CN108353784B - 一种无人机授粉装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种无人机授粉装置及其方法，其装置包括无人机，无人机上方设置有旋翼，下方悬挂有出风流道，出风通道下方设置有出粉流道，所述的出风流道的出风口设置在出粉流道的出粉口的上方，出风口和出粉口均水平设置，出粉流道的入粉口设置有吸气风机，出风流道的进风口设置在旋翼下方。该种无人机授粉装置能够将花粉吸入并向无人机两侧水平喷出，并通过出风口喷出的气流将花粉扩散到更广阔的空间内，该种无人机授粉方法能够提高花粉利用率，提高人工授粉效率。

Description

一种无人机授粉装置及其方法
技术领域
本发明是涉及农业种植技术领域，具体的说是一种无人机授粉装置及其方法。
背景技术
作物在生长过程中，经常需要进行辅助授粉，现行的人工辅助授粉主要包括人力式与机械式。人力式授粉劳动强度大、授粉不均，而且由于授粉作业周期短，往往不能在规定时间内完成授粉作业；机械式授粉目前一般有手持式、地面行走式以及无人机授粉，手持式授粉主要用于经济作物，劳动效率提高有限，地面行走式授粉由于受到农田地形、作物种类（丘陵、水田等）的影响，下地有一定难度。
现有的无人机授粉技术一般是利用旋翼产生的下洗气流将花粉吹散，在空间分布，更进一步的是在无人机旋翼下方安装风机，将花粉在水平方向上进行扩散，这两种方法提高了授粉效率，但由于都是利用旋翼的下洗气流吹落花粉，部分花粉降落到地面，同时下洗气流会将花粉带至母本上空，不能有效的进行授粉作业。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无人机授粉装置及其方法，该种无人机授粉装置能够将花粉吸入并向无人机两侧水平喷出，并通过出风口喷出的气流将花粉扩散到更广阔的空间内，该种无人机授粉方法能够提高花粉利用率，提高人工授粉效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种无人机授粉装置，其特征是：包括无人机，所述的无人机上方设置有旋翼，所述的无人机的下方悬挂有出风流道，所述的出风流道由两片相互独立且相互对称的出风道组成，所述的出风道由上弯板和下弯板组成，所述的出风流道的进风口竖直向上，所述的出风流道的出风口水平朝向两侧，所述的出风流道的下方设置有出粉流道，所述的出粉流道由两条相互对称的出粉道组成，所述的出粉道由上弯道和下弯道组成，所述的出粉道的出粉口水平朝向两侧，所述的出粉道的进粉口竖直朝下，两条出粉道的进粉口的连接处内收，所述的两条出粉道的进粉口的连接处的中央位置设置有风机，所述的风机与电机的输出轴传动连接，所述的电机固定安装在出风流道和出粉流道之间，所述的电机的输出轴竖直朝下设置，所述的出风流道的下弯板与出粉流道的上弯道紧密接触。
为优化上述发明，采取的具体措施还包括：
所述的出风流道的进风口上方设置有导流装置，所述的导流装置内设置有蜂窝器，所述的蜂窝器内有多个导流板形成蜂窝状，所述的导流板竖直设置。
所述的出粉口设置在出风口的下方，所述的出粉口向下倾斜，所述的出粉口水平向下倾斜角度为5度~15度。
所述的出粉流道进粉口的周围设置有集气罩，所述的集气罩竖直向下设置，所述的集气罩的下边缘外扩形成喇叭状。
所述的出风流道的上弯板与出粉流道的下弯道均为角度可调弯道，所述的角度可调弯道的弯曲弧度可调。
所述的出风流道的上弯板与出粉流道的下弯道均由可以弯曲的柔性板制成，所述的柔性板的一端固定在卷扬机内的转轴上，所述的卷扬机可以通过控制转轴的转动进而控制柔性板的收、放状态，进而控制出风流道上弯板与出粉流道下弯道的弯曲弧度。
所述的集气罩的外侧边缘固定安装有超声波传感器和图像采集装置，所述的超声波传感器和图像采集装置与ARM处理器信号连接，所述的ARM处理器安装在出风流道和出粉流道之间，所述的电机与ARM处理器信号控制连接。
一种无人机授粉装置进行无人机授粉的方法，其特征在于：利用无人机将花粉从父本上吸起，利用气流将花粉扩散到周围的待授粉花朵上，具体步骤包括：
步骤1，计算花朵密度，通过设置在出粉流道下方的图像采集装置采集花朵分布图片，根据花朵分布图片估算花朵密度；
步骤2，根据花朵密度调整风机与电机的转速；当花朵密度较大时，通过ARM处理器控制提高风机与电机的转速，当花朵密度较小时，降低风机与电机的转速；
步骤3，确定成熟父本；通过图像采集装置确定成熟父本及其具体位置；
步骤4，将无人机位移到成熟父本上方，将集气罩对准父本，开启电机，带动风机转动产生向上的吸力；
步骤5，根据无人机高度调整出风流道上弯板与出粉流道下弯道的弯曲弧度；由于地形具有高度差，在无人机飞行过程中通过设置在出粉流道下方的超声波传感器测量无人机与植株之间的距离，当距离增大时，减小风流道上弯板与出粉流道下弯道的弯曲弧度进而增大气流速度，当距离减小时，增大风流道上弯板与出粉流道下弯道的弯曲弧度进而减小气流速度，保证授粉的稳定性；
步骤6，花粉由集气罩吸入，在风机产生的气流的作用下，由出粉口向两侧喷出；
步骤7，无人机的旋翼产生的部分下洗气流由导流装置整流后进入出风流道，并由出风口喷出，出风口喷出的气流能够扰动出粉口处的气流流动，提高花粉的扩散范围；
步骤8，寻找下一成熟父本；
步骤9，控制无人机在成熟父本之间连续飞行；
步骤10，重复步骤3至步骤9。
该种无人机授粉装置及其方法能够达到的有益效果为：
第一，该种无人机授粉装置通过风机将花粉向上吸入，并由出粉口水平向外喷出，保证了花粉采集的有效性，提高了单个父本花朵的利用率。
第二，无人机旋翼产生的下洗气流由弧形出风流道改道后水平向外喷出，对携带花粉的气流造成扰动，扩大了花粉的扩散面积，提高了人工授粉效率。
第三，集气罩保证了花粉的采集效率，减少花粉的洒落。
第四，导流装置则保证了部分下洗气流在采集时由涡旋气流变为直流气体，使出气口喷出的气体稳定性更高。
第五，该种无人机人工授粉方法提高了花粉的利用率，也提高人工授粉的效率。
第六，卷扬机可以通过控制转轴的转动进而控制柔性板的收、放状态，进而控制出风流道上弯板与出粉流道下弯道的弯曲弧度，通过控制上弯板与下弯道的弯曲弧度可以控制出风口和出粉口的气流速度，保证授粉过程的稳定性。
附图说明
图1为本发明一种无人机授粉装置的结构原理图。
图2为本发明一种无人机授粉装置的侧视图。
图3为本发明一种无人机授粉装置导流装置的结构原理图。
图例说明：1、无人机；2、旋翼；3、出风流道；4、出风口；5、出粉口；6、风机；7、电机；8、角度可调弯道；9、集气罩；10、出粉流道；11、导流装置；12、蜂窝器；13、卷扬器；14、超声波传感器；15、图像采集装置；16、ARM处理器。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述。
一种无人机授粉装置，其特征是：包括无人机1，所述的无人机1上方设置有旋翼2，所述的无人机1的下方悬挂有出风流道3，所述的出风流道3由两片相互独立且相互对称的出风道组成，所述的出风道由上弯板和下弯板组成，所述的出风流道3的进风口竖直向上，所述的出风流道3的出风口4水平朝向两侧，所述的出风流道3的下方设置有出粉流道10，所述的出粉流道10由两条相互对称的出粉道组成，所述的出粉道由上弯道和下弯道组成，所述的出粉道的出粉口5水平朝向两侧，所述的出粉道的进粉口竖直朝下，两条出粉道的进粉口的连接处内收，所述的两条出粉道的进粉口的连接处的中央位置设置有风机6，所述的风机6与电机7的输出轴传动连接，所述的电机7固定安装在出风流道3和出粉流道10之间，所述的电机7的输出轴竖直朝下设置，所述的出风流道3的下弯板与出粉流道10的上弯道紧密接触。
本实施例中，出风流道3的进风口上方设置有导流装置11，所述的导流装置11内设置有蜂窝器12，所述的蜂窝器12内有多个导流板形成蜂窝状，所述的导流板竖直设置。
本实施例中，出粉口5设置在出风口4的下方，所述的出粉口5向下倾斜，所述的出粉口5水平向下倾斜角度为5度~15度。
本实施例中，出粉流道10进粉口的周围设置有集气罩9，所述的集气罩9竖直向下设置，所述的集气罩9的下边缘外扩形成喇叭状。
本实施例中，出风流道3的上弯板与出粉流道10的下弯道均为角度可调弯道8，所述的角度可调弯道8的弯曲弧度可调。
本实施例中，出风流道3的上弯板与出粉流道10的下弯道均由可以弯曲的柔性板制成，所述的柔性板的一端固定在卷扬机13内的转轴上，所述的卷扬机13可以通过控制转轴的转动进而控制柔性板的收、放状态，进而控制出风流道3上弯板与出粉流道10下弯道的弯曲弧度。
本实施例中，集气罩9的外侧边缘固定安装有超声波传感器14和图像采集装置15，所述的超声波传感器14和图像采集装置15与ARM处理器16信号连接，所述的ARM处理器16安装在出风流道3和出粉流道10之间，所述的电机7与ARM处理器16信号控制连接。
一种无人机授粉装置进行无人机授粉的方法的实施例，其特征在于：利用无人机将花粉从父本上吸起，利用气流将花粉扩散到周围的待授粉花朵上，具体步骤包括：
步骤1，计算花朵密度，通过设置在出粉流道10下方的图像采集装置15采集花朵分布图片，根据花朵分布图片估算花朵密度；
步骤2，根据花朵密度调整风机6与电机7的转速；当花朵密度较大时，通过ARM处理器16控制提高风机6与电机7的转速，当花朵密度较小时，降低风机6与电机7的转速；
步骤3，确定成熟父本；通过图像采集装置15确定成熟父本及其具体位置；
步骤4，将无人机位移到成熟父本上方，将集气罩9对准父本，开启电机7，带动风机6转动产生向上的吸力；
步骤5，根据无人机高度调整出风流道3上弯板与出粉流道10下弯道的弯曲弧度；由于地形具有高度差，在无人机飞行过程中通过设置在出粉流道10下方的超声波传感器14测量无人机与植株之间的距离，当距离增大时，减小风流道3上弯板与出粉流道10下弯道的弯曲弧度进而增大气流速度，当距离减小时，增大风流道3上弯板与出粉流道10下弯道的弯曲弧度进而减小气流速度，保证授粉的稳定性；
步骤6，花粉由集气罩9吸入，在风机6产生的气流的作用下，由出粉口5向两侧喷出；
步骤7，无人机1的旋翼2产生的部分下洗气流由导流装置整流后进入出风流道3，并由出风口4喷出，出风口4喷出的气流能够扰动出粉口5处的气流流动，提高花粉的扩散范围；
步骤8，寻找下一成熟父本；
步骤9，控制无人机在成熟父本之间连续飞行；
步骤10，重复步骤3至步骤9。
本实施例中，当卷扬机13内部卷轴在电机的带动下卷动时，可以控制出风流道3上弯板与出粉流道10下弯道外露的长度，当长度增大时，弯曲弧度变大，出风流道3或出粉流道10变窄，空气流速变大，可将气流和花粉喷洒到更远的距离；同理，当外露长度减小时，出风流道3或出粉流道10内空气流速降低，可将气流和花粉近距离喷洒。
本实施例中，图像采集装置15采集到的画面数据可通过内置芯片进行数据处理，也可通过无线数据发送装置，将数据发送到数据处理终端进行处理。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种无人机授粉装置，其特征是：包括无人机（1），所述的无人机（1）上方设置有旋翼（2），所述的无人机（1）的下方悬挂有出风流道（3），所述的出风流道（3）由两片相互独立且相互对称的出风道组成，所述的出风道由上弯板和下弯板组成，所述的出风流道（3）的进风口竖直向上，所述的出风流道（3）的出风口（4）水平朝向两侧，所述的出风流道（3）的下方设置有出粉流道（10），所述的出粉流道（10）由两条相互对称的出粉道组成，所述的出粉道由上弯道和下弯道组成，所述的出粉道的出粉口（5）水平朝向两侧，所述的出粉道的进粉口竖直朝下，两条出粉道的进粉口的连接处内收，所述的两条出粉道的进粉口的连接处的中央位置设置有风机（6），所述的风机（6）与电机（7）的输出轴传动连接，所述的电机（7）固定安装在出风流道（3）和出粉流道（10）之间，所述的电机（7）的输出轴竖直朝下设置，所述的出风流道（3）的下弯板与出粉流道（10）的上弯道紧密接触；
所述的出粉口（5）设置在出风口（4）的下方，所述的出粉口（5）向下倾斜，所述的出粉口（5）水平向下倾斜角度为5度~15度；
所述的出风流道（3）的上弯板与出粉流道（10）的下弯道均为角度可调弯道（8），所述的角度可调弯道（8）的弯曲弧度可调。
2.根据权利要求1所述的一种无人机授粉装置，其特征在于：所述的出风流道（3）的进风口上方设置有导流装置（11），所述的导流装置（11）内设置有蜂窝器（12），所述的蜂窝器（12）内有多个导流板形成蜂窝状，所述的导流板竖直设置。
3.根据权利要求1所述的一种无人机授粉装置，其特征在于：所述的出粉流道（10）进粉口的周围设置有集气罩（9），所述的集气罩（9）竖直向下设置，所述的集气罩（9）的下边缘外扩形成喇叭状。
4.根据权利要求3所述的一种无人机授粉装置，其特征在于：所述的出风流道（3）的上弯板与出粉流道（10）的下弯道均由可以弯曲的柔性板制成，所述的柔性板的一端固定在卷扬机（13）内的转轴上，所述的卷扬机（13）可以通过控制转轴的转动进而控制柔性板的收、放状态，进而控制出风流道（3）上弯板与出粉流道（10）下弯道的弯曲弧度。
5.根据权利要求3所述的一种无人机授粉装置，其特征在于：所述的集气罩（9）的外侧边缘固定安装有超声波传感器（14）和图像采集装置（15），所述的超声波传感器（14）和图像采集装置（15）与ARM处理器（16）信号连接，所述的ARM处理器（16）安装在出风流道（3）和出粉流道（10）之间，所述的电机（7）与ARM处理器（16）信号控制连接。
6.利用权利要求1所述的一种无人机授粉装置进行无人机授粉的方法，其特征在于：利用无人机将花粉从父本上吸起，利用气流将花粉扩散到周围的待授粉花朵上，具体步骤包括：
步骤1，计算花朵密度，通过设置在出粉流道（10）下方的图像采集装置（15）采集花朵分布图片，根据花朵分布图片估算花朵密度；
步骤2，根据花朵密度调整风机（6）与电机（7）的转速；当花朵密度较大时，通过ARM处理器（16）控制提高风机（6）与电机（7）的转速，当花朵密度较小时，降低风机（6）与电机（7）的转速；
步骤3，确定成熟父本；通过图像采集装置（15）确定成熟父本及其具体位置；
步骤4，将无人机位移到成熟父本上方，将集气罩（9）对准父本，开启电机（7），带动风机（6）转动产生向上的吸力；
步骤5，根据无人机高度调整出风流道（3）上弯板与出粉流道（10）下弯道的弯曲弧度；由于地形具有高度差，在无人机飞行过程中通过设置在出粉流道（10）下方的超声波传感器（14）测量无人机与植株之间的距离，当距离增大时，减小出 风流道（3）上弯板与出粉流道（10）下弯道的弯曲弧度进而增大气流速度，当距离减小时，增大出 风流道（3）上弯板与出粉流道（10）下弯道的弯曲弧度进而减小气流速度，保证授粉的稳定性；
步骤6，花粉由集气罩（9）吸入，在风机（6）产生的气流的作用下，由出粉口（5）向两侧喷出；
步骤7，无人机（1）的旋翼（2）产生的部分下洗气流由导流装置整流后进入出风流道（3），并由出风口（4）喷出，出风口（4）喷出的气流能够扰动出粉口（5）处的气流流动，提高花粉的扩散范围；
步骤8，寻找下一成熟父本；
步骤9，控制无人机在成熟父本之间连续飞行；
步骤10，重复步骤3至步骤9。
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