定连接在转向架中部，转向架的两端分别与两侧授粉扑翼机翼膜的末端固定连接，授粉扑翼机架的两侧对称转动连接有授粉扑翼机驱动轮，授粉扑翼机驱动轮与授粉扑翼机架内侧安装的授粉扑翼机驱动电机的转轴固定连接，两个球头拉杆的一端分别球头连接在两侧的授粉扑翼机机翼杆上，每个球头拉杆的另一端均通过球头连接在两侧的授粉扑翼机驱动轮外侧边缘，授粉扑翼机架下端固定连接有花粉贮藏罐和第一传感交互系统，花粉贮藏罐的罐口与授粉扑翼机架内的管道连接，授粉扑翼机架内安装的管道一端与授粉喷口固定连接，授粉喷口处连接有电控阀门，授粉扑翼机架下部末端安装有摩擦块；

6、多模态监测扑翼机包括一级传动齿轮、一级从动齿轮、两个监测扑翼机翼膜、两个监测扑翼机折叠杆、两个二级机翼连接杆、扑翼机构前支架、扑翼机尾翼、碳纤维杆、带齿轮的扑翼驱动电机、扑翼机构支架、扑翼机构从动杆、一级机翼连接杆、扭力弹簧、扑翼机构传动杆、二级传动齿轮和第二传感交互系统；

7、碳纤维杆下端连接有扑翼机构前支架、扑翼机构支架和第二传感交互系统，扑翼机构前支架和扑翼机构支架固定连接，带齿轮的扑翼驱动电机与扑翼机构支架固定连接，一级传动齿轮和两个二级传动齿轮分别转动连接在扑翼机构支架上，带齿轮的扑翼驱动电机输出端和一级传动齿轮啮合，一级传动齿轮上同轴固定连接有一级从动齿轮，一级从动齿轮与其中一个二级传动齿轮啮合，两个对称设置在扑翼机构支架上的二级传动齿轮彼此之间相互啮合，两个扑翼机构传动杆分别偏心转动连接在两个二级传动齿轮上，每个扑翼机构从动杆均转动连接在扑翼机构传动杆上，一级机翼连接杆和扑翼机构从动杆固定连接，二级机翼连接杆转动连接在一级机翼连接杆上，扭力弹簧嵌套在二级机翼连接杆上且扭力弹簧两端分别与二级机翼连接杆和一级机翼连接杆固定连接；每个二级机翼连接杆外侧均通过扭簧连接有监测扑翼机折叠杆，监测扑翼机折叠杆一侧连接有监测扑翼机翼膜，监测扑翼机翼膜另一侧与碳纤维杆固定连接，碳纤维杆末端固定连接有扑翼机尾翼，扑翼机尾翼下端固定连接有微型舵机，微型舵机转轴上固定连接有能改变多模态监测扑翼机运动方向的舵面；

8、投放装置包括盖板和电磁铁，集群扑翼机投放箱内安装有多个电磁铁，电磁铁工作时吸合在盖板外边缘，集群扑翼机投放箱与盖板间充入高压气体，当需要释放多模态授粉扑翼机和多模态监测扑翼机时，电磁铁断电，高压气体将盖板、多模态授粉扑翼机和多模态监测扑翼机弹出。

9、优选的，无人机平台包括四个旋翼、传感组件、四个旋翼臂、多个无人机履带驱动轮、两条无人机履带、无人机设备安置架、四个无人机旋翼电机、无人机电池箱及控制模块、投放箱安置架、投放箱旋转马达和履带驱动轮连接架；

10、四个旋翼臂分别与无人机设备安置架固定连接，每个旋翼臂外端均安装有一个无人机旋翼电机，每个旋翼均与每个无人机旋翼电机的旋转输出轴固定连接，无人机设备安置架两侧连接有履带驱动轮连接架，多个无人机履带驱动轮转动连接在履带驱动轮连接架上，无人机履带转动连接在多个无人机履带驱动轮上，无人机履带驱动轮由无人机设备安置架上的驱动装置驱动，集群扑翼机投放箱和投放箱安置架固定连接，投放箱安置架通过投放箱旋转马达转动连接在无人机设备安置架上，多模态授粉扑翼机和多模态监测扑翼机放置在集群扑翼机投放箱内，集群扑翼机投放箱内设有投放装置，无人机电池箱及控制模块和传感组件放置在无人机设备安置架上。

11、优选的，投放装置还包括辅助折叠夹、折叠夹扭矩弹簧和辅助折叠夹连接轴，辅助折叠夹和盖板通过辅助折叠夹连接轴转动连接在一起，折叠夹扭矩弹簧套置在辅助折叠夹连接轴外侧，折叠夹扭矩弹簧一端与盖板连接另一端与辅助折叠夹连接。

12、优选的，多模态监测扑翼机还包括扑翼机履带、履带轮支架、多个辅助轮、多个扑翼机履带轮、二级从动齿轮、履带驱动电机和一级驱动齿轮，碳纤维杆下端还连接有履带轮支架，多个扑翼机履带轮转动连接在履带轮支架上，履带驱动电机固定连接在履带轮支架上，履带驱动电机的转轴上固定连接有一级驱动齿轮，任意一个扑翼机履带轮的转轴上固定连接有二级从动齿轮，二级从动齿轮和一级驱动齿轮啮合，扑翼机履带转动连接在多个扑翼机履带轮上，多个辅助轮转动连接在扑翼机构前支架上。

13、优选的，授粉扑翼机翼膜和监测扑翼机翼膜的材质为聚氯乙烯薄膜。

14、本发明的有益效果：

15、多模态四旋翼投放平台有四个旋翼提供升力，两条无人机履带提供地面行走能力，可以根据现实情况选择在空中或地面投放多模态监测扑翼机和多模态授粉扑翼机；

16、多模态四旋翼投放平台搭载多模态监测扑翼机和多模态授粉扑翼机，多模态授粉扑翼机展开授粉扑翼机翼膜时为飞行模式，多模态授粉扑翼机携带花粉贮藏罐，授粉喷口前置在授粉扑翼机架上，减少授粉扑翼机翼膜紊流对授粉的影响，用于林业领域时，花粉贮藏罐可携带灭火剂，完成灭火任务；

17、多模态监测扑翼机工作时监测扑翼机翼膜可扭转，有更大的升力，通过第二传感交互系统为多模态授粉扑翼机指引授粉点和授粉量，多模态监测扑翼机的监测扑翼机翼膜处于折叠状态时，扑翼机履带和扑翼机履带轮组成地面行走机构，在地面行走监测，可以监测土壤和作物、林木根部，与多模态授粉扑翼机配合完成工作，减少了多模态授粉扑翼机的载荷，使多模态授粉扑翼机可以携带更多花粉。