CN109566408B - 一种无人机授粉装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机授粉装置，包括无人机本体，无人机本体的底部悬挂有花粉箱，花粉箱的底部设有出料口，出料口连接有向外延伸的至少一根出粉管，任一出粉管上设有气流增压装置以实现出粉管出口端的气压降低从而使花粉箱内的花粉被吸出。本发明的有益效果为：在不破坏花粉的前提下实现花粉的吸附，提升了花粉的流动速度，有效保证授粉效率。由于管内气流流动稳定、连续，气流方向一致性强，使得花粉运动轨迹的同一性高，避免花粉间相互碰撞，防止出粉管堵塞，提高花粉的运动连续性和本体完整性，保证了极佳的授粉效果，一定程度上提高了授粉效率和植被的坐果率。

Description

一种无人机授粉装置

技术领域

本发明涉及农业机械装备领域，特别涉及一种无人机授粉装置。

背景技术

辅助授粉是一项技术要求强、精度要求高、时间要求紧的作业。授粉效果受各种因素影响明显，对于授粉方式提出了很高的要求。目前的人工辅助授粉包括人力式和机械式，人力式辅助授粉不但劳动强度大、效率低，且授粉不均现象较明显，降低了制种的产量，同时花费大量时间；机械式授粉取代人力授粉能够有效提高工作效率。但现有的机械式授粉主要还局限于手持式机械授粉和行走式机械授粉两种形式。手持式机械授粉对于提高工作效率的水平非常有限；行走式机械又存在下田困难，行进速度低下。且上述两种机械式授粉都易损伤植株等许多难以应付的复杂田间环境问题。因此人们开始利用能够低空稳定飞行的无人飞行器实现辅助授粉。这种利用能够低空稳定飞行的无人飞行器辅助授粉方式解决了上述的人力式和机械式的诸多问题。如减小了劳动强度、降低了地形的影响，也避免损伤植株等。

但现有的无人飞行器授粉装置在授粉过程中却存在诸多问题：1、无外力作用直接喷洒花粉则花粉流速慢、授粉效率低，甚至会出现花粉堵塞出粉通道的现象。2、花粉箱内部设置风扇吹动花粉喷出，花粉流速虽然加快了，但因吹动花粉的气流不均匀，花粉在运动的过程中，运动轨迹不平稳，花粉很容易碰到风扇扇叶，导致部分花粉损坏，授粉效果不理想。

发明内容

针对以上技术需求以及现有技术缺陷，本发明在总结现有技术的基础之上，开发出一种结构简单、授粉效率高且花粉不易受损的无人机授粉装置。

本发明具体技术方案如下：

一种无人机授粉装置，包括无人机本体，所述无人机本体的底部悬挂有花粉箱，所述花粉箱的底部设有出料口，所述出料口连接有向外延伸的至少一根出粉管，任一所述出粉管上设有气流增压装置以实现出粉管出口端的气压降低从而使花粉箱内的花粉被吸出。

进一步的，所述气流增压装置包括依次连通的进气部、加压部、连接部和出风部；所述连接部穿过所述出粉管单侧管壁并与出粉管上所穿通孔紧密贴合，所述出风部位于所述出粉管内且出风部的出风口朝向出粉管的出口端。

进一步的，所述出风部包括呈中空设置的风道壳以及由所述风道壳围合形成的环形出风腔，所述出风腔沿气流流动方向的上游的横截面积小于下游的横截面积，所述出风部的出风口设于所述风道壳靠近出粉管入口端的端部。

进一步的，所述出粉管沿气流流动方向包括依次连通的输入管、输出管和喷嘴，所述输入管的入口端与所述出料口连通；

所述输入管沿气流流动方向呈渐扩型且管壁的母线与输入管的中心轴线之间的夹角为α，2°≤α≤6°；

所述输出管沿气流流动方向呈渐缩型且管壁的母线与输出管的中心轴线之间的夹角为β，1°≤β≤4°。

进一步的，所述出粉管沿气流流动方向还包括渐变管，所述渐变管的一端与所述输出管连接，另一端与所述喷嘴连接；所述渐变管沿气流流动方向呈渐缩型且管壁的母线与输入管的中心轴线之间的夹角为γ，1°≤γ≤5°。

进一步的，所述喷嘴包括文丘里管和喷口，所述文丘里管的入口端与所述渐变管的出口端连通，所述文丘里管的出口端与所述喷口连通。

进一步的，所述喷口的出口端背离所述无人机本体且朝下方倾斜，所述喷口的中心轴线与水平线的夹角为δ，10°≤δ≤40°；

所述无人机本体的顶部设有向外延伸的旋翼，所述喷口位于所述旋翼的正下方。

进一步的，所述花粉箱与所述输入管之间还设有分离装置，所述分离装置包括管状外壳体以及由上至下依次设于外壳体内部的上端盖、至少两根上引导管、固定片、与所述上引导管对应的下引导管和下端盖，所述外壳体的两开口端分别与花粉箱的出料口和输入管的入口端连通；所述上端盖、固定片、下端盖均与所述外壳体内壁固定连接；

所述上端盖和固定片轴向分别设有与上引导管一一对应的第一通孔和第二通孔，所述下端盖轴向设有与下引导管一一对应的第三通孔，所述上引导管的两开口端分别与第一通孔和第二通孔连通；所述下引导管的两开口端分别与第二通孔和第三通孔连通。

进一步的，所述分离装置还包括设于外壳体内部并与所述固定片底面抵接的旋转片以及设于所述旋转片和下端盖之间的舵机，所述舵机的顶部设有相对舵机轴向转动的摇臂，所述摇臂与所述旋转片连接并带动旋转片相对外壳体轴向转动，所述舵机的底部固定在所述下端盖上；

所述旋转片轴向设有与所述固定片上的第二通孔一一对应的第四通孔，所述下引导管的上开口端与旋转片抵接并与第四通孔连通，所述摇臂带动所述旋转片转动并实现第四通孔与第二通孔错位。

进一步的，所述花粉箱包括箱体和箱盖，所述箱盖上设有若干联通箱体内外的通孔；所述箱盖内表面设有阻挡花粉溢出的阻隔件；

所述花粉箱的中心轴线与所述无人机本体的中心轴线重合。

本发明的有益效果如下：

1、本技术方案中，通过在出粉管上设置气流增压装置，在出粉管内产生朝向出口端的高速气流，使得出粉管出口端的气压降低，利用吸力将花粉箱内的花粉吸出，并沿出粉管出口端快速喷出。上述过程在不破坏花粉的前提下实现花粉的吸附，提升了花粉的流动速度，有效保证授粉效率。由于管内气流流动稳定、连续，气流方向一致性强，使得花粉运动轨迹的同一性高，避免花粉间相互碰撞，防止出粉管堵塞，提高花粉的运动连续性和本体完整性，保证了极佳的授粉效果，一定程度上提高了授粉效率和植被的坐果率。

2、采用无人机授粉，有效降低了地理环境对授粉条件的影响，实现了在平原，丘陵等不同地理环境下的高效率授粉。无人机高空作业，有效解决不同高度的农作物、多种果树的授粉难题。

3、花粉箱包括箱体和箱盖，箱体呈漏斗状，出料口位于漏斗的最底端，花粉依靠重力滑落至出料口，有利于花粉箱内花粉的使用充分，防止留存。花粉箱的中心轴线与无人机本体的中心轴线重合，保证花粉箱对飞机的水平重心没有影响，有利于授粉的均衡性以及无人机本体飞行的安全性。

4、花粉从花粉箱吸附到出粉管内，由高速气流加速，再经过输入管的流量调节，输出管、渐变管以及文丘里管的三级压缩加速，最终由圆锥形喷口高速喷出，作用于无人机产生的下洗流场，实现花粉的高速、大范围喷洒。

5、喷口为圆锥渐扩形。其出口端背离无人机本体且朝下方倾斜，喷口的中心轴线与水平线的夹角为δ，10°≤δ≤40°。喷口的上述结构可以减少无人机飞行带来的横风对出粉管内气体流动的影响，同时有利于花粉喷出的扩散性效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为一种实施例所示的无人机授粉装置的结构示意图；

图2为图1中所示的分离式三通管的立体结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图1中所示的气流增压装置的结构示意图；

图5为图4中A-A的截面示意图；

图6为图1中所示的气流增压装置与出粉管配合的结构剖视图；

图7为图1中所示的出粉管的结构剖视图；

图8为图1中所示的分离装置的立体结构示意图；

图9为图8的正视图；

图10为图8的仰视图。

其中：1、无人机本体；2、花粉箱；3、出料口；4、出粉管；5、气流增压装置；6、箱盖；7、分离式三通管；8、主管；9、分隔板；10、支管；11、进气部；12、加压部；13、连接部；14、出风部；15、出风腔；16、出风口；17、输入管；18、输出管；19、喷嘴；20、渐变管；21、喷口；22、压缩段；23、喉管；24、扩散段；25、旋翼；26、分离装置；27、上端盖；28、上引导管；29、固定片；30、下引导管；31、下端盖；32、第一通孔；33、第三通孔；34、旋转片；35、舵机；36、摇臂；37、风道壳。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1所示，一种无人机授粉装置，包括无人机本体1，本方案中，无人机本体1为旋翼式无人机，具有对称设置的4个向外延伸的旋翼25。无人机本体1的底部悬挂有花粉箱2，花粉箱2的底部设有出料口3，出料口3连接有向外延伸的至少一根出粉管4，任一出粉管4上设有气流增压装置5以实现出粉管4出口端的气压降低从而使花粉箱2内的花粉被吸出。本方案中，出粉管4沿水平方向设置2根，且关于无人机本体1的中心轴线对称。通过在出粉管4上设置气流增压装置5，在该位置出粉管4内产生吹向出粉管4出口端的高速气流，从而带动出粉管4内周边气流同向运动，根据伯努利方程和流体力学原理，使得出粉管4出口端的气压降低，相较于花粉箱2内的气压，出粉管4出口端为低压状态，从花粉箱2到出粉管4的出口端形成正压力差。基于上述，花粉自花粉箱2被吸出并沿出粉管4规律性向前运动，最终由出粉管4的出口端快速喷出。

本技术方案中，通过在出粉管4上设置气流增压装置5，在出粉管4内产生朝向出口端的高速气流，使得出粉管4出口端的气压降低，利用吸力将花粉箱2内的花粉吸出，并沿出粉管4出口端快速喷出。上述过程在不破坏花粉的前提下实现花粉的吸附，提升了花粉的流动速度，有效保证授粉效率。由于管内气流流动稳定、连续，气流方向一致性强，使得花粉运动轨迹的同一性高，避免花粉间相互碰撞，防止出粉管4堵塞，提高花粉的运动连续性和本体完整性，保证了极佳的授粉效果，一定程度上提高了授粉效率和植被的坐果率。

同时，采用无人机授粉，有效降低了地理环境对授粉条件的影响，实现了在平原，丘陵等不同地理环境下的高效率授粉。无人机高空作业，有效解决不同高度的农作物、多种果树的授粉难题。

本方案中，花粉箱2包括箱体和箱盖6，箱体呈漏斗状，出料口3位于漏斗的最底端，花粉依靠重力滑落至出料口3，有利于花粉箱2内花粉的使用充分，防止留存。箱盖6的位置与机头的位置相同，箱盖6上设有若干联通箱体内外的通孔，以保持桶内气压与大气压相等。同时，箱盖6内表面还设有阻挡花粉溢出的阻隔件，该阻隔件完全覆盖箱盖6上的所有通孔，可选用棉花制成。

另外，花粉箱2的中心轴线与无人机本体1的中心轴线重合，保证花粉箱2对飞机的水平重心没有影响，有利于授粉的均衡性以及无人机本体1飞行的安全性。

具体的，结合图2和图3所示，花粉箱2与左右两根出粉管4通过分离式三通管7连通。其中，分离式三通管7中竖直方向的主管8与花粉箱2的出料口3连接。该主管8内沿分离式三通管7的对称面位置还设有3mm厚度的分隔板9，将分离式三通管7分为左右支管10，且左右支管10互不连通。为防止花粉在支管10内流动时被管壁粘接，导致花粉的利用率下降，左右支管10的内壁均进行光滑处理。同时，分离式三通管7的左右两侧的支管10在各自端部均设有与左右两侧的出粉管4连接的安装法兰。

气流增压装置5在本方案中为集成空气增倍器，每根出粉管4上均设有一套集成空气增倍器，且两套集成空气增倍器关于无人机本体1的中心轴线对称设置。具体的，结合图4-图6所示，气流增压装置5包括依次连通的进气部11、加压部12、连接部13和出风部14。其中，进气部11为中空圆柱体结构，圆柱体表面开有若干小孔使圆柱体内外连通。加压部12为中空腔体，内置电力马达和气旋加速器，用以给进入空气增倍器中的外部空气加压，经由气旋加速器加速后，空气流通速度最大被增大15倍左右。连接部13为中空圆柱体，连接部13穿过出粉管4单侧管壁并与出粉管4上所穿通孔紧密贴合，既确保气流增压装置5相对出粉管4不会前后、左右晃动，又保证出粉管4内的密封良好，使得气流增压装置5产生的高速气流能够高效的带动出粉管4内气流同向流动，防止连接部13漏气而影响带动效果。

出风部14位于出粉管4内且出风部14的出风口16朝向出粉管4的出口端。本方案中，出风部14为圆形，出风部14包括呈中空设置的风道壳37以及由风道壳37围合形成的环形出风腔15，出风腔15沿气流流动方向的上游前端(即前端)的横截面积小于下游(即后端)的横截面积，即出风腔15为前端狭窄后端宽厚的腔体。出风部14的进风口与连接部13的内腔连通，出风部14的出风口16设于风道壳37靠近出粉管4入口端的端部。前端狭窄后端宽厚的腔体迫使内部气流朝向后端更宽阔的空腔运动，不断“相互挤压”的空气最后只能从狭小的出风口16“泄露”出去。这种结构能够加强送风压力，使出风口16的气流更加快速。出风部14与出粉管4内壁过盈配合，以确保气流增压装置5固定牢固，工作过程不会产生轴向转动。

出风口16的宽度为0.2mm～0.3mm，本方案中，出风口16的宽度为0.25mm。确保出风口16吹出的气流流速高且流量足，流速与流量的叠加效应，使得该状态下的气流带动出粉管4内的气流同向运动的能量充足，提升花粉流动效率，降低花粉堵塞出粉管4的可能性，授粉效率增加。若小于0.2mm，则出风口16吹出的气流流速高但流量小，意味着高速气流的能量偏小，相应的高速气流带动出粉管4内的气流同向运动的能量不足，反而影响花粉流动效率。若大于0.3mm，则出风口16吹出的气流流量大但流速低，相应的该相对偏低速的气流带动出粉管4内的气流同向运动的能量也欠缺，同样影响花粉流动效率，增大花粉堵塞出粉管4的可能性。

气流增压装置5的设置在不破坏花粉的同时实现了花粉的吸附以及花粉的加速流动，同时确保花粉流动的连续性和稳定性，相应提高了授粉效率和植被的坐果率。

具体的，结合图7所示，出粉管4沿气流流动方向包括依次连通的输入管17、输出管18和喷嘴19，输入管17的入口端与花粉箱2的出料口3连通。本方案中，输入管17和输出管18的中心轴线重合。

其中，输入管17沿气流流动方向呈渐扩型且管壁的母线与输入管17的中心轴线之间的夹角为α，2°≤α≤6°，该α角即为本方案中的渐扩角。本方案中，输入管17的母线与输入管17的中心轴线之间的夹角α为4°。由于分离式三通管7的主管8和支管10连接处为直角，花粉随着气流通过此段管路时可能产生堆积，在保证流量的前提下势必影响花粉的连续性。故而待花粉进入输入管17后，有必要通过一渐扩型管路进行适当降速以实现花粉的积累，确保花粉具备充足流量基础上的连续性。相应的，当高速气流通过渐扩型管路时，渐扩角的大小不仅影响气流的流速，还会导致在部分渐扩面上产生紊流，从而增加气流的能量损耗，影响花粉的授粉效率。基于上述原因，既要保证具备充足流量的花粉是连续的，又不能过于降低花粉的流速、增加花粉在流动过程中的能量损耗，故而，本方案中，输入管17沿气流流动方向呈渐扩型，且渐扩角2°≤α≤6°。若α大于6°，则气流的流速降低明显，紊流现象突出，气流能量损失较大，降低花粉的授粉效率。若α小于2°，则在输入管17阶段，花粉要保证充足流量的连续性很难，导致花粉在最终喷出出粉管4后的均匀性降低，进而降低授粉效果。

另外，输入管17左右两端均设有安装法兰，其中，靠近花粉箱2一侧的法兰与分离式三通管7的支管10上的法兰对接后螺栓固定，为保证密封性，两法兰之间还设有密封圈。远离花粉箱2一侧的法兰在其竖直方向的顶部，沿径向可以设有贯穿单侧法兰壁和单侧管壁的通孔。气流增压装置5的连接部13可以穿过该通孔并与该通孔紧密配合。此时，花粉流过完整的输入管17后，连续性是较稳定的，流速是适当的，能量损耗是较优的。同时，该侧法兰还与输出管18通过法兰对接后螺栓固定。

输出管18沿气流流动方向呈渐缩型且管壁的母线与输出管18的中心轴线之间的夹角为β，1°≤β≤4°，该β角即为本方案中的渐缩角。本方案中，输出管18的长度为其大径尺寸的2倍，输出管18的母线与输出管18的中心轴线之间的夹角β为3°。花粉随着气流通过渐扩型输入管17后，花粉流量充沛，但速度有了一定程度的降低，同时花粉的流动方向出现一定程度的紊乱。此时，需增设一渐缩型管路对花粉进行整流，并提升花粉的流速，保证授粉效率。故而，输入管17后增设渐缩型输出管18，且渐缩角1°≤β≤4°。用于对花粉进行整流，保证花粉流动的稳定性，同时增加花粉的流动速度，有助于提升花粉的授粉效率。若β大于4°，则整流效果虽然明显，花粉稳定性和流速得到提到，然而，部分花粉触碰渐缩的管壁后，其运动方向发生改变，从而与流出方向的主流花粉产生冲撞，导致主流花粉的能量降低，影响花粉的授粉效果。若β小于1°，则整流效果很差，稳定性不强，影响花粉流速的提升，从而降低花粉的授粉效率。

另外，输出管18靠近输入管17的一端设有与输入管17配合的法兰，另一端设有与渐变管20配合的外螺纹。其中，上述法兰在其竖直方向的顶部，沿径向还可以设有贯穿单侧法兰壁和单侧管壁的通孔，气流增压装置5的连接部13还可以穿过该通孔并与该通孔紧密配合。此时，气流增压装置5产生的高速气流可以完整的通过输出管18的进一步增速，由此带动花粉的流速也是较高的。

为进一步提升花粉的流速，出粉管4沿气流流动方向还包括渐变管20，渐变管20的一端与输出管18连接，另一端与喷嘴19连接。具体的，其大径的一端设有螺纹，与输出管18的小径端螺纹连接。小径的一端设有法兰，与喷嘴19对接后螺栓固定。初次之外，输入管17、输出管18以及渐变管20的中心轴线重合。渐变管20沿气流流动方向呈渐缩型且管壁的母线与输入管17的中心轴线之间的夹角为γ，1°≤γ≤5°。该γ角即为本方案中的渐缩角。本方案中，渐变管20的母线与渐变管20的中心轴线之间的夹角γ为3°。相应的原理性描述参照输出管18，在此不予赘述。

其中，喷嘴19包括文丘里管和喷口21，文丘里管的入口端与渐变管20的出口端连通，文丘里管的出口端与喷口21连通。其中，文丘里管沿气流流动方向依次包括压缩段22、喉管23和扩散段24。同时，压缩段22、喉管23、扩散段24与渐变管20的中心轴线重合。压缩段22大孔径一端的直径为D，沿气流流动方向以锥角为20°±2°沿中心线收缩，本方案中，收缩角为20°。喉管23为一个短的直管段，直径约为1/3～1/4D，长度等于直径D。扩散段24的小径与喉管23相连，并沿着中心线以锥角为8°～15°扩散，本方案中，扩散角为12°。扩散段24的末端与喷口21连接。考虑到加工成本的约束以及装配的便捷性，本方案中，文丘里管和喷口21一体成型，内表面光滑处理，降低花粉的粘附效果，保证花粉流动的一致性和稳定性。

本方案中，喷口21为圆锥渐扩形。其出口端背离无人机本体1且朝下方倾斜，喷口21的中心轴线与水平线的夹角为δ，10°≤δ≤40°。具体的，δ为25°。喷口21的上述结构可以减少无人机飞行带来的横风对出粉管4内气体流动的影响，同时有利于花粉喷出的扩散性效果。若δ大于40°，则花粉喷出的扩散性效果不足，导致授粉效率不高；若δ小于10°，则飞行过程中，横风较易吹入出粉管4内，与花粉流动的方向相反，不仅阻碍花粉的流动速度，还将扰乱出粉管4内花粉流动的一致性，使得花粉之间发生碰撞的概率增加，破坏花粉的完整度，严重影响授粉效果。

另外，无人机本体1的顶部设有向外延伸的旋翼25，喷口21位于旋翼25的正下方。花粉从出粉管4喷出后，恰巧位于无人机旋翼25产生的下洗流场内，可以借用下洗流场的作用力，改善花粉的喷射范围，强化花粉喷出的扩散性效果，还可以提高花粉的下落速度。

本装置的工作原理如下：集成空气增倍器产生高速气流使出粉管4外端造成低压，由于花粉箱2中为大气压，相较于出粉管4内气压为高压。压力将花粉从花粉箱2吸附到出粉管4内，由高速气流加速，再经过输入管17的流量调节，输出管18、渐变管20以及文丘里管的三级压缩加速，最终由圆锥形喷口21高速喷出，作用于无人机产生的下洗流场，实现花粉的高速、大范围喷洒。

结合图8-图10所示，具体的，花粉箱2与输入管17之间还设有分离装置26，分离装置26包括管状外壳体以及由上至下依次设于外壳体内部的上端盖27、至少两根上引导管28、固定片29、与上引导管28对应的下引导管30和下端盖31，外壳体的两开口端分别与花粉箱2的出料口3和输入管17的入口端连通。上端盖27、固定片29、下端盖31均与外壳体内壁固定连接。本方案中，上端盖27位于外壳体的顶端，并与花粉箱2底端设有的圆柱形出料口3抵接，上端盖27中心线与花粉箱2出料口3重合。下端盖31位于外壳体的底端，与分离式三通管7的圆柱形主管8的入口抵接，同时下端盖31中心线与花粉箱2出料口3也重合。

上端盖27和固定片29轴向分别设有与上引导管28一一对应的第一通孔32和第二通孔，下端盖31轴向设有与下引导管30一一对应的第三通孔33，上引导管28的两开口端分别与第一通孔32和第二通孔连通。下引导管30的两开口端分别与第二通孔和第三通孔33连通。本方案中，上引导管28和下引导管30均为四根。相应的，第一通孔32、第二通孔和第三通孔33均对应为四个，且沿圆周面均匀设置在各自端盖上。同时，第三通孔33分为左右对称的两组，任意一组通孔分别对应分离式三通管7中主管8的左右两部分。上引导管28的直径大于下引导管30的直径，第一通孔32的孔径大于第二通孔的孔径，第二通孔的孔径大于第三通孔33的孔径。

由于分离式三通管7的主管8被分割为左右两部分，且左右两支管10与主管8连接处为直角过渡，如果直接与花粉箱2的出料口3对接，则很容易产生因流量过大导致在分离式三通管7的直角转弯处出现花粉堵塞问题。故而，通过上引导管28和下引导管30对花粉进行分离和引导，可以将原本从花粉箱2的出料口3流出的花粉分割为四部分后，再流入分离式三通管7的主管8。不仅避免花粉在分离式三通管7的直角转弯处出现堵塞现象，还能将花粉流引导为相对独立的横截面较小的分流，左右两侧的分流有针对性的进入分离式三通管7中主管8的两部分，保证花粉流的一致性和稳定性，有助于花粉在出粉管4中的流速。

为进一步实时调节花粉流的流量，更好的适应不同状况下的授粉需求，分离装置26还包括设于外壳体内部并与固定片29底面抵接的旋转片34以及设于旋转片34和下端盖31之间的舵机35。其中，旋转片34的中心轴线与固定片29的中心轴线重合。舵机35的顶部设有相对舵机35轴向转动的摇臂36，摇臂36位于旋转片34中心的正下方，摇臂36与旋转片34连接并带动旋转片34相对外壳体轴向转动，舵机35的底部通过螺纹连接固定在下端盖31上。

同时，旋转片34轴向设有与固定片29上的第二通孔一一对应的第四通孔，第四通孔与第二通孔的分布特征相同。下引导管30的上开口端与旋转片34抵接并与第四通孔连通，且摇臂36带动旋转片34转动并实现第四通孔与第二通孔错位。本方案中，在预装时，可以保持第二通孔的中心轴与对应未知的第四通孔的中心轴重合，使得花粉流量的最大。

花粉从花粉箱2吸出，依次通过第一通孔32、上引导管28、第二通孔、第四通孔、下引导管30以及第三通孔33最终进入分离式三通管7的主管8。当需要调节花粉流量时，仅需通过无人机控制系统控制舵机35运转驱动摇臂36转动，从而带动旋转片34轴向转动，进而使得第四通孔与第二通孔错位，以实现花粉流量的实时调节。

可以理解的，还可以在输入管17与输出管18连接处的法兰组件上沿径向贯穿单侧法兰壁和单侧管壁的通孔，即输入管17与输出管18分别占有上述通孔的一半，两者围合形成上述通孔。气流增压装置5的连接部13的直径与通孔的直径相同，同时，也意味着气流增压装置5与输入管17和输出管18同时紧密贴合。此时花粉的流速、连续性均是最优的，能量是最佳的，授粉效果是最理想的，也是本申请方案中所表现的。

可以理解的，随着出粉管4的数量的改变，上述实施例中连接花粉箱2与出粉管4的分离式三通管7相应进行改变。比如说出粉管4的数量为3根时，该三根出粉管4沿圆周均布设置，保持无人机作业过程的平衡。相应的，将采用分离式四通管进行连通。内部隔板依然可以选用有3mm厚度的分隔板9，将分离式四通管均匀分为三部分部分，且该三部分互不连通。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种无人机授粉装置，包括无人机本体，所述无人机本体的底部悬挂有花粉箱，其特征在于，所述花粉箱的底部设有出料口，所述出料口连接有向外延伸的至少一根出粉管，任一所述出粉管上设有气流增压装置以实现出粉管出口端的气压降低从而使花粉箱内的花粉被吸出；

所述出粉管沿气流流动方向包括依次连通的输入管、输出管和喷嘴，所述输入管的入口端与所述出料口连通；

所述输入管沿气流流动方向呈渐扩型且管壁的母线与输入管的中心轴线之间的夹角为α，2°≤α≤6°；

所述输出管沿气流流动方向呈渐缩型且管壁的母线与输出管的中心轴线之间的夹角为β，1°≤β≤4°；

所述出粉管沿气流流动方向还包括渐变管，所述渐变管的一端与所述输出管连接，另一端与所述喷嘴连接；所述渐变管沿气流流动方向呈渐缩型且管壁的母线与输入管的中心轴线之间的夹角为γ，1°≤γ≤5°。

2.根据权利要求1所述的无人机授粉装置，其特征在于，所述气流增压装置包括依次连通的进气部、加压部、连接部和出风部；所述连接部穿过所述出粉管单侧管壁并与出粉管上所穿通孔紧密贴合，所述出风部位于所述出粉管内且出风部的出风口朝向出粉管的出口端。

3.根据权利要求2所述的无人机授粉装置，其特征在于，所述出风部包括呈中空设置的风道壳以及由所述风道壳围合形成的环形出风腔，所述出风腔沿气流流动方向的上游的横截面积小于下游的横截面积，所述出风部的出风口设于所述风道壳靠近出粉管入口端的端部。

4.根据权利要求1所述的无人机授粉装置，其特征在于，所述喷嘴包括文丘里管和喷口，所述文丘里管的入口端与所述渐变管的出口端连通，所述文丘里管的出口端与所述喷口连通。

5.根据权利要求4所述的无人机授粉装置，其特征在于，所述喷口的出口端背离所述无人机本体且朝下方倾斜，所述喷口的中心轴线与水平线的夹角为δ，10°≤δ≤40°；

所述无人机本体的顶部设有向外延伸的旋翼，所述喷口位于所述旋翼的正下方。

6.根据权利要求1所述的无人机授粉装置，其特征在于，所述花粉箱与所述输入管之间还设有分离装置，所述分离装置包括管状外壳体以及由上至下依次设于外壳体内部的上端盖、至少两根上引导管、固定片、与所述上引导管对应的下引导管和下端盖，所述外壳体的两开口端分别与花粉箱的出料口和输入管的入口端连通；所述上端盖、固定片、下端盖均与所述外壳体内壁固定连接；

所述上端盖和固定片轴向分别设有与上引导管一一对应的第一通孔和第二通孔，所述下端盖轴向设有与下引导管一一对应的第三通孔，所述上引导管的两开口端分别与第一通孔和第二通孔连通；所述下引导管的两开口端分别与第二通孔和第三通孔连通。

7.根据权利要求6所述的无人机授粉装置，其特征在于，所述分离装置还包括设于外壳体内部并与所述固定片底面抵接的旋转片以及设于所述旋转片和下端盖之间的舵机，所述舵机的顶部设有相对舵机轴向转动的摇臂，所述摇臂与所述旋转片连接并带动旋转片相对外壳体轴向转动，所述舵机的底部固定在所述下端盖上；

所述旋转片轴向设有与所述固定片上的第二通孔一一对应的第四通孔，所述下引导管的上开口端与旋转片抵接并与第四通孔连通，所述摇臂带动所述旋转片转动并实现第四通孔与第二通孔错位。

8.根据权利要求1所述的无人机授粉装置，其特征在于，所述花粉箱包括箱体和箱盖，所述箱盖上设有若干联通箱体内外的通孔；所述箱盖内表面设有阻挡花粉溢出的阻隔件；

所述花粉箱的中心轴线与所述无人机本体的中心轴线重合。

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