CN108496660B - 一种基于生物防治的虫卵投放装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于生物防治的虫卵投放装置，其包括用于放置虫卵球的箱体，箱体内由若干排一端部向下倾斜的导向板分隔，虫卵球放置于导向板上；导向板的末端设有防止虫卵球下落的限位组件，限位组件在驱动组件的驱动下打开导向板的通道口或者关闭导向板的通道口；限位组件打开导向板的通道口时，虫卵球在重力的作用下向下掉落；限位组件关闭导向板的通道口时，虫卵球由限位组件限位。本发明的基于生物防治的虫卵投放装置搭载在植保无人机上，能实现快速、准确投放，无需大量人力同时作业即可提高作业效率，解决现有技术之不足，显著提高投放成功率和防治效果，具有非常好的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及基于生物防治的虫卵投放装置，应用于生物防治技术领域，具体是一种应用于无人机上的基于生物防治的虫卵投放装置。
背景技术
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，许多害虫的天敌又大量被杀灭，致使一些害虫十分猖獗。此外，许多种化学农药严重污染水体、大气和土壤，并通过食物链进入人体，危害人群健康。利用生物防治病虫害，就能有效地避免上述缺点，因而具有广阔的发展前途。
生物防治方法是利用生态系统中各种生物之间相互依存、相互制约的生态学现象和某些生物学特性，以防治危害农业、仓储、建筑物和人群健康的生物的措施。
例如具有重要经济、社会、生态效益的大面积种植的杨树极易感染病虫害，导致大面积损失，杨树的食叶害虫包括杨小舟蛾、杨扇舟蛾、分月扇舟蛾以及杨二尾舟蛾等等，这些害虫世代多、产卵量大、幼虫孵化率高，虫口数据易在短时间内剧增，近年已在各杨树栽培区大面积爆发，有相关调查表明，6、7月杨树因食叶害虫的影响而失叶30%-100%，当年材积生长率降低34%-49%。为优化林地生态环境，促进农林生产协调发展，采用释放天敌昆虫的生物防治技术效果显著。
再例如玉米和水稻的防治，采用释放天敌昆虫（例如赤眼蜂）的生物防治技术效果显著，且对环境没有任何污染，对人畜安全，保持生态平衡。
作为生物防治方法之一的赤眼蜂防虫技术，其原理是：赤眼蜂为卵寄生蜂，可将卵产在玉米螟、黏虫、条螟、棉铃虫、斜纹夜蛾和地老虎等鳞翅目害虫的卵内，孵出的幼虫在蛾类的卵中寄生，从而使蛾类的卵不能孵化，进而实现间接杀灭害虫。此外，赤眼蜂的利用价值在于：1、可以大批量人工饲养繁殖，大面积用于防治。2、防虫效果好且稳定。因此，赤眼蜂已大量应用于生物防治技术领域。
利用赤眼蜂防虫中最重要的是放蜂技术，放蜂技术最关键的是放蜂日期的确定，这是影响防治效果的最重要因素，赤眼蜂放早了，田间害虫卵少，大量的赤眼蜂找不到寄主，两三天后即死亡，造成浪费，而赤眼蜂放晚了，田间害虫已经孵化，而赤眼蜂为卵寄生蜂，对幼虫无效致使防治失败。因此，在短时间内保证大范围快速、准确的投放蜂卵，能显著提高投放成功率。而目前的投放方法是将赤眼蜂卵用胶均匀的粘在一定规格的纸上，投放时再将纸撕成小块进行投放，这种投放方法需要大量人力同时作业才能保证赤眼蜂卵准时投放，每个人一天只能保证1-2亩地的投放任务，因此作业效率低。
发明内容
在下文中给出了关于本发明实施例的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
根据本申请的一个方面，提供一种基于生物防治的虫卵投放装置，包括用于放置虫卵球的箱体，箱体内由若干排一端部向下倾斜的导向板分隔，虫卵球放置于导向板上；导向板的末端（较矮的一侧）设有防止虫卵球下落的限位组件，限位组件在驱动组件的驱动下打开导向板的通道口或者关闭导向板的通道口；限位组件打开导向板的通道口时，虫卵球在重力的作用下向下掉落；限位组件关闭导向板的通道口时，虫卵球由限位组件限位而阻止运动。
作为一种可行的方案，所述限位组件包括位于各导向板的通道口的限位开关、连接各限位开关的驱动杆，驱动杆与驱动组件连接，并在驱动组件的驱动下做上下运动，以使驱动杆上的限位开关打开导向板的通道口或者关闭导向板的通道口。
进一步的，所述驱动组件包括与驱动杆连接的渐开线凸轮以及驱动渐开线凸轮转动的舵机，驱动杆由渐开线凸轮驱动；渐开线凸轮在舵机保持均匀的转速的过程中转换舵机的转动运动为驱动杆的直线运动。同时，为保证所有的虫卵球箱体内部不会产生拥挤，驱动杆在不断向下运动的过程中会顺序打开每一层的导向板的通道口处的限位开关，然后依次释放每一层导向板上装载的虫卵球，也即每一层的导向板装载的虫卵球并不同时下落。
作为另一种可行的方案，所述限位组件包括位于各导向板的通道口的扇形限位件、连接各扇形限位件的转动杆，转动杆与驱动组件连接，并在驱动组件的驱动下做旋转运动，以使驱动杆上的扇形限位件打开导向板的通道口或者关闭导向板的通道口。更进一步的，所述驱动组件包括驱动转动杆转动的舵机。
同时，为保证所有的虫卵球箱体内部不会产生拥挤，各扇形限位件为扇形结构，且该扇形结构的角度逐渐缩小，也即各扇形限位件的扇形的弧长依次缩小，以使每一层的导向板的通道口处的扇形限位件依次打开，然后依次释放每一层导向板上装载的虫卵球。
为了实现快速、准确投放，所述导向板上设有倾斜导向轨，虫卵球卡置于倾斜导向轨上。
进一步的，所述虫卵球包括左半球和右半球，左半球与右半球配合在一起形成一个完整的虫卵球，且左半球和右半球之间具有与倾斜导向轨结构相配合的凹槽，以使其可卡置于倾斜导向轨上。具体的，为了提高虫卵存活率，其具体结构设计如下：包括左半球、右半球和两个连接头, 所述左半球、右半球均包括球面和设在球面中间的空心圆柱，所述空心圆柱用于容纳虫卵，且所述空心圆柱的壁上设有若干个出卵口；所述空心圆柱具有朝向球心的顶端，所述两个连接头分别连接在所述两个半球的空心圆柱的顶端，且所述两个连接头分别为公头和母头；所述左半球和右半球通过所述两个连接头的卡扣连接组合在一起。
为了进一步方便投放虫卵，箱体内最底部（位于最底层导向板之下）还设有用于将虫卵球劈开成两半的劈开组件。
所述劈开组件包括把虫卵球劈开成两半的直角劈尖、用于限位虫卵球并使直角劈尖将其劈开的驱动部以及用于支撑直角劈尖和驱动部的支架。
作为一种可行的方案，所述驱动部包括轴承、设于轴承上的滚轮以及驱动滚轮转动的步进电机，步进电机带动滚轮转动，直角劈尖与滚轮共同作用把虫卵球劈开成两半。其中，步进电机还可以通过调节滚轮的转速，从而控制虫卵球的投放速度。
此外，为了进一步方便、有序、准确的投放虫卵，箱体内部位于导向板的通道口的一侧的内壁上设有导轨，以引导虫卵球释放的时候进行竖直运动。
本申请的基于生物防治的虫卵投放装置搭载在植保无人机上，具有如下优点：
1、通过整个投放装置的自动化投放，可实现无需大量人力同时作业即可提高作业效率，解决现有技术之不足，显著提高投放成功率和防治效果，具有非常好的实用价值；
2、通过驱动组件对每排、每列以及每个虫卵球的精确控制，可实现精准的投放，准确到每一个虫卵球的投放控制和速度控制，从而大大提高了提高投放准确率和防治效果；
3、其中虫卵球的左半球和右半球之间还设置有连接线，虫卵球在释放后被分裂为两个半球结构后仍然保持连接，从而可以悬挂在竖直或农作物或其它凸起物体上，具有很好的通风采光效果，可适用于特殊的作业环境，经过试验证明，该种设计能够保证虫卵95%以上的寄生存活率，起到很好的害虫防治效果；
4、此外，本申请对虫卵球的运动轨迹还进行了很好的设计，当通过限位组件打开导向板的通道口时，虫卵球在重力的作用下向下掉落，同时，箱体内部位于导向板的通道口的一侧的内壁上设有导轨，以引导赤眼蜂球释放的时候进行竖直运动，从而进一步保证了虫卵球的垂直下落轨迹，进一步保障了投放成功率、虫卵的寄生存活率以及防治效果。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：
图1为本发明的实施例1的基于生物防治的虫卵投放装置的整体示意图；
图2为本发明的实施例1的基于生物防治的虫卵投放装置的箱体的示意图；
图3为本发明的实施例1的基于生物防治的虫卵投放装置的箱体的内部示意图；
图4为图3中的A处局部示意图；
图5为本发明的实施例1的基于生物防治的虫卵投放装置的驱动杆的示意图；
图6a、图6b、图6c、图6d、图6e和图6f分别为驱动杆在向下运动过程中的不同时刻的限位开关的依次打开示意图；
图7为本发明的实施例1的限位组件的俯视图；
图8为本发明的实施例1的驱动组件的示意图；
图9为本发明的实施例1的基于生物防治的虫卵投放装置安装在无人机上的示意图；
图10为本发明的实施例2的基于生物防治的虫卵投放装置的内部结构示意图；
图11为本发明的实施例2的局部结构示意图；
图12为本发明的实施例2的限位组件的示意图；
图13为本发明的实施例2的基于生物防治的虫卵投放装置中限位组件的状态示意图；
图14为本发明的实施例2的基于生物防治的虫卵投放装置安装在无人机上的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
作为一个具体的实例，本申请以赤眼蜂为例来阐述该投放装置，但本领域的技术人员应当知晓，该装置不限于适用赤眼蜂，同时也适用于其他应用生物防治技术的虫卵。
参见图1-图9，本发明的一种基于生物防治的虫卵投放装置，包括用于放置赤眼蜂球的箱体201。本实施例中，该箱体201内由6排导向板200分隔，若干个赤眼蜂球放置于导向板上，且导向板200的一端部向下倾斜在其端部形成赤眼蜂球释放的通道口。赤眼蜂球包括左半球101和与其配合在一起形成一个完整赤眼蜂球的右半球101a。具体的，为了提高虫卵存活率，其具体结构设计如下：包括左半球、右半球和两个连接头, 左半球、右半球均包括球面和设在球面中间的空心圆柱，空心圆柱用于容纳虫卵，且空心圆柱的壁上设有若干个出卵口；空心圆柱具有朝向球心的顶端，两个连接头分别连接在两个半球的空心圆柱的顶端，且两个连接头分别为公头和母头；左半球和右半球通过两个连接头的卡扣连接组合在一起。此外，左半球和右半球之间还设置有连接线，投放的赤眼蜂释放球可以在分裂为两个半球结构后保持连接，从而可以悬挂在竖直或农作物或其它凸起物体上，以适用于特殊的作业环境。经过试验证明，上述的设计能够保证赤眼蜂95%以上的寄生率，起到很好的害虫防治效果。
参见图3，箱体201内部位于导向板200的通道口的一侧的内壁上设有导轨701，以引导赤眼蜂球释放的时候进行竖直运动。图示中的601为赤眼蜂容纳箱的侧板。当通过限位组件打开导向板的通道口时，虫卵球在重力的作用下向下掉落，同时，箱体内部位于导向板的通道口的一侧的内壁上设有导轨，以引导赤眼蜂球释放的时候进行竖直运动，从而进一步保证了虫卵球的垂直下落轨迹。
导向板200的末端（较矮的一侧，也即导轨701的一侧）设有防止赤眼蜂球下落的限位组件，限位组件在驱动组件的驱动下打开导向板200的通道口或者关闭导向板200的通道口；限位组件打开导向板200的通道口时，赤眼蜂球在重力的作用下向下掉落；限位组件关闭导向板200的通道口时，赤眼蜂球由限位组件限位而阻止运动。本实施例中，参见图5，限位组件包括位于6个导向板的通道口的6个限位开关（自下而上分别记为限位开关401b、402b、403b、404b、405b、406b）、以及连接各限位开关的驱动杆407，驱动杆407上设有与限位开关401b、402b、403b、404b、405b、406b对应的限位开关联动件401a、402a、403a、404a、405a、406a。参见图2，标号401、402、403、404、405、406分别是限位开关联动件401a、402a、403a、404a、405a、406a的触动开关（或称开启按钮或者开启开关）。驱动杆407与驱动组件连接，并在驱动组件的驱动下做上下运动，以使驱动杆上的触动开关401、402、403、404、405、406依次被触动，进而使限位开关联动件401a、402a、403a、404a、405a、406a联动与其对应的限位开关401b、402b、403b、404b、405b、406b动作，使其打开导向板的通道口或者关闭导向板的通道口。
其驱动组件包括与驱动杆407连接的渐开线凸轮301以及驱动渐开线凸轮301转动的舵机302，驱动杆407由渐开线凸轮301驱动。同时，为保证所有的赤眼蜂球箱体内部不会产生拥挤，驱动杆407在不断向下运动的过程中会顺序打开每一层的导向板的通道口处的限位开关，然后依次释放每一层导向板上装载的赤眼蜂球，也即每一层的导向板装载的赤眼蜂球并不同时下落。
此外，导向板200上设有倾斜导向轨202。参见图5，自上而下的倾斜导向轨依次记为202、202a、202b、202c、202d。左半球101和右半球101a之间具有与倾斜导向轨202的结构相配合的凹槽，以使其可横跨卡置于倾斜导向轨202上。例如图5中，赤眼蜂球与倾斜导向轨202之间相互卡位，限位开关406b从侧面卡住赤眼蜂球，阻止其向前方的运动，当限位开关联动件406a在驱动杆407的带动下向下运动的过程中，限位开关联动件406a上的斜台会向右推动限位开关406b的左端，于是限位开关406b向右运动，打开通道，赤眼蜂球（101与101a的组合）就在重力的作用下向下掉。
此外，参见图1，箱体内最底部（位于最底层导向板之下）设有用于将赤眼蜂球劈开成两半的劈开组件。劈开组件包括把赤眼蜂球劈开成两半的直角劈尖106、用于限位虫卵球并使直角劈尖将其劈开的驱动部以及用于支撑直角劈尖106和驱动部的支架104。驱动部包括轴承105、设于轴承105上的滚轮102以及驱动滚轮102转动的步进电机103，步进电机103带动滚轮102转动，当赤眼蜂球在重力的作用下向下掉时，经过劈开组件，在直角劈尖106与滚轮102共同作用下把赤眼蜂球劈开成两半之后再进行释放。步进电机103还通过调节滚轮102的转速，从而控制虫卵球的投放速度。
图6a、图6b、图6c、图6d、图6e和图6f分别表示当驱动杆407在不断向下运动的过程中会顺序的依次打开每一层的限位开关406b、405b、404b、403b、402b、401b，然后依次释放每一层内部装载的赤眼蜂球（101与101a的组合）。
图7从俯视图的角度解释了限位开关的工作原理。
如图8所示，驱动杆407被渐开线凸轮301驱动，渐开线凸轮301的作用是在舵机302保持均匀的转速的过程中转换舵机302的转动运动为驱动杆407的直线运动。
图9为本发明的整个赤眼蜂投放箱安装在无人机上的示意图，通过无人机进行投放，大大提高了作业效率，且实现了快速、准确投放，显著提高了投放成功率和防治效果。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是，其限位组件和驱动组件不同。
参见图10-图13，本实施例中，限位组件包括位于6个导向板的通道口的扇形限位件（自下而上依次记为501、502、503、504、505、506）、连接各扇形限位件的转动杆606，转动杆606与驱动组件连接，并在驱动组件的驱动下做旋转运动，以使驱动杆上的扇形限位件打开导向板的通道口或者关闭导向板的通道口。本实施例中的驱动组件采用舵机302实现。
为保证所有的赤眼蜂球箱体内部不会产生拥挤，参见图12，各扇形限位件为扇形结构，且该扇形结构的角度逐渐缩小，也即各扇形限位件的扇形的弧长依次缩小，以使每一层的导向板的通道口处的扇形限位件依次打开，然后依次释放每一层导向板上装载的赤眼蜂球。
工作时，舵机302带动转动杆606转动，转动杆606上分布的扇形限位件501、502、503、504、505、506，在转动杆606转动相同的角度的时候，每一个扇形限位件的限位变形是一致的，而每一个扇形限位件的总限位尺寸是不一致的，于是，能够通过舵机302的有序转动驱动转动杆606的转动来实现每一层赤眼蜂球的分层打开之后顺序的向下滚动运动。这样能够保证所有的赤眼蜂球在赤眼蜂容纳箱内部不会产生拥挤的可能性。如图13所示，当上面的扇形限位件已经打开之后，下面的扇形限位件还处于关闭状态。
图14为本发明的整个赤眼蜂投放箱安装在无人机上的示意图，通过无人机进行投放，大大提高了作业效率，且实现了快速、准确投放，显著提高了投放成功率和防治效果。
在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以用相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于生物防治的虫卵投放装置，其特征在于：包括用于放置虫卵球的箱体，箱体内由若干排一端部向下倾斜的导向板分隔，虫卵球放置于导向板上；导向板的末端设有防止虫卵球下落的限位组件，限位组件在驱动组件的驱动下打开导向板的通道口或者关闭导向板的通道口；限位组件打开导向板的通道口时，虫卵球在重力的作用下向下掉落；限位组件关闭导向板的通道口时，虫卵球由限位组件限位；
箱体内部位于导向板的通道口的一侧的内壁上设有导轨，当通过限位组件打开导向板的通道口时，虫卵球在重力的作用下向下掉落，同时，箱体内部位于导向板的通道口的一侧的内壁上设有导轨，以引导赤眼蜂球释放的时候进行竖直运动。
2.根据权利要求1所述的基于生物防治的虫卵投放装置，其特征在于：所述限位组件包括位于各导向板的通道口的限位开关、连接各限位开关的驱动杆，驱动杆与驱动组件连接，并在驱动组件的驱动下做上下运动，以使驱动杆上的限位开关打开导向板的通道口或者关闭导向板的通道口。
3.根据权利要求2所述的基于生物防治的虫卵投放装置，其特征在于：所述驱动组件包括与驱动杆连接的渐开线凸轮以及驱动渐开线凸轮转动的舵机，驱动杆由渐开线凸轮驱动；渐开线凸轮在舵机保持均匀的转速的过程中转换舵机的转动运动为驱动杆的直线运动，驱动杆在不断向下运动的过程中顺序打开每一层的导向板的通道口处的限位开关，然后依次释放每一层导向板上装载的虫卵球。
4.根据权利要求1所述的基于生物防治的虫卵投放装置，其特征在于：所述限位组件包括位于各导向板的通道口的扇形限位件、连接各扇形限位件的转动杆，转动杆与驱动组件连接，并在驱动组件的驱动下做旋转运动，以使驱动杆上的扇形限位件打开导向板的通道口或者关闭导向板的通道口。
5.根据权利要求4所述的基于生物防治的虫卵投放装置，其特征在于：各扇形限位件为扇形结构，且该扇形结构的角度逐渐缩小，以使每一层的导向板的通道口处的扇形限位件依次打开，然后释放每一层导向板上装载的虫卵球。
6.根据权利要求4所述的基于生物防治的虫卵投放装置，其特征在于：所述驱动组件包括驱动转动杆转动的舵机。
7.根据权利要求1-6任一所述的基于生物防治的虫卵投放装置，其特征在于：所述导向板上设有倾斜导向轨，虫卵球卡置于倾斜导向轨上。
8.根据权利要求7所述的基于生物防治的虫卵投放装置，其特征在于：所述虫卵球包括左半球和右半球，左半球与右半球配合在一起形成一个完整的虫卵球，且左半球和右半球之间具有与倾斜导向轨结构相配合的凹槽，以使其可卡置于倾斜导向轨上。
9.根据权利要求8所述的基于生物防治的虫卵投放装置，其特征在于：所述箱体内最底部还设有用于将虫卵球劈开成两半的劈开组件。
10.根据权利要求9所述的基于生物防治的虫卵投放装置，其特征在于：所述劈开组件包括把虫卵球劈开成两半的直角劈尖、用于限位虫卵球并使直角劈尖将其劈开的驱动部以及用于支撑直角劈尖和驱部的支架。
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