CN115462266B - 一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机，包括无人机平台、固定在无人机平台下方的僵蚜料仓、设在僵蚜料仓下方的空间凸轮、设在空间凸轮下方的负压机构，僵蚜料仓用于容纳僵蚜球，空间凸轮用于控制从僵蚜料仓掉落至空间凸轮上僵蚜球的数量，在空间凸轮的一侧还设置有用于使掉落至空间凸轮上的僵蚜球脱落至壳体底部从而掉落至田间的阻挡机构，负压机构使得空间凸轮内腔保持负压。通过在无人机上安装僵蚜料仓，配合空间凸轮并结合负压室装置，既满足间歇式、均匀地投放若干个僵蚜球，又实现快速投放蚜茧蜂僵蚜球，同时解决蚜茧蜂僵蚜投放效率低，位置精度差，僵蚜投放过程中人员接触麦株从而加重病虫害传播的难题。

Description

一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机及使用方法

技术领域

本发明属于小麦蚜虫的生物防治技术领域，具体的说是一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机及使用方法。

背景技术

小麦蚜虫又称油虫、腻虫或蜜虫，属于孤雌生殖的卵生昆虫，是小麦的主要害虫之一，具有广泛性、频发性等特点。小麦蚜虫刺吸小麦茎秆、叶片与穗头的汁液，导致麦株营养不足、籽粒空秕；同时蚜虫排泄的蜜露覆盖小麦植株，影响作物光合作用效率，造成小麦生长停滞、分蘖减少，严重降低小麦产量。因此，蚜虫防治在小麦种植中具有举足轻重的地位。

小麦蚜虫防治的技术手段主要分为药剂防治与生物防治。适用于小麦蚜虫药剂防治的农药有多种，包括吡虫啉、啶虫脒、辟蚜雾、杀灭菊酯等。然而，连续多年采用杀虫剂防治小麦蚜虫，往往导致蚜虫出现抗性，不能达到理想的防治效果，而且易造成农药残留、环境污染、生态失衡等副作用。另一方面，生物防治的作用与地位得到越来越多的关注。小麦蚜虫的生物防治主要依赖于蚜茧蜂等寄生性天敌。蚜茧蜂营寄生生活，将卵产入蚜虫体内，蚜茧蜂的卵在蚜虫体内孵化后取食蚜虫的组织，结茧化蛹，最终杀死蚜虫并使其僵化形成僵蚜。当温湿度等环境条件适合时，蚜茧蜂从僵蚜中羽化，继续寻找蚜虫进行寄生。

通过人工释放蚜茧蜂僵蚜的方式对蚜茧蜂进行人工繁殖与助迁，具有显著的蚜虫防治效果，已被广泛应用在蔬菜、小麦、烟草等农作物的蚜虫防治作业中。申请号为201910169521.2的专利公开了一种基于烟蚜茧蜂的麦蚜、烟蚜协同生物防治方法，对蚜虫进行综合防治。蚜茧蜂僵蚜往往通过工厂化繁育的方式进行人工收集与处理，以便于保存和运输。申请号为201910225990.1的专利公开了一种工厂化生产蚜茧蜂僵蚜的方法，实现蚜茧蜂僵蚜的自动收集与包装。201911037882.8的专利公开了一种僵蚜球的制作方法，将200至400头数量不等的蚜茧蜂僵蚜包装到一个球体内，便于僵蚜投放作业。僵蚜球上设置若干个出蜂口，蚜茧蜂在僵蚜里羽化并通过出蜂口从僵蚜球中钻出，寻找小麦蚜虫进行寄生。

僵蚜投放，即使用加工好的僵蚜卡片或僵蚜球等产品，按照2000头僵蚜/亩至8000头僵蚜/亩的剂量投放到麦田里。僵蚜投放过于密集，会抑制蚜茧蜂的种群生长，造成资源浪费；而过于稀疏，则造成蚜茧蜂数量不足，无法形成寄生优势，达不到理想的蚜虫防治效果。因此，应当根据麦田中蚜虫虫害的实际发生状况，调整蚜茧蜂僵蚜的投放密度。

通常地，在麦田中投放蚜茧蜂僵蚜时，小麦已经进入拔节抽穗期，植株较高且分蘖群体密集，人工投放将不可避免地扰动麦株、助长蚜虫及其他病虫害的传播与发展，而且作业效率低、位置精度差。植保无人机作具有效率高、自动化程度高、自主导航等特点，但是，植保无人机往往以连续喷施液体药剂或连续抛洒细小颗粒物为主，无法实现在麦田中间歇式地、均匀地投放若干个蚜茧蜂僵蚜卡片或僵蚜球。因此，本发明提供一种适用于小麦蚜虫防治的蚜茧蜂僵蚜投放无人机，通过调节无人机的巡航飞行速度及僵蚜投放频率，提高蚜茧蜂僵蚜的投放均匀度，进一步解决蚜茧蜂僵蚜投放效率低、位置精度差、僵蚜投放过程中人员接触麦株从而加重病虫害传播的难题。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机及使用方法，通过在无人机上安装僵蚜料仓，配合空间凸轮并结合负压室装置，既满足间歇式地、均匀地投放若干个僵蚜球的同时，又达到可控且快速投放蚜茧蜂僵蚜球的目的。同时解决蚜茧蜂僵蚜投放效率低，位置精度差，僵蚜投放过程中人员接触麦株从而加重病虫害传播的难题。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机，包括无人机平台、固定在无人机平台下方的僵蚜料仓、设置在僵蚜料仓下方匀速转动的空间凸轮、设置在空间凸轮下方的负压机构，所述僵蚜料仓、空间凸轮、负压机构均位于无人机平台下方的壳体内；

所述僵蚜料仓用于容纳僵蚜球，所述空间凸轮用于控制从僵蚜料仓掉落至空间凸轮上僵蚜球的数量，在空间凸轮的一侧还设置有阻挡机构，所述阻挡机构用于使掉落至空间凸轮上的僵蚜球脱落至壳体底部从而掉落至田间，所述负压机构使得空间凸轮内腔保持负压。

进一步的，所述僵蚜料仓为上宽下窄的倒置四棱台壳体结构，在僵蚜料仓侧壁上方设置有僵蚜球进料口，所述僵蚜料仓底部设置有僵蚜球出料圆孔，所述僵蚜球出料圆孔的直径大于僵蚜球的直径，且保证每次有且仅有一个僵蚜球从僵蚜球出料圆孔滑落。

进一步的，所述僵蚜球进料口直径为45毫米，所述僵蚜球进料口使用螺纹盖封闭或打开，所述僵蚜球出料圆孔的直径为16毫米，所述僵蚜球直径为15毫米。

进一步的，在僵蚜料仓的顶部设置有防止僵蚜球堵塞出料圆孔的搅拌机构，所述搅拌机构包括直流电机、转动轴及安装在转动轴上的螺旋叶片，所述直流电机通过连接件安装在僵蚜料仓顶部，所述转动轴与直流电机通过轴套连接，所述螺旋叶片通过轴套过盈装配在转动轴上。

进一步的，所述空间凸轮的外形轮廓为斜切圆柱体，其斜截椭球面与水平底面的夹角为10°，在斜截椭球面的长轴上距离斜截椭球面最低点15毫米处设置圆柱通孔，所述圆柱通孔与僵蚜球出料圆孔同轴安装，所述圆柱通孔的直径小于僵蚜球的直径，并保证僵蚜球露出圆柱通孔部分的体积占僵蚜球总体积的二分之一以上，避免僵蚜球卡死在圆柱通孔中，且圆柱通孔中心点与僵蚜球出料圆孔中心点之间的竖直距离小于僵蚜球的直径，将剩余的僵蚜球堵塞在僵蚜料仓中不能连续滑落。

进一步的，所述空间凸轮的底面直径为75毫米，为僵蚜球直径的5倍，所述空间凸轮的斜截椭球面最低点距离其底面的高度为30毫米，所述圆柱通孔的直径为10毫米，所述圆柱通孔中心点与僵蚜球出料圆孔中心点之间的竖直距离为14 毫米。

进一步的，所述空间凸轮的底部设置有转轴，所述转轴的底部通过锥齿轮连接有驱动电机，所述锥齿轮包括在转轴底部设置的从动锥齿轮以及与从动锥齿轮垂直设置的主动锥齿轮，所述空间凸轮在驱动电机的驱动下匀速旋转，所述驱动电机连接有调速器，转速调节范围为8转/分钟至120转/分钟，僵蚜球投放的时间间隔由驱动电机的转速所决定，而僵蚜球被投放至田间的空间位置则由驱动电机的转速与无人机的巡航飞行路径和速度共同决定。

进一步的，所述阻挡机构包括在空间凸轮一侧设置的挡球器基座，所述挡球器基座及空间凸轮均安装在机架上，所述机架固定在壳体上，在挡球器基座上竖直设置有挡球器，在挡球器的顶部设置有向空间凸轮延伸的挡板，且挡板与挡球器铰链连接，并使用在挡球器顶端设置的扭簧将挡板的一端始终压制在空间凸轮的斜截面上，当空间凸轮旋转180°时，被吸附在圆柱通孔中的僵蚜球撞上挡板，从圆柱通孔中脱落。

进一步的，所述负压机构包括微型真空泵、气管和气罩，通过微型真空泵对气罩抽气，使得气罩内部气压小于大气压，从而对僵蚜球产生负压吸力，将僵蚜球吸附在圆柱通孔中，所述气罩安装于空间凸轮下方且气罩顶部安装橡胶裙边，使用钢丝绳将橡胶裙边紧箍在空间凸轮的圆柱面上，调整钢丝绳的松紧度，使得空间凸轮自由旋转的同时保证负压室具有一定的气密性。

一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机的使用方法，主要包括以下步骤：

步骤1、通过人工田间巡视或遥感技术获取作业地块的蚜虫虫害信息，根据蚜虫为害的严重程度，制定少量、中量、大量三种不同的蚜茧蜂僵蚜投放方案，从而设定不同投放方案中僵蚜球的投放数量，可得相邻两条无人机巡航飞行路径之间的横向距离以及相邻两个被相继被投放至田间的僵蚜球之间的距离，通过无人机的地面站软件规划对应的无人机飞行路径，设定无人机不同的巡航飞行速度v，并相应地调节驱动电机的转速p；

步骤2、从僵蚜球料仓上方的僵蚜球进料口加入僵蚜球，僵蚜球数量满足投放方案要求；

步骤3、为直流电机供电，使螺旋叶片匀速旋转，搅动僵蚜球防止其堵塞僵蚜球出料圆孔；

步骤4、为微型真空泵供电，向气罩持续提供吸力；

步骤5、根据蚜茧蜂僵蚜的投放方案，设定空间凸轮的转速，并为驱动电机供电，驱动电机供电后，通过锥齿轮传动带动空间凸轮连续旋转；当空间凸轮的圆柱通孔转动至与僵蚜球出料圆孔同轴位置时，僵蚜球在搅拌机构作用力及负压吸力共同作用下，滑落到所述的圆柱通孔中；

步骤6、由于僵蚜球露出圆柱通孔的体积占总体积的二分之一以上，导致落入圆柱通孔中的僵蚜球顶端与僵蚜球出料圆孔之间的距离远小于僵蚜球的直径，从而将剩余的僵蚜球堵塞在僵蚜料仓中使其不能连续滑落；

步骤7、随着空间凸轮匀速转动，其斜截面与僵蚜球出料圆孔之间的距离逐渐减小，僵蚜球始终被堵塞在僵蚜料仓中，直至空间凸轮旋转180°，其斜截面与僵蚜料仓出料圆孔之间的距离减小至2毫米，之后距离逐渐增大；此时，被吸附在圆柱通孔中的僵蚜球撞上挡板，从圆柱通孔中脱落至壳体底部的僵蚜球投放口从而掉落至田间；

步骤8、当空间凸轮旋转360°，圆柱通孔与僵蚜料仓出料圆孔再次同轴，僵蚜球在搅拌机构作用力及负压吸力共同作用下，再次滑落到圆柱通孔中，使得空间凸轮每转动一周有且仅有一个僵蚜球被投放至田间。

本发明的有益效果在于：

（1）、结合僵蚜料仓的形状和搅拌机构的搅拌作用，可保证僵蚜球顺利落下，不会堵塞在料仓内；

（2）、与传统靠僵蚜球自重下落实现投放的方式相比较，本发明综合采用负压吸附及搅拌下压的方式进行投放，且通过空间凸轮及阻挡机构，使得空间凸轮每转动一周有且仅有一个僵蚜球被投放至田间，增加精准、定量投放僵蚜球的可靠性；

（3）、与传统人工投放蚜茧蜂僵蚜相比较，本发明依托无人机平台实现蚜茧蜂僵蚜的精准投放，具有投放效率高、位置精度高、不接触麦株不扩散病虫害等优势。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明壳体内部结构主视图；

图3为本发明搅拌机构的示意简图；

图4为本发明壳体内部分结构左视图；

图5为本发明空间凸轮装置的示意简图；

图6为本发明负压室装置简图；

图7为本发明挡球器的局部放大图；

图8为本发明僵蚜投放无人机的麦田作业方案图；

附图标记1.僵蚜球、2.空间凸轮、3. 从动锥齿轮、4.主动锥齿轮、5.驱动电机、6.气罩、7.气管、8.微型真空泵、9.挡板、10.扭簧、11.僵蚜球进料口、12.僵蚜球料仓、13.无人机平台、14.挡球器、15.僵蚜球出料圆孔、16.无人机飞行路径、17.僵蚜投放位置、18.僵蚜有效覆盖范围、19. 麦田边界、20.调速器、21.转轴、22.圆柱滚子轴承、23.挡球器基座、24.机架、25.橡胶裙边、26.僵蚜球投放口、27.直流电机、28.螺旋叶片、29.转动轴、30.壳体。

具体实施方式

下面根据附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如附图1所示，一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机，包括无人机平台13、固定在无人机平台13下方的僵蚜料仓12（所述无人机平台13通过包括但不限于螺钉、螺栓或卡扣等连接件与僵蚜料仓连接）、设置在僵蚜料仓12下方匀速转动的空间凸轮2、设置在空间凸轮2下方的负压机构，所述僵蚜料仓12、空间凸轮2、负压机构均位于无人机平台13下方的壳体30内，所述的无人机平台13具有自主导航功能，可根据规划好的路径，按照设定好的巡航速度完成循迹飞行，包括但不限于四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机、十旋翼无人机等多旋翼无人机、电动或油动无人直升机、固定翼无人机。

所述僵蚜料仓12用于容纳僵蚜球1，僵蚜球1上设置若干个出蜂口，所述空间凸轮2用于控制从僵蚜料仓12掉落至空间凸轮2上僵蚜球1的数量，在空间凸轮2的一侧还设置有阻挡机构，所述阻挡机构用于使掉落至空间凸轮2上的僵蚜球1脱落至壳体底部从而掉落至田间，所述负压机构使得空间凸轮2内腔保持负压。

所述的僵蚜料仓12为上宽下窄的倒置四棱台壳体结构，在僵蚜料仓侧壁上方设置僵蚜球进料口11，直径为45毫米，为僵蚜球直径（15毫米）的3倍，僵蚜球进料口11使用螺纹盖封闭或打开，方便快速装载僵蚜球。所述的僵蚜料仓12底部设置僵蚜球出料圆孔15，僵蚜球出料圆孔的直径为16毫米，略大于僵蚜球的直径，保证每次有且仅有一个僵蚜球从出料圆孔滑落。

如附图2、附图3所示，在僵蚜料仓12顶部安装搅拌机构，所述搅拌机构包括直流电机27、转动轴29及安装在转动轴上的螺旋叶片28。所述的直流电机27通过螺母、螺栓等连接件安装在在僵蚜料仓12顶部，所述转动轴29与直流电机27通过轴套连接在一起，并分别使用开口销将轴套与转动轴29、轴套与直流电机27输出轴进行连接。所述的螺旋叶片28通过轴套过盈装配在转动轴29上。螺旋叶片28在直流电机的驱动下持续旋转，搅动僵蚜球防止其堵塞僵蚜球出料圆孔15，同时控制直流电机27的转速不大于30转/分钟，避免对僵蚜球1造成损坏。

如附图4、附图5所示，在僵蚜球出料圆孔15下方设置空间凸轮2，空间凸轮2的外形轮廓为斜切圆柱体，其斜截椭球面与水平底面的夹角为10°。所述斜切圆柱体的底面直径为75毫米，约为僵蚜球直径的5倍。所述斜切圆柱体的斜截椭球面最低点距离底面的高度为30毫米，约为僵蚜球直径的2倍。在所述斜截椭球面的长轴上距离斜截面最低点15毫米处设置圆柱通孔，圆柱通孔的直径为10毫米，略小于僵蚜球的直径，以保证僵蚜球露出圆柱通孔部分的体积占僵蚜球总体积的二分之一以上，从而避免僵蚜球卡死在圆柱通孔中。

如附图4所示，空间凸轮2的圆柱通孔与僵蚜球出料圆孔15同轴安装，并设置圆柱通孔中心点与僵蚜料仓出料圆孔中心点之间的竖直距离为14 毫米，略小于僵蚜球的直径。僵蚜球在搅拌机构作用力及负压室吸力等共同作用下，滑落到所述的圆柱通孔中；由于僵蚜球露出圆柱通孔的体积占总体积的二分之一以上，导致落入圆柱通孔中的僵蚜球顶端与僵蚜球出料圆孔15之间的距离远小于僵蚜球的直径，从而将剩余的僵蚜球堵塞在僵蚜料仓中使其不能连续滑落。

所述空间凸轮2的底部设置有转轴21，所述空间凸轮2底面通过法兰盘与转轴21连接，在转轴21上安装圆柱滚子轴承22，圆柱滚子轴承22的外圈嵌套在轴承座中，轴承座安装在机架24上，而机架24通过螺栓连接固定在壳体30上。所述转轴21的底部通过锥齿轮连接有驱动电机5，所述锥齿轮包括在转轴21底部设置的从动锥齿轮3以及与从动锥齿轮3垂直设置的主动锥齿轮4，所述空间凸轮2在驱动电机5的驱动下匀速旋转，所述驱动电机5连接有调速器20，所述驱动电机5通过螺栓连接安装在机架上，采用独立的12V蓄电池供电，也可通过分压器连接至无人机的动力电池。驱动电机5输出轴的转速与加载电压成正比，采用包括但不限于脉冲幅宽调制（PWM）等方式调节加载在驱动电机5上的电压，从而改变驱动电机5输出轴的转速，实现驱动电机无级调速的目的，转速调速范围为8转/分钟至120转/分钟。

如附图6所示，在空间凸轮2处设置负压室，负压室包括微型真空泵8、气管7和气罩6，微型真空泵8通过螺栓或卡扣等连接件安装在机架上。所述微型真空泵8采用独立的12V蓄电池供电，也可通过分压器连接至无人机的动力电池，通过微型真空泵8对气罩6抽气，使得气罩6内部气压小于大气压，从而对僵蚜球产生负压吸力，将僵蚜球1吸附在圆柱通孔中。所述的气罩6顶部安装橡胶裙边25，使用钢丝绳将橡胶裙边25紧箍在空间凸轮2的圆柱面上，调整钢丝绳的松紧度，使得空间凸轮2自由旋转的同时保证负压室具有一定的气密性。

如附图4、附图7所示，所述阻挡机构包括在空间凸轮2一侧设置的挡球器基座23，将挡球器基座23通过螺栓安装在机架24上，在挡球器基座23上竖直设置有挡球器14，在挡球器14的顶部设置有向空间凸轮延伸的挡板9，挡板9与挡球器14通过铰链连接，并使用扭簧10将挡板9始终压制在空间凸轮的斜截面上；所述的空间凸轮2旋转180°，被吸附在圆柱通孔中的僵蚜球撞上挡板9，从圆柱通孔中脱落。

一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机的使用方法，主要包括以下步骤：

步骤1、通过人工田间巡视或遥感技术获取作业地块的蚜虫虫害信息，根据蚜虫为害的严重程度，制定少量、中量、大量三种不同的蚜茧蜂僵蚜投放方案；

少量蚜茧蜂僵蚜投放方案：平均每百株小麦上蚜虫数量少于200头，蚜虫为害程度较轻，每亩（667平方米）麦田中投放2000头蚜茧蜂僵蚜。设每个僵蚜球1中平均包含n=200头蚜茧蜂僵蚜，因此每亩麦田需要投放i=2000/n=10个僵蚜球。由图8间歇式僵蚜投放无人机的麦田作业方案图可得，每个僵蚜球的有效覆盖面积约为s=667/i=66.7平方米。进一步地，由图8可得相邻两条无人机巡航飞行路径16之间的横向距离以及相邻两个被相继被投放至田间的僵蚜球之间的距离。通过无人机的地面站软件规划无人机飞行路径，设定无人机巡航飞行速度为v=5米/秒。可得直流电机旋转一周的时间t=d/v=1.64秒。最终，确定直流电机的转速p=60/t=37转/分。通过设定无人机不同的巡航飞行速度v，并相应地调节直流电机的转速p，同样可以达到上述间歇式投放蚜茧蜂僵蚜的效果。

中量蚜茧蜂僵蚜投放方案：平均每百株小麦上蚜虫数量大于200头但小于500头，蚜虫为害程度中等，每亩（667平方米）麦田中投放5000头蚜茧蜂僵蚜，设每个僵蚜球中平均包含n=200头蚜茧蜂僵蚜，因此每亩麦田需要投放i=5000/n=25个僵蚜球。由图8间歇式僵蚜投放无人机的麦田作业方案图可得，每个僵蚜球的有效覆盖面积约为s=667/i=26.68平方米。进一步地，由图8可得相邻两条无人机巡航飞行路径之间的横向距离以及相邻两个被相继被投放至田间的僵蚜球之间的距离米。通过无人机的地面站软件规划无人机飞行路径，设定无人机巡航飞行速度为v=5米/秒。可得直流电机旋转一周的时间t=d/v=1.04秒。最终，确定直流电机的转速p=60/t=58转/分。通过设定无人机不同的巡航飞行速度v，并相应地调节直流电机的转速p，同样可以达到上述间歇式投放蚜茧蜂僵蚜的效果。

大量蚜茧蜂僵蚜投放方案：平均每百株小麦上蚜虫数量大于500头，蚜虫为害程度较重，每亩（667平方米）麦田中投放8000头蚜茧蜂僵蚜，设每个僵蚜球中平均包含n=200头蚜茧蜂僵蚜，因此每亩麦田需要投放i=8000/n=40个僵蚜球。由图8间歇式僵蚜投放无人机的麦田作业方案图可得，每个僵蚜球的有效覆盖面积约为s=667/i=16.675平方米。进一步地，由图8可得相邻两条无人机巡航飞行路径之间的横向距离以及相邻两个被相继被投放至田间的僵蚜球之间的距离米。通过无人机的地面站软件规划无人机飞行路径，设定无人机巡航飞行速度为v=5米/秒。可得直流电机旋转一周的时间t=d/v=0.82秒。最终，确定直流电机的转速p=60/t=73转/分。通过设定无人机不同的巡航飞行速度v，并相应地调节直流电机的转速p，同样可以达到上述间歇式投放蚜茧蜂僵蚜的效果。

步骤2、从僵蚜球料仓12上方的僵蚜球进料口11加入僵蚜球1，僵蚜球1数量满足投放方案要求；

步骤3、为直流电机27供电，使螺旋叶片28匀速旋转，搅动僵蚜球1防止其堵塞僵蚜球出料圆孔15；

步骤4、为微型真空泵8供电，向气罩6持续提供吸力；

步骤5、根据蚜茧蜂僵蚜的投放方案，设定空间凸轮2的转速，并为驱动电机5供电，驱动电机5供电后，通过锥齿轮传动带动空间凸轮2连续旋转；转速调节范围为8转/分钟至120转/分钟，当空间凸轮2的圆柱通孔转动至与僵蚜球出料圆孔15同轴位置时，僵蚜球1在搅拌机构作用力及负压吸力共同作用下，滑落到所述的圆柱通孔中；

步骤6、由于僵蚜球1露出圆柱通孔的体积占总体积的二分之一以上，导致落入圆柱通孔中的僵蚜球1顶端与僵蚜球出料圆孔15之间的距离远小于僵蚜球1的直径，从而将剩余的僵蚜球1堵塞在僵蚜料仓12中使其不能连续滑落；

步骤7、随着空间凸轮2匀速转动，其斜截面与僵蚜球出料圆孔15之间的距离逐渐减小，僵蚜球1始终被堵塞在僵蚜料仓12中，直至空间凸轮旋转180°，其斜截面与僵蚜料仓出料圆孔15之间的距离减小至2毫米，之后距离逐渐增大；此时，被吸附在圆柱通孔中的僵蚜球1撞上挡板9，从圆柱通孔中脱落至壳体底部的僵蚜球投放口26从而掉落至田间；

步骤8、当空间凸轮2旋转360°，圆柱通孔与僵蚜料仓出料圆孔15再次同轴，僵蚜球1在搅拌机构作用力及负压吸力共同作用下，再次滑落到圆柱通孔中。

所述空间凸轮2持续、匀速转动，每转动一周有且仅有一个僵蚜球被投放至田间，实现精准、有序、定量投放。

僵蚜投放的时间间隔由驱动电机5的转速所决定，而僵蚜球被投放至田间的空间位置则由驱动电机5的转速与无人机的巡航飞行路径和速度共同决定。改变驱动电机5的转速，即可调整被投放至田间的相邻两个僵蚜球1的时间间隔。进一步地，调整无人机平台的飞行路径及飞行速度，即可控制被投放至田间的僵蚜球的空间位置与投放速度，实现僵蚜球的精准投放。

根据蚜茧蜂僵蚜的投放方案，通过无人机地面站设定无人机飞行路径与飞行速度。通过人工操纵遥控器或无人机地面站的方式，使无人机起飞并按照设定好的路径及飞行速度进行巡航飞行。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机，其特征在于：包括无人机平台（13）、固定在无人机平台（13）下方的僵蚜料仓（12）、设置在僵蚜料仓（12）下方匀速转动的空间凸轮（2）、设置在空间凸轮（2）下方的负压机构，所述僵蚜料仓（12）、空间凸轮（2）、负压机构均位于无人机平台（13）下方的壳体（30）内；

所述僵蚜料仓（12）用于容纳僵蚜球（1），所述空间凸轮（2）用于控制从僵蚜料仓（12）掉落至空间凸轮（2）上僵蚜球（1）的数量，所述空间凸轮（2）的外形轮廓为斜切圆柱体，其斜截椭球面与水平底面的夹角为10°，在斜截椭球面的长轴上距离斜截椭球面最低点15毫米处设置圆柱通孔，所述圆柱通孔与僵蚜球出料圆孔（15）同轴安装，所述圆柱通孔的直径小于僵蚜球的直径，并保证僵蚜球（1）露出圆柱通孔部分的体积占僵蚜球总体积的二分之一以上，避免僵蚜球（1）卡死在圆柱通孔中，且圆柱通孔中心点与僵蚜球出料圆孔（15）中心点之间的竖直距离小于僵蚜球（1）的直径，将剩余的僵蚜球（1）堵塞在僵蚜料仓（12）中不能连续滑落；

所述空间凸轮（2）的底部设置有转轴（21），所述转轴（21）的底部通过锥齿轮连接有驱动电机（5），所述空间凸轮（2）在驱动电机（5）的驱动下匀速旋转；

在空间凸轮（2）的一侧还设置有阻挡机构，所述阻挡机构用于使掉落至空间凸轮（2）上的僵蚜球（1）脱落至壳体底部从而掉落至田间，所述负压机构使得空间凸轮（2）内腔保持负压；

所述阻挡机构包括在空间凸轮（2）一侧设置的挡球器基座（23），所述挡球器基座（23）及空间凸轮（2）均安装在机架（24）上，所述机架（24）固定在壳体（30）上，在挡球器基座（23）上竖直设置有挡球器（14），在挡球器（14）的顶部设置有向空间凸轮延伸的挡板（9），且挡板（9）与挡球器（14）铰链连接，并使用在挡球器顶端设置的扭簧（10）将挡板（9）的一端始终压制在空间凸轮（2）的斜截面上，当空间凸轮（2）旋转180°时，被吸附在圆柱通孔中的僵蚜球（1）撞上挡板（9），从圆柱通孔中脱落。

2.根据权利要求1所述的一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机，其特征在于：所述僵蚜料仓（12）为上宽下窄的倒置四棱台壳体结构，在僵蚜料仓（12）侧壁上方设置有僵蚜球进料口（11），所述僵蚜料仓（12）底部设置有僵蚜球出料圆孔（15），所述僵蚜球出料圆孔（15）的直径大于僵蚜球（1）的直径，且保证每次有且仅有一个僵蚜球（1）从僵蚜球出料圆孔（15）滑落。

3.根据权利要求2所述的一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机，其特征在于：所述僵蚜球进料口（11）直径为45毫米，所述僵蚜球进料口（11）使用螺纹盖封闭或打开，所述僵蚜球出料圆孔（15）的直径为16毫米，所述僵蚜球（1）直径为15毫米。

4.根据权利要求1或2所述的一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机，其特征在于：在僵蚜料仓（12）的顶部设置有防止僵蚜球堵塞出料圆孔的搅拌机构，所述搅拌机构包括直流电机（27）、转动轴（29）及安装在转动轴上的螺旋叶片（28），所述直流电机（27）通过连接件安装在僵蚜料仓（12）顶部，所述转动轴（29）与直流电机（27）通过轴套连接，所述螺旋叶片（28）通过轴套过盈装配在转动轴（29）上。

5.根据权利要求1所述的一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机，其特征在于：所述空间凸轮（2）的底面直径为75毫米，为僵蚜球直径的5倍，所述空间凸轮（2）的斜截椭球面最低点距离其底面的高度为30毫米，所述圆柱通孔的直径为10毫米，所述圆柱通孔中心点与僵蚜球出料圆孔中心点之间的竖直距离为14 毫米。

6.根据权利要求1所述的一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机，其特征在于：所述锥齿轮包括在转轴（21）底部设置的从动锥齿轮（3）以及与从动锥齿轮（3）垂直设置的主动锥齿轮（4），所述驱动电机（5）连接有调速器（20），转速调节范围为8转/分钟至120转/分钟，僵蚜球投放的时间间隔由驱动电机（5）的转速所决定，而僵蚜球被投放至田间的空间位置则由驱动电机（5）的转速与无人机的巡航飞行路径（16）和速度共同决定。

7.根据权利要求1所述的一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机，其特征在于：所述负压机构包括微型真空泵（8）、气管（7）和气罩（6），通过微型真空泵（8）对气罩（6）抽气，使得气罩（6）内部气压小于大气压，从而对僵蚜球（1）产生负压吸力，将僵蚜球（1）吸附在圆柱通孔中，所述气罩（6）安装于空间凸轮（2）下方且气罩（6）顶部安装橡胶裙边（25），使用钢丝绳将橡胶裙边（25）紧箍在空间凸轮（2）的圆柱面上，调整钢丝绳的松紧度，使得空间凸轮（2）自由旋转的同时保证负压室具有一定的气密性。

8.根据权利要求1~7任意一项所述的一种防治小麦蚜虫的蚜茧蜂僵蚜投放无人机的使用方法，其特征在于：主要包括以下步骤：

步骤1、通过人工田间巡视或遥感技术获取作业地块的蚜虫虫害信息，根据蚜虫为害的严重程度，制定少量、中量、大量三种不同的蚜茧蜂僵蚜投放方案，从而设定不同投放方案中僵蚜球的投放数量，可得相邻两条无人机巡航飞行路径之间的横向距离以及相邻两个被相继被投放至田间的僵蚜球之间的距离，通过无人机的地面站软件规划对应的无人机飞行路径（16），设定无人机不同的巡航飞行速度v，并相应地调节驱动电机（5）的转速p；

步骤2、从僵蚜料仓（12）上方的僵蚜球进料口（11）加入僵蚜球（1），僵蚜球（1）数量满足投放方案要求；

步骤3、为直流电机（27）供电，使螺旋叶片（28）匀速旋转，搅动僵蚜球（1）防止其堵塞僵蚜球出料圆孔（15）；

步骤4、为微型真空泵（8）供电，向气罩（6）持续提供吸力；

步骤5、根据蚜茧蜂僵蚜的投放方案，设定空间凸轮（2）的转速，并为驱动电机（5）供电，驱动电机（5）供电后，通过锥齿轮传动带动空间凸轮（2）连续旋转；当空间凸轮（2）的圆柱通孔转动至与僵蚜球出料圆孔（15）同轴位置时，僵蚜球（1）在搅拌机构作用力及负压吸力共同作用下，滑落到所述的圆柱通孔中；

步骤6、由于僵蚜球（1）露出圆柱通孔的体积占总体积的二分之一以上，导致落入圆柱通孔中的僵蚜球（1）顶端与僵蚜球出料圆孔（15）之间的距离远小于僵蚜球（1）的直径，从而将剩余的僵蚜球（1）堵塞在僵蚜料仓（12）中使其不能连续滑落；

步骤7、随着空间凸轮（2）匀速转动，其斜截面与僵蚜球出料圆孔（15）之间的距离逐渐减小，僵蚜球（1）始终被堵塞在僵蚜料仓（12）中，直至空间凸轮旋转180°，其斜截面与僵蚜料仓出料圆孔（15）之间的距离减小至2毫米，之后距离逐渐增大；此时，被吸附在圆柱通孔中的僵蚜球（1）撞上挡板（9），从圆柱通孔中脱落至壳体底部的僵蚜球投放口（26）从而掉落至田间；

步骤8、当空间凸轮（2）旋转360°，圆柱通孔与僵蚜料仓出料圆孔（15）再次同轴，僵蚜球（1）在搅拌机构作用力及负压吸力共同作用下，再次滑落到圆柱通孔中，使得空间凸轮（2）每转动一周有且仅有一个僵蚜球被投放至田间。