CN109398712A - 无人机播撒装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机播撒装置，包括无人机以及搭载在无人机上的下种组件和播撒组件；下种组件包括种箱盖、载种箱、导流管以及限流挡板，载种箱顶部与种箱盖固定连接，并通过种箱盖固定在无人机的旋翼机架下方，导流管与载种箱的底部连通，导流管和载种箱对接处设有电动的限流挡板，通过限流挡板控制导流管截面调整载种箱的下种流量；播撒组件包括播撒安装板以及由播撒电机驱动的播撒盘，播撒安装板通过可拆卸的管夹固定在无人机支撑架的杆件上，播撒电机固定在播撒安装板上，并与相对播撒安装板转动设置的播撒盘传动连接，下种组件的导流管位于播撒盘上方。本发明装置结构合理，可以针对不同种子的播撒效果进行对应调节，保证播撒效果的最优化。
Description
技术领域
本发明属于农业播种设备，具体涉及一种无人机播撒装置。
背景技术
农业机械化发展是现代农业发展的必要条件。种子播撒是一项比较难的技术，因为播撒密度较难控制，如果播撒密度过大，会导致个体发育太差，易倒伏；如果密度太低，则会导致严重减产。目前播撒主要分为人力播撒与机械播撒，人力播撒不但劳动强度大，工作时间长，而且对于播撒密度的控制需要一定经验的把握，新手容易造成播撒不均匀的现象。机械播撒主要分为人工手持式机械与陆地机械，手持式机械需要人工背负种子下地播种，劳动强度大，同时效率不高，陆地机械适合与大面积的播撒，效率高，但存在下地困难，对播种地形要求严格，重量大，容易对土地造成损伤等缺点。
随着科学技术的进步，新兴的无人机开始应用到在农业机械化中，大功率的无人机具有结构简单、体积小、重量轻、载重大、操作简单的特点，应用十分广泛，如申请号为201410455577.1的中国专利公开了一种基于无人机平台的精量播种作业系统及方法，使用单旋翼无人机作为平台进行了风场播种；申请号为201521123128.3的中国专利公开了一种无人播种施肥装置，对无人机搭载的播种结构进行了设计，但下种口较小时，漏种效果不好，同时下种口相对于播撒圆盘的位置固定，使种子落于播撒圆盘位置不可变，而种子落于圆盘的位置对于最终播撒效果有很大影响，会造成播撒出去的种子分布基本固定，参数可调性不高。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对现有无人机在农业播种技术上的上述缺陷，提供一种新型的无人机播撒装置，促进种子的均匀下落的同时可以改变下种口相对于播撒组件的位置，适应性广，对地形适应性好，效率高。
本发明采用如下技术方案实现：
一种无人机播撒装置，包括无人机1以及搭载在无人机1上的下种组件2和播撒组件3；
所述下种组件2包括种箱盖21、载种箱22、导流管28以及限流挡板210，所述载种箱22顶部与种箱盖21固定连接，并通过种箱盖21固定在无人机1的旋翼机架下方，所述导流管28与载种箱22的底部连通，所述导流管28和载种箱22对接处设有电动的限流挡板210，通过限流挡板210控制导流管截面调整载种箱的下种流量；
所述播撒组件3包括播撒安装板32以及由播撒电机31驱动的播撒盘37，所述播撒安装板32通过可拆卸的管夹固定在无人机支撑架4的杆件上，所述播撒电机31固定在播撒安装板32上，并与相对播撒安装板32转动设置的播撒盘37传动连接，所述下种组件2的导流管28位于播撒盘37上方。
进一步的，所述无人机支撑架4包括撑杆41和横杆42，所述撑杆41与无人机1的旋翼机架固定连接，用于支撑整个无人机1，所述横杆42通过第一管夹43水平连接在撑杆41之间，所述播撒安装板32通过第二管夹44固定在横杆42上。
进一步的，所述播撒安装板32上设有调节第二管夹44固定位置的播撒组件安装槽311，所述播撒组件安装槽311与横杆42的轴向交错设置，所述第二管夹44通过连接件固定在播撒组件安装槽311中。
进一步的，所述播撒组件3还包括播撒平台36，所述播撒平台36固定在播撒安装板32和播撒盘37之间，其上设有围绕播撒盘37周向布置的挡板，所述挡板设有播撒开口，所述播撒盘37沿径向方向布置有播撒叶片38。
进一步的，所述播撒平台36上连接有定位盖板314，所述定位盖板314盖装在播撒平台36上，并与播撒平台36之间具有至少两个转动位置的定位连接结构；所述导流管28的末端通过柔性连接管220固定对接在定位盖板314上的孔位中，与下方的播撒盘37对接。
进一步的，所述播撒安装板32上设置微调播撒平台36位置的播撒平台安装槽310。
在本发明的一种无人机播撒装置中，所述下种组件2还包括搅动轴26，所述搅动轴26转动设置限流挡板210上方的载种箱22内，所述搅动轴26与搅动电机24传动连接，通过调整种子落于播撒盘37上的相对位置、以及搅动轴26转动速度、限流挡板210开口宽度可以实现不同颗粒种子的均匀性播撒。
进一步的，所述载种箱22与导流管28对接的底部出口外固定套接有锁紧块27，所述锁紧块27上分别固定搅动电机安装板23和伺服电机安装板211，驱动搅动轴26的搅动电机24固定安装在搅动电机安装板23上，驱动限流挡板210的伺服电机212固定安装在伺服电机安装板211上。
进一步的，所述限流挡板210摆动安装在锁紧块27上，通过摆臂218与伺服电机212传动连接，所述限流挡板210以伺服电机212的电机轴为摆动中心。
进一步的，所述锁紧块27底部固定设有与载种箱22底部出口同轴对接的安装筒29，所述导流管28与安装筒29固定套接。
进一步的，所述载种箱22上设有用于添加种子的进种口213。
本发明采用多旋翼无人机，将下种组件和播撒组件分别固定在无人机的旋翼机架和支撑架上，整个装置结构合理，下种装置内设置搅动轴和限流挡板，可以有效防止卡种，并且可以对下种流量进行条调节；播撒组件的播撒盘相对下种组件的下种口位置可以进行调整，可以根据不同种子的播撒参数进行调整，有利于针对不同种子的播撒效果进行对应调节，保证播撒效果的最优化。
另外，本发明同时也适用于颗粒固态肥料的播撒。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为实施例中的无人机播撒装置整体结构示意图。
图2为实施例中的下种组件结构示意图。
图3为实施例中的载种箱结构示意图。
图4为实施例中的种箱盖结构示意图。
图5为实施例中的限流挡板结构示意图。
图6为实施例中的播撒组件结构示意图。
图7为实施例中的播撒盘结构示意图。
图8为实施例中的播撒组件安装板结构示意图。
图9为实施例中的播撒盘上的下种位置调节示意图。
图中标号：
1-无人机，
2-下种组件，
21-种箱盖，22-载种箱，23-搅动电机安装板，24-搅动电机，25-搅动联轴器，26-搅动轴，27-锁紧块，28-导流管，29-安装筒，210-限流挡板，211-伺服电机安装板，212-伺服电机，213-进种口，214-第一连接柱，215-搅动轴入口，216-种箱盖固定孔，217-载种箱固定孔，218-摆臂，219-花键孔，220-柔性连接管；
3-播撒组件，
31-播撒电机，32-播撒安装板，33-播撒联轴器，34-第二连接柱，35-输出轴，36-播撒平台，37-播撒盘，38-播撒叶片，39-平头孔，310-播撒平台安装槽，311-播撒组件安装槽，312-播撒电机安装孔，313-播撒电机输出孔，314-定位盖板，315-定位螺钉，316-调节槽；
4-无人机支撑架，
41-撑杆，42-横杆，43-第一管夹，44-第二管夹。
具体实施方式
实施例
参见图1，图示中的无人机播撒装置为本发明的优选方案，具体包括无人机1、下种组件2、播撒组件3和无人机支撑架4四个部分，其中无人机1采用六旋翼无人机，提供整个播撒装置的飞行动力，也可以根据实际应用的载重要求采用不同参数的多旋翼无人机；下种组件2固定在无人机1的旋翼机架下方，用于存储播撒的种子并且将种子导流到播撒组件3；无人机支撑架4固定在无人机旋翼机架的底部，包括与无人机的旋翼机架对称连接的两组撑杆41，撑杆41的设置与现有无人机支撑架结构相同，用于着陆时支撑无人机，本实施例还在两组撑杆41之间连接设置两根平行的横杆42，播撒组件3固定安装在横杆42上，用于接收下种组件2落下的种子并且将种子通过转动离心力进行播撒。
横杆42和撑杆41之间通过第一管夹43固定连接，播撒组件3通过第二管夹44固定在横杆42上，管夹43采用螺钉锁紧的可拆卸式管夹，利用可以通过拆卸管夹来调整播撒组件3在无人机支撑架4上的位置，进而实现播撒组件3和下种组件2之间的相对位置调整。
无人机1的结构方案以及控制原理可参考现有多旋翼无人机，本实施例在此不做赘述。
以下结合图2至图5详细说明下种组件2的具体结构特征。
下种组件2具体包括种箱盖21、载种箱22、搅动电机安装板23、搅动电机24、搅动联轴器25、搅动轴26、锁紧块27、导流管28、安装筒29、限流挡板210、伺服电机安装板211、伺服电机212、进种口213、第一连接柱214。
如图2和图3中所示，载种箱22顶部与种箱盖21固定连接，并通过种箱盖21固定在无人机1的旋翼机架下方，载种箱22尽量设置在无人机1的旋翼机架中心位置，保持下种组件的重心与无人机1的中心在同一竖直方向上，有利于无人机在控制播种飞行的姿态控制。结合图4所示，种箱盖21上设置有种箱盖固定孔216和载种箱固定孔217，种箱盖21采用螺纹连接件通过种箱盖固定孔216与无人机1的旋翼机架底部固定连接，载种箱22采用第一连接柱214通过载种箱固定孔217与种箱盖21固定连接。
在载种箱22的侧面连通设置有进种口213，可以在不用拆下种箱盖或载种箱的情况下向载种箱22内部添加种子。
载种箱22底部设置呈漏斗状，漏斗底部开口与导流管28对接，通过导流管28将载种箱22内部的种子引流落入到播撒组件3上。在导流管28与载种箱22的对接处设置有限流挡板210，该限流挡板210通过伺服电机212驱动，在导流管28和载种箱22之间摆动，调节种子从载种箱22进入到导流管28内部的流通截面，可以控制下种组件2的开启和关闭，同时还可以通过调整种子流通截面实现种子播撒的数量控制。
具体的，在载种箱22与导流管28对接的漏斗底部出口外固定套接有一个锁紧块27，锁紧块27底部通过螺纹连接固定一个安装筒29，安装筒29与载种箱22底部出口同轴对接，导流管28套接在安装筒29底部，并通过插销固定限位。在锁紧块27的一侧固定有伺服电机安装板211，伺服电机212固定安装在伺服电机安装板211上，结合图5所示，限流挡板210具有一个与载种箱22底部出口截面相同的圆形部分，在锁紧块27上设置有容纳该部分在载种箱22底部出口处横向摆动的槽位，该部分连接一摆臂218，摆臂218延伸到锁紧块27外侧的伺服电机安装板211底部，并与伺服电机212传动连接，利用伺服电机212的转动驱动限流挡板210摆动安装在载种箱22底部出口。摆臂218上加工有花键孔219，伺服电机212的电机轴上加工与之配合的花键，通过花键配合直接与摆臂218传动连接，使得限流挡板210以伺服电机212的电机轴为中心进行摆动。
在限流挡板210上方的载种箱22内部设置有搅动轴26，搅动轴26转动设置限流挡板210上方的载种箱22内，其上折弯形成搅动载种箱22内部种子的搅动叶片，另一端穿过载种箱内部上设置的搅动轴入口215与外部的搅动电机24传动连接，有效保证下种的均匀性。在锁紧块27的另一侧上固定连接有搅动电机安装板23，搅动电机24固定安装在搅动电机安装板23上，搅动电机24的电机轴通过搅动联轴器25与搅动轴26传动连接，并将搅动联轴器25两端分别与搅动电机的电机轴和搅动轴通过螺钉锁定。
以下结合图6至图8详细说明播撒组件3的具体结构特征。
播撒组件3具体包括播撒电机31、播撒安装板32、播撒联轴器33、第二连接柱34、输出轴35、播撒平台36、播撒盘37、播撒叶片38。其中播撒安装板32底部固定设置第二管夹44，并通过第二管夹44固定在无人机支撑架4的横杆42上，播撒盘37为圆盘，其上设置有若干组沿径向分布的播撒叶片38，如图7所示，播撒盘37与播撒电机31传动连接，转动安装于播撒安装板32上方，播撒电机31安装在播撒安装板32底部，并通过螺纹连接件固定在播撒安装板32上的播撒电机安装孔312上，播撒电机31的电机轴穿过播撒安装板32上的播撒电机输出孔313，并通过播撒联轴器33与输出轴35传动连接，播撒盘37的圆心位置加工有一个平头孔39，播撒盘37通过该平头孔39转动套装在输出轴35对应的平头结构上，播撒电机31通过平头传动结构驱动播撒盘37进行转动。
播撒平台36固定在播撒安装板32和播撒盘37之间，其具有围绕播撒盘37周向布置的挡板，挡板设有播撒开口，落在旋转的播撒盘37上的种子在离心力作用下沿着播撒叶片38向外移动，播撒平台36的挡板保证转动的播撒盘37通过其上的播撒开口处朝同一方向进行种子播撒。
导流管28顶端与载种箱22沿竖直方向对接，另一端出口沿水平方向过渡倾斜，这样避免从导流管28出来的种子竖直落到播撒组件上，造成过度弹跳而跳出播撒盘。同时，在播撒平台36上连接有定位盖板314，定位盖板314与播撒平台36的挡板围成的圆周大小相同，能够正好盖装在播撒平台36的挡板上，播撒平台36上设有一个连接孔位，导流管28的末端通过柔性连接管220固定对接在定位盖板314上的孔位中，将导流管28内的种子引流对接到下方播撒盘37上，柔性连接管220可采用塑料材质的波纹管。定位盖板314能够在播撒平台36上进行转动调整与播撒平台36的相对角度，结合图9中所示，在定位盖板314上设置有与播撒平台36的挡板顶部圆弧相同的弧形调节槽316，在播撒平台36的顶端对应位置设有螺纹孔，通过定位螺钉315穿过调节槽316与播撒平台36顶端的螺纹孔连接，可以将定位盖板314在调节槽316的弧形角度范围内定位连接在播撒平台36上的多个转动位置，已调整种子落在播撒盘37上的下种位置，导流管28与定位盖板314之间的柔性连接管220能够适应定位盖板314的转动调整。
导流管28延伸的柔性连接管管口(即下种口)一般情况按照播撒盘37顺时针旋转，导流管28的下种口在图9中XY坐标系右上半区，如坐标点(5，6)处，下种口相对于播撒盘37的位置可通过播撒平台36上的定位盖板314和定位螺钉315固定。通过调整种子落于播撒盘37上的相对位置、以及搅动轴26转动速度、限流挡板210开口宽度可以实现任何颗粒种子的均匀性播撒。
本实施例中的播撒组件3能够调整与下种组件2的导流管28的相对位置。具体的调整结构如下：如图8所示，在播撒安装板32上加工设有两组播撒平台安装槽310和播撒组件安装槽311，均为长条腰形槽，其中第二管夹44通过螺纹连接件固定在播撒组件安装槽311中，可以通过螺纹连接件调节安装在播撒组件安装槽311上的任意位置，同时通过第二管夹44将整个播撒安装板32固定在无人机支撑架4的横杆42上，其中播撒组件安装槽311与横杆42之间相互垂直，这样分别通过调整第二管夹44在横杆42上的夹持位置以及调整第二管夹44在播撒组件安装槽311的固定位置可以实现播撒安装板32的平面位置调整。同时播撒平台36的底板通过第二连接柱34支撑固定在播撒平台安装槽310上，可以微调播撒平台36与播撒盘37之间的现对位置。
本实施例中的电机控制方式，包括搅动电机24、伺服电机212以及播撒电机31均通过无人机1上的电源模块以及遥控模块进行供电和控制，具体关于电机的供电以及无线控制均为常规的电机控制技术，本领域技术人员可以根据选用的电机参数进行常规设计，本实施例在此不进行赘述。
通过本实施例进行播种的具体工作过程包括以下步骤：
a、向载种箱内装载种子后，控制无人机1起飞后保持一定高度并悬停；
b、通过遥控启动下种组件2中的搅动电机24和播撒组件中的播撒电机31；
c、启动下种组件2中的伺服电机212转到一定角度，使物料按照一定的流量进入播撒组件中的播撒盘37中，调整到合适的播撒电机转速，种子被播撒盘37上播撒叶片38抛出；
d、无人机根据设定路径参数自动飞行，实现种子的播撒；
e、无人机完成指定任务后返回起飞点悬停，将下种组件中的伺服电机212复位，关闭下种组件中的搅动电机24和播撒组件中的播撒电机31；
f、控制无人机降落，工作结束。
以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.无人机播撒装置，其特征在于：包括无人机(1)以及搭载在无人机(1)上的下种组件(2)和播撒组件(3)；
所述下种组件(2)包括种箱盖(21)、载种箱(22)、导流管(28)以及限流挡板(210)，所述载种箱(22)顶部与种箱盖(21)固定连接，并通过种箱盖(21)固定在无人机(1)的旋翼机架下方，所述导流管(28)与载种箱(22)的底部连通，所述导流管(28)和载种箱(22)对接处设有电动的限流挡板(210)，通过限流挡板(210)控制导流管截面调整载种箱的下种流量；
所述播撒组件(3)包括播撒安装板(32)以及由播撒电机(31)驱动的播撒盘(37)，所述播撒安装板(32)通过可拆卸的管夹固定在无人机支撑架(4)的杆件上，所述播撒电机(31)固定在播撒安装板(32)上，并与相对播撒安装板(32)转动设置的播撒盘(37)传动连接，所述下种组件(2)的导流管(28)位于播撒盘(37)上方。
2.根据权利要求1所述的无人机播撒装置，所述无人机支撑架(4)包括撑杆(41)和横杆(42)，所述撑杆(41)与无人机(1)的旋翼机架固定连接，用于支撑整个无人机(1)，所述横杆(42)通过第一管夹(43)水平连接在撑杆(41)之间，所述播撒安装板(32)通过第二管夹(44)固定在横杆(42)上。
3.根据权利要求2所述的无人机播撒装置，所述播撒安装板(32)上设有调节第二管夹(44)固定位置的播撒组件安装槽(311)，所述播撒组件安装槽(311)与横杆(42)的轴向交错设置，所述第二管夹(44)通过连接件固定在播撒组件安装槽(311)中。
4.根据权利要求3所述的无人机播撒装置，所述播撒组件(3)还包括播撒平台(36)，所述播撒平台(36)固定在播撒安装板(32)和播撒盘(37)之间，其上设有围绕播撒盘(37)周向布置的挡板，所述挡板设有播撒开口，所述播撒盘(37)沿径向方向布置有播撒叶片(38)。
5.根据权利要求4所述的无人机播撒装置，所述播撒平台(36)上连接有定位盖板(314)，所述定位盖板(314)盖装在播撒平台(36)上，并与播撒平台(36)之间具有至少两个转动位置的定位连接结构；所述导流管(28)的末端通过柔性连接管(220)固定对接在定位盖板(314)上的孔位中，与下方的播撒盘(37)对接。
6.根据权利要求5所述的无人机播撒装置，所述播撒安装板(32)上设置微调播撒平台(36)位置的播撒平台安装槽(310)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的无人机播撒装置，所述下种组件(2)还包括搅动轴(26)，所述搅动轴(26)转动设置限流挡板(210)上方的载种箱(22)内，所述搅动轴(26)与搅动电机(24)传动连接，通过调整种子落于播撒盘(37)上的相对位置、以及搅动轴(26)转动速度、限流挡板(210)开口宽度可以实现不同颗粒种子的均匀性播撒。
8.根据权利要求7所述的无人机播撒装置，所述载种箱(22)与导流管(28)对接的底部出口外固定套接有锁紧块(27)，所述锁紧块(27)上分别固定搅动电机安装板(23)和伺服电机安装板(211)，驱动搅动轴(26)的搅动电机(24)固定安装在搅动电机安装板(23)上，驱动限流挡板(210)的伺服电机(212)固定安装在伺服电机安装板(211)上。
9.根据权利要求8所述的无人机播撒装置，所述限流挡板(210)摆动安装在锁紧块(27)上，通过摆臂(218)与伺服电机(212)传动连接，所述限流挡板(210)以伺服电机(212)的电机轴为摆动中心。
10.根据权利要求9所述的无人机播撒装置，所述锁紧块(27)底部固定设有与载种箱(22)底部出口同轴对接的安装筒(29)，所述导流管(28)与安装筒(29)固定套接。
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