CN105394025A - 一种无人机用可降解球体自动投放装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及植保机械技术领域，具体涉及一种无人机用可降解球体自动投放装置。投放装置包括：排序部分、调节部分和投放部分。排序部分由转动轴、叶片、滚动轴承、球箱、联轴器、电机支架、电机组成。调节部分由壳体、锥齿轮传动组、调整片组成。投放部分由圆轮、正齿轮组、导杆、联轴器、电机支架、电机组成。本发明装置可使可降解球体竖直依次排列，适用于不同体积的球体，通用性强，并可使球体间隔投放，精确度和自动化度高。
Description
技术领域
本发明涉及植保机械技术领域，具体涉及一种无人机用可降解球体自动投放装置。
背景技术
目前，利用生物防治害虫的方法已经越来越普遍。生物防治主要利用自然界的各种有益动物或生物的代谢产物来控制害虫的种群数量，最终保护作物的正常生长。生物防治方法中，以虫治虫运用较广。捕食害虫的动物种类很多，如瓢虫、草蛉、胡蜂、食蚜蝇、蜘蛛等。害虫的这类天敌食量大，防治害虫效果显著。寄生性天敌主要有寄生蜂和寄生蝇，如赤眼蜂，它们将卵产在害虫的幼虫或肾内，从而抑制害虫繁殖，以虫治虫应用最广泛，是生物防治的主要内容。
对于病虫害的生物防治，天敌的投放是一个主要的技术难题。在现有技术中，天敌的投放主要采用人工投放法，该方法投放效率低下，不适用于大面积作业。
为此,人们想到了自动化投放装置，用飞机协助投放天敌；如申请专利号为201120328245.9、名称为“飞行用天敌投放器”；使用时，将天敌置入箱体内，调节电机转速以控制旋转叶轮转动，进而将天敌匀速送至传送带，在传送带的传动下落入天敌喷筒，经天敌喷筒落在靠电机驱动的旋转盘上，依靠离心力的作用，将天敌甩出，从而在满足大面积投放的同时，有效提高了投放效率。但装置可靠性低，不易安装于飞机上；天敌与旋转叶轮会有刚性接触，存活率较低；
无法实现间隔投放，易造成部分投放区域天敌数量过多或过少。
如申请专利号为201220699049.7、名称为“飞行器用天敌投放装置”。通过电机驱动支撑架，利用离心力投放。该装置不能精确控制投放时间；由于天敌大小差异性，不能精确控制天敌投放数量，可靠性不强。
上述专利最终都是利用离心力将天敌投放出去，缺点较多，可靠性不强，离心力对飞机的飞行稳定性造成一定的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种无人机用可降解球体自动投放装置。将天敌装入可降解球体，通过对球体进行投放，实现天敌的投放。由于球体可降解，所以不会对环境不会造成污染。该装置可实现可降解球体的自动投放，投放的时间是等间隔的，可满足直径不同的球体，通用性强，自动化程度高。
所述可降解球体包括：储存半球、封装半球、硅胶圈；储存半球与封装半球通过凹凸槽配合，组成一个球体，并用硅胶圈固定；所述储存半球占整个球体体积的2/3，可以放入更天敌和营养物质；所述封装半球开有均匀分布的透气孔，外表面覆有一层水溶性薄膜，利于天敌出来。
进一步地，所述透气孔直径大于天敌的最长尺寸3mm。
进一步地，所述封装半球上的透气孔在球体母线方向上两两间隔5mm，并呈40°圆周排列。
进一步地，所述球体用可降解材料制成，通过将30wt%的谷壳、50wt%的秸秆和15wt%的木粉粉碎，混以3wt%的热熔胶和2wt%的胶黏剂，热压成型；故球体对环境无污染。
所述的一种无人机用可降解球体自动投放装置，其特征在于：包括排序部分、调节部分、投放部分和底座；所述排序部分包括：两个叶片、转动轴、球箱和带动转动轴转动的传动部分，排序部分通过球箱底面的两根支撑柱固定在底座上，球箱表面设有圆环形区域，圆环形区域底面为锥面，中间高，四周低；锥面中间开轴孔，转动轴安装在轴孔中与固定在球箱底面的传动部分连接，以转动轴为中心，锥面上对称分布有进球口；两个叶片对称安装在转动轴上，与锥面形状配合；锥面底面与球箱底面之间设有与倾斜的球体输送通道，且与球箱底面的出球口连接。
进一步地，球体输送通道横截面为圆形。
进一步地，所述圆环形区域底面的锥度为20°；锥面上对称分布有六个进球口，两两间隔相等。
进一步地，所述两个叶片在同一平面内；叶片下边缘与锥面平行，且与锥面和圆环形区域内侧边有2-3mm间隙。
进一步地，带动转动轴转动的传动部分包括联轴器、电机、电机支架、滚动轴承；所述电机支架位于球箱正下方，电机支架两端与球箱底部通过螺栓联接，电机固定在电机支架上并与联轴器连接，联轴器与转动轴连接，所述滚动轴承位于转动轴的轴肩下方，与转动轴为间隙配合，并通过轴肩实现轴向定位。
所述调节部分为两个，每个调节部分包括壳体、小锥齿轮、大锥齿轮和三个调整片；壳体安装在球箱底面，对称分布，位于球箱底面的出球口下方，小锥齿轮的轴端位于壳体壳壁上，与安装在壳体内的大锥齿轮侧面啮合，三个调整片均匀分布在大锥齿轮底面圆周上，通过转动小锥齿轮，从而带动大锥齿轮使得三个调整片沿径向方向收缩或扩张，以适应待投放的球体直径。
进一步地，大锥齿轮底面上有矩形螺纹，调整片成倒L型，调整片通过L型底边安装在大锥齿轮底面，L型底边同样设有矩形螺纹与大锥齿轮底面矩形螺纹配合，L型底边同时位于壳体上的工字型滑槽中，确保大锥齿轮使得三个调整片沿径向直线方向收缩或扩张。
进一步地，所述三个L型调整片相对于壳体圆心距离相等，调整片内侧经压纹处理，且在大锥齿轮背面上两两呈120°环形分布；所述可降解球体质量为m，直径为d，最大承受压力为F，则调整片的长度。
所述三个L型调整片的底边与垂直边连接处有一45°倒角，确保球体可顺利通过壳体进入调整片中。
正对调节部分下方的底座表面开有球形凹槽，使得从调节部分出来的可降解球体下落后不会到处滚动。
所述球形凹槽内底部垫有一层棉花，棉花上面有一层光滑软纸，对下落的可降解球体起缓冲作用，并减少球体出凹槽时所受的摩擦力。
所述底座上表面与调整片底端的垂直距离大于一个可降解球体的直径，小于两个可降解球体的直径。
所述投放部分位于调节部分下方，并位于底座表面两个球形凹槽之间，包括：圆轮、带动圆轮转动的传动机构、导杆和滑槽；两个滑槽固定在底座上，互相平行；导杆位于两个滑槽之间，导杆的矩形腔部分与滑槽垂直，圆轮位于矩形腔内且与矩形腔两边相切，导杆的撞击杆固定在矩形腔两边，与两个球形凹槽位于一条直线上且与滑槽平行，当传动机构带动圆轮转动时，矩形腔与滑槽配合带动导杆的撞击杆来回滑动能够撞击到球体，从而实现投放。
进一步地，所述导杆的撞击杆两端截面形状为半圆形，易于将可降解球体推出球形凹槽，方便投放。
进一步地，所述带动圆轮转动的传动机构包括齿轮轴、联轴器、电机、电机支架，所述电机支架与底座通过螺栓联接，电机固定在电机支架上并与联轴器连接，联轴器与齿轮轴连接，齿轮轴与圆轮通过平键联接。
进一步地，当所述齿轮轴与圆轮为两个，圆轮为标准圆形时，齿轮轴与圆轮的连接点位于圆轮偏离圆心2/3处，且在矩形腔横向对称中心线上，圆轮与矩形腔相切且关于撞击杆连线对称；矩形腔两端封闭与滑槽配合，使得导杆为一体。
进一步地，当所述齿轮轴与圆轮为两个，圆轮为椭圆形时，齿轮轴与圆轮的连接点位于椭圆圆心处，椭圆与矩形腔相切且关于撞击杆连线对称；矩形腔两端不封闭，使得导杆分为对称的两部分，矩形腔中间连接一根复位弹簧。
进一步地，当所述齿轮轴与圆轮为一个，圆轮为椭圆形时，齿轮轴与圆轮的连接点位于椭圆圆心处，圆轮与矩形腔相切，位于矩形腔中间，且关于撞击杆连线对称；矩形腔两端不封闭，使得导杆分为对称的两部分，矩形腔两端各连接一根复位弹簧。
本发明具有如下优点：（1）将天敌装入可降解球体，通过对球体进行投放，实现天敌的投放,易于操控；（2）排序装置可实现可降解球体的竖直依次排放，自动化排序；（3）调节部分可根据可降解球体的直径大小进行调节，适用性强；（4）投放装置为高速往复运动装置，可实现可降解球体的间隔投放，间隔时间相等；（5）本装置主要部分对称，产生的不平衡力相互抵消，不会对无人机的飞行产生干扰。
附图说明
图1是本发明可降解球体的爆炸视图。
图2是本发明总体结构图。
图3是本发明排序部分剖视图。
图4是本发明调节部分中壳体的装配图。
图5是本发明壳体部分的内部剖视图。
图6是本发明调节部分的动力装置图。
图7是本发明调节部分的整体视图。
图8是本发明投放部分的三维视图。
图9是投放部分第一种运动简图。
图10是投放部分第二种运动简图。
图11是投放部分第三种运动简图。
图中：叶片1a、1b,转动轴2，球箱3，支撑柱4a、4b,调节部分5a,齿轮轴6a、6b,滑槽7a、7b,圆轮8a、8b,联轴器9a、9b,电机10a、10b，电机支架11a、11b,滚动轴承12，壳体501，小锥齿轮502，大锥齿轮503，调整片504a、504b、504c，可降解球体505,、储存半球505a、封装半球505b、硅胶圈505c、导杆13、底座14。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步说明。
如图1所示是本发明可降解球体的爆炸视图；天敌及相关营养物质放入储存半球505a，与封装半球505b通过凹凸槽配合，用硅胶圈505c固定，封装半球505b开有通气孔，水溶性薄膜覆在通气孔上，可降解球体通过投放装置从无人机放到地面，薄膜溶解，天敌从通气孔中出来，球体可降解，不会造成环境污染。
如图2所示，是本发明的总体结构图；大量可降解球体505放入球箱3的圆环形区域内，电机10b通过联轴器9b带动转动轴2转动，转动轴2带动叶片1a、1b转动，配合锥面进行排序；可降解球体505从球箱3底面最外侧的出球口进入壳体501，进而进入与壳体501相连接的调整片504a、504b、504c；经过调整片，第一个可降解球体505落入底座14球形凹槽内，球形凹槽与调节部分5a、5b同心；由于底座14上表面与调节部分5a调整片底端的垂直距离大于一个可降解球体505的直径，小于两个可降解球体505的直径，在调整片504a、504b、504c的配合下，第二个可降解球体505垒在第一个上面，以此类推，如此排序完毕；电机11a通过联轴器10a带动齿轮轴6a、6b转动，从而带动圆轮8a、8b转动，进而使导杆13高速往复运动，导杆13在极限位置处会对可降解球体505产生一个顺时冲力，将可降解球体505推出球形凹槽，实现第一个可降解球体505的投放，之后第二个可降解球体505落入球形凹槽，再被导杆13推出，如此循环，实现间隔投放。
如图3所示，是排序部分剖视图，排序部分包括：两个叶片1a;1b、转动轴2、球箱3、联轴器9b、电机10b、电机支架11b、滚动轴承12；所述叶片1a;1b在距离转动轴2端面3cm处，通过螺纹联接；所述电机支架11b位于球箱3正下方，电机支架11b两端与球箱3底部通过螺栓联接，电机10b固定在电机支架上11b并与联轴器9b连接，联轴器9b与转动轴2连接，所述滚动轴承12位于转动轴2的轴肩下方，与转动轴2为间隙配合，并通过轴肩实现轴向定位;将大量可降解球体505放入球箱3内，通过锥面与叶片1a、1b的共同作用，使可降解球体505落入进球口内；三个进球口相互贯通，可提高排序速度，可降解球体505最终从出球口进入调节部分5a；5b。
如图4所示，是调节部分中壳体的装配图，小锥齿轮502的轴端位于壳体壳壁上，与安装在壳体内的大锥齿轮侧面啮合。
如图5所示，是本发明壳体部分的内部剖视图，小锥齿轮502与大锥齿轮503侧面啮合，且安装在壳体内部A；三个调整片504a、504b、504c的底面位于壳体501均布的三个工字型槽中。
如图6所示，是本发明调节部分的动力装置图，包括：小锥齿轮502、大锥齿轮503、三个调整片504a、504b、504c；安装在壳体501壳壁上的小锥齿轮502与安装在壳体501内的大锥齿轮503侧面啮合，三个调整片504a、504b、504c均匀分布在大锥齿轮503底面圆周上，通过转动小锥齿轮502，从而带动大锥齿轮503使得三个调整片504a、504b、504c沿径向方向收缩或扩张，以适应待投放的球体直径；因为三个调整片504a、504b、504c相对于壳体501圆心距离相等，且在大锥齿轮503背面上两两呈120°环形分布，所以三个调整片504a、504b、504c同一高度内边连线可构成一个正三角形，所构成的正三角形内切圆直径即是所能通过的可降解球体505最大直径，通过三个调整片504a、504b、504c同时径向运动，便能控制上述正三角形大小，进而控制通过调整片的可降解球体505的大小。
如图7所示，是本发明调节部分的整体视图，球体从壳体501上口进入，通过壳体内部，进而进入调整片504a、504b、504c中。
如图8所示是本发明投放部分的三维视图，投放部分包括：两个圆轮8a、8b、两个齿轮轴6a、6b、联轴器9a、电机10a、电机支架11a、导杆13、底座14；所述两个圆轮8a、8b与导杆13的封闭矩形腔相切，且偏离圆心2/3处与两个齿轮轴6a、6b相连；所述电机支架11a与底座14通过螺栓联接；所述导杆13位于底座14的滑槽内；所述底座14正对调节部分5a、5b中心处，开有一球形凹槽，使可降解球体505下落后不会到处滚动；两个齿轮轴6a、6b分别驱动两个圆轮8a、8b运动，进而使导杆13做高速往复运动，当导杆13运动到极限位置处，产生一个瞬时冲力将可降解球体505推出浅凹槽，实现投放；导杆13一个运动周期可有两个极限位置，可实现两个可降解球体505的间隔投放，且间隔时间相等。
如图9所示，是投放部分第一种运动简图：两个圆轮8a、8b与导杆13内侧相切且关于其中心线对称，转动轴均偏离圆心2/3处，通过齿轮传动同时转动两个圆轮8a、8b,从而推动导杆13往复运动，可降解球体可实现一个接一个间隔快速释放，偏心距就是导杆的行程,各部件转动方向和运动方向如图9所示。
如图10所示，是投放部分第二种运动简图：两个椭圆轮8a、8b位置和图9圆轮位置一样，导杆13a和13b在通过复位弹簧16连接，两个椭圆轮绕椭圆心同时转动，可实现可降解球体两个接两个的间隔快速投放，各部件转动方向和运动方向如图10所示。
如图11所示，是投放部分第三种运动简图：该机构的原理与图10类似，最终可实现可降解球体两个接两个的间隔投放，由于复位弹簧有两个，椭圆轮有一个，故导杆所受弹簧阻力较大，适用于低速投放。
Claims (10)
1.一种无人机用可降解球体自动投放装置，其特征在于：包括排序部分、调节部分、投放部分和底座；所述排序部分包括：两个叶片、转动轴、球箱和带动转动轴转动的传动部分，排序部分通过球箱底面的两根支撑柱固定在底座上，球箱表面设有圆环形区域，圆环形区域底面为锥面，中间高，四周低；锥面中间开轴孔，转动轴安装在轴孔中与固定在球箱底面的传动部分连接，以转动轴为中心，锥面上对称分布有进球口；两个叶片对称安装在转动轴上，与锥面形状配合；锥面底面与球箱底面之间设有与倾斜的球体输送通道，且与球箱底面的出球口连接；
所述调节部分为两个，每个调节部分包括壳体、小锥齿轮、大锥齿轮和三个调整片；壳体安装在球箱底面，对称分布，位于球箱底面的出球口下方，小锥齿轮的轴端位于壳体壳壁上，与安装在壳体内的大锥齿轮侧面啮合，三个调整片均匀分布在大锥齿轮底面圆周上，通过转动小锥齿轮，从而带动大锥齿轮使得三个调整片沿径向方向收缩或扩张，以适应待投放的球体直径；
正对调节部分下方的底座表面开有球形凹槽，使得从调节部分出来的可降解球体下落后不会到处滚动；
所述投放部分位于调节部分下方，并位于底座表面两个球形凹槽之间，包括：圆轮、带动圆轮转动的传动机构、导杆和滑槽；两个滑槽固定在底座上，互相平行；导杆位于两个滑槽之间，导杆的矩形腔部分与滑槽垂直，圆轮位于矩形腔内且与矩形腔两边相切，导杆的撞击杆固定在矩形腔两边，与两个球形凹槽位于一条直线上且与滑槽平行，当传动机构带动圆轮转动时，矩形腔与滑槽配合带动导杆的撞击杆来回滑动能够撞击到球体，从而实现投放。
2.如权利要求1所述的一种无人机用可降解球体自动投放装置，其特征在于：球体输送通道横截面为圆形；所述圆环形区域底面的锥度为20°；锥面上对称分布有六个进球口，两两间隔相等；所述两个叶片在同一平面内；叶片下边缘与锥面平行，且与锥面和圆环形区域内侧边有2-3mm间隙。
3.如权利要求1所述的一种无人机用可降解球体自动投放装置，其特征在于：带动转动轴转动的传动部分包括联轴器、电机、电机支架、滚动轴承；所述电机支架位于球箱正下方，电机支架两端与球箱底部通过螺栓联接，电机固定在电机支架上并与联轴器连接，联轴器与转动轴连接，所述滚动轴承位于转动轴的轴肩下方，与转动轴为间隙配合，并通过轴肩实现轴向定位。
4.如权利要求1所述的一种无人机用可降解球体自动投放装置，其特征在于：大锥齿轮底面上有矩形螺纹，调整片成倒L型，调整片通过L型底边安装在大锥齿轮底面，L型底边同样设有矩形螺纹与大锥齿轮底面矩形螺纹配合，L型底边同时位于壳体上的工字型滑槽中，确保大锥齿轮使得三个调整片沿径向直线方向收缩或扩张；所述三个L型调整片相对于壳体圆心距离相等，调整片内侧经压纹处理，且在大锥齿轮背面上两两呈120°环形分布；所述可降解球体质量为m，直径为d，最大承受压力为F，则调整片的长度；所述三个L型调整片的底边与垂直边连接处有一45°倒角，确保球体可顺利通过壳体进入调整片中。
5.如权利要求1所述的一种无人机用可降解球体自动投放装置，其特征在于：所述球形凹槽内底部垫有一层棉花，棉花上面有一层光滑软纸，对下落的可降解球体起缓冲作用，并减少球体出凹槽时所受的摩擦力；所述底座上表面与调整片底端的垂直距离大于一个可降解球体的直径，小于两个可降解球体的直径。
6.如权利要求1所述的一种无人机用可降解球体自动投放装置，其特征在于：所述导杆的撞击杆两端截面形状为半圆形，易于将可降解球体推出球形凹槽，方便投放。
7.如权利要求1所述的一种无人机用可降解球体自动投放装置，其特征在于：所述带动圆轮转动的传动机构包括齿轮轴、联轴器、电机、电机支架，所述电机支架与底座通过螺栓联接，电机固定在电机支架上并与联轴器连接，联轴器与齿轮轴连接，齿轮轴与圆轮通过平键联接。
8.如权利要求1所述的一种无人机用可降解球体自动投放装置，其特征在于：当所述齿轮轴与圆轮为两个，圆轮为标准圆形时，齿轮轴与圆轮的连接点位于圆轮偏离圆心2/3处，且在矩形腔横向对称中心线上，圆轮与矩形腔相切且关于撞击杆连线对称；矩形腔两端封闭与滑槽配合，使得导杆为一体；
当所述齿轮轴与圆轮为两个，圆轮为椭圆形时，齿轮轴与圆轮的连接点位于椭圆圆心处，椭圆与矩形腔相切且关于撞击杆连线对称；矩形腔两端不封闭，使得导杆分为对称的两部分，矩形腔中间连接一根复位弹簧；
当所述齿轮轴与圆轮为一个，圆轮为椭圆形时，齿轮轴与圆轮的连接点位于椭圆圆心处，圆轮与矩形腔相切，位于矩形腔中间，且关于撞击杆连线对称；矩形腔两端不封闭，使得导杆分为对称的两部分，矩形腔两端各连接一根复位弹簧。
9.如权利要求1所述的一种无人机用可降解球体自动投放装置，其特征在于：所述可降解球体包括：储存半球、封装半球、硅胶圈；储存半球与封装半球通过凹凸槽配合，组成一个球体，并用硅胶圈固定；所述储存半球占整个球体体积的2/3，可以放入更天敌和营养物质；所述封装半球开有均匀分布的透气孔，外表面覆有一层水溶性薄膜，利于天敌出来。
10.如权利要求所述的一种无人机用可降解球体自动投放装置，其特征在于：所述透气孔直径大于天敌的最长尺寸3mm；所述封装半球上的透气孔在球体母线方向上两两间隔5mm，并呈40°圆周排列；所述球体用可降解材料制成，通过将30wt%的谷壳、50wt%的秸秆和15wt%的木粉粉碎，混以3wt%的热熔胶和2wt%的胶黏剂，热压成型。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |