CN110073970A - 一种小型无人机自动授粉装置 - Google Patents

一种小型无人机自动授粉装置 Download PDF

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李肖
宋昊龙
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    • A01H1/027Apparatus for pollination
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    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
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Abstract

本发明公开了一种小型无人机自动授粉装置,包括水平设置的支撑板,固定设置在支撑板下方的储粉罐,固定设置在支撑板上且与储粉罐连通的进气管,所述进气管内设置有向储粉罐内送入空气的风机;还对称设置有一组与储粉罐连通且可绕自身轴线转动的出粉管,出粉管的末端连接设置有喷粉嘴;还设置有用于控制储粉罐进气量和喷粉嘴角度的电控系统,电控系统与无人机的远程控制系统通讯并通过无人机的远程控制系统进行控制。本发明通过搭载在小型旋翼无人机上实现对果树的自动授粉,且可以根据需要远程控制喷粉速度和角度,从而提高授粉的质量和效率,可广泛应用于果树人工授粉领域。

Description

一种小型无人机自动授粉装置
技术领域
本发明涉农产品加工设备技术领域,具体涉及一种小型无人机自动授粉装置。
背景技术
苹果、梨子的生产是新疆重点林果经济的重要组成部分,而南疆地区是新疆苹果和梨子等水果的主要产区之一。目前,南疆地区的果园普遍存在产量、品质较低等多种问题。综合分析,苹果和梨树都是异花授粉果树,授粉环节是影响果实产量和果实品质的重要因素之一。因此,花期人工授粉环节十分重要。但是,授粉过程技术要求较高,且极易受到气流等自然环境的影响。苹果树和梨树高达4米,人工授粉具有一定难度,效率较低,效果较差。据调查,现有人工授粉装置大多是单人手持式,授粉效率低下。现有部分自动化授粉装置只可喷洒液态花粉混合物,授粉质量不如干花粉。如何设计一款能够搭载在无人机上进行自动授粉的装置,以提高果树授粉的效率和质量是目前急需解决的课题之一。
如中国专利申请号为2015104053322公开了一种香榧授粉无人机及其使用方法,包括无人机,所述无人机与花粉贮存箱相连,所述花粉贮存箱上安装有曲柄连杆机构,所述花粉贮存箱内分别安装有泵筒、进粉管,所述泵筒与进粉管相连通安装,所述泵筒内安装有压力密封装置,且所述压力密封装置与曲柄连杆机构相连,所述泵筒通过出粉管与喷头相连。本发明所述的一种香榧授粉无人机及其使用方法,通过在无人机上加装自动、遥控的喷花粉装置,无人机在香榧树上方四周飞行,自动、遥控的喷花粉装置均匀地将香榧花粉喷洒在雌香榧树的树枝花蕊上。该结构大大提高了授粉的效率,但该结构控制系统比较复杂,且曲柄连杆机构的运动会影响整个无人机的飞行平稳性,从而造成授粉的不均匀性,影响授粉的质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种小型无人机自动授粉装置,解决现有高大果树授粉效率低,质量差的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种小型无人机自动授粉装置,包括水平设置的支撑板,固定设置在支撑板下方的储粉罐,固定设置在支撑板上且与储粉罐连通的进气管,所述进气管内设置有向储粉罐内送入空气的风机;还对称设置有一组与储粉罐连通且可绕自身轴线转动的出粉管,出粉管的末端连接设置有喷粉嘴;
还设置有用于控制储粉罐进气量和喷粉嘴角度的电控系统,电控系统与无人机的远程控制系统通讯并通过无人机的远程控制系统进行控制。
为使出粉管固定可靠同时方便转动,所述支撑板上固定设置有管架,所述出粉管套在管架上,且出粉管与管架间设置有滚动轴承。
为保证出粉管和储粉罐连接的可靠性,所述支撑板上竖直安装有一组与储粉罐连通的出粉弯头,出粉弯头的上端设置有水平出粉口,所述出粉管的一端安装在水平出粉口内,出粉弯头内还设置有压紧出粉管的密封圈。
为方便控制出粉管转动,还设置有调角机构,所述调角机构包括安装在管架上的舵机,舵机输出轴上固定连接有舵机臂,所述出粉管上固定设置有出粉管摇杆,舵机臂与出粉管摇杆间设置有导杆。
为提高进气压力,所述进气管的下方设置有增压管,所述增压管为与进气管对接的一端孔径大,另一端孔径小的锥形结构。
为方便更换不同的喷粉嘴,所述出粉管的末端设置有喷嘴座,所述喷粉嘴与喷嘴座螺纹连接且喷粉嘴相对于出粉管垂直设置。
为方便使储粉罐内的粉剂充分与空气混合,还设置有与储粉罐连通的气体压缩机。
为方便安装蓄电池及电控系统,同时,保持整体的平衡性,所述支撑板的下方对称设置有两个支撑架,其中一个支撑架上固定安装有电池安装板,电池安装板上固定有与舵机、风机、电控系统及气体压缩机供电的蓄电池;另一个支撑架上设置有电控系统安装板,所述电控系统固定安装在电控系统安装板上。
为方便安装和固定出粉管,每个所述出粉管上设置有两个管架;所述出粉弯头内设置有密封圈安装槽,所述出粉弯头内还设置有出粉管限位台阶。
为防止异物进入储粉罐内,所述进气管的顶部设置有空气滤网。
本发明的有益效果:通过将本发明安装在无人机上,并通过远程控制风机的转速,从而实现自动调整气流大小,以调控喷粉速度。同时,还可以远程控制出粉管转动,从而调整喷粉嘴的授粉角度,从而提高对果树的授粉效率和授粉质量。该装置安装在无人机上,可充分利用无人机下行气流使授粉更加的均匀,提高作业效率和授粉的质量。所述出粉管对称设置,能够最大限度的保证设备的平稳性,从而保证无人机飞行的平稳性和安全性。所述喷粉嘴螺纹连接在喷嘴座上,方便根据不同的果树更换不同的喷粉嘴,从而提高本发明的通用性。所述出粉管通过滚动轴承安装在管架上,并通过密封环安装在出粉弯头上,即保证了出粉管的密封性,又使得出粉管可以绕自身轴线转动,从而方便调整喷粉嘴的角度。
以下将结合附图和实施例,对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明中储粉罐、出粉弯头及出粉管装配关系的半剖视图。
图3为本发明中出粉弯头的剖视图。
图4为本发明中调角机构的局部主视图。
图5为本发明的主视图。
具体实施方式
实施例,如图1至5所示,一种小型无人机自动授粉装置,该装置主体体积不到35mm*20mm*40mm,满载质量不超过5kg,有效花粉混合物载荷0.8kg以上。具体结构包括水平设置的支撑板7,固定设置在支撑板7下方的储粉罐10,储粉罐10为上部开口的罐体结构,支撑板7将储粉罐10的上部开口密封形成一个密闭的储粉腔室。为保证相互间的密封性,可以在储粉罐10的上部开口处设置一圈密封圈,同时,为方便添加干花粉,可以在储粉罐10的上侧壁上设置干花粉添加口,添加口上设置堵盖。所述支撑板7上固定安装有进气管20,进气管20的顶部设置有空气滤网14,用于过滤气体中的杂物。所述进气管20内设置有向储粉罐10内送入空气的风机15;所述进气管20的下方设置有增压管16,增压管16固定安装在支撑板7上,所述增压管16为与进气管20对接的一端孔径大,另一端孔径小的锥形结构,从而增大进入储粉罐10内的空气压力。所述支撑板7上竖直安装有两个与储粉罐10连通的出粉弯头13,出粉弯头13位于储粉罐10的两侧且相对于储粉罐10中心对称。出粉弯头13的上端设置有水平出粉口,水平出粉口内安装有可绕自身轴线转动的出粉管4。具体了解结构为,所述出粉弯头13内设置有两个密封圈安装槽131,密封圈安装槽131内设置有密封圈23,出粉管4装入出粉弯头13后通过密封圈23实现两者的密封。为方便快速的实现对出粉管的安装定位,所述出粉弯头13内还设置有出粉管限位台阶132,出粉管4的端部压在出粉管限位台阶132上。所述出粉管4的末端设置有喷嘴座1,喷嘴座1上螺纹连接有喷粉嘴2且喷粉嘴2相对于出粉管4垂直设置。采用螺纹连接,方便根据不同的果树更换不同的喷粉嘴2,提高设备的通用性。为使储粉罐10内的粉剂充分与空气混匀,还设置有与储粉罐10连通的气体压缩机12,气体压缩机12固定在后续描述的电控系统安装板11上。气体压缩机12与储粉罐10间设置有一根进气管道(图中未标出)和一根出气管道25,经过空气滤网14过滤后的一部分气体从进气管道(图中未标出)流入气体压缩机12压缩增压后再经过出气管道25进入储粉罐10内,高压气流将花粉扬起与空气充分混合。
所述空气压缩机12产生高压气流,吹起储粉罐中的粉剂,使粉剂与空气充分混合;风机15产生下行高速气流,经增压管16增压后进入储粉罐10;高压、高速气流裹挟储粉罐10中的花粉进入出粉弯头13中;再经出粉管3、喷嘴座1和喷粉嘴2喷施到空气中;花粉在空气中随无人机下行气流随机飘散直至飘落到花蕊上完成授粉,可有效避开树叶的遮挡,提高授粉率。
为提高出粉管3的平稳性,所述支撑板7上固定设置有支撑出粉管3的管架6,每个出粉管3对应设置两个管架6。管架6的上端设置有开口环,开口环内设置有滚动轴承22,所述出粉管3套在滚动轴承22上,开口环处通过螺栓拧紧固定住滚动轴承22的外圈。每个出粉管3对应设置有一个调角机构4,用于带动出粉管3转动,从而调整喷粉嘴2的出口角度。该调角机构4包括安装在远离储粉罐10的管架6上的舵机5,舵机5输出轴上固定连接有舵机臂19,舵机臂19的一端与舵机5输出轴连接;所述出粉管3上固定设置有出粉管摇杆17,出粉管摇杆17的一端固定安装在出粉管3上;舵机臂19的另一端与出粉管摇杆17的另一端间设置有导杆18,导杆18与出粉管摇杆17及舵机臂19铰接。所述舵机5转动时带动舵机臂19上下摇动;调角机构4的舵机臂19摇动时通过导杆18带动出粉管摇杆17一起摇动;出粉管摇杆17带动出粉管3转动;出粉管3带动喷嘴座1转动,从而实现喷粉角度的调节。
所述支撑板7的下方对称设置有两个支撑架8,其中一个支撑架8上固定安装有电池安装板9,电池安装板9上固定有与舵机5、风机15、电控系统21及气体压缩机12供电的蓄电池24;另一个支撑架8上设置有电控系统安装板11,电控系统安装板11上固定安装有用于控制储粉罐10进气量和喷粉嘴6角度的电控系统21,电控系统21与无人机的远程控制系统通讯并通过无人机的远程控制系统进行控制。所述储粉罐10内还设置有空气压力传感器、姿态传感器。所述电控系统安装板11上的电控系统21带有GPS-北斗模块,可根据储粉罐10中的传感器自动检测罐内压力、授粉角度、飞行速度等姿态等参数,并将以上参数发送回无人机远程控制系统,地面操作人员可实时调控授粉器的工作状态。
本发明中,支撑架8、出粉弯头13、出粉管3、舵机5及管架6均相对于罐体1的中轴线对称设置,使整个装置的平稳性更好,从而提高无人机的飞行平稳性,保证授粉的质量。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然,本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进;或未经改进,将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型无人机自动授粉装置,其特征在于:包括水平设置的支撑板(7),固定设置在支撑板(7)下方的储粉罐(10),固定设置在支撑板(7)上且与储粉罐(10)连通的进气管(20),所述进气管(20)内设置有向储粉罐(10)内送入空气的风机(15);还对称设置有一组与储粉罐(10)连通且可绕自身轴线转动的出粉管(4),出粉管(5)的末端连接设置有喷粉嘴(2);
还设置有用于控制储粉罐(10)进气量和喷粉嘴(6)角度的电控系统(21),电控系统(21)与无人机的远程控制系统通讯并通过无人机的远程控制系统进行控制。
2.如权利要求1所述的小型无人机自动授粉装置,其特征在于:所述支撑板(7)上固定设置有管架(6),所述出粉管(3)套在管架(6)上,且出粉管(3)与管架(6)间设置有滚动轴承(22)。
3.如权利要求1所述的小型无人机自动授粉装置,其特征在于:所述支撑板(7)上竖直安装有一组与储粉罐(10)连通的出粉弯头(13),出粉弯头(13)的上端设置有水平出粉口,所述出粉管(3)的一端安装在水平出粉口内,出粉弯头(13)内还设置有压紧出粉管(3)的密封圈(23)。
4.如权利要求2所述的小型无人机自动授粉装置,其特征在于:还设置有调角机构(4),所述调角机构(4)包括安装在管架(6)上的舵机(5),舵机(5)输出轴上固定连接有舵机臂(19),所述出粉管(3)上固定设置有出粉管摇杆(17),舵机臂(19)与出粉管摇杆(17)间设置有导杆(18)。
5.如权利要求1所述的小型无人机自动授粉装置,其特征在于:所述进气管(20)的下方设置有增压管(16),所述增压管(16)为与进气管(20)对接的一端孔径大,另一端孔径小的锥形结构。
6.如权利要求1所述的小型无人机自动授粉装置,其特征在于:所述出粉管(3)的末端设置有喷嘴座(1),所述喷粉嘴(2)与喷嘴座(1)螺纹连接且喷粉嘴(2)相对于出粉管(3)垂直设置。
7.如权利要求1所述的小型无人机自动授粉装置,其特征在于:还设置有与储粉罐(10)连通并向储粉罐(10)内吹入高压气体的气体压缩机(12)。
8.如权利要求1所述的小型无人机自动授粉装置,其特征在于:所述支撑板(7)的下方对称设置有两个支撑架(8),其中一个支撑架(8)上固定安装有电池安装板(9),电池安装板(9)上固定有与舵机(5)、风机(15)、电控系统(21)及气体压缩机(12)供电的蓄电池(24);另一个支撑架(8)上设置有电控系统安装板(11),所述电控系统(21)固定安装在电控系统安装板(11)上。
9.如权利要求2所述的小型无人机自动授粉装置,其特征在于:每个所述出粉管(3)上设置有两个管架(6);所述出粉弯头(13)内设置有密封圈安装槽(131),所述出粉弯头(13)内还设置有出粉管限位台阶(132)。
10.如权利要求1所述的小型无人机自动授粉装置,其特征在于:所述进气管(20)的顶部设置有空气滤网(14)。
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