CN116210584B - 一种杂交玉米异体授粉器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种杂交玉米异体授粉器，包括背包和操作碗、设在操作碗内壁上的负压膜、位于负压膜与操作碗内壁间的负压腔、均布在负压膜上的负压孔、第一端与背包连接，第二端穿操作碗后从负压膜伸出的连接管道、设在背包内的负压模组和授粉模组、第一端与负压模组连接，第二端负压腔连接的负压吸管、第一端与授粉模组连接，第二端伸入到连接管道内的授粉管道，设在背包内的驱动器以及与负压模组、授粉模组和驱动器电连接的控制器，驱动器配置为驱动授粉管道的第二端从连接管道伸出和缩回。本申请公开的杂交玉米异体授粉器，可以配合进行异体授粉，将异体授粉过程中的步骤简化，提高异体授粉过程的自动化程度。

Description

一种杂交玉米异体授粉器

技术领域

本申请涉及育种技术领域，尤其是涉及一种杂交玉米异体授粉器。

背景技术

玉米是单性花，异体杂交时需要在前期准备阶段进行套袋隔离（当母本植株的雌穗已经露出而没有伸出柱头以前，用隔离袋套好雌穗），当母本雌穗开始抽出柱头时，要在当天用隔离袋套在父本植株的雄穗上，避免出现同株授粉。同时对于雌蕊，也需要使用隔离袋进行包裹，因为昆虫和风会带来不确定来源的花粉，影响来年播种检验杂交是否成功。

在进行异体授粉时，目前使用的方式是人工授粉，授粉时，先取下雌穗上的纸袋，然后立即用人工辅助授粉器的下口对准雌穗的柱头，轻轻抖动授粉器，使花粉落在柱头上。授粉完成，仍用原来的纸袋将雌穗套好，但应在袋顶和穗顶之间留出一定的距离，以防止因果穗伸长而顶破纸袋。

这种人工授粉的方式能够保证异体授粉，但是授粉速度慢，为了加快育种进度，还会选择在海南（一年三茬）进行育种。

发明内容

本申请提供一种杂交玉米异体授粉器，可以配合进行异体授粉，将异体授粉过程中的步骤简化，提高异体授粉过程的自动化程度。

本申请的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

本申请提供了一种杂交玉米异体授粉器，包括：

背包和操作碗；

负压膜，设在操作碗的内壁上，负压膜与操作碗的内壁间形成负压腔；

负压孔，均布在负压膜上；

连接管道，第一端与背包连接，第二端穿操作碗后从负压膜伸出；

负压模组和授粉模组，均设在背包内；

负压吸管，第一端与负压模组连接，第二端负压腔连接；

授粉管道，第一端与授粉模组连接，第二端伸入到连接管道内；

驱动器，设在背包内，驱动器配置为驱动授粉管道的第二端从连接管道伸出和缩回；以及

控制器，与负压模组、授粉模组和驱动器电连接。

在本申请的一种可能的实现方式中，负压膜和/或操作碗上均布有凸起，凸起位于负压膜和操作碗的内壁之间。

在本申请的一种可能的实现方式中，负压膜的边缘固定在操作碗的内壁上；

负压膜上开设有粘接孔，粘接孔的内壁固定在操作碗的内壁上或者连接管道的外壁上。

在本申请的一种可能的实现方式中，负压模组包括：

第一气泵，设在背包内；

换向开关，与第一气泵的控制端电连接；以及

启停开关，与换向开关电连接；

其中，换向开关的控制端和启停开关的控制端均与控制器电连接。

在本申请的一种可能的实现方式中，授粉模组包括：

花粉箱，设在背包内并与授粉管道连接；

风扇，设在花粉箱上，风扇的扇叶位于花粉箱内；

第二气泵，与花粉箱连接；以及

开关阀，设在授粉管道上；

其中，第二气泵的控制端和开关阀的控制端均与控制器电连接。

在本申请的一种可能的实现方式中，花粉箱的内腔形状为球形。

在本申请的一种可能的实现方式中，还包括设在花粉箱上或者花粉箱内的压力传感器；

压力传感器的信号输出端与控制器电连接。

在本申请的一种可能的实现方式中，还包括：

吹扫管道，两端分别与第二气泵和授粉管道连接；以及

切换阀，设在吹扫管道上，切换阀的控制端与控制器电连接。

附图说明

图1是本申请提供的一种杂交玉米异体授粉器的结构示意图。

图2是本申请提供的一种操作碗的结构示意图。

图3是本申请提供的一种负压膜的展开示意图。

图4是本申请提供的一种背包的内部结构示意图。

图5是本申请提供的一种供电的原理性示意框图。

图6是本申请提供的一种压力传感器与单片机的连接性示意框图。

图7是本申请提供的另一种压力传感器与单片机的连接性示意框图。

图中，2、负压模组，3、授粉模组，5、凸起，6、控制器，11、背包，12、操作碗，13、负压膜，14、连接管道，21、第一气泵，22、换向开关，23、启停开关，31、花粉箱，32、风扇，33、第二气泵，34、开关阀，35、压力传感器，41、负压吸管，42、授粉管道，43、驱动器，51、吹扫管道，52、切换阀，131、负压腔，132、负压孔，133、粘接孔。

实施方式

以下结合附图，对本申请中的技术方案作进一步详细说明。

本申请公开了一种杂交玉米异体授粉器，该授粉器提供给工作人员使用，工作人员背上背包11，右手持操作碗12，左手持操作盘。进行异体授粉时，通过操作盘下发操作指令。

操作碗12首先吸附包裹在雌蕊上的隔离袋，接着授粉管道42刺入到隔离袋内，然后花粉从授粉管道42内喷出并在隔离袋进行布朗运动，保持一段时间（3-5秒）后，授粉工作完成，授粉管道42缩回到连接管道14内，操作碗12与隔离袋脱离接触。

和人工授粉将隔离袋取下，将花粉洒在雌蕊上，然后再将隔离袋套在雌蕊上这种方式相比，本申请提供的授粉方式具有更加简单的操作步骤和更高的自动化程度，工作人员仅需要将操作碗12移动至隔离袋处，剩余工作（上述内容中记载）即可自动完成。

本申请提供的杂交玉米异体授粉器，由背包11、操作碗12、负压膜13、连接管道14、负压吸管41、授粉管道42、驱动器43、负压模组2、授粉模组3和控制器6等组成。

请参阅图1和图2，负压膜13固定在操作碗12的内壁上，其与操作碗12的内壁间形成负压腔131，另外，负压膜13上还均布有负压孔132（图3所示），负压孔132与负压腔131连通。连接管道14的第一端与背包11连接，第二端穿操作碗12后从负压膜13伸出。

请参阅图4，负压模组2和授粉模组3均设在背包11内，负压模组2的作用是帮助隔离袋吸附在负压膜13上，授粉模组3的作用时将隔离袋吹起并向隔离袋内注入一定量的花粉。

负压吸管41的第一端与负压模组2连接，第二端与负压腔131连接，作用是将负压模组2连接和负压腔131连接，负压模组2通过负压吸管41将负压腔131内的空气抽出，使负压膜13内侧的气压小于负压膜13外侧的气压，这样当负压膜13靠近隔离袋时，隔离袋就会贴合在负压膜13上。

授粉管道42的第一端与授粉模组3连接，第二端伸入到连接管道14内。授粉管道42具有一定的长度，能够从连接管道14内伸出和缩回到连接管道14内。授粉管道42伸出和缩回的动力由驱动器43连接。

驱动器43位于背包11内，驱动器43上的活塞与授粉管道42连接。

在一些可能的实现方式中，驱动器43使用电缸。

在一些可能的实现方式中，授粉管道42由位于连接管道14内的第一节和位于连接管道14外的第二节，供两节管道组成，授粉管道42位于连接管道14内的部分的硬度要大于授粉管道42位于连接管道14外的部分的硬度。

控制器6与负压模组2、授粉模组3和驱动器43电连接，用于完成上述内容中记载的异体授粉过程。

在一些例子中，请参阅图2，负压膜13和/或操作碗12上均布有凸起5，凸起5位于负压膜13和操作碗12的内壁之间，作用是避免负压膜13贴合在操作碗12上，这样可以保证负压膜13与操作碗12的各处均存在负压腔131。

在一些例子中，请参阅图2和图3，负压膜13的边缘固定在操作碗12的内壁上，负压膜13的中间部分上开设有一个粘接孔133，粘接孔133的内壁固定在操作碗12的内壁上或者连接管道14的外壁上。

请参阅图4，前文中提到的负压模组2由第一气泵21、换向开关22和启停开关23三部分组成，第一气泵21、换向开关22和启停开关23均位于背包11内。换向开关22与第一气泵21的控制端电连接，作用是调整第一气泵21的工作方式（吸气与吹气），第一气泵21进行吸气的作用是使隔离膜能够迅速吸附在负压膜13上；第一气泵21进行吹气的作用是使隔离膜能够与负压膜13迅速脱离接触。

启停开关23与换向开关22电连接，作用是控制第一气泵21的启停，或者说通断电。通过启停开关23与换向开关22的共同控制，可以实现第一气泵21的启动、停止、吸气和吹气。

换向开关22的控制端和启停开关23的控制端均与控制器6电连接，由控制器6进行统一控制。

请参阅图4，授粉模组3由花粉箱31、风扇32、第二气泵33和开关阀34组成，花粉箱31位于背包11内并与授粉管道42连接，授粉管道42上安装有一个开关阀34，开关阀34的作用是控制授粉管道42的打开与断开。

花粉箱31上安装有一个风扇32，风扇32的扇叶位于花粉箱31内，作用是使放置在花粉箱31内的花粉能够始终处于流动状态。

第二气泵33与花粉箱31连接，作用是向花粉箱31内注入一定量的空气，此时花粉箱31内的气压会升高。接着开关阀34开启，花粉箱31内的一部分空气就会携带花粉进入到授粉管道42内，然后通过授粉管道42进入到隔离袋中，对隔离袋中的雌蕊进行授粉。

第二气泵33的控制端和开关阀34的控制端均与控制器6电连接，由控制器6进行统一控制。

在一些例子中，花粉箱31的内腔形状为球形，这种结构的内腔不存在死角，能够有效避免花粉在死角处出现堆积情况，内腔中各处的空气均能够处于流动状态。

在一些例子中，请参阅图4，在花粉箱31上或者花粉箱31内加装了压力传感器35，压力传感器35的信号输出端与控制器6电连接，用于向控制器6反馈花粉箱31内的气压值。通过压力传感器35能够实现对花粉箱31加压的精确控制，用以实现每次授粉的定量操作。

在一些例子中，请参阅图4，还增加了吹扫管道51和切换阀52，吹扫管道51的两端分别与第二气泵33和授粉管道42连接，作用是借助第二气泵33对授粉管道42进行吹扫，作用有两个，第一个是使授粉管道42内的花粉能够尽可能的转移到隔离袋内，提高授粉的成功率；第二个是使流入到隔离袋内的花粉处于流动状态，增大花粉落在雌蕊上的概率，同样能够提高授粉的成功率。

切换阀52安装在吹扫管道51上，作用是控制吹扫管道51的开启与关闭。切换阀35的控制端与控制器6电连接，由控制器6进行统一控制。

应理解，请参阅图5，本申请使用电源（外置可替换）进行供电，电源通过线路与启停开关23、风扇32、第二气泵33、开关阀34、压力传感器35、驱动器43和切换阀52电连接，这里面的压力传感器35需要配合使用变压器进行低压（5V及以下）供电；启停开关23、风扇32、第二气泵33和驱动器43 使用高压供电（12V或者24V）；开关阀34和切换阀52的供电电压一般为12V或者24V。

为了统一，启停开关23、风扇32、第二气泵33、驱动器43、开关阀34和切换阀52可以均选用12V的电压供电。

启停开关23的控制方式是启停开关23的控制端与继电器连接，继电器的控制端与控制器6的一个信号输出端电连接，这样就能够实现低压控制高压，还能够实现高低压隔离。因为控制器6的核心一般选用86C51系列或者类似单片机，这类单片机只能够输出低压信号，因此需要借助继电器（低压变高压）来实现对其他电气元件的控制。

第二气泵33、开关阀34、驱动器43和切换阀52的动力元件都是电机，其控制方式与启停开关23的控制方式相同，此处不再赘述。

压力传感器35与单片机的连接方式为，压力传感器35的VOUT接单片机的ADC输入端（图6所示），51系列单片机需要外挂ADC模块（图7所示），或者使用带有ADC模块的单片机。

工作人员的控制指令通过操作盘来实现，操作盘上有两个按钮，分别是吸附和授粉，操作盘与单片机通过编码器连接，按下两个按钮时，由编码器将其转化为数字信号（例如分别是“1”和“2”）后发送给单片机，然后由单片机控制启停开关23、第二气泵33、开关阀34、驱动器43和切换阀52等实现吸附隔离袋和对隔离袋中的雌蕊进行授粉。

具体的原理是编码器具有多个引脚，两个按钮分别与两个引脚连接，当不同的引脚电位发生变化时，编码器输出 “1”或者“2”。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种杂交玉米异体授粉器，其特征在于，包括：

背包（11）和操作碗（12）；

负压膜（13），设在操作碗（12）的内壁上，负压膜（13）与操作碗（12）的内壁间形成负压腔（131）；

负压孔（132），均布在负压膜（13）上；

连接管道（14），第一端与背包（11）连接，第二端穿操作碗（12）后从负压膜（13）伸出；

负压模组（2）和授粉模组（3），均设在背包（11）内；

负压吸管（41），第一端与负压模组（2）连接，第二端负压腔（131）连接；

授粉管道（42），第一端与授粉模组（3）连接，第二端伸入到连接管道（14）内；

驱动器（43），设在背包（11）内，驱动器（43）配置为驱动授粉管道（42）的第二端从连接管道（14）伸出和缩回；以及

控制器（6），与负压模组（2）、授粉模组（3）和驱动器（43）电连接；

负压模组（2）包括：

第一气泵（21），设在背包（11）内；

换向开关（22），与第一气泵（21）的控制端电连接；以及

启停开关（23），与换向开关（22）电连接；

其中，换向开关（22）的控制端和启停开关（23）的控制端均与控制器（6）电连接；

授粉模组（3）包括：

花粉箱（31），设在背包（11）内并与授粉管道（42）连接；

风扇（32），设在花粉箱（31）上，风扇（32）的扇叶位于花粉箱（31）内；

第二气泵（33），与花粉箱（31）连接；以及

开关阀（34），设在授粉管道（42）上；

其中，第二气泵（33）的控制端和开关阀（34）的控制端均与控制器（6）电连接。

2.根据权利要求1所述的杂交玉米异体授粉器，其特征在于，负压膜（13）和/或操作碗（12）上均布有凸起（5），凸起（5）位于负压膜（13）和操作碗（12）的内壁之间。

3.根据权利要求1或2所述的杂交玉米异体授粉器，其特征在于，负压膜（13）的边缘固定在操作碗（12）的内壁上；

负压膜（13）上开设有粘接孔（133），粘接孔（133）的内壁固定在操作碗（12）的内壁上或者连接管道（14）的外壁上。

4.根据权利要求1所述的杂交玉米异体授粉器，其特征在于，花粉箱（31）的内腔形状为球形。

5.根据权利要求1所述的杂交玉米异体授粉器，其特征在于，还包括设在花粉箱（31）上或者花粉箱（31）内的压力传感器（35）；

压力传感器（35）的信号输出端与控制器（6）电连接。

6. 根据权利要求1所述的杂交玉米异体授粉器，其特征在于，还包括：

吹扫管道（51），两端分别与第二气泵（33）和授粉管道（42）连接；以及

切换阀（52），设在吹扫管道（51）上，切换阀（52）的控制端与控制器（6）电连接。