CN110431965A - 一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机应用技术领域，具体涉及一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，包括机身和插秧机构，所述插秧机构滑动设置在机身的底部一端以接秧苗并插秧，插秧机构包括第一滑台和插秧组件，还包括料道和夹取机构，所述料道水平设在机身的底部另一端以放置待插的秧苗，所述夹取机构设在料道的上方并位于机身的底部另一端以从料道上取秧，夹取机构包括第二滑台和夹取组件，本发明的一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，用自动化方式代替了当前主流的人工插秧方式，提高了工作效率，节省了时间，同时劳动强度较小，与现有的车辆型插秧机相比的话，结构简单，体积较小，对农田的破坏力较小，同时成本较低。

Description

一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统

技术领域

本发明涉及无人机应用技术领域，具体涉及一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。

与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

现有的插秧方式一是通过人工，这种方式工作效率低，费时费力，劳动强度大，二是通过车辆型插秧机进行插秧，其行驶的驱动力是汽油，这种方式不仅成本高，同时设备较大，对农田的破坏较大。

根据现有技术的不足，有必要设计一种工作效率高，省时省力，劳动强度低，同时成本低且对农田破坏力较小的基于视觉捕捉的无人机插秧系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，包括机身和插秧机构，所述插秧机构滑动设置在机身的底部一端以接秧苗并插秧，插秧机构包括第一滑台和插秧组件，所述第一滑台水平设置在机身宽度方向上的底部一端，所述插秧组件滑动设在第一滑台上，还包括料道和夹取机构，所述料道水平设在机身的底部另一端以放置待插的秧苗，所述夹取机构设在料道的上方并位于机身的底部另一端以从料道上取秧，夹取机构包括第二滑台和夹取组件，所述第二滑台水平设置在机身底部的长度方向上，所述夹取组件滑动设在第二滑台上，并其夹取组件的夹取端竖直向下。

作为无人机插秧系统的一种优选方案，所述夹取组件包括电动推杆、“L”形限位板和两个夹爪，所述“L”形限位板竖直设置并与第二滑台滑动连接，所述电动推杆竖直设在“L”形限位板的中部，电动推杆输出端竖直向下，其输出端自“L”形限位板的中部穿过，并且其输出端上水平设有一个推板，所述“L”形限位板的底部竖直设有一个“U”形板，所述“U”形板的底部竖直设有一个固定杆，所述固定杆上水平设有一个固定板，两个所述夹爪呈对称设置在固定板上，并且每个夹爪的中部均与固定板的一端铰接，每个夹爪远离固定板的一端均铰接设置有一个驱动杆，每个驱动杆远离固定板的一端均与推板的外壁铰接设置。

作为无人机插秧系统的一种优选方案，所述电动推杆的输出端上套设有一个缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的顶部、底部分别与“L”形限位板的底部、“U”形板的内壁抵触。

作为无人机插秧系统的一种优选方案，所述插秧组件包括滑动架和接秧板，所述滑动架滑动设在第一滑台上，所述接秧板通过两个对称设置的液压杆水平设在机身的下方，并且接秧板与料道贴合设置，接秧板的底部等间距设置有若干个落料口，每个所述落料口均为漏斗形结构，并且每个落料口的底部均竖直连通设置有一个插杆，每个所述插杆靠近落料口的一端均设有电动阀门，插杆为空心圆柱结构，并且插杆的底部为楔形结构。

作为无人机插秧系统的一种优选方案，所述接秧板远离液压杆的顶部一端对称设置有两个导向杆，每个导向杆均与滑动架插设连接，并且每个导向杆远离接秧板的一端均固定设有一个防脱帽。

作为无人机插秧系统的一种优选方案，每个所述夹爪上均一体成型设置有一个可供秧苗根茎夹取的固定套，每个固定套上均设有与秧苗根茎外壁贴合的弧形槽，并且每个固定套均由软硅胶材质制成。

作为无人机插秧系统的一种优选方案，所述料道为“U”字形结构，料道的内壁两端固定设有两个楔形块体，并且其底部等间距设置有若干个圆形放置槽，若干个圆形放置槽一字排开，并且每个圆形放置槽内均固定设置有一个圆形漏板，两个所述夹爪位于圆形放置槽的正上方。

作为无人机插秧系统的一种优选方案，所述料道与机身的底部之间竖直连接有四个弹性杆，并且四个弹性杆对称。

作为无人机插秧系统的一种优选方案，所述机身远离夹取机构的一个侧壁上设有旋转摄像头。

作为无人机插秧系统的一种优选方案，所述机身的两端对称设置有两个支撑腿。

本发明的有益效果：本发明的一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，通过设计料道，夹取机构和插秧机构，并与控制器相结合，用自动化方式代替了当前主流的人工插秧方式，提高了工作效率，节省了时间，同时劳动强度较小，与现有的车辆型插秧机相比的话，结构简单，体积较小，对农田的破坏力较小，同时成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的立体结构示意图一。

图2是本发明的立体结构示意图二。

图3是图2中的A处放大图。

图4是图2中的B处放大图。

图5是本发明的平面结构示意图。

图6是图5中的C处放大图。

图7是本发明的料道的立体结构示意图。

图8是图7中的D处放大图。

图9是本发明的弹性杆的局部剖视图。

图中：机身1，第一滑台2，插秧组件3，料道4，第二滑台5，夹取组件6，电动推杆7，“L”形限位板8，夹爪9，推板10，“U”形板11，固定杆12，固定板13，驱动杆14，缓冲弹簧15，滑动架16，接秧板17，液压杆18，落料口19，插杆20，电动阀门21，导向杆22，防脱帽23，固定套24，弧形槽25，楔形块体26，圆形放置槽27，圆形漏板28，弹性杆29，旋转摄像头30，支撑腿31。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。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。

参照图1至图9的一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，包括机身1和插秧机构，所述插秧机构滑动设置在机身1的底部一端以接秧苗并插秧，插秧机构包括第一滑台2和插秧组件3，所述第一滑台2水平设置在机身1宽度方向上的底部一端，所述插秧组件3滑动设在第一滑台2上，还包括料道4和夹取机构，所述料道4水平设在机身1的底部另一端以放置待插的秧苗，所述夹取机构设在料道4的上方并位于机身1的底部另一端以从料道4上取秧，夹取机构包括第二滑台5和夹取组件6，所述第二滑台5水平设置在机身1底部的长度方向上，所述夹取组件6滑动设在第二滑台5上，并其夹取组件6的夹取端竖直向下。

所述夹取组件6包括电动推杆7、“L”形限位板8和两个夹爪9，所述“L”形限位板8竖直设置并与第二滑台5滑动连接，所述电动推杆7竖直设在“L”形限位板8的中部，电动推杆7输出端竖直向下，其输出端自“L”形限位板8的中部穿过，并且其输出端上水平设有一个推板10，所述“L”形限位板8的底部竖直设有一个“U”形板11，所述“U”形板11的底部竖直设有一个固定杆12，所述固定杆12上水平设有一个固定板13，两个所述夹爪9呈对称设置在固定板13上，并且每个夹爪9的中部均与固定板13的一端铰接，每个夹爪9远离固定板13的一端均铰接设置有一个驱动杆14，每个驱动杆14远离固定板13的一端均与推板10的外壁铰接设置，当若干个秧苗被放置料道4上后，启动控制器，从而使得电动推杆7的输出端向下伸出，从而带动推板10于“U”形板11内向下伸出，进而带动两个驱动杆14呈正逆时针旋转，由于每个夹爪9的中部均与固定板13的一端铰接，另一端又与驱动杆14铰接，加之固定杆12和固定板13的固定作用，因而当推板10下推时，两个夹爪9会受推动力呈正逆时针旋转，进而使得两个夹爪9之间的距离减小，将秧苗夹起。

所述电动推杆7的输出端上套设有一个缓冲弹簧15，所述缓冲弹簧15的顶部、底部分别与“L”形限位板8的底部、“U”形板11的内壁抵触，缓冲弹簧15其缓冲作用，进而保证两个夹爪9在夹取秧苗时，不至于由于夹取力过大而损伤秧苗。

所述插秧组件3包括滑动架16和接秧板17，所述滑动架16滑动设在第一滑台2上，所述接秧板17通过两个对称设置的液压杆18水平设在机身1的下方，并且接秧板17与料道4贴合设置，接秧板17的底部等间距设置有若干个落料口19，每个所述落料口19均为漏斗形结构，并且每个落料口19的底部均竖直连通设置有一个插杆20，每个所述插杆20靠近落料口19的一端均设有电动阀门21，插杆20为空心圆柱结构，并且插杆20的底部为楔形结构，启动控制器，从而通过控制器控制无人机下降，直至若干个插杆20均与秧田贴合，然后再通过控制器启动两个液压杆18，从而使得若干个插杆20向下插入秧田内，为秧苗打洞，当洞打好后，通过控制器关闭液压杆18，拔出若干个插杆20，接着控制无人机移动短暂距离，可以是十厘米作用，已将插杆20内打上来的泥土排至打好的洞旁侧，然后再控制器无人机飞行至打好的洞上方，接着控制其下降，直至若干个插杆20均与秧田贴合，然后再通过夹爪9将秧苗从料道4内夹至接秧板17上的中间位置的落料口19处，并通过第一滑台2将其他秧苗放置到接秧板17板上剩下的料口处，此时若干个电动阀门21均为闭紧状态并均起支撑作用，然后通过控制器控制无人机飞行至若刚个插杆20与若干个打洞一一对齐，接着通过控制器启动若干个电动阀门21，由于每个落料口19均为漏斗形结构，因而使得若干个秧苗落至落料口19底部的插杆20内部，又因为此时插杆20与秧田为贴合状态，因而秧苗会顺着插杆20内部落入事先打好的洞内，打洞旁侧之前放置的泥土会对栽种好的秧苗起到一定的掩埋和滋养作用。

所述接秧板17远离液压杆18的顶部一端对称设置有两个导向杆22，每个导向杆22均与滑动架16插设连接，并且每个导向杆22远离接秧板17的一端均固定设有一个防脱帽23，当液压杆18驱动接秧板17下插时，导向杆22起到导向的作用，进而保证插杆20下插时的稳定性，以更好的给秧苗打洞。

每个所述夹爪9上均一体成型设置有一个可供秧苗根茎夹取的固定套24，每个固定套24上均设有与秧苗根茎外壁贴合的弧形槽25，并且每个固定套24均由软硅胶材质制成，当两个夹爪9将秧苗夹紧时，两个固定套24起合紧固定的作用，由软硅胶制成的固定套24可保护幼嫩的秧苗不受折断损伤，同时弧形槽25的设计有利于秧苗的夹取。

所述料道4为“U”字形结构，料道4的内壁两端固定设有两个楔形块体26，并且其底部等间距设置有若干个圆形放置槽27，若干个圆形放置槽27一字排开，并且每个圆形放置槽27内均固定设置有一个圆形漏板28，两个所述夹爪9位于圆形放置槽27的正上方，当若干个秧苗被放置在料道4内时，两个楔形块体26起到引流的作用，即将秧苗叶子上的露水等水分引导至若干个圆形放置槽27处，从而将这些水分从圆形漏板28处流出，以减少料道4的重量，进而将料道4重量对无人机的飞行动力的影响降至最低。

所述料道4与机身1的底部之间竖直连接有四个弹性杆29，并且四个弹性杆29对称，当进行无人机插秧工作时，首先经过人工将批量的秧苗集中堆放于田埂上，然后通过人工从批量的秧苗中选取若干个优质的秧苗放置于料道4上，之所以将料道4与机身1底部设计为由四个弹性杆29连接，是由于当农名放置若干个秧苗时，可将料道4向下拉动，从而扩大料道4与机身1之间的距离，进而方便秧苗的更好的放入，不至于折断。

所述机身1远离夹取机构的一个侧壁上设有旋转摄像头31，当进行插秧工作时，启动控制器，从而启动摄像头，进而获取秧田的视野，进一步保证插秧工作的顺利进行。

所述机身1的两端对称设置有两个支撑腿32，当无人机不使用并放置时，两个支撑腿32起支撑的作用。

本发明的工作原理：当进行无人机插秧工作时，首先经过人工将批量的秧苗集中堆放于田埂上，然后通过人工从批量的秧苗中选取若干个优质的秧苗放置于料道4上，之所以将料道4与机身1底部设计为由四个弹性杆29连接，是由于当农名放置若干个秧苗时，可将料道4向下拉动，从而扩大料道4与机身1之间的距离，进而方便秧苗的更好的放入，不至于折断，当若干个秧苗被放置在料道4内时，两个楔形块体26起到引流的作用，即将秧苗叶子上的露水等水分引导至若干个圆形放置槽27处，从而将这些水分从圆形漏板28处流出，以减少料道4的重量，进而将料道4重量对无人机的飞行动力的影响降至最低。

当进行插秧工作时，启动控制器，从而启动摄像头，进而获取秧田的视野，进一步保证插秧工作的顺利进行。

当若干个秧苗被放置料道4上后，启动控制器，从而使得电动推杆7的输出端向下伸出，从而带动推板10于“U”形板11内向下伸出，进而带动两个驱动杆14呈正逆时针旋转，由于每个夹爪9的中部均与固定板13的一端铰接，另一端又与驱动杆14铰接，加之固定杆12和固定板13的固定作用，因而当推板10下推时，两个夹爪9会受推动力呈正逆时针旋转，进而使得两个夹爪9之间的距离减小，将秧苗夹起，缓冲弹簧15其缓冲作用，进而保证两个夹爪9在夹取秧苗时，不至于由于夹取力过大而损伤秧苗，当两个夹爪9将秧苗夹紧时，两个固定套24起合紧固定的作用，由软硅胶制成的固定套24可保护幼嫩的秧苗不受折断损伤，同时弧形槽25的设计有利于秧苗的夹取。

接着启动控制器，从而通过控制器控制无人机下降，直至若干个插杆20均与秧田贴合，然后再通过控制器启动两个液压杆18，从而使得若干个插杆20向下插入秧田内，为秧苗打洞，当洞打好后，通过控制器关闭液压杆18，拔出若干个插杆20，接着控制无人机移动短暂距离，可以是十厘米作用，已将插杆20内打上来的泥土排至打好的洞旁侧，然后再控制器无人机飞行至打好的洞上方，接着控制其下降，直至若干个插杆20均与秧田贴合，然后再通过夹爪9将秧苗从料道4内夹至接秧板17上的中间位置的落料口19处，并通过第一滑台2将其他秧苗放置到接秧板17板上剩下的料口处，此时若干个电动阀门21均为闭紧状态并均起支撑作用，然后通过控制器控制无人机飞行至若刚个插杆20与若干个打洞一一对齐，接着通过控制器启动若干个电动阀门21，由于每个落料口19均为漏斗形结构，因而使得若干个秧苗落至落料口19底部的插杆20内部，又因为此时插杆20与秧田为贴合状态，因而秧苗会顺着插杆20内部落入事先打好的洞内，打洞旁侧之前放置的泥土会对栽种好的秧苗起到一定的掩埋和滋养作用，当液压杆18驱动接秧板17下插时，导向杆22起到导向的作用，进而保证插杆20下插时的稳定性，以更好的给秧苗打洞。

当无人机不使用并放置时，两个支撑腿32起支撑的作用。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (10)

1.一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，包括机身（1）和插秧机构，所述插秧机构滑动设置在机身（1）的底部一端以接秧苗并插秧，插秧机构包括第一滑台（2）和插秧组件（3），所述第一滑台（2）水平设置在机身（1）宽度方向上的底部一端，所述插秧组件（3）滑动设在第一滑台（2）上，其特征在于：还包括料道（4）和夹取机构，所述料道（4）水平设在机身（1）的底部另一端以放置待插的秧苗，所述夹取机构设在料道（4）的上方并位于机身（1）的底部另一端以从料道（4）上取秧，夹取机构包括第二滑台（5）和夹取组件（6），所述第二滑台（5）水平设置在机身（1）底部的长度方向上，所述夹取组件（6）滑动设在第二滑台（5）上，并其夹取组件（6）的夹取端竖直向下。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，其特征在于：所述夹取组件（6）包括电动推杆（7）、“L”形限位板（8）和两个夹爪（9），所述“L”形限位板（8）竖直设置并与第二滑台（5）滑动连接，所述电动推杆（7）竖直设在“L”形限位板（8）的中部，电动推杆（7）输出端竖直向下，其输出端自“L”形限位板（8）的中部穿过，并且其输出端上水平设有一个推板（10），所述“L”形限位板（8）的底部竖直设有一个“U”形板（11），所述“U”形板（11）的底部竖直设有一个固定杆（12），所述固定杆（12）上水平设有一个固定板（13），两个所述夹爪（9）呈对称设置在固定板（13）上，并且每个夹爪（9）的中部均与固定板（13）的一端铰接，每个夹爪（9）远离固定板（13）的一端均铰接设置有一个驱动杆（14），每个驱动杆（14）远离固定板（13）的一端均与推板（10）的外壁铰接设置。

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，其特征在于：所述电动推杆（7）的输出端上套设有一个缓冲弹簧（15），所述缓冲弹簧（15）的顶部、底部分别与“L”形限位板（8）的底部、“U”形板（11）的内壁抵触。

4.根据权利要求1所述的一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，其特征在于：所述插秧组件（3）包括滑动架（16）和接秧板（17），所述滑动架（16）滑动设在第一滑台（2）上，所述接秧板（17）通过两个对称设置的液压杆（18）水平设在机身（1）的下方，并且接秧板（17）与料道（4）贴合设置，接秧板（17）的底部等间距设置有若干个落料口（19），每个所述落料口（19）均为漏斗形结构，并且每个落料口（19）的底部均竖直连通设置有一个插杆（20），每个所述插杆（20）靠近落料口（19）的一端均设有电动阀门（21），插杆（20）为空心圆柱结构，并且插杆（20）的底部为楔形结构。

5.根据权利要求4所述的一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，其特征在于：所述接秧板（17）远离液压杆（18）的顶部一端对称设置有两个导向杆（22），每个导向杆（22）均与滑动架（16）插设连接，并且每个导向杆（22）远离接秧板（17）的一端均固定设有一个防脱帽（23）。

6.根据权利要求2所述的一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，其特征在于：每个所述夹爪（9）上均一体成型设置有一个可供秧苗根茎夹取的固定套（24），每个固定套（24）上均设有与秧苗根茎外壁贴合的弧形槽（25），并且每个固定套（24）均由软硅胶材质制成。

7.根据权利要求2所述的一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统其特征在于：所述料道（4）为“U”字形结构，料道（4）的内壁两端固定设有两个楔形块体（26），并且其底部等间距设置有若干个圆形放置槽（27），若干个圆形放置槽（27）一字排开，并且每个圆形放置槽（27）内均固定设置有一个圆形漏板（28），两个所述夹爪（9）位于圆形放置槽（27）的正上方。

8.根据权利要求1所述的一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，其特征在于：所述料道（4）与机身（1）的底部之间竖直连接有四个弹性杆（29），并且四个弹性杆（29）对称。

9.根据权利要求1所述的一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，其特征在于：所述机身（1）远离夹取机构的一个侧壁上设有旋转摄像头（30）。

10.根据权利要求1所述的一种基于视觉捕捉的无人机插秧系统，其特征在于：所述机身（1）的两端对称设置有两个支撑腿（31）。