CN115176567B - 一种抛秧无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抛秧无人机，包括无人机本体，所述无人机本体设有支架，在支架上设有两对链条，两对链条通过驱动装置同步运动，在所述链条上设有挂钩，若干个秧苗盘通过挂钩挂在链条上，在水人机本体底部设有托盘，托盘的两侧设有间歇输送装置，在托盘的端部设有弯曲装置，在弯曲装置端部设有顶针机构，通过顶针机构将秧苗盘内的秧苗顶出，顶出的秧苗通过抛秧机构抛出。本发明的一种抛秧无人机，作业时，抛秧无人机将带苗秧苗盘带到空中，由抛秧系统对秧苗盘进行取秧，并将从秧苗盘上取下来的秧苗由抛秧传送带抛到水田里，实现作业过程无人化，从而降低人工劳动量。

Description

一种抛秧无人机

技术领域

本发明涉及一种抛秧无人机，属于农业机械领域。

背景技术

目前，国内水稻抛秧机械的研究较少，其中，中联重科所研发的水稻有序抛秧机已经投产，并在沿海地区获得大量的应用。作为国内首家研制出轮式水稻抛秧机的企业，该机器不仅拥有多项发明专利，并且在效率上也实现了巨大的飞跃。机器搭配了无人驾驶模块，可以在无人干预的情况下进行自主作业，大大降低了人工劳动成本，目前，该机型已在国内多个地区得到了应用，大大降低了农忙时节补秧的劳动强度。这些学者在水稻抛秧机方面都做出了巨大的贡献，为水稻抛秧机的研究起到了很好的指导作用。但是，在云贵川地区，存在很多水稻梯田，不适合水稻插秧机的使用。

公开文件1一种农业智能插秧无人机（1202111397932 .0），通过秧苗储存与传送，将秧苗利用气压原理吹至地面实现插秧的农业智能插秧无人机，该款无人机1吹起排苗，秧苗既要和装置做到密封，又要保证秧苗不会被损伤的情况下吹出去。对秧苗的损伤很大；秧苗的传输和堆叠方式问题很大，不能很好地排苗，秧苗没这么听话，通道容易造成秧苗卡死。公开文件2一种播秧无人机（201821926756 .9），所述播秧机构包括秧盘装载部件、秧盘卸载部件、秧盘承载部件和秧盘播，机构可以自动播秧，通过播秧机构和无人机的组合实现空中播秧。该机构一次播种24株秧苗，不能做到有序抛秧，后期秧苗通风性差，且不易管理。秧苗盘架子整体移动，造成了机构惯性力很大，在秧苗架运动启停瞬间惯性力比较大，容易对无人机姿态造成影响，干扰飞行。秧苗抛秧过程中无附加力参与，造成秧苗初速度过小，容易被螺旋桨产生的下洗气流干扰，从而秧苗乱飘。现有的插秧无人机均不适合大范围在云贵川地区广泛使用。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种抛秧无人机，作业时，抛秧无人机将带苗秧苗盘带到空中，由抛秧系统对秧苗盘进行取秧，并将从秧苗盘上取下来的秧苗由抛秧传送带抛到水田里，实现作业过程无人化，从而降低人工劳动量。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种抛秧无人机，包括无人机本体，所述无人机本体设有支架，在支架上设有两对链条，两对链条通过驱动装置同步运动，在所述链条上设有挂钩，若干个秧苗盘通过挂钩挂在链条上，在水人机本体底部设有托盘，托盘的两侧设有间歇输送装置，在托盘的端部设有弯曲装置，在弯曲装置端部设有顶针机构，通过顶针机构将秧苗盘内的秧苗顶出，顶出的秧苗通过抛秧机构抛出。

作为优选，所述间歇输送装置包含槽轮机构、与槽轮机构同轴设置的第一带轮、通过第一皮带连接的第二带轮和与第二带轮同轴设置的间歇齿轮，槽轮机构通过主电机驱动，所述秧苗盘的两侧设有方孔，间歇齿轮通过轮齿穿过方孔带动秧苗盘间歇移动。

作为优选，所述弯曲装置包含弯曲齿轮和弯曲盖板，所述弯曲齿轮同轴设置的有第三带轮，第三带轮通过第二皮带与第四带轮连接，第四带轮同轴设有第五带轮，第五带轮通过第三皮带与第六带轮连接，第六带轮与槽轮机构同轴设置，所述弯曲盖板固定在支撑板上，支撑板与弯曲齿轮同轴设置；通过弯曲齿轮插入方孔中，与弯曲盖板配合，将秧苗盘压弯沿弯曲盖板运动。

作为优选，所述顶针机构包含连接板、曲柄机构和与驱动曲柄机构的主电机，通过主电机带动曲柄机构转动，主电机驱动曲柄机构带动连接板移动，连接板上的顶针单元将秧苗盘上的秧苗顶出。

作为优选，所述弯曲盖板下方设有若干个滚轮，滚轮上设有连接带，当秧苗盘进入到弯曲盖板时，秧苗盘下方按压滚轮。

作为优选，所述抛秧机构包含左右设置的带轮机构，带轮机构上设有传送带，传送带上设有挡板，秧苗被顶针顶在两个挡板之间，通过传动带将秧苗抛出；所述带轮机构通过一对锥齿轮提供动力，一个锥齿轮通过第四皮带带动转动，第四皮带一端与主电机连接，另一个锥齿轮与连杆连接，连杆通过万向节与传动杆连接，传动杆与抛秧机构的带轮连接，传动杆为带轮提供动力。

在本发明中，秧苗盘为长方形结构，在秧苗盘中设有若干个有规律排布的凹槽，在凹槽底部设有十字槽通孔，在凹槽中培育秧苗，利用顶针，能有序的将秧苗顶出，抛洒出去。通过各个机构整体的配合，能有序的将秧苗顶出抛投，克服了现有技术中不能有序的将秧苗取出且不损害秧苗，满足抛秧的需求。在实践中，要求秧苗盘能够在某种机构的带动下，均匀地输送到取秧装置处，并且取完秧苗的空秧苗盘不能够干扰到其他装置的运行，秧苗盘的排序方法以及空秧苗盘的处理机构是一大难点。取秧机构作为整机的核心，必须做到结构简单、故障率低、循行平稳等特点，采用连杆机构结合凸轮可靠性高，而且运行平稳。

在本发明中，根据测量和计算可知，一盘秧苗的重量大约为1kg，要让无人机在一个架次完成0.4亩地的抛秧作业，则要求携带的水稻秧苗重量最少为12盘，那么整个抛秧机构的重量要求不能高于18kg，这对整个抛秧机构的设计提出了更高的要求，为了将整个抛秧机构的重量限制在规定重量内，拟采用铝合金和碳纤维板等轻质高强对材料作为整机框架，运用inspire软件对大部分零件进行轻量化处理，在保证零件强度的同时去除多余材料，从而达到设计的重量要求。

在本发明中，为了保证无人机的有效载重，每次停机更换秧苗盘前，都会用清水对机器抛秧部分进行轻微冲洗，要求整机的电子元件不能直接与水接触，整机零部件不能出现生锈老化等影响整机品质的现象发生，并且机器能在极端恶劣的情况下保持稳定的工作状态。为了解决上述问题，拟做如下处理：

（1）裸露在外的金属进行氧化处理。

（2）关键的运动部位采用密封圈进行密封。

（3）塑料部分采用烤漆工艺进行防护。

（4）集成电路均安装在有密封圈密封的盒子内，用透明树脂包覆整个电路板，发热严重的电子元件用液冷铜管引出。

（5）散热风扇的进风口和处风口均采用倒U形结构进行防水，并用有限元分析软件对风道进行微调，降低风阻，提高散热效率。

在本发明中，如何将秧苗快速均匀抛出是整机设计的第二个难点，结合本机构的特点，拟采用皮带传输结合高速风道的方式来进行抛苗。取秧机构将秧苗取下并码放在运转的皮带上，不同方向运转的皮带将秧苗运输到抛苗点。为了实现抛秧无人机在作业时无需人工干扰，自动抛秧，自动规划路径以及自动返航等功能，拟采用目前市面上比较成熟的软件来实现路径规划，采用飞控来实现整机控制。搭配厘米级定位实现精准导航和定位，使用遥控器来进行株距、作业速度、飞行高度等参数的相关预设，实现作业过程无人化，从而降低人工劳动量。

附图说明

图1为发明的整体结构示意图。

图2为本发明主视结构示意图。

图3为本发明间隙装置的结构示意图。

图4为本发明间隙装置的主视结构示意图。

图5为本发明中图4的A-A剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图5所示，本发明的一种抛秧无人机，包括无人机本体，所述无人机本体设有支架，在支架上设有两对链条15，两对链条15通过驱动装置同步运动，在本实施例中，驱动装置包含步进电机14，一侧的两个链条15通过一个步进电机14带动转动，步进电机14通过传动轴与同侧的链轮连接，一个步进电机14带动两个链轮同步转动，从而实现一侧秧苗盘的同步移动，在所述链条15上设有挂钩，若干个秧苗盘通过挂钩挂在链条15上，在水人机本体底部设有托盘11，托盘11的两侧设有间歇输送装置，在托盘11的端部设有弯曲装置，在弯曲装置端部设有顶针机构，通过顶针机构将秧苗盘内的秧苗顶出，顶出的秧苗通过抛秧机构6抛出。

在本发明中，所述间歇输送装置包含槽轮13机构、与槽轮13机构同轴设置的第一带轮、通过第一皮带连接的第二带轮和与第二带轮同轴设置的间歇齿轮10，槽轮13机构通过主电机1驱动，所述秧苗盘的两侧设有方孔17，间歇齿轮10通过轮齿穿过方孔17带动秧苗盘间歇移动，秧苗盘的底部设有十字槽孔，方便顶针顶出秧苗。

在本发明中，所述弯曲装置包含弯曲齿轮9和弯曲盖板8，所述弯曲齿轮9同轴设置的有第三带轮7，第三带轮7通过第二皮带与第四带轮连接，第四带轮同轴设有第五带轮4，第五带轮4通过第三皮带与第六带轮连接，第六带轮与槽轮13机构同轴设置，所述弯曲盖板8固定在支撑板上，支撑板与弯曲齿轮9同轴设置；通过弯曲齿轮9插入方孔17中，与弯曲盖板8配合，将秧苗盘压弯沿弯曲盖板8运动。

在本发明中，所述顶针机构包含连接板20、曲柄机构，所述曲柄机构与主电机1连接，通过主电机1为驱动机构提供动力，驱动机构包含一对锥齿轮3，一个锥齿轮3通过第四皮带2带动转动，另一个锥齿轮与连杆连接，连杆驱动曲柄机构带动连接板20移动，连接板20上的顶针24单元将秧苗盘上的秧苗顶出。所述曲柄机构包含转轮18、摇柄、摇杆19，所述摇柄安装在转轮18上，偏心设置，摇杆19与摇柄铰接，连接板20与摇杆19铰接，滑块21与连接板20连接，滑块21位于导轨22上，导轨22设置在连接架上，连接架安装在支架上。所述支架包含位于曲柄机构两侧的框架23以及连接两个框架23的固定杆25，固定杆25将框架连接成一个整体。

在本发明中，所述弯曲盖板8下方设有若干个滚轮，滚轮上设有连接带，当秧苗盘进入到弯曲盖板8时，秧苗盘下方按压滚轮。所述抛秧机构6包含左右设置的带轮机构，带轮机构上设有传送带，传送带上设有挡板，秧苗被顶针24顶在两个挡板之间，通过传动带将秧苗抛出。传送带的带轮通过驱动机构转动，驱动机构包含一对锥齿轮3，一个锥齿轮3通过第四皮带2带动转动，另一个锥齿轮与连杆连接，连杆通过万向节12与传动杆连接，传动杆与抛秧机构的带轮连接，传动杆为带轮提供动力，连接板20上的顶针24单元将秧苗盘上的秧苗顶出。

本发明的无人机在使用时，将秧苗盘通过挂钩挂在链条15上，在无人机控制器输入无人机的航迹规划，启动无人机，当无人机到达指定位置后，开始抛投秧苗，具体过程为：步进电机14工作，电动链条15移动，从而秧苗盘下移，当秧苗盘落入到秧苗盘底板上，同时，秧苗盘与挂钩脱钩，主电机1工作，槽轮13机构通过主电机1驱动，间歇齿轮10通过轮齿穿过方孔17带动秧苗盘间歇移动，当移动一段距离后，弯曲齿轮9插入方孔17中，与弯曲盖板8配合，将秧苗盘压弯沿弯曲盖板8运动，与主电机1连接的驱动机构驱动曲柄机构带动连接板20移动，连接板20上的顶针24单元将秧苗盘上的秧苗顶出，秧苗被顶针24顶在两个挡板之间，通过传动带将秧苗抛出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种抛秧无人机，其特征在于：包括无人机本体，所述无人机本体设有支架，在支架上设有两对链条，两对链条通过驱动装置同步运动，在所述链条上设有挂钩，若干个秧苗盘通过挂钩挂在链条上，在无人机本体底部设有托盘，托盘的两侧设有间歇输送装置，在托盘的端部设有弯曲装置，在弯曲装置端部设有顶针机构，通过顶针机构将秧苗盘内的秧苗顶出，顶出的秧苗通过抛秧机构抛出；所述间歇输送装置包含槽轮机构、与槽轮机构同轴设置的第一带轮、通过第一皮带连接的第二带轮和与第二带轮同轴设置的间歇齿轮，槽轮机构通过主电机驱动，所述秧苗盘的两侧设有方孔，间歇齿轮通过轮齿穿过方孔带动秧苗盘间歇移动；所述弯曲装置包含弯曲齿轮和弯曲盖板，所述弯曲齿轮同轴设置的有第三带轮，第三带轮通过第二皮带与第四带轮连接，第四带轮同轴设有第五带轮，第五带轮通过第三皮带与第六带轮连接，第六带轮与槽轮机构同轴设置，所述弯曲盖板固定在支撑板上，支撑板与弯曲齿轮同轴设置；通过弯曲齿轮插入方孔中，与弯曲盖板配合，将秧苗盘压弯沿弯曲盖板运动；所述顶针机构包含连接板、曲柄机构和与驱动曲柄机构的主电机，通过主电机带动曲柄机构转动，主电机驱动曲柄机构带动连接板移动，连接板上的顶针单元将秧苗盘上的秧苗顶出；所述弯曲盖板下方设有若干个滚轮，滚轮上设有连接带，当秧苗盘进入到弯曲盖板时，秧苗盘下方按压滚轮；所述抛秧机构包含左右设置的带轮机构，带轮机构上设有传送带，传送带上设有挡板，秧苗被顶针顶在两个挡板之间，通过传动带将秧苗抛出；所述带轮机构通过一对锥齿轮提供动力，一个锥齿轮通过第四皮带带动转动，第四皮带一端与主电机连接，另一个锥齿轮与连杆连接，连杆通过万向节与传动杆连接，传动杆与抛秧机构的带轮连接，传动杆为带轮提供动力。