CN110294126A - 一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置和方法，该装置以农用无人机为平台，包括控制系统及储存室，储存室内设有用于包裹生物防治物料(如赤眼蜂卵)的释放器，储存室底部设有释放器出口，储存室内设有与控制系统连接并用于驱动释放器至释放器出口的电机，释放器出口连通有发射器，发射器与控制系统连接并用于加速释放器从储存室中投放出去；释放器包括可拆卸连接的上半腔体和下半腔体，下半腔体比重大于上半腔体比重；释放器上设有多个依次连通的通道，且最后一个通道为设于释放器外表面并用于与外界连通的释放通道；释放通道出口处设有单向止回阀。释放器下落时始终保持下半腔体底部朝下，单向止回阀可有效防止释放通道被堵住和雨水倒灌，无需撞击分离释放器即可释放蜂卵，利于保护蜂卵。
Description
技术领域
本发明涉及生物防治物料投放装置技术领域，更具体地，涉及一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置和方法。
背景技术
害虫一直以来是影响农业发展的主要因素之一。由于化学农药的长期使用，一些害虫已经产生很强的抗药性，同时，许多害虫的天敌也因为农药的使用而被大量杀灭，致使一些害虫的危害不断猖獗。此外，化学农药的大量使用，还会造成水体、大气和土壤的污染，并通过食物链进入人体，危害人民健康。
生物防治是利用有益生物或其他生物(包括微生物、寄生性天敌、捕食性天敌等)来抑制或消灭有害生物的一种防治方法。利用生物防治病虫害，就能有效地避免上述缺点，因而具有广阔的应用前景。
投放赤眼蜂是目前常用的生物防治害虫的方法之一。赤眼蜂为卵寄生蜂，它产卵于寄主卵内，幼虫取食卵黄，化蛹，并引起寄主死亡，以这种方式消灭害虫，防治效果安全环保。
现有的赤眼蜂投放，以人工为主，劳动强度大，而且人员进入大田，易造成作物损伤。近年来，一些机械式的辅助释放装置已有报道，但释放器大多数为球状，且没有更深层次地考虑到外部环境的影响，易造成投放失效率过高。
现有的释放器的设计及使用基本局限于旱地或林地的防治，并未考虑水田等特殊环境，且难以采用无人机等机械进行自动释放，例如“赤眼蜂盒式放蜂器”(专利号ZL200620029161.4)、“小卵繁蜂释放器”(专利号ZL201120502819.X)、“林业有害生物天敌释放装置”(专利号ZL200920217480.1)、“蚜茧蜂自动持续释放装置”(专利号ZL201320888661.3)，在水田应用这些释放器释放赤眼蜂时，需要下田人工悬挂，操作不便且劳动强度大。
现有的释放器也有考虑到防水设计，例如“一种球状双层结构的赤眼蜂释放器”(专利公开号CN206686957U)采用两个不对称半球扣合，下半腔体实心配重；“一种防治水田作物害虫的双层镂空球状赤眼蜂释放器”(专利公开号CN205813410U)其结构为两个半球扣合而成的球体，球外壳为镂空结构，内部有用于装载赤眼蜂的中空筒，通过增加橡胶浮片的方式使释放器浮于水面；但这些释放器存在出蜂口容易淹没于水中、防雨性较差、投放至水田时容易进水等问题。
近几年以来，农用无人机的发展越来越迅速，也越来越广泛。农用无人机体积小、效率高、成本低。利用无人机进行赤眼蜂的投放，是一种高效省力，且对作物损伤小的作业方式。但现有的无人机挂载的赤眼蜂释放装置还存在以下缺陷：
例如“一种可载于无人机的赤眼蜂释放装置”(专利号ZL201620646963.3)，隔板间距不能根据释放器的尺寸自适应调整和控制，易出现多个物料同时下落或不能下落等情况，控制精度不够高，且未考虑不同类型田块条件下，释放器落地后的防水及保护。“生物投放器”(专利公开号CN106946057A)需要通过将生物容器撞击以分离生物容器而释放赤眼蜂，生物容器需要通过螺旋输送机和驱动部件传送，撞击过程中难免会有能量损失，且不易控制生物容器发射的时间间隙，易造成相邻生物容器的落点间隔误差；另外生物容器被撞击分离后，赤眼蜂卵直接裸露于外界中，这不利于赤眼蜂卵的保护，生物防治效果易受影响。
发明内容
本发明旨在克服现有技术中的至少一点不足，提供一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置，无需撞击分离包裹生物防治物料的释放器，即可释放生物防治物料，不会因撞击造成释放器能量损失，利于保护生物防治物料；且本发明中适用于无人机投放的释放器，与以往的释放器相比，其在结构和形状上均有所变化，除了适合于旱地外，还适合于水田、泥田等特殊环境，防雨防水性较好，能有效保护生物防治物料，从而能有效提高生物防治的效果。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
提供一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置，包括控制系统及储存室，储存室内设有用于包裹生物防治物料的释放器，储存室底部设有释放器出口，储存室内设有与控制系统连接并用于驱动释放器至释放器出口的电机，释放器出口连通有发射器，发射器与控制系统连接并用于加速释放器从储存室中投放出去；释放器包括可拆卸连接的上半腔体和下半腔体，下半腔体比重大于上半腔体比重；释放器上设有多个依次连通的通道，且最后一个通道为设于释放器外表面并用于与外界连通的释放通道；释放通道出口处设有单向止回阀。
生物防治物料为赤眼蜂卵；单向止回阀使得释放器内的物体可出，外界的物体不能进入释放器内，进而使得释放器防雨防水性较好，除了适合于旱地外，还适合于水田、泥田等特殊环境，能有效保护赤眼蜂卵，从而能有效提高生物防治的效果。
上述方案中，下半腔体比重大于上半腔体比重的设置，使得释放器下落时重心始终偏下，始终保持下半腔体底部朝下，且释放通道出口处设有单向止回阀，可有效防止释放通道被堵住和雨水倒灌，赤眼蜂卵孵化后依次经过多个通道进入外界并产卵于害虫寄主的卵内，多通道设置进一步增加了对赤眼蜂卵的保护，该投放装置无需撞击分离包裹赤眼蜂卵的释放器，即可释放赤眼蜂卵，不会因撞击造成释放器能量损失，利于保护赤眼蜂卵不被外界破坏杀死，从而能有效提高生物防治的效果。
优选地，关于释放器的结构有以下几种方案。
释放器第一种方案：多个通道包括依次连通的设于下半腔体内的第一通道、设于上半腔体内的第二通道、设于上半腔体内的第三通道、设于下半腔体内的第四通道及间隔设于下半腔体周向的所述释放通道；生物防治物料设于第一通道内。优选地，第一种方案中，释放器整体呈球体结构。
释放器第二种方案：上半腔体内设有用于放置生物防治物料的内腔；多个通道包括依次连通的间隔设于内腔周向的第一通道及间隔设于上半腔体周向的所述释放通道，且第一通道与释放通道不在同一水平线上。第一通道与释放通道不在同一水平线上的设置能降低雨水等外界因素对赤眼蜂造成的影响；上半腔体和下半腔体通过扣合的方式连接，释放器整体呈椭圆体结构。
释放器第三种方案：下半腔体底部设有承重底座；上半腔体为尖形壶盖式结构，上半腔体包括内容置腔、外壁体及设于两者之间的隔板；生物防治物料设于下半腔体内；多个通道包括依次连通的设于内容置腔上的生物活动通道、设于隔板上的连通孔通道及设于外壁体上的所述释放通道，且生物活动通道与释放通道不在同一水平线上；生物活动通道与下半腔体连通。生物活动通道与释放通道不在同一水平线上的设置能降低雨水等外界因素对生物防治物料造成的影响；上半腔体、下半腔体及承重底座通过扣合的方式连接。
优选地，下半腔体的底部为平面结构、楔形结构或锥形结构，或下半腔体整体呈标杆结构，以利于释放器稳固着地，这使得释放器能平稳地置于水田或土壤上，下半腔体不同的底部结构适合不同的环境，如锥形结构适合水田、旱地、泥地等，平面结构适合水田、旱地、泥地、草地等；或/且释放器为可降解材料结构，不会污染环境。这样设置使得释放器有更多的结构。
优选地，在释放器的第一种方案中，下半腔体内设有用于形成第一通道的中空筒，中空筒为顶部开口结构，下半腔体顶部设有第一遮挡板，第一遮挡板对应第一通道的位置设有通孔，第一遮挡板上围绕通孔周围设有用于形成第四通道的小孔；上半腔体底部设有第二遮挡板，第二遮挡板对应第一通道的位置设有通孔以形成第二通道，第二遮挡板上围绕通孔周围设有用于形成第三通道的小孔。进一步优选地，中空筒伸出第一遮挡板上的通孔且伸出位置上设有外螺纹结构，第二遮挡板通孔位置设有相匹配的内螺纹结构，以实现上半腔体和下半腔体的可拆卸螺纹连接。
优选地，储存室包括两种方案。
储存室第一种方案：所述储存室包括用于为释放器提供储存空间的圆筒，圆筒的底部和顶部分别设有上底板及下底板，下底板上设有底座，底座周向间隔设有多根拨杆，相邻两根拨杆之间用于放置释放器；释放器出口设于下底板上；所述电机用于驱动底座转动。上底板能打开和关闭，以便于将释放器放入圆筒内；电机工作带动拨杆转动，拨杆转动时会拨动释放器到释放器出口处，电机转动的转角恰使释放器从释放器出口处落入发射器中。
在储存室第一种方案中又包括如下两种具体结构。
第一种结构：圆筒内部设有支撑杆，以为圆筒提供支撑；或/且圆筒内位于释放器出口上方位置处设有挡板，挡板用于防止多个释放器从高处同时掉落至释放器出口处，挡板与释放器出口之间的空间仅可容纳一个释放器；或/且相邻两根拨杆之间仅可容纳一个释放器，这使得释放器被逐一地拨动到释放器出口；或/且拨杆与圆筒内壁之间的间隙小于释放器的尺寸，防止有的释放器无法被拨杆拨动到释放器出口。
第二种结构：上底板及下底板对应位置上设有螺旋轨道，螺旋轨道用于放置释放器。多个释放器被放置在上底板及下底板之间，且被有序地放置于螺旋轨道上，这使得释放器不左右前后摇晃；拨杆转动时使释放器按照螺旋轨道运动并逐一到达释放器出口释放。
储存室第二种方案：所述储存室包括下底板，下底板上设有底座，底座周向间隔设有多根拨杆，拨杆的另一端设有用于放置释放器的储置筒，储置筒底部开口且抵接下底板；释放器出口设于下底板上；所述电机用于驱动底座转动。这样设置使得放置释放器的储置筒附着于拨杆上，每当拨杆转动一定角度时，释放器恰好到达释放器出口释放，可达到逐一释放的效果。
优选地，关于发射器的设置，共有三种方案。
发射器第一种方案：所述发射器包括依次连接的直角通道、摩擦副和发射筒，直角通道用于将释放器出口与摩擦副连接；所述摩擦副包括定位板及设于定位板上并与控制系统连接的一对摩擦轮，摩擦轮转动以加速释放器，发射筒与定位板连接并用于引导加速后的释放器投放出去。直角通道内部为一内壁光滑的圆角通道，有利于引导释放器滑至摩擦副的加速区；发射筒为水平开放或垂直开放的投放口，不会使释放器有多余的能量损失；受拨杆作用下落的释放器经过直角通道进入摩擦副的加速区，在摩擦轮的作用下获得一定的初速度，在发射筒的引导下发射出去完成投放。
发射器第二种方案：所述发射器包括发射通道，发射通道的一端设有与控制系统连接的推拉式电磁铁，推拉式电磁铁工作以加速释放器，发射通道的另一端设有出口且该端设有回弹结构，回弹结构受压时能转动；发射通道上设有与释放器出口连接的进口，且从进口进入的释放器位于推拉式电磁铁的工作区。推拉式电磁铁型号为BYP-1253；释放器经由释放器出口逐一进入发射通道，推拉式电磁铁做直线往复运动以弹射释放器，回弹结构与推拉式电磁铁的直线往复运动相配合，被弹射的释放器给回弹结构施压使得回弹结构转动，释放器经转动的回弹结构后从出口投放出去，当释放器不施压给回弹结构时回弹结构恢复到原来位置，即可阻挡下一个释放器紧跟着投放出去，这利于释放器的单一逐个释放。
发射器第二种方案中，回弹结构包括轴套、弹簧和阻拦板；两个轴套分别设于发射通道底部左右两侧，两个弹簧分别安装于对应的轴套内部，弹簧的两端分别与轴套和阻拦板连接，阻拦板转动安装于轴套上。释放器施压给阻拦板，使得弹簧发生形变带动阻拦板转动，以使释放器路过阻拦板后从出口投放出去，阻拦板没被施压时，弹簧恢复形变，使得阻拦板恢复到原来位置，即可阻挡下一个释放器紧跟着投放出去。
发射器第三种方案：所述发射器包括依次连接的直角通道、电磁感应装置和发射筒，直角通道用于将释放器出口与电磁感应装置连接；电磁感应装置包括壳体，壳体内设有供释放器通过的通道，通道上设有磁铁和转动轴，转动轴设于通道侧壁，转动轴上设有叶片，叶片上设有与控制系统连接的线圈；电磁感应装置还包括用于罩设叶片和线圈的罩设壳；发射筒连接在壳体上，用于引导加速后的释放器。利用电磁感应现象的原理，电磁感应装置通电时，在磁铁和线圈的共同作用下带动叶片绕转动轴转动，叶片转动带动罩设壳转动以拨动释放器，提供发射释放器的动力，通过电流调节控制释放器的水平发射速度。直角通道内部为一内壁光滑的圆角通道，圆角通道非直角且大于90度，有利于引导释放器滑至电磁感应装置的有效区，通过叶片转动带动罩设壳转动以为释放器提供发射速度。
本发明的另一个目的在于提供一种农用无人机挂载的生物防治物料投放方法，将上述生物防治物料投放装置挂载于农用无人机上，农用无人机上的机上控制器及用于控制农用无人机工作的手持控制器均包括用于控制所述控制系统的决策系统；包括如下步骤：
S1.利用RTK-GNSS采集生物防治物料投放点的位置信息；
S2.根据采集的生物防治物料投放点位置信息进行航迹规划及生成定点投放处方图，控制器将航迹规划及定点投放处方图导入决策系统；
S3.将RTK-GNSS放置于农用无人机上以用于农用无人机的定位；将释放器放入储存室；预设农用无人机作业高度，预设电机所需转动的角度；
S4.控制农用无人机起飞，保持预设作业高度；根据RTK-GNSS的定位信息及航迹规划控制农用无人机飞到第一个投放点；
S5.先后启动发射器及电机工作，将释放器从释放器出口投放出去，投放完成后，先关闭电机工作，再关闭发射器工作；
S6.根据RTK-GNSS定位信息及航迹规划控制农用无人机前往下一个投放点，重复步骤S5以投放释放器；
S7.重复步骤S6，直至所有投放点释放器投放完成；控制农用无人机返航、降落。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置，下半腔体比重大于上半腔体比重的设置，使得释放器下落时重心始终偏下，始终保持下半腔体底部朝下，且释放通道出口处设有单向止回阀，可有效防止释放通道被堵住和雨水倒灌，赤眼蜂卵孵化后依次经过多个通道进入外界并产卵于害虫寄主的卵内，多通道设置进一步增加了对赤眼蜂卵的保护，该投放装置无需撞击分离包裹赤眼蜂卵的释放器，即可释放赤眼蜂卵，不会因撞击造成释放器能量损失，利于保护赤眼蜂卵不被外界破坏杀死，能保证杀虫效果；另外，本发明中适用于无人机投放的释放器，与以往的释放器相比，其在结构和形状上均有所变化，除了适合于旱地外，还适合于水田、泥地、草地等特殊环境，防雨防水性较好，能有效保护虫卵，从而能有效提高生物防治的效果。
附图说明
图1为实施例1生物防治物料投放装置挂载于农用无人机上的整体示意图。
图2为实施例1一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置的示意图。
图3为实施例1中释放器的上半腔体的示意图。
图4为实施例1中释放器的下半腔体的示意图。
图5为实施例1中储存室的示意图。
图6为实施例1中储存室另一角度的示意图。
图7为实施例1中发射器的示意图。
图8为图7中摩擦副的示意图。
图9为实施例2中发射器的示意图。
图10为图9中回弹结构的示意图。
图11为实施例3中发射器的示意图。
图12为图11中直角通道的示意图。
图13为实施例4中储存室的示意图。
图14为图13中放置于储存室内的释放器的示意图。
图15为实施例5中储存室的示意图。
图16为图15中放置于储存室内的释放器的示意图。
图17为实施例6中释放器的示意图。
图18为实施例7中释放器的示意图。
图19为实施例8中上半腔体为尖形壶盖式结构的示意图。
图20为实施例9一种农用无人机挂载的生物防治物料投放方法的控制过程图。
附图标记：1农用无人机；2生物防治物料投放装置；21释放器；22储存室；23发射器；24电机；26释放器出口；211上半腔体；212下半腔体；2111第二通道；2112第三通道；2113内腔；2121释放通道；2122第一通道；2123第一遮挡板；2124第四通道；221圆筒；222支撑杆；223拨杆；224挡板；231直角通道；232摩擦副；233发射筒；2321摩擦轮；2322定位板；321发射通道；322推拉式电磁铁；323回弹结构；324进口；325出口；331阻拦板；332轴套；333弹簧；512电磁感应装置；514壳体；5121磁铁；5122线圈；5123叶片；5124罩设壳；6下底板；7上底板；2231储置筒；213承重底座；3111内容置腔；3112外壁体；31111生物活动通道；31131连通孔通道。
具体实施方式
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明的可能省略是可以理解的。
实施例1
本实施例提供一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置，如图1至图8所示，包括控制系统及储存室22，储存室22内设有用于包裹生物防治物料的释放器21，储存室22底部设有释放器出口26，储存室22内设有与控制系统连接并用于驱动释放器21至释放器出口26的电机24，释放器出口26连通有发射器23，发射器23与控制系统连接并用于加速释放器21从储存室22内投放出去；释放器21包括可拆卸连接的上半腔体211和下半腔体212，下半腔体212比重大于上半腔体211比重；释放器21上设有多个依次连通的通道，且最后一个通道为设于释放器21外表面并用于与外界连通的释放通道2121；释放通道2121出口处设有单向止回阀。
本实施例中，生物防治物料为赤眼蜂卵；单向止回阀使得释放器21内的物体可出，外界的物体不能进入释放器21内，进而使得释放器21防雨防水性较好，除了适合于旱地外，还适合于水田、泥田等特殊环境，能有效保护赤眼蜂卵，从而能有效提高生物防治的效果。
本实施例中，下半腔体212比重大于上半腔体211比重的设置，使得释放器21下落时重心始终偏下，始终保持下半腔体212底部朝下，且释放通道2121出口处设有单向止回阀，可有效防止释放通道2121被堵住和雨水倒灌，赤眼蜂卵孵化后依次经过多个通道进入外界并寄生到其它昆虫的蛹里面，多通道设置进一步增加了对赤眼蜂卵的保护，该投放装置无需撞击分离包裹赤眼蜂卵的释放器21，即可释放赤眼蜂卵，不会因撞击造成释放器能量损失，利于保护赤眼蜂卵不被外界破坏杀死，从而能有效提高生物防治的效果。
其中，多个通道包括依次连通的设于下半腔体212内用于放置赤眼蜂卵的第一通道2122、设于上半腔体211内的第二通道2111、设于上半腔体211内的第三通道2112、设于下半腔体212内的第四通道2124及间隔设于下半腔体212周向的所述释放通道2121；生物防治物料设于第一通道内。本实施例中，释放器21整体呈球体结构。
另外，下半腔体212的底部为平面结构、楔形结构或锥形结构，或下半腔体212整体呈标杆结构。这样设置利于释放器21稳固着地，使得释放器21能平稳地置于水田或土壤上，下半腔体212不同的底部结构适合不同的环境，如锥形结构适合水田、旱地、泥地等，平面结构适合水田、旱地、泥地、草地等；这样设置使得释放器21有更多的结构，本实施例中为平面结构。
本实施例中，释放器21为可降解材料结构，不会污染环境。
其中，如图4所示，下半腔体212内设有用于形成第一通道2122的中空筒，中空筒为顶部开口结构，下半腔体212顶部设有第一遮挡板2123，第一遮挡板2123对应第一通道2122的位置设有通孔，第一遮挡板2123上围绕通孔周围设有用于形成第四通道2124的小孔；如图3所示，上半腔体211底部设有第二遮挡板，第二遮挡板对应第一通道2122的位置设有通孔以形成第二通道2111，第二遮挡板上围绕通孔周围设有用于形成第三通道2112的小孔。
另外，中空筒伸出第一遮挡板2123上的通孔且伸出位置上设有外螺纹结构，第二遮挡板通孔位置设有相匹配的内螺纹结构，以实现上半腔体211和下半腔体212的可拆卸螺纹连接。
其中，如图5至图6所示，所述储存室22包括用于为释放器21提供储存空间的圆筒221，圆筒221的底部和顶部分别设有上底板7及下底板6，下底板6上设有底座，底座周向间隔设有多根拨杆223，相邻两根拨杆223之间用于放置释放器21；释放器出口26设于下底板6上；所述电机24用于驱动底座转动。上底板7能打开和关闭，以便于将释放器21放入圆筒221内；电机24工作带动拨杆223转动，拨杆223转动时会拨动释放器21到释放器出口26处，电机24转动的转角恰使释放器21从释放器出口26处落入发射器23中。
另外，圆筒221内部设有支撑杆222，以为圆筒221提供支撑；或/且圆筒221内位于释放器出口26上方位置处设有挡板224，挡板224用于防止多个释放器21从高处同时掉落至释放器出口26处，挡板224与释放器出口26之间的空间仅可容纳一个释放器21；或/且相邻两根拨杆223之间仅可容纳一个释放器21，这使得释放器21被逐一地拨动到释放器出口26；或/且拨杆223与圆筒221内壁之间的间隙小于释放器21的尺寸，防止有的释放器21无法被拨杆223拨动到释放器出口26。
其中，如图7至图8所示，所述发射器23包括依次连接的直角通道231、摩擦副232和发射筒233，直角通道231用于将释放器出口26与摩擦副232连接；所述摩擦副232包括定位板2322及设于定位板2322上并与控制系统连接的一对摩擦轮2321，摩擦轮2321转动以加速释放器21，发射筒233与定位板2322连接并用于引导加速后的释放器21投放出去。直角通道231内部为一内壁光滑的圆角通道，有利于引导释放器21滑至摩擦副232的加速区；发射筒233为水平开放或垂直开放的投放口，不会使释放器21有多余的能量损失；受拨杆223作用下落的释放器21经过直角通道231进入摩擦副232的加速区，在摩擦轮2321的作用下获得一定的初速度，在发射筒233的引导下发射出去完成投放。
实施例2
实施例2与实施例1的区别是：发射器23的设置不同，本实施例中，如图9至图10所示，所述发射器23包括发射通道321，发射通道321的一端设有与控制系统连接的推拉式电磁铁322，推拉式电磁铁322工作以加速释放器21，发射通道321的另一端设有出口325且该端设有回弹结构323，回弹结构323受压时能转动；发射通道321上设有与释放器出口26连接的进口324，且从进口324进入的释放器21位于推拉式电磁铁322的工作区。推拉式电磁铁322型号为BYP-1253；释放器21经由释放器出口26逐一进入发射通道321，推拉式电磁铁322做直线往复运动以弹射释放器21，回弹结构323与推拉式电磁铁322的直线往复运动相配合，被弹射的释放器21给回弹结构323施压使得回弹结构323转动，释放器21经转动的回弹结构323后从出口325投放出去，当释放器21不施压给回弹结构323时回弹结构323恢复到原来位置，即可阻挡下一个释放器21紧跟着投放出去，这利于释放器21的单一逐个释放。
其中，如图10所示，回弹结构323包括轴套332、弹簧333和阻拦板331；两个轴套332分别设于发射通道321底部左右两侧，两个弹簧333分别安装于对应的轴套323内部，弹簧333的两端分别与轴套323和阻拦板331连接，阻拦板331转动安装于轴套332上。释放器21施压给阻拦板331，使得弹簧333发生形变带动阻拦板331转动，以使释放器21路过阻拦板331后从出口325投放出去，阻拦板331没被施压时，弹簧333恢复形变，使得阻拦板331恢复到原来位置，即可阻挡下一个释放器21紧跟着投放出去。
实施例3
实施例3与实施例1的区别是：发射器23的设置不同，本实施例中，如图11至图12所示，所述发射器23包括依次连接的直角通道231、电磁感应装置512和发射筒233，直角通道231用于将释放器出口26与电磁感应装置512连接；电磁感应装置512包括壳体514，壳体514内设有供释放器21通过的通道，通道上设有磁铁5121和转动轴，转动轴上设有叶片5123，叶片5123上设有与控制系统连接的线圈5122；电磁感应装置512还包括用于罩设叶片5123和线圈5122的罩设壳5124；发射筒233连接在壳体514上，用于引导加速后的释放器21。直角通道231内部为一内壁光滑的圆角通道，圆角通道非直角且大于90度，有利于引导释放器21滑至电磁感应装置512的有效区，通过叶片5123转动带动罩设壳5124转动以为释放器21提供发射速度；发射筒233为水平开放或垂直开放的投放口，不会使释放器21有多余的能量损失。
利用电磁感应现象的原理，电磁感应装置512通电时，在磁铁5121和线圈5122的共同作用下带动叶片5123绕转动轴转动，叶片5123转动带动罩设壳5124转动以拨动释放器21，提供发射释放器21的动力，通过电流调节控制释放器21的水平或垂直发射速度。
实施例4
实施例4与实施例1的区别是：释放器21的结构及储存室22的结构不同，这使得释放器21的运行轨迹不同。具体地：如图13至图14所示，所述释放器21包括可拆卸连接的上半腔体211和下半腔体212，上半腔体211与下半腔体212通过扣合的方式连接，且释放器21整体呈椭圆状；下半腔体212比重大于上半腔体211比重；上半腔体211内设有用于放置生物防治物料的内腔2113；多个通道包括依次连通的间隔设于内腔2113周向的第一通道2122及间隔设于上半腔体211周向的所述释放通道2121，且释放通道2121与第一通道2122不在同一水平线上，用于降低雨水等外界因素对赤眼蜂造成的影响。关于储存室22，上底板7及下底板6对应位置上设有螺旋轨道，螺旋轨道用于放置释放器21。多个释放器21被放置在上底板7及下底板6之间，且被有序地放置于螺旋轨道上，这使得释放器21不左右前后摇晃；拨杆223转动时，使释放器21按照螺旋轨道运动并逐一到达释放器出口26释放。因上底板7的存在，释放器21不会倾斜，与下底板6、拨杆223配合即能达到逐一释放的效果。
实施例5
实施例5与实施例1的区别是：释放器21的外形结构设计不同及储存室22的结构不同。具体地，如图15至图16所示，所述释放器21包括可拆卸连接的上半腔体211和下半腔体212，上半腔体211、下半腔体212通过扣合的方式连接，上半腔体211呈半球状，下半腔体212呈标杆状；下半腔体212比重大于上半腔体211比重；其多通道的设置与实施例1一样。所述储存室22包括下底板6，下底板6上设有底座，底座周向间隔设有多根拨杆223，拨杆223的另一端设有用于放置释放器21的储置筒2231，储置筒2231底部开口且抵接下底板6；释放器出口26设于下底板6上；所述电机24用于驱动底座转动。这样设置使得放置释放器21的储置筒2231附着于拨杆223上，每当拨杆223转动一定角度时，释放器21恰好到达释放器出口26释放，可达到逐一释放的效果。
实施例6
实施例6与实施例5的区别是：释放器21的外形设计不同。本实施例中，如图17所示，所述释放器21包括可拆卸连接的上半腔体211和下半腔体212，上半腔体211和、下半腔体212通过扣合的方式连接，释放器21整体呈标杆状；虫卵装载处为圆柱形，而非球形。其多通道的设置与实施例5一样。多个释放器21有序的放置于附着于拨杆223上的储置筒2231内，每当拨杆223转动一定角度时，释放器21恰好到达释放器出口26释放。可达到逐一释放的效果。
实施例7
实施例7与实施例1的区别是：释放器21的外形设计不同。本实施例中，如图18所示，所述释放器21包括可拆卸连接的上半腔体211、下半腔体212和承重底座213，上半腔体、下半腔体、承重底座通过扣合的方式连接，释放器21整体呈圆头水滴状；虫卵装载在下半腔体212中，其多通道的设置与实施例1一样。
实施例8
实施例8与实施例7的区别是：如图19所示，上半腔体211为尖形壶盖式结构，上半腔体211包括内容置腔3111、外壁体3112及设于两者之间的隔板；生物防治物料设于下半腔体212内；多个通道包括依次连通的设于内容置腔3111上的生物活动通道31111、设于隔板上的连通孔通道31131及设于外壁体3112上的所述释放通道2121，且生物活动通道31111与释放通道2121不在同一水平线上；生物活动通道31111与下半腔体212连通。生物活动通道31111与释放通道2121不在同一水平线上的设置能降低雨水等外界因素对赤眼蜂造成的影响。
实施例9
本实施例提供一种农用无人机挂载的生物防治物料投放方法，将实施例1至实施例8任一所述的投放装置挂载于农用无人机1上，农用无人机1上的机上控制器及用于控制农用无人机1工作的手持控制器均包括用于控制所述控制系统的决策系统；如图20所示，包括如下步骤：
S1.利用RTK-GNSS采集生物防治物料投放点的位置信息；
S2.根据采集的生物防治物料投放点位置信息进行航迹规划及生成定点投放处方图，控制器将航迹规划及定点投放处方图导入决策系统；
S3.将RTK-GNSS放置于农用无人机1上以用于农用无人机1的定位；将释放器21放入储存室22；预设农用无人机1作业高度，预设电机24所需转动的角度；
S4.控制农用无人机1起飞，保持预设作业高度；根据RTK-GNSS的定位信息及航迹规划控制农用无人机1飞到第一个投放点；
S5.先后启动发射器23及电机24工作，将释放器21从释放器出口26投放出去，投放完成后，先关闭电机24工作，再关闭发射器23工作；
S6.根据RTK-GNSS定位信息及航迹规划控制农用无人机1前往下一个投放点，重复步骤S5以投放释放器21；
S7.重复步骤S6，直至所有投放点释放器21投放完成；控制农用无人机1返航、降落。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应被包含在本发明权利要求的保护范围之内。即释放器21、储存室22及发射器23各方案相互组合后会形成的多种投放装置的方案，均应包含在本发明专利的保护范围内。
Claims (16)
1.一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，包括控制系统及储存室(22)，储存室(22)内设有用于包裹生物防治物料的释放器(21)，储存室(22)底部设有释放器出口(26)，储存室(22)内设有与控制系统连接并用于驱动释放器(21)至释放器出口(26)的电机(24)，释放器出口(26)连通有发射器(23)，发射器(23)与控制系统连接并用于加速释放器(21)从储存室(22)中投放出去；释放器(21)包括可拆卸连接的上半腔体(211)和下半腔体(212)，下半腔体(212)比重大于上半腔体(211)比重；释放器(21)上设有多个依次连通的通道，且最后一个通道为设于释放器(21)外表面并用于与外界连通的释放通道(2121)；释放通道(2121)出口处设有单向止回阀。
2.根据权利要求1所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，多个通道包括依次连通的设于下半腔体(212)内的第一通道(2122)、设于上半腔体(211)内的第二通道(2111)、设于上半腔体(211)内的第三通道(2112)、设于下半腔体(212)内的第四通道(2124)及间隔设于下半腔体(212)周向的所述释放通道(2121)；生物防治物料设于第一通道(2122)内。
3.根据权利要求1所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，上半腔体(211)内设有用于放置生物防治物料的内腔(2113)；多个通道包括依次连通的间隔设于内腔(2113)周向的第一通道(2122)及间隔设于上半腔体(211)周向的所述释放通道(2121)，且第一通道(2122)与释放通道(2121)不在同一水平线上。
4.根据权利要求1所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，下半腔体(212)底部设有承重底座(213)；上半腔体(211)为尖形壶盖式结构，上半腔体(211)包括内容置腔(3111)、外壁体(3112)及设于两者之间的隔板；生物防治物料设于下半腔体(212)内；多个通道包括依次连通的设于内容置腔(3111)上的生物活动通道(31111)、设于隔板上的连通孔通道(31131)及设于外壁体(3112)上的所述释放通道(2121)，且生物活动通道(31111)与释放通道(2121)不在同一水平线上；生物活动通道(31111)与下半腔体(212)连通。
5.根据权利要求2-4任一项所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，下半腔体(212)的底部为平面结构、楔形结构或锥形结构，或下半腔体(212)整体呈标杆结构；或/且释放器(21)为可降解材料结构。
6.根据权利要求2所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，下半腔体(212)内设有用于形成第一通道(2122)的中空筒，中空筒为顶部开口结构，下半腔体(212)顶部设有第一遮挡板(2123)，第一遮挡板(2123)对应第一通道(2122)的位置设有通孔，第一遮挡板(2123)上围绕通孔周围设有用于形成第四通道(2124)的小孔；上半腔体(211)底部设有第二遮挡板，第二遮挡板对应第一通道(2122)的位置设有通孔以形成第二通道(2111)，第二遮挡板上围绕通孔周围设有用于形成第三通道(2112)的小孔。
7.根据权利要求6所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，中空筒伸出第一遮挡板(2123)上的通孔且伸出位置上设有外螺纹结构，第二遮挡板通孔位置设有相匹配的内螺纹结构。
8.根据权利要求1所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，所述储存室(22)包括用于为释放器(21)提供储存空间的圆筒(221)，圆筒(221)的底部和顶部分别设有上底板(7)及下底板(6)，下底板(6)上设有底座，底座周向间隔设有多根拨杆(223)，相邻两根拨杆(223)之间用于放置释放器(21)；释放器出口(26)设于下底板(6)上；所述电机(24)用于驱动底座转动。
9.根据权利要求8所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，圆筒(221)内部设有支撑杆(222)；或/且圆筒(221)内位于释放器出口(26)上方位置处设有挡板(224)，挡板(224)用于防止多个释放器(21)从高处同时掉落至释放器出口(26)处；或/且相邻两根拨杆(223)之间仅可容纳一个释放器(21)；或/且拨杆(223)与圆筒(221)内壁之间的间隙小于释放器(21)的尺寸。
10.根据权利要求8所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，上底板(7)及下底板(6)对应位置上设有螺旋轨道，螺旋轨道用于放置释放器(21)。
11.根据权利要求1所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，所述储存室(22)包括下底板(6)，下底板(6)上设有底座，底座周向间隔设有多根拨杆(223)，拨杆(223)的另一端设有用于放置释放器(21)的储置筒(2231)，储置筒(2231)底部开口且抵接下底板(6)；释放器出口(26)设于下底板(6)上；所述电机(24)用于驱动底座转动。
12.根据权利要求1所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，所述发射器(23)包括依次连接的直角通道(231)、摩擦副(232)和发射筒(233)，直角通道(231)用于将释放器出口(26)与摩擦副(232)连接；所述摩擦副(232)包括定位板(2322)及设于定位板(2322)上并与控制系统连接的一对摩擦轮(2321)，摩擦轮(2321)转动以加速释放器(21)，发射筒(233)与定位板(2322)连接并用于引导加速后的释放器(21)投放出去。
13.根据权利要求1所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，所述发射器(23)包括发射通道(321)，发射通道(321)的一端设有与控制系统连接的推拉式电磁铁(322)，推拉式电磁铁(322)工作以加速释放器(21)，发射通道(321)的另一端设有出口(325)且该端设有回弹结构(323)，回弹结构(323)受压时能转动；发射通道(321)上设有与释放器出口(26)连接的进口(324)，且从进口(324)进入的释放器(21)位于推拉式电磁铁(322)的工作区。
14.根据权利要求13所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，回弹结构(323)包括轴套(332)、弹簧(333)和阻拦板(331)；两个轴套(332)分别设于发射通道(321)底部左右两侧，两个弹簧(333)分别安装于对应的轴套(323)内部，弹簧(333)的两端分别与轴套(323)和阻拦板(331)连接，阻拦板(331)转动安装于轴套(332)上。
15.根据权利要求1所述的一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置(2)，其特征在于，所述发射器(23)包括依次连接的直角通道(231)、电磁感应装置(512)和发射筒(233)，直角通道(231)用于将释放器出口(26)与电磁感应装置(512)连接；电磁感应装置(512)包括壳体(514)，壳体(514)内设有供释放器(21)通过的通道，通道上设有磁铁(5121)和转动轴，转动轴上设有叶片(5123)，叶片(5123)上设有与控制系统连接的线圈(5122)；电磁感应装置(512)还包括用于罩设叶片(5123)和线圈(5122)的罩设壳(5124)；发射筒(233)连接在壳体(514)上，用于引导加速后的释放器(21)。
16.一种农用无人机挂载的生物防治物料投放方法，将权利要求1至15任一项所述的生物防治物料投放装置(2)挂载于农用无人机(1)上，农用无人机(1)上的机上控制器及用于控制农用无人机(1)工作的手持控制器均包括用于控制所述控制系统的决策系统；包括如下步骤：
S1.利用RTK-GNSS采集生物防治物料投放点的位置信息；
S2.根据采集的生物防治物料投放点位置信息进行航迹规划及生成定点投放处方图，控制器将航迹规划及定点投放处方图导入决策系统；
S3.将RTK-GNSS放置于农用无人机(1)上以用于农用无人机(1)的定位；将释放器(21)放入储存室(22)；预设农用无人机(1)作业高度，预设电机(24)所需转动的角度；
S4.控制农用无人机(1)起飞，保持预设作业高度；根据RTK-GNSS的定位信息及航迹规划控制农用无人机(1)飞到第一个投放点；
S5.先后启动发射器(23)及电机(24)工作，将释放器(21)从释放器出口(26)投放出去，投放完成后，先关闭电机(24)工作，再关闭发射器(23)工作；
S6.根据RTK-GNSS定位信息及航迹规划控制农用无人机(1)前往下一个投放点，重复步骤S5以投放释放器(21)；
S7.重复步骤S6，直至所有投放点释放器(21)投放完成；控制农用无人机(1)返航、降落。
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| CN201910700650.XA CN110294126A (zh) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | 一种农用无人机挂载的生物防治物料投放装置和方法 |
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