CN114467421B - 一种多路复用排种装置及多彩水稻无人自动直播机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多路复用排种装置，包括壳体系统、排种内轮系统和排种外轮系统；所述壳体系统包括从上至下依次相通的落料壳体、护种壳体和投种壳体；所述落料壳体顶部设置有落料口；所述排种内轮系统包括和第一驱动组件；所述排种内轮的表面沿周向设置有护种型孔；所述排种外轮系统包括排种外轮和第二驱动组件；所述排种外轮的表面设置有在排种外轮转动时能正对所述护种型孔的投种孔；本发明还公开了一种包括上述多路复用排种装置的多彩水稻无人自动直播机。本发明能够解决水稻无人自动直播机单次装载的稻种种类单一、作业时无法同时播种多种类型稻种的问题，减少作业时间，以提高稻田画水稻田自动直播效率和稻田画的播种精度。

Description

一种多路复用排种装置及多彩水稻无人自动直播机

技术领域

本发明涉及农业自动化技术领域，具体涉及一种多路复用排种装置及多彩水稻无人自动直播机。

背景技术

随着人们对丰富生活体验需求的日益增长，农村文旅成了许多人出行的选择。为吸引游客，各地农户积极地创作各类稻田画。近年来，稻田艺术画的热度只增不减，稻田画将创意农业和观光旅游相结合，为人民提供休闲娱乐、了解农业生产的同时，促进了农村的经济发展。目前，稻田画的主要制作方法是通过传统画线器，画出九宫格，依图样定出坐标，再牵线描出图样或字体轮廓，最后人工移栽彩色水稻秧苗，随着水稻生长，就会呈现出预先规划的图形或文字。

另一方面，水稻的机械化种植方式主要有机械化插秧和机械化直播两种方式。与本发明最相近似的技术为水稻直播机穴播技术。随着农业机械智能化与无人化技术的发展，水稻插秧机和直播机也实现了自主无人导航作业。GPS定位系统提供的实时位置信息和最优化的作业路径，使播种机可实现实时精准播种。水稻机械直播是将种子通过排种器直接播种到水田或旱田当中。种子充满种箱后，利用自身重力通过排种轮下落到排种器的型孔中。毛刷在清种区清除多余种子，而型孔内的种子跟随排种轮旋转至最低位置后，在自身重力和惯性作用下落入导种管中，实现排种。由于种箱只能装单一种类稻种，播种时无法进行稻种更换。因此，现有机具在进行水稻直播作业时，只能进行同种类型稻种的播种。若需更换稻种，播种机必须从稻田区返回出发区重新进行稻种更换和装载。例如公告号为CN206461940U的专利说明书中公开了一种用于水稻精准播种育秧装置的精准播种机构包括育秧盘和播种器，育秧盘包括育秧盘本体，育秧盘本体的底部设置有数个排水调节孔；育秧盘本体中设有若干个育苗砵；播种器包括箱体和数个播种单元，箱体内设有一个负压腔，箱体的底部设有若干个负压孔，箱体设有抽气连接口，每个播种单元包括至少一个播种头，每个播种头的底部有且仅有一个用于吸取一粒水稻种子的吸孔，播种头固定在箱体的底部，一个吸孔和一个负压孔连通；播种器和育秧盘配合。该播种机构就无法完成更换稻种的操作。

稻田画需用到多种颜色、不同种类的水稻，需要对不同类型稻种进行直播。某些稻田画中某一种类水稻所要播种的位置远但数量少，即使结合自动导航，利用智能的作业路径规划算法选择最优化的作业路径，仍然存在作业时间较长、作业步骤繁琐的问题。单次作业时间长但装载量小，大大降低了农机的利用率。某些稻田画所需颜色种类多，更换种箱中稻种的次数也因此增多，来回往返次数的增加使作业路径和作业时间大大增加，稻种自动播种的效率低。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种多路复用排种装置，能够解决水稻无人自动直播机单次装载的稻种种类单一、作业时无法同时播种多种类型稻种的问题，减少作业时间，以提高稻田画水稻田自动直播效率和稻田画的播种精度。

一种多路复用排种装置，包括壳体系统、排种内轮系统和排种外轮系统；

所述壳体系统包括从上至下依次相通的落料壳体、护种壳体和投种壳体；所述落料壳体顶部设置有落料口；

所述排种内轮系统包括设置于所述护种壳体内的排种内轮以及能驱动所述排种内轮转动的第一驱动组件；所述排种内轮的表面沿周向设置有一组在排种内轮转动时均能正对所述落料口的护种型孔；

所述排种外轮系统包括设置于所述护种壳体内且包覆所述排种内轮下半部分的排种外轮以及能驱动所述排种外轮转动的第二驱动组件；所述排种外轮的表面设置有在排种外轮转动时能正对所述护种型孔的投种孔；

当所述投种孔位于所述投种壳体的顶部开口区域时，稻种能依次经过落料口、护种型孔、投种孔进入投种壳体内，以完成播种。

作为优选，所述排种外轮包括多个并排设置的排种外轮单体，所述第二驱动组件包括用于驱动各排种外轮单体独立转动的多组；

所述落料口设置有多个，且每个所述排种外轮单体对应两个落料口；所述排种内轮的表面沿水平方向对应各落料口设置有多组护种型孔；每个排种外轮单体对应相应组护种型孔设置有两个投种孔，且两投种孔在圆周平面上对称分布于过排种外轮单体中心轴的垂直基准面两侧。

作为优选，所述第一驱动组件包括与排种内轮一端连接且与排种内轮同轴设置的中心轴，以及与所述中心轴传动连接的第一电机。

作为优选，所述第二驱动组件包括固定于排种外轮端部的内齿轮、与所述内齿轮啮合的外齿轮、固定于所述外齿轮上的齿轮轴以及与所述齿轮轴传动连接的第二电机。

作为优选，一组所述护种型孔设置有6-8个。

作为优选，所述护种壳体的上半部分均匀附着有防止稻种滑落至排种内轮与护种壳体的间隙中的毛刷，避免排种外轮转动阻滞。

作为优选，所述投种壳体呈漏斗状，便于稻种滑落。

本发明的另一目的在于提供一种多彩水稻无人自动直播机，包括上述的多路复用排种装置。

本发明的有益效果：

(1)增加水稻直播机单次作业播种的稻种类型，大幅度提高稻田画水稻田自动直播效率。

(2)精准播种，大幅提高播种精度与稻田画分辨率。

(3)实现无人化、自动化作业，减小劳动强度。

(4)装置成本低，结构简单，维护费用低。

附图说明

图1为本发明排种装置的结构示意图；

图2为本发明排种装置的爆炸结构示意图；

图3为壳体系统左视图；

图4为壳体系统俯视图；

图5为排种外轮系统左视图；

图6为排种外轮系统俯视图；

图7为排种内轮系统俯视图。

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。

一种多彩水稻无人自动直播机，包括多路复用排种装置，如图1-7所示，多路复用排种装置包括壳体系统、排种外轮系统和排种内轮系统。该排种装置具体包括左侧内齿轮2、左侧外齿轮3、左侧齿轮轴4、左侧步进电机5、中心轴6、直流电机7、排种内轮8、左侧排种外轮9、右侧步进电机10、右侧内齿轮11、护种壳体12、右侧排种外轮13、投种壳体14、落料壳体18；其中，左侧排种外轮9和右侧排种外轮13上设置有投种孔16，排种内轮8上设置有多组护种型孔17。如图2所示，以靠近中心轴6为内方向，远离中心轴6为外方向，三个系统的相对位置关系为：壳体系统位于最外层，排种外轮系统位于中间层，排种内轮系统位于最内层。

如图3和4所示，壳体系统包括落料壳体18、护种壳体12和投种壳体14，落料壳体18顶部设置有落料口1，本实施例中，落料口1设置4个，且左边两个对应左侧排种外轮9，右边两个对应右侧排种外轮13。落料壳体18与排种内轮8形成四个等容积待播种腔用于分别存储从落料口1进入的四种彩色稻种；护种壳体12与落料壳体18固定连接，护种壳体12位于落料壳体18下方；护种壳体12下半部分紧密包覆左侧排种外轮9与右侧排种外轮13；投种壳体14位于护种壳体12下方；投种壳体14与护种壳体12固定连接，且投种壳体14内形成投种腔；当投种孔16位于投种壳体14的顶部开口区域时，即投种孔16位于投种腔内时，稻种从投种孔16进入投种腔后，受重力影响稻种将从投种壳体14内滑落，最终流出该装置，实现播种。

本实施例中，护种壳体12的上半部分均匀附着有毛刷15，用于防止稻种从护种型孔17和待播种腔滑落至排种内轮8与护种壳体12的间隙中从而造成左侧排种外轮9与右侧排种外轮13转动阻滞。

本实施例中，投种壳体14呈漏斗状，便于稻种滑落。

如图5和6所示，排种外轮系统分左右两部分，两部分关于其重合基准面中心点呈中心对称，左右部分功能完全一致且无任何机械连接，因此只对左半部分进行介绍。左半部分包括左侧内齿轮2、左侧齿轮3、左侧齿轮轴4、左侧步进电机5和左侧排种外轮9。左侧排种外轮9为半圆柱壳结构，紧密包覆排种内轮8的下半部分；投种孔16径向贯穿左侧排种外轮9；两个投种孔16水平方向上分别与排种内轮8左侧两组护种型孔17平齐；两投种孔16在圆周平面上对称分布于过左侧排种外轮9中心轴的垂直基准面两侧；投种孔16与护种型孔17尺寸相同；左侧步进电机5固定；左侧齿轮轴4固定连接于步进电机轴上；左侧齿轮轴4与左侧外齿轮3固定连接；左侧外齿轮3与左侧内齿轮2啮合；传动比为1:4，左侧内齿轮2与左侧排种外轮9固定连接。因此，通过控制步进电机的转动角度，即可调整左侧排种外轮9绕中心轴转动的角度。当需落下指定颜色稻种时，通过调整左侧排种外轮9角度将指定颜色水稻对应投种孔16转至投种腔区域，即可实现不同颜色稻种的切换。而当应播稻种不受左侧排种外轮9控制时，左侧排种外轮9转回初始位置，即无左侧投种孔16进入投种腔区域，并通过转动右侧排种外轮13实现稻种种类切换。

如图7所示，排种内轮系统包括中心轴6、直流电机7和排种内轮8。护种型孔17位于排种内轮8表面，水平方向上等距排布四列，圆周方向上等距排布六行，孔深10mm。直流电机7固定；中心轴6与直流电机7固定连接；排种内轮8与中心轴6固定连接。因此，可通过改变直流电机7转速来改变排种内轮8绕中心轴转速。当自动播种作业开始后，直流电机7根据车速与设定播种密度自动调整转速，从而控制排种内轮8转动，实现精确播种。作业开始后，稻种通过待播种腔进入护种型孔17。护种型孔17与护种壳体12或排种外轮形成闭合护种腔。当护种腔与处在投种腔的投种孔16重合时，由于受重力影响，稻种将进入投种腔实现投种。当该类稻种对应投种孔16不在投种腔时，稻种将存于护种腔中继续转动。

本发明的工作过程及原理：

当多彩水稻自动直播机进行自动播种作业时，需控制播种穴距。可通过控制排种内轮8转速与车速来控制播种穴距。排种内轮8圆周上均布6个护种型孔17，例如设置直播机行进速度为3m/s，排种内轮转速为5rad/s，则可以实现播种穴距为10cm的自动播种。

当多彩水稻自动直播机进行自动播种作业时，需要根据既定规划图切换所播稻种类型以实现不同色块区别播种。首先，在四个落料口上方安置四种不同颜色的种箱。开始播种作业后，(A、B、C、D)四类稻种分别进入四落料口，排种内轮8受直流电机7驱动开始以匀速转动，四类稻种受重力作用持续进入四列护种型孔17，并随排种内轮8绕中心轴6转动。以如图1中排种外轮状态为默认状态，即无投种孔16进入投种腔区域，此状态下四列护种型孔17中的稻种无法进入投种腔，所有稻种都随排种内轮8转动，无在播稻种。当需要播种A类稻种时，保持右侧排种外轮13为默认状态，通过左侧步进电机5以及左侧齿轮系驱动使左侧排种外轮9绕中心轴6迅速转动一定角度，使A类稻种对应投种孔16进入投种腔。此时，处于护种型孔17中的A类稻种在转动到对应投种孔16时，受重力作用进入投种腔，随投种腔内斜面流出投种壳体14，而其它三类稻种由于投种孔16不在投种腔内，仍随排种内轮8转动而不进行播种，从而实现对A类稻种的精量穴直播。根据规划图，当直播机行进至两类稻谷交界处，需要将在播稻种由A类切换为B类时，保持右侧排种外轮13为默认状态不变，左侧排种外轮9反向旋转一定角度，使B类稻种对应投种孔16进入投种腔，而A类稻种对应投种孔16离开投种腔。此时，处于护种型孔17中的B类稻种在转动到对应投种孔16时，受重力作用进入投种腔，随投种腔内斜面流出投种壳体14，实现A、B类稻种的切换。当需要将在播稻种由B类切换为C类时，左侧排种外轮9绕中心轴6迅速转动一定角度以回到默认状态，使A、B两类稻种对应的投种孔16离开投种腔。同时，通过右侧步进电机10以及右侧齿轮系驱动使右侧排种外轮13绕中心轴6迅速转动一定角度，使C类稻种对应投种孔16进入投种腔。此时，处于护种型孔17中的C类稻种在转动到对应投种孔16时，受重力作用进入投种腔，随投种腔内斜面流出投种壳体14，实现B、C类稻种的切换。与上述两种情况同理，可实现任意两类稻种之间实时的播种切换，并对当前在播稻种进行精量穴直播。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多路复用排种装置，其特征在于，包括壳体系统、排种内轮系统和排种外轮系统；

所述壳体系统包括从上至下依次相通的落料壳体、护种壳体和投种壳体；所述落料壳体顶部设置有落料口；

所述排种内轮系统包括设置于所述护种壳体内的排种内轮以及能驱动所述排种内轮转动的第一驱动组件；所述排种内轮的表面沿周向设置有一组在排种内轮转动时均能正对所述落料口的护种型孔；

所述排种外轮系统包括设置于所述护种壳体内且包覆所述排种内轮下半部分的排种外轮以及能驱动所述排种外轮转动的第二驱动组件；所述排种外轮的表面设置有在排种外轮转动时能正对所述护种型孔的投种孔；

当所述投种孔位于所述投种壳体的顶部开口区域时，稻种能依次经过落料口、护种型孔、投种孔进入投种壳体内，以完成播种；

所述排种外轮包括多个并排设置的排种外轮单体，所述第二驱动组件包括用于驱动各排种外轮单体独立转动的多组；

所述落料口设置有多个，且每个所述排种外轮单体对应两个落料口；所述排种内轮的表面沿水平方向对应各落料口设置有多组护种型孔；每个排种外轮单体对应相应组护种型孔设置有两个投种孔，且两投种孔在圆周平面上对称分布于过排种外轮单体中心轴的垂直基准面两侧。

2.根据权利要求1所述的多路复用排种装置，其特征在于，所述第一驱动组件包括与排种内轮一端连接且与排种内轮同轴设置的中心轴，以及与所述中心轴传动连接的第一电机。

3.根据权利要求1所述的多路复用排种装置，其特征在于，所述第二驱动组件包括固定于排种外轮端部的内齿轮、与所述内齿轮啮合的外齿轮、固定于所述外齿轮上的齿轮轴以及与所述齿轮轴传动连接的第二电机。

4.根据权利要求1所述的多路复用排种装置，其特征在于，一组所述护种型孔设置有6-8个。

5.根据权利要求1所述的多路复用排种装置，其特征在于，所述护种壳体的上半部分均匀附着有防止稻种滑落至排种内轮与护种壳体的间隙中的毛刷。

6.根据权利要求1所述的多路复用排种装置，其特征在于，所述投种壳体呈漏斗状。

7.一种多彩水稻无人自动直播机，其特征在于，包括权利要求1-6任一所述的多路复用排种装置。

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