CN111516874A - 一种农用无人飞机条播装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农用无人飞机条播装置及控制方法，包括种箱装置、排种盘装置、驱动轴装置、左支撑装置和右支撑装置；所述排种盘装置包括电磁铁一、弹簧、压板、翻板、推板、永磁铁、电磁铁二、排种盘、负极铜片、翻板正极铜片、弹射正极铜片、排种孔和方槽；所述种箱、左支撑板、右支撑板分别安装在无人机本体上，所述驱动轴装置通过左轴承、右轴承安装在左支撑板、右支撑板上，驱动轴装置通过电机驱动旋转，进而带动旋转排种盘装置。本发明提出的一种飞行播种装置，实现播种量可控精准条播，并且能够根据飞行状态，实现种子稳定下落，不易在地面反弹。
Description
技术领域
本发明涉及一种农用无人飞机条播装置，具体来说，是指一种能够实现种子精准飞播的装置及控制方法。
背景技术
我国农田情况复杂，地面机具在丘陵山地、水田等特殊地面作业时受到限制。农用无人飞机具有成本低、效率高等优点，在植保、播种、施肥等农用领域得到广泛应用。当前，无人飞机飞播作业时，由于旋翼下洗气流的影响，导致种子在地面不能成行，且小颗粒易吹到邻近地块。
针对上述问题，专利CN201910489608.8设计了一种利用风机产生的气流进行种子条播，但该装置较为复杂，小型无人飞机使用不方便；专利CN201821279935.8设计了一种利用旋翼气流集风下压式精准条播装置，但该装置下压气流会受到旋翼产生的流场大小影响；专利CN201820821730.1设计了一种自动造林专用无人机，不适合大田作业。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种适用于无人机飞行播种的装置及控制方法，实现种子精准条播。
本发明采用的技术方案：一种农用无人飞机条播装置，包括种箱装置、排种盘装置、驱动轴装置、左支撑装置和右支撑装置；
所述种箱装置包括种箱和毛刷；
所述排种盘装置包括电磁铁一、弹簧、压板、翻板、推板、永磁铁、电磁铁二、排种盘、负极铜片、翻板正极铜片、弹射正极铜片、排种孔和方槽；
所述排种盘沿径向均布有多个排种孔，在排种孔相对应位置的一侧设有方槽，排种孔底部固定有电磁铁一，内部安装有弹簧，弹簧顶端固定有压板，压板上有导向柱，压板的材料为强磁性材料，排种孔内部开有多个导向槽，与压板导向柱相对应，保证压板在排种孔内部自由运动，电磁铁一的一端连接在负极铜片上，一端连接在弹射正极铜片上；电磁铁二安装在方槽底部，推板可沿方槽上下运动，方槽内部有限位槽，推板上有限位柱，使得推板行程一定，推板底部有永磁铁，翻板安装在排种盘上，电磁铁二一端连接在负极铜片上，一端连接在翻板正极铜片上；所述推板侧面有限位柱，且一侧为齿形，所述翻板有与推板侧面齿形相拟合的齿轮，且翻板为一圆弧形，其形状与排种盘一致，翻板内侧嵌有弹性材料；
所述左支撑装置包括左支撑板、电源负极铜环、电源正极铜环一、电源正极铜环二和左轴承；所述左支撑板上布置有电源负极铜环、电源正极铜环一和电源正极铜环二，所述电源负极铜环为一圆环，其内径与负极铜片位置对应，电源正极铜环一为一半圆弧，其内径与翻板正极铜片位置对应，电源正极铜环二为一半圆弧，其内径与弹射正极铜片位置对应；
所述右支撑装置包括右支撑板和右轴承；
所述种箱、左支撑板、右支撑板分别安装在无人机本体上，所述驱动轴装置通过左轴承、右轴承安装在左支撑板、右支撑板上，驱动轴装置通过电机驱动旋转，进而带动旋转排种盘装置；
所述种箱装置出种口为一弧形，大小与排种盘一致，保证种箱装置出种口与排种盘紧密贴合，使得种子不泄漏；种箱出种口内部设有毛刷，使得排种孔顶部的种子在旋转时不受损。
作为优选，所述压板的材料为铁，所述翻板内侧嵌有橡胶。
上述一种农用无人飞机条播装置的控制方法，包括以下步骤：
(1)无人机起飞，按照预设航路、飞行高度、飞行速度飞行，电机带动驱动轴装置旋转，进一步的带动排种盘装置旋转；
(2)
步骤一：对于刚排种后的排种孔，此时该排种孔处于竖直向下状态，翻板正极铜片与电源正极铜环一脱离接触，电磁铁二磁力消失，永磁铁与电磁铁二内部铁芯相吸，带动推板沿排种盘限位槽向排种孔底端方向运动，使得翻板处于竖直状态，此时排种盘上限位槽通过推板上限位柱停止推板运动；
步骤二：排种后排种盘带动排种孔旋转至一定位置，弹射正极铜片与电源正极铜环二接触，电磁铁一导通，产生的磁力使得压板沿导向槽压缩弹簧向排种孔底部运动；
步骤三：该排种孔旋转至种箱出种口处时，种子进入到排种孔内部，毛刷将多余的种子刮出；
步骤四：该排种孔继续旋转至竖直向上状态时，翻板正极铜片与电源正极铜环一接触，此时电磁铁二产生磁力，该磁力与永磁铁相排斥，带动推板沿排种盘限位槽向排种孔顶端方向运动，使得翻板与排种盘处于闭合状态，此时排种盘上限位槽通过推板上限位柱停止推板运动；
步骤五：该排种孔继续旋转，弹射正极铜片与电源正极铜环二脱离接触，电磁铁一磁性消失，弹簧带动压板沿导向槽向排种孔顶端运动，种子在压板与翻板共同作用下产生预紧力；
步骤六：该排种孔继续旋转至竖直向下状态时，重复步骤一，种子在弹力的作用下，获得初速度向下弹射。
(3)当无人机作业高度发生变化时，种子初速度过大会使得种子到达地面时仍旧具有一定速度，发生反弹，种子初速度过小会使得种子未到达地面时失去动能，收到风场影响；本装置在无人机作业高度变化时，根据相应的高度，调整电磁铁一上的电流，使得其产生的磁力发生变化，进而控制弹簧的压缩距离，让种子获得不同的速度；
(4)通过控制驱动轴装置的转速，实现播种量可控。
有益效果：1)本发明提出的一种飞行播种装置，实现播种量可控精准条播；2)本发明提出的一种飞行播种装置，能够根据飞行状态，实现种子稳定下落，不易在地面反弹。
附图说明
图1为本发明条播装置整体结构示意图；
图2为本发明排种盘装置剖视图；
图3为本发明排种盘结构示意图；
图4为本发明左支撑装置结构示意图；
图5为本发明推板结构示意图；
图6为本发明翻板结构示意图；
图7为本发明种箱装置结构示意图；
图8为本发明排种盘装置与电源接触位置正视图；
图9为本发明条播装置工作流程图。
其中图中标注为：100-种箱装置；200-排种盘装置；300-驱动轴装置；400-左支撑装置；500-右支撑装置；101-种箱；102-毛刷；201-电磁铁一；202-弹簧；203-压板；204-翻板；205-推板；206-永磁铁；207-电磁铁二；208-排种盘；209-负极铜片；210-翻板正极铜片；211-弹射正极铜片；212-排种孔；213-方槽；401-左支撑板；402-电源负极铜环；403-电源正极铜环一；404-电源正极铜环二；405-左轴承；501-右支撑板；502-右轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
本发明一种农用无人飞机条播装置，结构主要由种箱装置100、排种盘装置200、驱动轴装置300、左支撑装置400、右支撑装置500组成。种箱101、左支撑板401、右支撑板501分别安装在无人机本体上(图中未显示)，驱动轴装置300通过左轴承405、右轴承502安装在左支撑板401、右支撑板501上，驱动轴装置300通过电机(图中未显示)驱动旋转，进而带动旋转排种盘装置200；排种盘208沿径向均布有多个排种孔212，在排种孔212相对应位置的一侧有方槽213，排种孔212底部固定有电磁铁一201，内部安装有弹簧202，弹簧202顶端固定有压板203，压板203上有导向柱，压板203的材料为强磁性材料(如铁)，排种孔212内部开有多个导向槽，与压板203导向柱相对应，保证压板203在排种孔212内部自由运动，电磁铁一201一端连接在负极铜片209上，一端连接在弹射正极铜片211上；电磁铁二207安装在方槽213底部，推板205可沿方槽213上下运动，方槽213内部有限位槽，推板205上有限位柱，使得推板205行程一定，推板205底部有永磁铁206，翻板204安装在排种盘208上，电磁铁二207一端连接在负极铜片209上，一端连接在翻板正极铜片210上；
如图4、图8所示，左支撑板401上布置有电源负极铜环402、电源正极铜环一403、电源正极铜环二404，电源负极铜环402为一圆环，其内径与负极铜片209位置对应，电源正极铜环一403为一半圆弧，其内径与翻板正极铜片210位置对应，电源正极铜环二404为一半圆弧，其内径与弹射正极铜片211位置对应。
如图5、图6所示，推板205侧面有限位柱，且一侧为齿形，翻板204有与推板205侧面齿形相拟合的齿轮，且翻板204为一圆弧形，其形状与排种盘208一致，翻板204内侧嵌有弹性材料(如橡胶)。
如图7所示，种箱装置100出种口为一弧形，大小与排种盘208一致，保证种箱装置100出种口与排种盘208紧密贴合，使得种子不泄漏；种箱101出种口内部有毛刷102，使得排种孔212顶部的种子在旋转时不受损。
上述一种农用无人飞机条播装置的控制方法，包括以下步骤：
(1)无人机起飞，按照预设航路、飞行高度、飞行速度飞行，电机带动驱动轴装置300旋转，进一步的带动排种盘装置200旋转；
(2)
步骤一：以一刚排种后的排种孔212为例，此时该排种孔212处于竖直向下状态，翻板正极铜片210与电源正极铜环一403脱离接触，电磁铁二207磁力消失，永磁铁206与电磁铁二207内部铁芯相吸，带动推板205沿排种盘208限位槽向排种孔212底端方向运动，使得翻板204处于竖直状态，此时排种盘208上限位槽通过推板205上限位柱停止推板205运动；
步骤二：排种后排种盘208带动排种孔212旋转至一定位置，弹射正极铜片211与电源正极铜环二404接触，电磁铁一201导通，产生的磁力使得压板203沿导向槽压缩弹簧202向排种孔212底部运动；
步骤三：该排种孔212旋转至种箱101出种口处时，种子进入到排种孔212内部，毛刷102将多余的种子刮出；
步骤四：该排种孔212继续旋转至竖直向上状态时，翻板正极铜片210与电源正极铜环一403接触，此时电磁铁二207产生磁力，该磁力与永磁铁206相排斥，带动推板205沿排种盘208限位槽向排种孔212顶端方向运动，使得翻板204与排种盘208处于闭合状态，此时排种盘208上限位槽通过推板205上限位柱停止推板205运动；
步骤五：该排种孔212继续旋转，弹射正极铜片211与电源正极铜环二404脱离接触，电磁铁一201磁性消失，弹簧202带动压板203沿导向槽向排种孔212顶端运动，种子在压板203与翻板204共同作用下产生预紧力；
步骤六：该排种孔212继续旋转至竖直向下状态时，重复步骤一，种子在弹力的作用下，获得初速度向下弹射。
(3)当无人机作业高度发生变化时，种子初速度过大会使得种子到达地面时仍旧具有一定速度，发生反弹，种子初速度过小会使得种子未到达地面时失去动能，收到风场影响。本装置在无人机作业高度变化时，根据相应的高度，调整电磁铁一201上的电流，使得其产生的磁力发生变化，进而控制弹簧202的压缩距离，让种子获得不同的速度；
(4)通过控制驱动轴装置300的转速，实现播种量可控。
以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种农用无人飞机条播装置，其特征在于：包括种箱装置(100)、排种盘装置(200)、驱动轴装置(300)、左支撑装置(400)和右支撑装置(500)；
所述种箱装置(100)包括种箱(101)和毛刷(102)；
所述排种盘装置(200)包括电磁铁一(201)、弹簧(202)、压板(203)、翻板(204)、推板(205)、永磁铁(206)、电磁铁二(207)、排种盘(208)、负极铜片(209)、翻板正极铜片(210)、弹射正极铜片(211)、排种孔(212)和方槽(213)；
所述排种盘(208)沿径向均布有多个排种孔(212)，在排种孔(212)相对应位置的一侧设有方槽(213)，排种孔(212)底部固定有电磁铁一(201)，内部安装有弹簧(202)，弹簧(202)顶端固定有压板(203)，压板(203)上有导向柱，压板(203)的材料为强磁性材料，排种孔(212)内部开有多个导向槽，与压板(203)导向柱相对应，保证压板(203)在排种孔(212)内部自由运动，电磁铁一(201)一端连接在负极铜片(209)上，一端连接在弹射正极铜片(211)上；电磁铁二(207)安装在方槽(213)底部，推板(205)可沿方槽(213)上下运动，方槽(213)内部有限位槽，推板(205)上有限位柱，使得推板(205)行程一定，推板(205)底部有永磁铁(206)，翻板(204)安装在排种盘(208)上，电磁铁二(207)一端连接在负极铜片(209)上，一端连接在翻板正极铜片(210)上；所述推板(205)侧面有限位柱，且一侧为齿形，所述翻板(204)有与推板(205)侧面齿形相拟合的齿轮，且翻板(204)为一圆弧形，其形状与排种盘(208)一致，翻板(204)内侧嵌有弹性材料；
所述左支撑装置(400)包括左支撑板(401)、电源负极铜环(402)、电源正极铜环一(403)、电源正极铜环二(404)和左轴承(405)；所述左支撑板(401)上布置有电源负极铜环(402)、电源正极铜环一(403)和电源正极铜环二(404)，所述电源负极铜环(402)为一圆环，其内径与负极铜片(209)位置对应，电源正极铜环一(403)为一半圆弧，其内径与翻板正极铜片(210)位置对应，电源正极铜环二(404)为一半圆弧，其内径与弹射正极铜片(211)位置对应；
所述右支撑装置(500)包括右支撑板(501)和右轴承(502)；
所述种箱(101)、左支撑板(401)、右支撑板(501)分别安装在无人机本体上，所述驱动轴装置(300)通过左轴承(405)、右轴承(502)安装在左支撑板(401)、右支撑板(501)上，驱动轴装置(300)通过电机驱动旋转，进而带动旋转排种盘装置(200)；
所述种箱装置(100)出种口为一弧形，大小与排种盘(208)一致，保证种箱装置(100)出种口与排种盘(208)紧密贴合，使得种子不泄漏；种箱(101)出种口内部设有毛刷(102)，使得排种孔(212)顶部的种子在旋转时不受损。
2.根据权利要求1所述的一种农用无人飞机条播装置，其特征在于：所述压板(203)的强磁性材料为铁，所述翻板(204)内侧嵌有的弹性材料为橡胶。
3.根据权利要求1或2所述的一种农用无人飞机条播装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)无人机起飞，按照预设航路、飞行高度、飞行速度飞行，电机带动驱动轴装置(300)旋转，进一步的带动排种盘装置(200)旋转；
(2)
步骤一：对于刚排种后的排种孔(212)，此时该排种孔(212)处于竖直向下状态，翻板正极铜片(210)与电源正极铜环一(403)脱离接触，电磁铁二(207)磁力消失，永磁铁(206)与电磁铁二(207)内部铁芯相吸，带动推板(205)沿排种盘(208)限位槽向排种孔(212)底端方向运动，使得翻板(204)处于竖直状态，此时排种盘(208)上限位槽通过推板(205)上限位柱停止推板(205)运动；
步骤二：排种后排种盘(208)带动排种孔(212)旋转至一定位置，弹射正极铜片(211)与电源正极铜环二(404)接触，电磁铁一(201)导通，产生的磁力使得压板(203)沿导向槽压缩弹簧(202)向排种孔(212)底部运动；
步骤三：该排种孔(212)旋转至种箱(101)出种口处时，种子进入到排种孔(212)内部，毛刷(102)将多余的种子刮出；
步骤四：该排种孔(212)继续旋转至竖直向上状态时，翻板正极铜片(210)与电源正极铜环一(403)接触，此时电磁铁二(207)产生磁力，该磁力与永磁铁(206)相排斥，带动推板(205)沿排种盘(208)限位槽向排种孔(212)顶端方向运动，使得翻板(204)与排种盘(208)处于闭合状态，此时排种盘(208)上限位槽通过推板(205)上限位柱停止推板(205)运动；
步骤五：该排种孔(212)继续旋转，弹射正极铜片(211)与电源正极铜环二(404)脱离接触，电磁铁一(201)磁性消失，弹簧(202)带动压板(203)沿导向槽向排种孔(212)顶端运动，种子在压板(203)与翻板(204)共同作用下产生预紧力；
步骤六：该排种孔(212)继续旋转至竖直向下状态时，重复步骤一，种子在弹力的作用下，获得初速度向下弹射。
(3)当无人机作业高度发生变化时，种子初速度过大会使得种子到达地面时仍旧具有一定速度，发生反弹，种子初速度过小会使得种子未到达地面时失去动能，收到风场影响；所述农用无人飞机条播装置在无人机作业高度变化时，根据相应的高度，调整电磁铁一(201)上的电流，使得其产生的磁力发生变化，进而控制弹簧(202)的压缩距离，让种子获得不同的速度；
(4)通过控制驱动轴装置(300)的转速，实现播种量可控。
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