CN112020951A - 一种玉米直接播种无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玉米直接播种无人机，包括无人机本体、物料桶和播种机构，所述物料桶与所述无人机本体的机架相连接；所述播种机构包括播种盒体、驱动电机和传送带，所述播种盒体与所述无人机本体的机架相连接，且设置于物料桶的出料口下方；所述传送带设置在播种盒体内，且与驱动电机相连接，所述传送带沿其宽度方向设置有a个运输轨道，所述播种盒体内设置有a个播种管。本发明的播种无人机实现玉米点穴直接播种作业，和人工栽种效果无差别，效率是人工的100倍以上。作业成本30元/亩。飞行精度垂直±10cm，水平±25cm单次载重量为30公斤。设置的6个播种管可同时播撒2行，提高了播种效率。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种玉米直接播种无人机。
背景技术
玉米与传统的水稻、小麦等粮食作物相比，玉米具有很强的耐旱性、耐寒性、耐贫瘠性以及极好的环境适应性。因此其种植地不规则，大小不一，人工播种效率低，人工强度大；常规大、中型行走式播种机械又不能满足地形需求，且为单出料口播种，一次播种一行，播种效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种玉米直接播种无人机，通过无人机实现玉米点穴直接播种作业，和人工栽种效果无差别，效率是人工的100倍以上。作业成本30元/亩。飞行精度垂直±10cm，水平±25cm 单次载重量为30公斤。设置的6个播种管可同时播撒2行，提高播种效率。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种玉米直接播种无人机，包括无人机本体、物料桶和播种机构，所述物料桶与所述无人机本体的机架相连接；
所述播种机构包括播种盒体、驱动电机和传送带，所述播种盒体与所述无人机本体的机架相连接，且设置于物料桶的出料口下方；所述传送带设置在播种盒体内，且与驱动电机相连接，所述传送带沿其宽度方向设置有a个运输轨道，所述播种盒体内设置有a个播种管，a个所述播种管的一端分别与a个运输轨道端部一一上下对应，播种管的另一端分别沿播种盒体的侧壁长度方向均匀分布，且向下倾斜的穿出播种盒体的侧壁。
进一步地，所述的驱动电机为双出轴电机，所述驱动电机尾部设有用于检测电机转速的霍尔编码开关，所述无人机本体上设有CPU，所述霍尔编码开关的信号输出端与所述CPU的信号输入端相连接，所述CPU的信号输出端与所述驱动电机的信号输入端相连接。
进一步地，所述的播种管远离传送带的一端上设有用于检测种子的激光传感器。
进一步地，所述的CPU无线连接有服务器。
进一步地，所述的传送带为快拆结构。
进一步地，所述的无人机本体上设有GPS定位模块、第一MCU、存储器、供电模块、电源检测模块、物料检测模块和地面更换系统，所述供电模块用于系统供电，所述电源检测模块用于检测供电模块电量，所述物料检测模块用于检测物料桶内的物料量；所述GPS定位模块的信号输出端与所述第一MCU的第一信号输入端相连接，所述MCU的信号输出端与所述存储器的信号输入端相连接，所述电源检测模块的信号输出端与所述第一MCU的第二信号输入端相连接，所述物料检测模块的信号输出端与所述第一MCU的第三信号输入端相连接；
所述地面更换系统包括第二MCU、送料驱动模块和电池更换驱动模块，所述送料驱动模块用于接收第二MCU的控制信号驱动加料机构，所述加料机构用于对物料桶补充加料；所述电池更换驱动模块用于接收第二MCU的控制信号驱动电池更换机构，所述电池更换机构用于无人机本体供电模块的更换。
进一步地，所述的驱动电机上设置有温度检测传感器和电流检测传感器。
进一步地，所述的无人机本体上设有摄像模块，所述摄像模块与所述CPU相连接。
本发明的有益效果是：
1）本发明的播种无人机实现玉米点穴直接播种作业，和人工栽种效果无差别，效率是人工的100倍以上。作业成本30元/亩。飞行精度垂直±10cm，水平±25cm 单次载重量为30公斤。设置的6个播种管可同时播撒2行，提高了播种效率。
2）设置的霍尔编码开关用来检查电机转速，霍尔数据传送到CPU，CPU经过PID算法后，精准控制电机转速，保证播种量一致。
3）本发明的播种无人机通过GPS定位技术，在地图上圈出地块大小，设定好飞行速度、转弯半径、换行距离，飞行高度。无人机自动计算最优路径，全自动作业；缺料、缺电时自动记录当前位置并自动返回起飞点加料，换电池；加料、加电后自动返回缺料、缺电记录点位置继续作业，有效保证了无人机工作时的续航能力，有利于提高播种效率。
4）设置的摄像模块用于实时飞行图像回传，人工在监测器上监测飞行状态，远距离肉眼无法监测时，靠图传监测周边环境。
附图说明
图1为本发明实施例中玉米直接播种无人机的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中播种机构的结构示意图；
图3为本发明实施例中CPU的工作原理框图；
图4为本发明实施例中第一MCU和第二MCU的工作原理框图；
图中，1、无人机本体；2、物料桶；3、播种机构；4、播种盒体；5、驱动电机；6、运输轨道；7、播种管；8、霍尔编码开关；9、CPU；10、服务器；11、GPS定位模块；12、第一MCU；13、存储器；14、供电模块；15、电源检测模块；16、物料检测模块；17、第二MCU；18、送料驱动模块；19、电池更换驱动模块；20、温度检测传感器；21、电流检测传感器；22、摄像模块；23、传送带。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。
参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：
实施例：
如图1和图2所示，一种玉米直接播种无人机，包括无人机本体1、物料桶2和播种机构3，所述物料桶2与所述无人机本体1的机架相连接；
所述播种机构3包括播种盒体4、驱动电机5和传送带23，所述播种盒体4与所述无人机本体1的机架相连接，且设置于物料桶2的出料口下方；所述传送带23设置在播种盒体4内，且与驱动电机5相连接，所述传送带23沿其宽度方向设置有6个运输轨道6，所述播种盒体4内设置有6个播种管7，6个所述播种管7的一端分别与6个运输轨道6端部一一上下对应，播种管7的另一端分别沿播种盒体4的侧壁长度方向均匀分布，且向下倾斜的穿出播种盒体4的侧壁。
工作原理：播种时，种子由物料桶2落至传送带23上，驱动电机5驱动传送带23运行，传送带23带动种子运动。种子运动至传送带23端部时，种子经播种管7落至播种地。通过无人机播种实现玉米点穴直接播种作业，和人工栽种效果基本无差别，效率是人工的100倍以上。作业成本30元/亩。飞行精度垂直±10cm，水平±25cm 单次载重量为30公斤。设置的6个播种管7可同时播撒6行，提高了播种效率。
本发明的播种无人机实现玉米点穴直接播种作业，和人工栽种效果无差别，效率是人工的100倍以上。作业成本30元/亩。飞行精度垂直±10cm，水平±25cm 单次载重量为30公斤。设置的6个播种管7可同时播撒2行，提高了播种效率。
进一步地，如图3所示，所述的驱动电机5为双出轴电机，所述驱动电机5尾部设有用于检测电机转速的霍尔编码开关8，所述无人机本体1上设有CPU 9，所述霍尔编码开关8的信号输出端与所述CPU的信号输入端相连接，所述CPU的信号输出端与所述驱动电机5的信号输入端相连接。设置的霍尔编码开关8用来检查电机转速，霍尔数据传送到CPU，CPU经过PID算法后，精准控制电机转速，保证播种量一致。
进一步地，所述的播种管7远离传送带23的一端上设有用于检测种子的激光传感器。通过设置激光传感器可检测播种管7是否播出种子，进而保证播种精确度。
进一步地，如图3所示，所述的CPU无线连接有服务器9。CPU把作业数据（播种量、作业亩数、飞行轨迹、飞行高度、作业地点、作业时间、）采集处理后上传到服务器9里保存，并且可以保存一年以上，后台管理人员可以随时监控和查看飞机作业情况和作业质量。
进一步地，所述的传送带23为快拆结构。其中涉及到的连接的电缆线接头采用航空电缆快拆接头，能够在5分钟内把无人机体积缩小，可以用小型轿车运输。极大的节约了作业运输成本。其中，驱动电机5采用特制低转速，高扭力电机，使电机耗能最少，动力最强。大大的提升飞行时间，比普通电机的效率提升20%。
进一步地，如图4所示，所述的无人机本体1上设有GPS定位模块11、第一MCU12、存储器MCU13、供电模块14、电源检测模块15、物料检测模块16和地面更换系统，所述供电模块14用于系统供电，所述电源检测模块15用于检测供电模块14电量，所述物料检测模块16用于检测物料桶2内的物料量；所述GPS定位模块11的信号输出端与所述第一MCU12的第一信号输入端相连接，所述MCU的信号输出端与所述存储器MCU13的信号输入端相连接，所述电源检测模块15的信号输出端与所述第一MCU12的第二信号输入端相连接，所述物料检测模块16的信号输出端与所述第一MCU12的第三信号输入端相连接；
所述地面更换系统包括第二MCU17、送料驱动模块18和电池更换驱动模块19，所述送料驱动模块18用于接收第二MCU17的控制信号驱动加料机构，所述加料机构用于对物料桶2补充加料；所述电池更换驱动模块19用于接收第二MCU17的控制信号驱动电池更换机构，所述电池更换机构用于无人机本体1供电模块14的更换。
无人机定位采用GPS、无线电台、气压定位（为本领域常规技术，此处不做赘述），采用独门算法多向共模冗和算法，使飞行精度从水平±1.5m精度提升至±25cm，垂直精度±50cm精度提升至±10cm。
无人机通过GPS定位技术，在地图上圈出地块大小，设定好飞行速度、转弯半径、换行距离，飞行高度。无人机自动计算最优路径，全自动作业。同时无人机通过GPS定位技术，在地图上通过人工画出飞行路径，无人机根据路径自动飞行。
其中，电源检测模块15及物料检测模块16实时检测无人机本体1的供电模块14的电量以及物料桶2的物料量，当其中一个或二者量均不足时，首先记录当前位置，之后自动返回起点，无人机本体1返回起点时，第二MCU17分别通过送料驱动模块18和电池更换驱动模块19对物料桶2加料和更换电池，进而实现物料自动补加和电池的自动更换。更换结束后自动返回缺料、缺点记录点位置继续作业。其中加料机构的控制通过设置加料桶，在加料桶的出料口出设置电磁阀，通过第二MCU17控制送料驱动模块18开闭电磁阀实现加料；电池更换机构通过无人机本体1设计抽拉式电池并通过控制机械手更换抽拉式电池实现，这两种具体实现方式均为本领域惯用技术手段，此处不做赘述。同时可通过人工代替地面更换系统，即无人机本体1因缺电、缺料返回时，人工补加物料和更换电池，这样可减少成本。
本发明的播种无人机通过GPS定位技术，在地图上圈出地块大小，设定好飞行速度、转弯半径、换行距离，飞行高度。无人机自动计算最优路径，全自动作业；缺料、缺电时自动记录当前位置并自动返回起飞点加料，换电池；加料、加电后自动返回缺料、缺电记录点位置继续作业，有效保证了无人机工作时的续航能力，有利于提高播种效率。
进一步地，如图3所示，所述的驱动电机5上设置有温度检测传感器20和电流检测传感器21。温度检测传感器20及电流检测传感器21检测的驱动电机5温度、电流等信息传送至CPU处，CPU利用该数据分析无人机作业的安全状态，安检通过才能起飞。
进一步地，如图3所示，所述的无人机本体1上设有摄像模块22，所述摄像模块22与所述CPU相连接。设置的摄像模块22用于实时飞行图像回传，人工在监测器上监测飞行状态，远距离肉眼无法监测时，靠图传监测周边环境。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种玉米直接播种无人机，其特征在于：包括无人机本体、物料桶和播种机构，所述物料桶与所述无人机本体的机架相连接；
所述播种机构包括播种盒体、驱动电机和传送带，所述播种盒体与所述无人机本体的机架相连接，且设置于物料桶的出料口下方；所述传送带设置在播种盒体内，且与驱动电机相连接，所述传送带沿其宽度方向设置有a个运输轨道，所述播种盒体内设置有a个播种管，a个所述播种管的一端分别与a个运输轨道端部一一上下对应，播种管的另一端分别沿播种盒体的侧壁长度方向均匀分布，且向下倾斜的穿出播种盒体的侧壁。
2.根据权利要求1所述的玉米直接播种无人机，其特征在于：所述的驱动电机为双出轴电机，所述驱动电机尾部设有用于检测电机转速的霍尔编码开关，所述无人机本体上设有CPU，所述霍尔编码开关的信号输出端与所述CPU的信号输入端相连接，所述CPU的信号输出端与所述驱动电机的信号输入端相连接。
3.根据权利要求1所述的玉米直接播种无人机，其特征在于：所述的播种管远离传送带的一端上设有用于检测种子的激光传感器。
4.根据权利要求2所述的玉米直接播种无人机，其特征在于：所述的CPU无线连接有服务器。
5.根据权利要求1所述的玉米直接播种无人机，其特征在于：所述的传送带为快拆结构。
6.根据权利要求2所述的玉米直接播种无人机，其特征在于：所述的无人机本体上设有GPS定位模块、第一MCU、存储器、供电模块、电源检测模块、物料检测模块和地面更换系统，所述供电模块用于系统供电，所述电源检测模块用于检测供电模块电量，所述物料检测模块用于检测物料桶内的物料量；所述GPS定位模块的信号输出端与所述第一MCU的第一信号输入端相连接，所述MCU的信号输出端与所述存储器的信号输入端相连接，所述电源检测模块的信号输出端与所述第一MCU的第二信号输入端相连接，所述物料检测模块的信号输出端与所述第一MCU的第三信号输入端相连接；
所述地面更换系统包括第二MCU、送料驱动模块和电池更换驱动模块，所述送料驱动模块用于接收第二MCU的控制信号驱动加料机构，所述加料机构用于对物料桶补充加料；所述电池更换驱动模块用于接收第二MCU的控制信号驱动电池更换机构，所述电池更换机构用于无人机本体供电模块的更换。
7.根据权利要求2所述的玉米直接播种无人机，其特征在于：所述的驱动电机上设置有温度检测传感器和电流检测传感器。
8.根据权利要求2所述的玉米直接播种无人机，其特征在于：所述的无人机本体上设有摄像模块，所述摄像模块与所述CPU相连接。
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