CN112352672A - 一种用于非标准化农田的飞行式育种辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于非标准化农田的飞行式育种辅助装置,包括无人机、驱动装置和执行装置,所述执行装置包括旋转板、设置于旋转板底部的软体拨片,且软体拨片延伸方向与旋转板的旋转中心轴线相交,所述驱动装置设置于无人机正下方,驱动装置用于驱动旋转板围绕垂直于旋转板所在平面的中心轴线旋转。本发明采用机械式辅助育种,从人工辅助育种变为全自动机械辅助育种,提高了育种效率和节省人力,采用飞行式使用拨刷辅助,对于非标准化农田参差不齐的水稻稻穗高度进行区域划分,对工作区域进行实时针对性调整软体拨片高度,提高育种效果。
Description
技术领域
本发明涉及种子培育技术,具体是涉及一种用于非标准化农田的飞行式育种辅助装置。
背景技术
中国是世界农业生产大国之一,水稻产量逐年增加,水稻作为中国主粮对民生大计有着不可估量的作用。目前,随着“精细农业”推动农业现代化的发展趋势,水稻协助育种技术也在不断创新,但是目前大部分地区针对非标准化农田,仍延续传统协助育种工作,由自然或人为加大风力的做法进行育种工作,这严重减低了工作效率,耗费大量的人力和物力,而且其育种的范围不广、效果不佳。
杂交水稻制种是杂交水稻生产的重要组成部分,授粉又是杂交水稻制种的关键环节;充分、均匀的授粉是提高制种质量和产量的前提保障;目前,杂交水稻制种辅助授粉方法主要以传统人力式为主。对于杂交水稻结实而言,平均每朵雌蕊花柱上至少要求有3粒花粉,这样结实出的种子才有可能保持父母本的优良性状,生长发育成优质、高产的杂交水稻种子。
传统的自然授粉是直接通过自然风来吹扬父本花穗为母本区授粉,其杂交率一般为0.2%~4%之间,最高达5%,杂交育种结实率较小,产量最低且不可控,因此,仅依赖自然授粉难以满足杂交水稻制种授粉要求。现在水稻杂交育种一般是通过人工扑打植物穗颈进行人力辅助授粉(如单长竿赶粉法、双短竿推粉法、绳索拉粉法等方式),传统人力式辅助授粉作业具有劳动强度大、授粉不均匀、花粉的飞扬距离都过短、生产效率低等缺点,已难以满足现代化制种的需求。
因此,需要一种新的技术方案以解决上述问题。
发明内容
发明目的:针对以上缺点,本发明提供一种自动化辅助育种的用于非标准化农田的飞行式育种辅助装置。
技术方案:为解决上述问题,本发明采用一种用于非标准化农田的飞行式育种辅助装置,包括无人机、驱动装置和执行装置,所述执行装置包括旋转板、设置于旋转板底部的软体拨片,且软体拨片延伸方向与旋转板的旋转中心轴线相交,所述驱动装置设置于无人机正下方,驱动装置用于驱动旋转板围绕垂直于旋转板所在平面的中心轴线旋转。
有益效果:本发明相对于现有技术,其显著优点是采用机械式辅助育种,从人工辅助育种变为全自动机械辅助育种,提高了育种效率和节省人力,采用飞行式使用拨刷辅助,对于非标准化农田参差不齐的稻穗高度进行区域划分,对工作区域进行实时针对性调整软体拨片高度,提高育种效果。
进一步的,所述执行装置还包括主轴和若干第一电动伸缩杆,所述旋转板包括若干扇形板,所述每个扇形板底部均设置一个软体拨片,所述扇形板均铰接在主轴一端的侧面,每个软体拨片延伸方向均与主轴延伸方向相交,所述第一电动伸缩杆一端铰接在主轴侧面,第一电动伸缩杆另一端铰接在扇形板上表面,所述驱动装置驱动主轴旋转。
进一步的,所述驱动装置包括驱动电机、主轴轴承和第三电动伸缩杆,所述第三电动伸缩杆固定端与无人机底部连接,第三电动伸缩杆输出端与主轴轴承外圈固定连接,所述第三电动伸缩杆输出端设置凹槽,驱动电机固定设置于凹槽中,且驱动电机输出端与主轴轴承内圈固定连接,所述主轴远离扇形板的一端与主轴轴承内圈固定连接。
进一步的,还包括万向节,所述第三电动伸缩杆固定端与无人机之间通过万向节连接。
进一步的,还包括挡板,所述挡板固定套设在第三电动伸缩杆上,挡板所在平面垂直于第三电动伸缩杆延伸方向,且挡板位于第一电动伸缩杆上方。
进一步的,还包括距离检测装置,所述距离检测装置包括第二电动伸缩杆、伸缩杆轴承、红外传感器,所述主轴与扇形板铰接的一端设置凹槽,所述第二电动伸缩杆固定端通过伸缩杆轴承设置于凹槽中,第二电动伸缩杆相对主轴旋转,所述红外传感器设置于第二电动伸缩杆的输出端顶部。
进一步的,所述无人机包括若干叶片电机、若干叶片和机体,所述叶片电机固定于机体内部,叶片电机输出轴与叶片固定连接,叶片电机驱动叶片旋转,叶片旋转平面平行于水平面;所述第三电动伸缩杆设置于机体底部。
进一步的,还包括温湿度传感器和光照度传感器。
进一步的,还包括数据传输与控制模块,所述数据传输与控制模块用于控制驱动电机、叶片电机、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆和第三电动伸缩杆,数据传输与控制模块还用于接收和传输温湿度传感器、光照度传感器和红外传感器的数据。
附图说明
图1是本发明育种辅助装置的整体结构示意图;
图2是本发明育种辅助装置的主视图;
图3是本发明育种辅助装置的俯视图;
图4是本发明育种辅助装置中执行装置的结构示意图;
图5是本发明育种辅助装置中距离检测装置的剖视图;
图6是本发明育种辅助装置中驱动装置的剖视图;
图7是本发明育种辅助装置中无人机的结构示意图;
图8是本发明育种辅助装置中叶片电机和叶片连接的剖视图。
具体实施方式
如图1至图3所示,本实施例中的一种用于非标准化农田的飞行式育种辅助装置,包括无人机7、驱动装置2、执行装置1、距离检测装置以及数据传输与控制模块4。
如图4所示,所述执行装置1包括旋转板、软体拨片101、主轴104和若干第一电动伸缩杆103,所述旋转板包括若干扇形板102,在本实施例中,设置四个扇形板102,扇形板102采用全铝合金材料,表面光滑、轻质耐用;扇形板102均匀铰接在主轴104底端的侧面,所述第一电动伸缩杆103固定端通过销轴铰接在主轴104的侧面,另一端通过销轴铰接在扇形板102的上表面,第一电动伸缩杆103两端均可以绕着销轴相对转动,避免其伸缩时发生干涉现象,当第一电动伸缩杆伸缩时,带动扇形板102绕着铰链转动;扇形板102下表面均固定焊接有软体拨片101,软体拨片101设置于扇形板102对称线的直径上,软体拨片101所在平面垂直于扇形板102所在平面,在本实施例中,四个软体拨片101底部表面平整光滑,且为软体材质,在协助育种过程中能够更好的保护稻穗。
如图5所示,主轴104底端即与扇形板102铰接的一端设置凹槽,凹槽中设置距离检测装置,距离检测装置包括第二电动伸缩杆106、伸缩杆轴承105、红外传感器107,伸缩杆轴承105外圈焊接于凹槽底部,第二电动伸缩杆106固定端与伸缩杆轴承105内圈固定焊接,第二电动伸缩杆106相对主轴104旋转,当主轴104旋转时,第二电动伸缩杆106能够不随主轴104转动,保持静止状态,所述红外传感器107设置于第二电动伸缩杆106输出端的顶部,红外线传感器107,用于定位稻穗头的位置。
如图6所示,驱动装置2包括驱动电机203、主轴轴承201和第三电动伸缩杆204,第三电动伸缩杆204输出端设置凹槽,驱动电机203通过螺栓固定设置于凹槽中,且驱动电机203输出端通过联轴器202与主轴轴承201内圈固定连接,第三电动伸缩杆204输出端端面与主轴轴承201外圈固定焊接,主轴104远离扇形板的一端与主轴轴承201内圈固定焊接,主轴104在驱动电机203的驱动下与第三电动伸缩杆204相对转动;所述第三电动伸缩杆204固定端通过万向节5连接于无人机7底端连接轴10,连接轴10一端固定连接于无人机7底端,另一端连接万向节轴承6,万向节5通过万向节轴承6与连接轴10连接,执行装置1在转动过程中,其相对于无人机7会有一定的偏转角度,通过万向节5和万向节轴承6调整偏转角度,从而使无人机7飞行的更加平稳安全。
所述第三电动伸缩杆外固定套设有挡板205,挡板205焊接在第三电动伸缩杆204侧面,第三电动伸缩杆204延伸方向垂直于挡板205所在平面,挡板205位于第一电动伸缩杆103上方,在本实施例中,挡板205采用硬质塑料材料,挡板205用于避免育种过程中无人机7转动的叶片702触碰到稻穗,减少育种过程对稻田的损害,提高育种的效果。
如图7和图8所示,无人机7包括若干叶片电机701、若干叶片702和机体703,在本实施例中,采用四个叶片电机,机体703采用铝合金,轻质耐用,延长机体703的使用寿命,叶片电机701固定于机体703内部,叶片电机701输出轴与叶片702固定焊接,驱动叶片702旋转,从而使整个辅助装置开始飞行,叶片702旋转平面平行于水平面;叶片702采用双叶叶片,连接轴10固定连接于机体703底部。
该育种辅助装置还包括温湿度传感器8和光照度传感器9;温湿度传感器8胶接在机体703顶部,用于检测环境中的温度和湿度,操作人员通过温湿度传感器8监测田间的温湿度,使辅助育种达到的效果更佳;光照度传感器9胶接于机体703顶部,用于检测阳光光照度,操作人员通过光照度传感器9监测田间的光照情况,使辅助育种达到的效果更佳。
所述数据传输与控制模块4固定胶接于第三电动伸缩杆204侧面设置的一个水平板11上,用于控制驱动电机203和叶片电机701的启停与正反转、控制第一电动伸缩杆103、第二电动伸缩杆106和第三电动伸缩杆204的伸缩、接收并传输传感器检测的数据。
数据传输与控制模块4控制驱动电机203的正反转从而控制执行装置1的转动方向,在本实施例中,驱动电机203的转速为30转/分钟,对应执行装置1转动一圈需要两秒。数据传输与控制模块4控制叶片电机701的启停与正反转从而控制整个育种辅助装置的运动。数据传输与控制模块4控制第一电动伸缩杆103的伸缩调节扇形板相对于水平面的角度,从而适应不同的水稻稻穗头的位置,在本实施例中,第一电动伸缩杆103的伸缩速度为3厘米/秒。数据传输与控制模块4控制第二电动伸缩杆106的伸缩调节红外传感器107的高度,从而使红外传感器107定位到水稻稻穗头的位置,在本实施例中,第二电动伸缩杆106的伸缩速度为5厘米/秒。数据传输与控制模块4控制第三电动伸缩杆204的伸缩调节执行装置1的高度,第三电动伸缩杆204根据第二电动伸缩杆106伸缩长度使执行装置1定位到水稻稻穗头的位置,在本实施例中,第三电动伸缩杆204的伸缩速度为5厘米/秒。数据传输与控制模块4接收各传感器检测的数据并将数据传输到计算机上,以便技术人员根据田间环境调整辅助育种工作,使辅助育种达到的效果更佳。
第三电动伸缩杆204侧面设置电源3,电源3是整个育种辅助装置的供电部分,电源3通过胶接固定于水平板11上,用于为驱动电机203、叶片电机701、第一电动伸缩杆103、第二电动伸缩杆106、第三电动伸缩杆204、温湿度传感器8、红外传感器107、光照度传感器9和数据传输与控制模块4供电。
一种育种辅助装置的具体实施步骤:
首先接通电源3,操作人员控制计算机上的操作面板,结合温湿度传感器8和光照传感器9的监测数据,对于杂交水稻育种农田,当其环境达到温度在25℃~30℃之间、湿度在70%~80%之间、太阳光照度高于三万勒克斯时育种效果更佳,当目标育种农田温度、湿度和光照度均符合要求时,启动叶片电机701,使无人机开始工作,带动整个育种辅助装置飞行,将育种辅助装置运行到待工作区,然后保证该育种辅助装置处于静止状态。
其次操作人员控制第二电动伸缩杆106的伸缩,根据红外传感器107的检测,将红外传感器107调节定位于水稻稻穗头处,并记录第二电动伸缩杆106伸长的长度,然后将第二电动伸缩杆106收回,此时操作人员根据该区域水稻的高低情况,分别调节第一电动伸缩杆103,将扇形板102围绕铰链转动至与四周水稻稻穗头平行处,然后根据第二电动伸缩杆106的伸缩长度调节第三电动伸缩杆204,将扇形板102定位到该区域水稻稻穗头的位置,此时软体拨片101位于稻穗头下方。
接着操作人员启动驱动电机203,驱动电机203带动执行装置1旋转,软体拨片101在在带动下拨动稻穗头,进行协助育种。一个区域工作完成后,操作人员控制无人机将育种辅助装置运送到下一个带工作区,然后根据红外传感器107的检测,再次调节扇形板102和第三电动伸缩杆204将扇形板102定位到水稻稻穗头位置处,然后重复上述操作进行协助增强育种工作。
最后,当指定的稻田全部操作完毕后,操作人员控制无人机7飞回地面,关闭电源3,将整个装置运行至原指定位置处。
Claims (9)
1.一种用于非标准化农田的飞行式育种辅助装置,包括无人机、驱动装置和执行装置,其特征在于,所述执行装置包括旋转板、设置于旋转板底部的软体拨片,且软体拨片延伸方向与旋转板的旋转中心轴线相交,所述驱动装置设置于无人机正下方,驱动装置用于驱动旋转板围绕垂直于旋转板所在平面的中心轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的育种辅助装置,其特征在于,所述执行装置还包括主轴和若干第一电动伸缩杆,所述旋转板包括若干扇形板,所述每个扇形板底部均设置一个软体拨片,所述扇形板均铰接在主轴一端的侧面,每个软体拨片延伸方向均与主轴延伸方向相交,所述第一电动伸缩杆一端铰接在主轴侧面,第一电动伸缩杆另一端铰接在扇形板上表面,所述驱动装置驱动主轴旋转。
3.根据权利要求2所述的育种辅助装置,其特征在于,所述驱动装置包括驱动电机、主轴轴承和第三电动伸缩杆,所述第三电动伸缩杆固定端与无人机底部连接,第三电动伸缩杆输出端与主轴轴承外圈固定连接,所述第三电动伸缩杆输出端设置凹槽,驱动电机固定设置于凹槽中,且驱动电机输出端与主轴轴承内圈固定连接,所述主轴远离扇形板的一端与主轴轴承内圈固定连接。
4.根据权利要求3所述的育种辅助装置,其特征在于,还包括万向节,所述第三电动伸缩杆固定端与无人机之间通过万向节连接。
5.根据权利要求3或4所述的育种辅助装置,其特征在于,还包括挡板,所述挡板固定套设在第三电动伸缩杆上,挡板所在平面垂直于第三电动伸缩杆延伸方向,且挡板位于第一电动伸缩杆上方。
6.根据权利要求2所述的育种辅助装置,其特征在于,还包括距离检测装置,所述距离检测装置包括第二电动伸缩杆、伸缩杆轴承、红外传感器,所述主轴与扇形板铰接的一端设置凹槽,所述第二电动伸缩杆固定端通过伸缩杆轴承设置于凹槽中,第二电动伸缩杆相对主轴旋转,所述红外传感器设置于第二电动伸缩杆的输出端顶部。
7.根据权利要求6所述的育种辅助装置,其特征在于,所述无人机包括若干叶片电机、若干叶片和机体,所述叶片电机固定于机体内部,叶片电机输出轴与叶片固定连接,叶片电机驱动叶片旋转,叶片旋转平面平行于水平面;所述第三电动伸缩杆设置于机体底部。
8.根据权利要求7所述的育种辅助装置,其特征在于,还包括温湿度传感器和光照度传感器。
9.根据权利要求8所述的育种辅助装置,其特征在于,还包括数据传输与控制模块,所述数据传输与控制模块用于控制驱动电机、叶片电机、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆和第三电动伸缩杆,数据传输与控制模块还用于接收和传输温湿度传感器、光照度传感器和红外传感器的数据。
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Application publication date: 20210212 |
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