CN110077598A - 一种播种水稻型无人机及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种播种水稻型无人机及其控制系统，所述播种水稻型无人机从上至下依次包括无人机、种子装载桶、排种结构、分流结构，所述种子装载桶固定安装于无人机的下方，所述种子装载桶包括上宽下窄的的梯台状主体，所述梯台状主体的顶部设有种子进口，所述种梯台状主体的底部设有第一种子出口，所述排种结构包括顶端设有开口的机壳、直流电机、滚筒，所述分流结构包括至少一排种子分流管组，一排种子分流管组包括若干种子分流管，若干所述种子分流管的种子进口端聚拢，种子出口端呈放射状扇形展开。本发明梯台状的种子装载桶、内设有滚筒的排种结构、放射扇形状的分流结构，可以控制排种的速度和播种量，均分每个种子出口的播种量，提高无人机条直播精准度和稳定性。

Description

一种播种水稻型无人机及其控制系统

技术领域

本发明涉及一种播种水稻型无人机及其控制系统，属于农业机械无人机播种技术领域。

背景技术

水稻是最主要的三大粮食作物之一，播种面积占粮食播种面积的1/5，年产量约4.8亿吨，占世界粮食总产量的1/4，全世界二分之一以上的人口以水稻为主食，同时也是我国最主要的栽培作物之一。我国水稻播种面占全国粮食作物的1/4，而产量则占一半以上。随着我国社会经济的发展、农业结构调整，以及农村劳动力转移和人口老龄化，以手工劳作为主的传统水稻栽培技术已不能适应当前我国水稻生产的需要水稻的需要，水稻轻简化和机械化种植成为提高劳动生产率、解决劳动力短缺的关键。水稻种植面积在我国和四川占粮食作物播种面积的30％和40％左右，稻谷总产分别占粮食总产的40％和60％。近年来，随着社会经济的发展，粮食生产的比较效益日趋降低，大量劳动力向其它行业转移，土地规模化经营成为潮流。水稻直播是将稻种直接播入大田的一种稻作方式，省去了育秧、拔秧和栽秧等作业程序，省工节本优势尤其显著，迎合了当前水稻生产的需要，发展十分迅速。传统的人工撒播存在着出苗不整齐、成苗无序化、扎根浅易倒伏等系列难以解决的技术问题，产量潜力低、稳产性差，为机械化直播技术取代已成必然趋势。

当前世界上水稻种植机械化水平较高的国家有美国、意大利、澳大利亚、日本和韩国，其中欧美国家以直播机械化为主，亚洲国家以育苗移栽为主。美国是最早实现水稻种植机械化的国家之一，目前已100％实现了水稻机械化直播，其中80％采用机械旱直播，20％采用飞机水直播。水稻机械化直播种植技术具有作业效率高、劳动强度低、作业机具简单、生产作业成本低、产量较高、适合大规模经营的特点，但对水稻品种、生长期、灌溉条件、整地质量及杂草控制技术都有较严格的要求。

我国由于稻作区域辽阔及种植制度的差异，在水稻种植机械上呈现机直播、机抛秧和机插秧3种方式。水稻机直播包括机条播和机穴播，该技术很好地解决了人工撒播的水稻存在的生长无序、用种量大、群体结构不合理的缺点，在南方稻区发展迅速。2016年，浙江、安徽、江西的机直播水稻面积达150余万亩，而上海更是几乎全部是机直播水稻。水稻机械化条直播与人工移栽相比有较大增产，其原因在于机条直播稻生育期短、分孽早、成穗率高；植株群体通透性好，光合产物累积速度快，干物质积累多；植株养分吸收能力强、根系活力大，可有效增加水稻品种产量。

南方山区水稻生产是我国农业的重要组成部分，但南方丘陵山区，异型田地较多，缺乏适宜的机械装备，制约了南方丘陵山区水稻生产。而水稻播种无人机能有效破除丘陵山区土地条件的限制，不受异型田块限制，作业更自由，播种效率更高，人工成本更低，提高农机作业的标准化和智能化，是解决丘陵山区机械化水稻种植的重要途径。

现有技术中的水稻无人机播种不均匀，无人机飞行过程中稳定性较差，满天星播种无人机导致播种准确度低，所以一种稳定性更佳播种效率更高的播种水稻型无人机及其控制系统有待研究。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种播种水稻型无人机及其控制系统，梯台状的种子装载桶、内设有滚筒的排种结构、放射扇形状的分流结构，不但可以控制排种的速度和排种量，均分每个种子出口的排种量，而且，提高无人机条直播精准度和稳定性。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

一种播种水稻型无人机及其控制系统，所述播种水稻型无人机从上至下依次包括无人机、种子装载桶、排种结构、分流结构；

所述种子装载桶固定安装于无人机的下方，所述种子装载桶包括上宽下窄的的梯台状主体，所述梯台状主体的顶部设有种子进口，所述种梯台状主体的底部设有第一种子出口；

所述排种结构固定连接于种子装载桶下方，所述排种结构包括顶端设有开口的机壳、直流电机、滚筒，所述机壳顶端的开口连通于所述第一种子出口处，所述机壳的底端设有若干第二种子出口，所述直流电机设于机壳外部，所述滚筒置于机壳内部且转动连接于机壳，所述滚筒由所述直流电机驱动；所述滚筒的外周面均匀设有若干承接种子的凹格，所述机壳平行于滚筒轴向的任一侧面和滚筒之间设有毛刷，所述毛刷的一端固定连接于机壳侧壁，另一端贴合于凹格端面，机壳设有毛刷的侧面的对立侧靠近凹格端面，所述机壳内部还设有位于滚筒上方的挡板，所述挡板上设有便于种子落下的通孔，所述通孔位于滚筒左上方；

所述分流结构固定安装于第二种子出口处，所述分流结构包括至少一排种子分流管组，一排所述种子分流管组包括若干种子分流管，若干所述种子分流管的种子进口端聚拢，种子出口端呈放射状扇形展开；若干第二种子出口和若干种子分流管一一对应，相互固定连接。

进一步的，所述种子进口至少为两组，均匀分布于所述梯台状主体的顶部。所述种子进口处设有盖板组件，所述盖板组件包括盖板、导轨，盖板位于所述种子进口的上方，并通过导轨滑动连接于种子装载箱顶端，所述导轨至少为一组，铺设于种子进口处的侧边。所述种子装载桶外壁还设有固定连接于无人机的固定件。

进一步的，所述滚筒为中空结构，滚筒的内壁卡接有电机连接件。若干个第二种子出口的排列方向和所述滚筒轴向相互平行。

进一步的，若干所述凹格由滚筒外周面相互垂直的纵向分隔带和横向分隔带围成，所述纵向分隔带平行于滚筒轴向，两相邻横向分隔带之间的空间区域为一个种子单元，若干种子单元和若干所述种子出口一一对应，所述机壳内部沿滚筒截面设有若干隔板，若干隔板并列设于相邻种子单元之间。

进一步的，所述第二种子出口处设有锥状的种子导出管，所述种子导出管中较大开口处固定连接于第二种子出口，所述种子导出管较小开口处设有管状连接件。

进一步的，所述分流结构还包括调整种子出口端间距和方向的种子出口调整结构，所述种子出口调整结构包括尺杆、若干个定位件，所述定位件包括用于调整种子出口端间距的环状部、用于调整种子出口端方向的管状部，所述环状部套接于尺杆，所述管状部套接于种子分流管外壁；管状部与环状部固定连接，且轴向与尺杆垂直。

一种播种水稻型无人机的控制系统，所述控制系统为一种通过单片机驱动直流电机转动的闭环控制系统，包括单片机、光电码盘、正反转驱动电路，光电码盘连接于所述直流电机的输出轴上；正反转驱动电路分别连接于所述单片机与所述直流电机；所述单片机连接于所述光电码盘，在所述单片机接收到外部输入的对直流电机进行正反转动的控制信号时，触发所述正反转驱动电路驱动所述直流电机转动来带动所述滚筒开启或关闭。

进一步的，所述单片机为型号STC15W104的单片机，其至少包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口、第六端口、第一引脚及第二引脚，所述第一端口连接于外部输入的控制信号，所述第一引脚连接于接地端，所述第二引脚连接于工作电压。

进一步的，所述正反转驱动电路包括：电机正转驱动电路，串联于所述单片机第三端口与第五端口之间；电机反转驱动电路，串联于所述单片机第四端口与第六端口之间；所述电机正转驱动电路和电机反转驱动电路构成一H桥驱动电路，所述直流电机连接于所述H桥驱动电路的对角线之间。

进一步的，所述电机正转驱动电路包括：第二电容、第一电阻、第三电阻、第五电阻、第一三极管、第一MOS管、第三MOS管、第五MOS管；所述第一电阻的第一端连接于所述单片机第三端口的上，所述第一电阻的第二端连接于所述第一三极管的基极，所述第一三极管的发射极连接于接地端，所述第一三极管的集电极连接于第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接于第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接于所述第一MOS管和第三MOS管的源极，所述第一MOS管的漏极与第三MOS管的漏极相连接，所述直流电机连接于所述第三MOS管栅极和第五MOS管栅极之间，所述第五MOS管的源极连接于接地端，所述第五MOS管的漏极连接于所述单片机的第五端口上，所述第二电容并连接于所述第五电阻的两端；所述第一MOS管、第三MOS管为P沟道型MOS管，所述第五MOS管为N沟道型MOS管。

进一步的，所述电机反转驱动电路包括：第四电容、第二电阻、第四电阻、第六电阻、第二三极管、第二MOS管、第四MOS管、第六MOS管；所述第二电阻的第一端连接于所述单片机第四端口的上，所述第二电阻的第二端连接于所述第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极连接于接地端，所述第二三极管的集电极连接于第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端分别连接于第二MOS管的和第四MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极与第四MOS管的源极相连接，所述第六电阻和第四电容依次并联与第四MOS管的漏极与源极之间，所述直流电机连接于所述第二MOS管的栅极与所述第六MOS管的栅极之间，所述第六MOS管的源极连接于接地端，所述第六MOS管的漏极连接于所述单片机的第六端口上；所述第二MOS管、第四MOS管为P沟道型MOS管，所述第六MOS管为N沟道型MOS管。

进一步的，所述正反转驱动电路还包括：稳压器，包括输入端、输出端和接地端，所述稳压器的输入端连接于所述直流电机的工作电源上，所述稳压器的输出端通过一第一电容接地连接，所述稳压器的接地端接地。所述光电码盘为连接于所述稳压器与所述单片机之间。

本发明的有益效果：

(1)本发明中种子装载桶的梯台状主体结构，使得种子装载桶的重心上移至靠近于无人机重心，保证种子装载桶在空中的稳定性，不易受大风影响播种路径和播种量精准度，种子进口位于种子装载桶顶部，便于种子的投料，均匀设置的种子进口保持种子装载桶的相对平衡和稳定，利于后续种子装载桶在空中飞行；

(2)本发明中滚筒和毛刷设计，滚筒相较于水平放置的传统扇片，滚筒驱动力更大，尤其是对于播种量较大的情况，滚筒搅动力大，同时滚筒弧形外表对种子的磨损较小，种子破损率低，进而播种后种子成活率也更高；

(3)本发明中滚筒外侧纵向分隔带和横向分隔带的设计，一方面，将滚筒均分为若干种子单元与第二种子出口适配，均分种子播种量，另一方面，将滚筒外部分隔为若干凹格，滚筒转动过程中，机壳顶部凹格内的种子跟随凹格转动至机壳底部，从第二种子出口排出，实现均匀排种过程；

(4)本发明直流电机的设计，保证滚筒在较小转速的情况下，能保持较大的扭力，保证滚筒的顺畅转动，顺利播种；

(5)本发明中分流结构的设计，种子分流管给种子留有一定的下落空间，使得分流后的种子在种子分流管中变向加速下落，随后再排出，此时加速后的种子具有一定的初速度不易受风力控制，稳定性较高，种子在土壤接触面的落点准确度更好，且易于土壤紧密接触；

(6)本发明中种子分流管组的设计，实现了播种过程中种子均匀分流，每个种子分流管的种子量基本一致，提高播种精准度，以及播种连续性，可以快速准确成行播种，构建良好的株叶群体结构，提高工作效率；

(7)本发明分流结构的放射状扇形设计，种子出口端位于排种结构的底端，播种时，种子需要设置相邻间距，种子出口调整结构可以设置种子分流管末端的间距，进而更精准的控制播种间距；种子出口调整结构将相对独立的种子分流管的种子出口端集中固定于尺杆，其中定位件中环状部外套接于尺杆，管状部套接于种子出口端，进而将尺杆和种子分流管固定，控制相邻种子分流管的间距，使得种子落点准确度更高，播种稳定性更好。

(8)本发明的控制系统设计，可以通过光电码盘来向单片机传达直流电机的工作状态，使直流电机转动时工作电流为10ma左右，直流电机不转动时待机，待机电流小于3ua，从而节约电量；同时，光电码盘精度很高，可以做到0.2度的精度，而且安装非常简单不用任何螺丝，卡扣安装，一按就安装上，通过上述电路可以对现有无人机中的单片机发送的小信号进行处理达到大电流信号输出的目的，从而驱动更改后的直流电机正反转动工作，这种改动成本低，而且电路的可靠性和低功耗性都非常优秀，上述设计保证了与直流电机的输出端固定连接的滚筒的稳定性，通过直流电机控制滚筒的启动和停转，滚筒转动时，种子排出实现排种，滚筒停转，种子依旧存储于滚筒上方，停止排种。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明除去无人机部分的结构示意图；

图3为本发明中种子装载桶的结构示意图；

图4为本发明种子装载桶的仰视图；

图5为本发明中排种结构的剖视图；

图6为本发明中机壳的结构示意图；

图7为本发明中排种结构的俯视图；

图8为本发明中滚筒的结构示意图；

图9为本发明中电机连接件的结构示意图；

图10为本发明中分流结构的结构示意图；

图11为本发明中种子出口调整结构的结构示意图；

图12为本发明中定位件的结构示意图；

图13为本发明通过单片机驱动直流电机转动的闭环控制系统在一实施例中的原理框图；

图14为本发明通过单片机驱动直流电机转动的闭环控制系统在一实施例中的另一原理框图。

图15为本发明通过单片机驱动直流电机转动的闭环控制系统在一实例中的电路原理图。

图中：1-无人机，2-种子装载桶，3-排种结构，4-分流结构，5-梯台状主体，6-种子进口，7-第一种子出口，8-机壳，9-直流电机，10-滚筒，11-第二种子出口，12-凹格，13-毛刷，14-种子分流管，15-种子进口端，16-种子出口端，17-盖板，18-导轨，19-电机连接件，20-纵向分隔带，21-横向分隔带，22-种子单元，23-隔板，24-种子导出管，25-管状连接件，26-种子出口调整结构，27-尺杆，28-定位件，29-环状部，30-管状部，31-固定件，32-单片机，33-正反转驱动电路，34-光电码盘，35-正转驱动电路，36-反转驱动电路，37-挡板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。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。

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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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

一种播种水稻型无人机及其控制系统1，如图1-11所示，从上至下依次包括无人机1、种子装载桶2、排种结构3、分流结构4；可选用BQX-6S六旋翼无人机、翼飞天工M6-100C多旋翼无人机；

所述种子装载桶2固定安装于无人机1的下方，所述种子装载桶2包括上宽下窄的的梯台状主体5，所述梯台状主体5的顶部设有种子进口6，所述种梯台状主体5的底部设有第一种子出口7；

所述排种结构3固定连接于种子装载桶2下方，所述排种结构3包括顶端设有开口的机壳8、直流电机9、滚筒10，所述机壳8顶端的开口连通于所述第一种子出口7处，所述机壳8的底端设有若干第二种子出口11，所述直流电机9设于机壳8外部，所述滚筒10置于机壳8内部且转动连接于机壳8，所述滚筒10由所述直流电机9驱动；所述滚筒10的外周面均匀设有若干承接种子的凹格12，所述机壳8平行于滚筒10轴向的任一侧面和滚筒10之间设有毛刷13，所述毛刷13的一端固定连接于机壳8侧壁，另一端贴合于凹格12端面，机壳8设有毛刷13的侧面的对立侧靠近凹格12端面，所述机壳8内部还设有位于滚筒10上方的挡板37，所述挡板37上设有便于种子落下的通孔，所述通孔位于滚筒10左上方；

所述分流结构4固定安装于第二种子出口11处，所述分流结构4包括至少一排种子分流管14组，一排所述种子分流管14组包括若干种子分流管14，若干所述种子分流管14的种子进口6端聚拢，种子出口端16呈放射状扇形展开；若干第二种子出口11和若干种子分流管14一一对应，相互固定连接。

工作原理：从上至下依次固定安装好无人机1、种子装载桶2、排种结构3、分流结构4，可选用BQX-6S六旋翼无人机、翼飞天工M6-100C多旋翼无人机，种子从种子进口6处投放入梯台状主体5内，梯台状的种子装载桶2使得种子装载桶2的重心与无人机1重心靠近，保证种子装载桶2在空中的稳定性，不易受大风影响播种路径和播种量精准度；种子装载桶2和排种结构3连通，进而种子装载桶2中的种子会落在位于机壳8顶部的滚筒10上方，部分种子会在凹格12中，直流电机9未启动时，固定连接于直流电机9的滚筒10处于静止状态，滚筒10外周围通过毛刷13和机壳8侧壁相互贴合，机壳8顶部的种子不会落入至机壳8底部进入分流结构4。挡板37的设计，使得机壳8顶部的种子只有部分会穿过通孔，落在滚筒10、毛刷13和挡板37之间的空间内，大部分种子还是聚集在挡板37上方的，机壳8顶部的大部分种子不会落入至机壳8底部进入分流结构，挡板37中的通孔位于滚筒10的左上部，进而挡板37的右侧为遮蔽状态，避免种子落在未设有毛刷13的机壳8侧面和滚筒10之间，影响滚筒10顺畅转动。机壳8一侧和滚筒10的间隙为0.5cm至10cm，毛刷13位于上述间隙中，机壳8的另一侧无限靠近滚筒10，以使滚筒10可以转动，但不至于让种子从间隙落下，毛刷13的安装方式与电动施肥盒中毛刷13的安装方式相似，毛刷13的一端固定于机壳8侧壁，毛刷13的另一端贴合于靠近机壳8侧壁的凹格12的端面。当启动直流电机9时，滚筒10朝着毛刷13方向转动，此时靠近机壳8顶部的凹格12，跟随滚筒10转动，进而带动凹格12内的种子转动，凹格12运动至靠近毛刷13处，凹格12端面贴合于毛刷13，种子不会排出，直到凹格12转动至靠近机壳8底部处，凹格12端面逐渐远离毛刷13，凹格12端面没有被毛刷13遮挡，种子因重力作用从第一种子出口7排出，进入分流结构4，滚筒10转动过程中，毛刷13始终贴合于靠近机壳8侧壁的凹格12端面，只有在机壳8顶部和机壳8底部的凹格12处于敞口状态，凹格12在机壳8顶部承接种子，在机壳8底部排出种子；分流机构和第二种子出口11连通，进入分流机构的种子从若干种子分流管14均匀排出。

滚筒10和位于机壳8外部的直流电机9连接，由于排种结构3中滚筒10所需的转速一般都比较小，而电机的输出转速或扭矩无法满足实际的要求，

本发明中的直流电机9为直流减速电机，直流减速电机是指减速机和电机(马达)的集成体，减速机使电机的转速降下来，同时输出扭矩变大，以便满足实际的转速和扭矩的需要。直流电机9的尾端设有动力输出的输出轴，输出轴与滚筒10同轴固定连接，电机驱动输出轴转动，进而驱动与输出轴固定连接的滚筒10的转动，滚筒10为中空结构，输出轴卡接于滚筒10中空的内壁，实现滚筒10与直流电机9的输出轴固定连接，滚筒10在直流电机9的驱动下于机壳8内部转动，滚筒10转速越快，播种量越大。本发明中的直流电机9可以选用型号775的12V直流直流电机9，转速10-100转/分钟，扭力10-60公斤。

实施例2

如图3所示，所述种子进口6至少为两组，均匀分布于所述梯台状主体5的顶部。种子进口6为两组时，对称设置在种子装载桶2顶部，种子进口6为三组时，种子进口6沿种子装载桶2顶端外围呈三角形状均匀分布。同时，种子装载桶2顶部未设有种子进口6处的中央与无人机1的底端固定连接。

实施例3

如图3所示，所述种子进口6处设有盖板组件，所述盖板组件包括盖板17、导轨18，盖板17位于所述种子进口6的上方，并通过导轨18滑动连接于种子装载箱顶端，所述导轨18至少为一组，铺设于种子进口6处的侧边。盖板17组件的设计使得种子进口6可以闭合，避免阴雨或暴晒等异常天气情况，由于阴雨天气，导致种子被淋湿粘黏导致播种不顺畅，或是由于暴晒，种子含水量降低，影响后续种子的成活率等问题。所述导轨18靠近机壳8内部的一侧沿盖板17滑移方向设有带缺口的凹槽，盖板17从凹槽缺口端进入凹槽，以使盖板17沿着所述凹槽所限定的路径来开启或关闭所述种子进口6。

实施例4

如图3所示，所述种子装载桶2外壁还设有固定连接于无人机1的固定件31。所述固定件31为四组，均匀分设于种子装载桶2的顶部侧壁。较宽的种子装载桶2的顶部侧壁固定于无人机1的支架，无人机1和种子装载桶2的固定效果更好，承载力更大，受风力影响较小，保证无人机1播种的精准性，极大程度的避免的风力对播种的影响。

实施例5

如图8、9所示，所述滚筒10为中空结构，滚筒10的内壁卡接有电机连接件19。电机连接件19的设计是在直流电机9的输出轴和滚筒10之间添加一个额外的连接件，电机连接件19的外壁设有凸块与滚筒10内壁卡接，电机连接件19也是中空结构，电机连接件19的内壁卡接于直流电机9的输出轴。

实施例6

如图5、6、7、8所示，若干个第二种子出口11的排列方向和所述滚筒10轴向相互平行。若干第二个种子出口的设置，将种子装载桶2中的种子均匀分流，利用滚筒10上的凹格12排出，同时多个第二种子出口11排种，提高工作效率，保证了排种精准性。

实施例7

如图8所示，若干所述凹格12由滚筒10外周面相互垂直的纵向分隔带20和横向分隔带21围成，所述纵向分隔带20平行于滚筒10轴向，两相邻横向分隔带21之间的空间区域为一个种子单元22，若干种子单元22和若干所述种子出口一一对应。滚筒10外周面的纵向分隔带20和横向分隔带21设计，将滚筒10外周面分隔为若干用于承接种子的凹格12，靠近机壳8顶部的凹格12在承接种子装载桶2落下种子后，滚筒10转动过程中，靠近机壳8顶部的凹格12转动至靠近机壳8底部，此时种子因重力作用从机壳8底部的种子出口排出，完成后续播种。

实施例8

如图6所示，所述第二种子出口11处设有锥状的种子导出管24，所述种子导出管24中较大开口处固定连接于第二种子出口11，所述种子导出管24较小开口处设有管状连接件25。管状连接件25垂直于机壳8低侧面，所以种子沿种子导出管24垂直落下，种子导出管24的设计使得种子下落过程中有一个改向垂直运动的过程，管状连接件25卡接于分流机构。

实施例9

如图6所示，所述机壳8内部沿滚筒10截面设有若干隔板23，若干隔板23并列设于相邻种子单元22之间。所述隔板23设于所述滚筒10的上方。隔板23和种子单元22的设计，将机壳8内种子下落的空间进一步细分，使得种子更均匀分布在若干第二种子出口11处。

实施例10

如图10-12所示，所述分流结构4还包括调整种子出口端16间距和方向的种子出口调整结构26，所述种子出口调整结构26包括尺杆27、若干个定位件28，所述定位件28包括用于调整种子出口端16间距的环状部29、用于调整种子出口端16方向的管状部30，所述环状部29套接于尺杆27，所述管状部30套接于种子分流管14外壁；管状部30与环状部29固定连接，且轴向与尺杆27垂直。所述定位件28为一体式结构。种子出口调整结构26和种子分流管14固定连接。环状部29固定连接于尺杆27，环状部29和尺杆27螺栓固定连接，种子分流管14的种子出口端16外壁卡接于管状部30内壁。尺杆27平行于地面，与之垂直的管状部30垂直于地面，进而种子分流管14的种子出口端16也垂直于地面，上述设计使得种子从种子出口端16是垂直向下播种，提高种子在土壤接触面的落点精确度，且易与土壤紧密接触。本发明的种子分流管14可以采用稳定性高不易变形的弹性材料，依据具体间距尺寸将环状部29套设于尺杆27上固定连接，然后将种子分流管14卡接于管状部30外壁即可，相邻种子分流管14的间距可自由调节。

实施例10

见图13，示出了本发明通过控制系统的原理示意图，如图所示，该控制系统包括单片机32、光电码盘34和正反转驱动电路33，光电码盘34连接于所述直流电机的输出轴上，正反转驱动电路33分别连接于所述单片机32与所述直流电机，所述单片机32连接于所述光电码盘34，在所述单片机32接收到外部输入的对直流电机进行正反转动的控制信号时，触发所述正反转驱动电路33驱动所述直流电机转动来带动所在滚筒10开启或静止。

具体的，所述单片机32为型号STC15W104的单片机32，其至少包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口、第六端口、第一引脚及第二引脚，所述第一端口连接于外部输入的控制信号，所述第一引脚连接于接地端，所述第二引脚连接于工作电压。

具体的，见图14，所述正反转驱动电路33包括：电机正转驱动电路35，串联于所述单片机32第三端口与第五端口之间；电机反转驱动电路36，串联于所述单片机32第四端口与第六端口之间；所述电机正转驱动电路35和电机反转驱动电路36构成一H桥驱动电路，所述直流电机连接于所述H桥驱动电路的对角线之间。

具体的，见图3，所述电机正转驱动电路35包括：第二电容、第一电阻、第三电阻、第五电阻、第一三极管、第一MOS管、第三MOS管、第五MOS管；所述第一电阻的第一端连接于所述单片机32第三端口的上，所述第一电阻的第二端连接于所述第一三极管的基极，所述第一三极管的发射极连接于接地端，所述第一三极管的集电极连接于第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接于第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接于所述第一MOS管和第三MOS管的源极，所述第一MOS管的漏极与第三MOS管的漏极相连接，所述直流电机连接于所述第三MOS管栅极和第五MOS管栅极之间，所述第五MOS管的源极连接于接地端，所述第五MOS管的漏极连接于所述单片机32的第五端口上，所述第二电容并连接于所述第五电阻的两端；所述第一MOS管、第三MOS管为P沟道型MOS管，所述第五MOS管为N沟道型MOS管。

另外，再结合图15，所述电机反转驱动电路36包括：第四电容、第二电阻、第四电阻、第六电阻、第二三极管、第二MOS管、第四MOS管、第六MOS管；所述第二电阻的第一端连接于所述单片机32第四端口的上，所述第二电阻的第二端连接于所述第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极连接于接地端，所述第二三极管的集电极连接于第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端分别连接于第二MOS管的和第四MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极与第四MOS管的源极相连接，所述第六电阻和第四电容依次并联与第四MOS管的漏极与源极之间，所述直流电机连接于所述第二MOS管的栅极与所述第六MOS管的栅极之间，所述第六MOS管的源极连接于接地端，所述第六MOS管的漏极连接于所述单片机32的第六端口上；所述第二MOS管、第四MOS管为P沟道型MOS管，所述第六MOS管为N沟道型MOS管。

具体的，所述正反转驱动电路33还包括稳压器，其包括输入端、输出端和接地端，所述稳压器的输入端连接于所述直流电机的工作电源上，所述稳压器的输出端通过一第一电容接地连接，所述稳压器的接地端接地。

具体的，所述光电码盘34为连接于所述稳压器与所述单片机32之间。

上述电路的原理为：控制信号从单片机32IC1的第一端口3输入，经过单片机32IC1处理后通过电机正转驱动电路35和电机反转驱动电路36来控制电机转动，电机正转启动滚筒。

具体驱动过程为：在控制信号从单片机32IC1的第一端口3输入时，单片机32IC1的第三端口5为高电平，第四端口6为低电平，第五端口7为高电平，第六端口8脚为低电平，这样第三MOS管PM3和第五MOS管NM1两端分别导通，而第二MOS管PM2和第六MOS管NM2两端分别隔断，电流由第三MOS管PM3向第五MOS管NM1流过直流电机M，驱动电机正转；

同理，在控制信号从单片机32IC1的第一端口3输入时(控制信号具体为一输入的脉宽调制信号)，单片机32IC1的第三端口5为低电平，第四端口6为高电平，第五端口7为低电平，第六端口8脚为高电平，这样第三MOS管PM3和第五MOS管NM1两端分别隔断，而第二MOS管PM2和第六MOS管NM2两端分别导通，电流由第二MOS管PM2向第六MOS管NM2流过直流电机M，驱动电机反转。

上述正反转驱动电路33是一个在现有H桥电路上的改进电路，现有的H桥50A大电流出时，输入的信号要大，至少要50ma电流以上，而现有电机的输入信号为10ma以下，其驱动电流不够，经过上述改进，H桥输入信号在0.1ma时就能输出50A的大电流。另外，上述驱动电路换相速度非常快，1MS以内换相完成，且没有声音。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。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)

1.一种播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，所述播种水稻型无人机从上至下依次包括无人机(1)、种子装载桶(2)、排种结构(3)、分流结构(4)；

所述种子装载桶(2)固定安装于无人机(1)的下方，所述种子装载桶(2)包括上宽下窄的的梯台状主体(5)，所述梯台状主体(5)的顶部设有种子进口(6)，所述种梯台状主体(5)的底部设有第一种子出口(7)；

所述排种结构(3)固定连接于种子装载桶(2)下方，所述排种结构(3)包括顶端设有开口的机壳(8)、直流电机(9)、滚筒(10)，所述机壳(8)顶端的开口连通于所述第一种子出口(7)处，所述机壳(8)的底端设有若干第二种子出口(11)，所述直流电机(9)设于机壳(8)外部，所述滚筒(10)置于机壳(8)内部且转动连接于机壳(8)，所述滚筒(10)由所述直流电机(9)驱动；所述滚筒(10)的外周面均匀设有若干承接种子的凹格(12)，所述机壳(8)平行于滚筒(10)轴向的任一侧面和滚筒(10)之间设有毛刷(13)，所述毛刷(13)的一端固定连接于机壳(8)侧壁，另一端贴合于凹格(12)端面，机壳(8)设有毛刷(13)的侧面的对立侧靠近凹格(12)端面，所述机壳(8)内部还设有位于滚筒(10)上方的挡板(37)，所述挡板(37)上设有便于种子落下的通孔，所述通孔位于滚筒(10)左上方；

所述分流结构(4)固定安装于第二种子出口(11)处，所述分流结构(4)包括至少一排种子分流管(14)组，一排所述种子分流管(14)组包括若干种子分流管(14)，若干所述种子分流管(14)的种子进口(6)端聚拢，种子出口端(16)呈放射状扇形展开；若干第二种子出口(11)和若干种子分流管(14)一一对应，相互固定连接。

2.根据权利要求1所述的播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，所述种子进口(6)至少为两组，均匀分布于所述梯台状主体(5)的顶部，所述种子进口(6)处设有盖板组件，所述盖板组件包括盖板(17)、导轨(18)，盖板(17)位于所述种子进口(6)的上方，并通过导轨(18)滑动连接于种子装载桶(2)顶端，所述导轨(18)至少为一组，铺设于种子进口(6)处的侧边，所述种子装载桶(2)外壁还设有固定连接于无人机(1)的固定件(31)。

3.根据权利要求1所述的播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，所述滚筒(10)为中空结构，滚筒(10)的内壁卡接有电机连接件(19)；若干个第二种子出口(11)的排列方向和所述滚筒(10)轴向相互平行。

4.根据权利要求1所述的播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，若干所述凹格(12)由滚筒(10)外周面相互垂直的纵向分隔带(20)和横向分隔带(21)围成，所述纵向分隔带(20)平行于滚筒(10)轴向，两相邻横向分隔带(21)之间的空间区域为一个种子单元(22)，若干种子单元(22)和若干第二种子出口(11)一一对应；所述机壳(8)内部沿滚筒(10)截面设有若干隔板(23)，若干隔板(23)并列设于相邻种子单元(22)之间。

5.根据权利要求1所述的播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，所述第二种子出口(11)处设有锥状的种子导出管(24)，所述种子导出管(24)中较大开口处固定连接于第二种子出口(11)，所述种子导出管(24)较小开口处设有管状连接件(25)。

6.根据权利要求1所述的播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，所述分流结构(4)还包括调整种子出口端(16)间距和方向的种子出口调整结构(26)，所述种子出口调整结构(26)包括尺杆(27)、若干个定位件(28)，所述定位件(28)包括用于调整种子出口端(16)间距的环状部(29)、用于调整种子出口端(16)方向的管状部(30)，所述环状部(29)套接于尺杆(27)，所述管状部(30)套接于种子分流管(14)外壁；管状部(30)与环状部(29)固定连接，且轴向与尺杆(27)垂直。

7.一种根据权利要求1-6所述的播种水稻型无人机的控制系统，其特征在于，包括单片机(32)和闭环控制系统，所述闭环控制系统还包括：

光电码盘(34)，连接于所述直流电机的输出轴上；

正反转驱动电路(33)，分别连接于所述单片机(32)与所述直流电机；

所述单片机(32)连接于所述光电码盘(34)，在所述单片机(32)接收到外部输入的对直流电机进行正反转动的控制信号时，触发所述正反转驱动电路(36)(33)驱动所述直流电机转动来带动所在滚筒(10)的转动和静止；

所述单片机(32)为型号STC15W104的单片机(32)，其至少包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口、第六端口、第一引脚及第二引脚，所述第一端口连接于外部输入的控制信号，所述第一引脚连接于接地端，所述第二引脚连接于工作电压；

所述正反转驱动电路(33)包括：

电机正转驱动电路(35)，串联于所述单片机(32)第三端口与第五端口之间；

电机反转驱动电路(36)，串联于所述单片机(32)第四端口与第六端口之间；

所述电机正转驱动电路(35)和电机反转驱动电路(36)构成一H桥驱动电路，所述直流电机连接于所述H桥驱动电路的对角线之间。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述正转驱动电路(35)包括：

第二电容、第一电阻、第三电阻、第五电阻、第一三极管、第一MOS管、第三MOS管、第五MOS管；

所述第一电阻的第一端连接于所述单片机(32)第三端口的上，所述第一电阻的第二端连接于所述第一三极管的基极，所述第一三极管的发射极连接于接地端，所述第一三极管的集电极连接于第三电阻的第一端，所述第三电阻的第二端连接于第五电阻的第一端，所述第五电阻的第二端连接于所述第一MOS管和第三MOS管的源极，所述第一MOS管的漏极与第三MOS管的漏极相连接，所述直流电机连接于所述第三MOS管栅极和第五MOS管栅极之间，所述第五MOS管的源极连接于接地端，所述第五MOS管的漏极连接于所述单片机(32)的第五端口上，所述第二电容并连接于所述第五电阻的两端；

所述第一MOS管、第三MOS管为P沟道型MOS管，所述第五MOS管为N沟道型MOS管；

所述电机反转驱动电路(36)包括：

第四电容、第二电阻、第四电阻、第六电阻、第二三极管、第二MOS管、第四MOS管、第六MOS管；

所述第二电阻的第一端连接于所述单片机(32)第四端口的上，所述第二电阻的第二端连接于所述第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极连接于接地端，所述第二三极管的集电极连接于第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端分别连接于第二MOS管的和第四MOS管的漏极，所述第二MOS管的源极与第四MOS管的源极相连接，所述第六电阻和第四电容依次并联与第四MOS管的漏极与源极之间，所述直流电机连接于所述第二MOS管的栅极与所述第六MOS管的栅极之间，所述第六MOS管的源极连接于接地端，所述第六MOS管的漏极连接于所述单片机(32)的第六端口上；

所述第二MOS管、第四MOS管为P沟道型MOS管，所述第六MOS管为N沟道型MOS。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述正反转驱动电路(32)还包括稳压器，包括输入端、输出端和接地端，所述稳压器的输入端连接于所述直流电机(9)的工作电源上，所述稳压器的输出端通过一第一电容接地连接，所述稳压器的接地端接地。

10.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述单片机(32)为型号STC15W104的单片机。