CN116923699A - 一种播撒装置及无人机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种播撒装置及无人机，包括：物料仓，用于存储物料，所述物料仓设置有下料单元，述下料单元用于将物料输送至播撒盘上；播撒盘，为圆盘，用于转动产生离心力，使所述播撒盘上的物料在所述离心力的作用下甩出；驱动装置，与所述播撒盘连接，用于驱动所述播撒盘转动；帽檐，设置于所述播撒盘上方，为环绕所述播撒盘的圆锥面，所述圆锥面的母线与播撒盘的夹角为θ，所述帽檐用于反射所述播撒盘甩出的物料，使所述甩出的物料的播幅变为R_f，所述帽檐连接于底角调节单元，所述底角调节单元用于调节所述θ的大小，通过在播撒装置的播撒盘附近设置帽檐，且该帽檐的底角角度可以根据需要的播幅实时调整，可以有效提高播撒装置的灵活性。

Description

一种播撒装置及无人机

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，并且更具体地，涉及一种播撒装置及无人机。

背景技术

随着科技的进步，越来越多的人工作业采用机械代替,以降低消费者的精力消耗提高便利性。例如，在农业领域,越来越多的农业作业均可以采用无人机进行代替，无人机可以代替消费者完成难度大位置偏以及工作量大的作业，从而大幅度地降低消费者的精力消耗。

在现有技术中，通常使用离心播撒盘播撒物料，物料在落到播撒盘上的时候由播撒盘转动产生的离心作用力使得物料被甩出，物料被播撒盘甩出做抛物运动，甩出物的出射速度和角度往往导致幅宽过大，物料稀疏。

发明内容

本申请提供一种播撒装置及无人机，通过在播撒装置的播撒盘附近设置帽檐，可以对物料的播幅进行限制，从而可以限制物料的出射角度，减小幅宽，增加密度，提高播撒效果，使得物料的播撒更加均匀。

第一方面，提供了一种播撒装置，包括：物料仓，用于存储物料，物料仓设置有下料单元，下料单元用于将物料输送至播撒盘上；播撒盘，为圆盘，用于转动产生离心力，使播撒盘上的物料在离心力的作用下甩出；驱动装置，与播撒盘连接，用于驱动播撒盘转动；帽檐，设置于播撒盘上方，为环绕播撒盘的圆锥面，圆锥面的母线与播撒盘的夹角为θ，帽檐用于反射播撒盘甩出的物料，使甩出的物料的播幅变为R_f，帽檐连接于底角调节单元，底角调节单元用于调节θ的大小，其中θ满足下列关系式：

V_t＝ωR_s

其中，ω为播撒盘的角速度，Rs为播撒盘的半径，Rm为物料在帽檐的反弹点与播撒盘的圆心的距离，α为物料离开播撒盘时运动速度和切向的夹角，β为物料撞击帽檐的速度和帽檐面法线在水平面上投影的夹角，为物料反弹方向和水平面的夹角，g为重力加速度，d为物料直径，密度为ρ，μ＝0.412/dρ。

通过上述方案，在播撒装置的播撒盘附近设置帽檐，且该帽檐的底角角度可以根据需要的播幅实时调整，可以有效提高播撒装置的灵活性。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，播撒盘平面为水平面或顶点向下的圆锥面。

在一种可能的实现方式中，圆锥面的轴线与播撒盘的轴线重合。

在一种可能的实现方式中，圆锥面由多个板片拼接组成，多个板片与底角调节单元连接。

在一种可能的实现方式中，下料单元设置于播撒盘的正上方。

在一种可能的实现方式中，帽檐在水平面上的投影大于播撒盘在水平面上的投影。

第二方面，提供了一种无人机，包括无人机主体和如第一方面及第一方面中任一实现方式所述的播撒装置。

在一种可能的实现方式中，无人机还包括控制单元，控制单元用于控制无人机的行走和/或播撒装置的播撒。

附图说明

图1是一种播撒装置的示意图。

图2是本申请实施例的一种播撒装置的示意图。

图3是本申请实施例的一种计算方法的示意图。

图4是本申请实施例的一种计算方法的示意图。

图5是本申请实施例的一种计算方法的示意图。

图6是本申请实施例的一种计算方法的示意图。

图7是本申请实施例的一种帽檐的示意图。

图8是本申请实施例的一种帽檐的俯视图。

图9是本申请实施例的另一种帽檐的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

此外，“连接”一词在此包含任何直接及间接的连接手段。因此，若文中描述一第一装置连接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接连接于所述第二装置，或通过其它装置间接地连接至所述第二装置。

应当理解，本文中使用的术语“及/或、和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A1及/或B1，可以表示：单独存在A1，同时存在A1和B1，单独存在B1这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示的播撒装置包括播撒盘110和物料仓120。

其中，物料仓120用于存储物料，物料仓120设置有下料单元，该下料单元用于将物料输送至播撒盘上。

应理解，该物料可以是种子，肥料，饲料或农药等固体颗粒，本申请对此不做限定。

本申请实施例对物料仓120的形状、大小和材料不做限定。本领域技术人员可以根据实际需要来选择或设计。示例性地，物料仓120的上部形状可以呈桶状，底部呈倒置漏斗状，并且可以为塑料材料制成，性能稳定，不易变形且重量较轻。又一示例性地，物料仓110的上部形状可以呈箱状，底部呈倒置的漏斗状，材料可以为金属材料，强度高，性能稳定。

在一些实施例中，下料单元可以与物料仓为一体设置，下料单元也可以作为单独部件设置在物料仓下方。但物料都会通过下料单元导出物料仓，本申请实施例对下料单元的具体设置方式不做限定。

在一些实施例中，下料单元内可以设置有调节阀，调节阀用于调节物料通过的数量和速度。

播撒盘110用于转动产生离心力，使落在播撒盘110上的物料在离心力的作用下甩出。可选的，播撒盘连接有驱动装置，该驱动装置用于驱动播撒盘转动。

由于播撒盘的转速和转向影响物料向下抛出的倾斜角度，而播撒盘通过驱动装置控制转动，因此通过调节驱动装置的驱动参数可以有效地调整物料向下抛出的播幅等参数，实现播撒模式切换和可调，提高播撒作业的灵活性。

在一种可能的实现方式中，播撒盘110水平设置，其转动平面为水平面。

这种利用播撒盘的播撒器是一种机械式播种器，其工作原理是将种子或肥料从物料仓120中传送到播撒盘110上，然后播撒盘110高速旋转，将种子或肥料甩散到农田中。播撒盘110可以通过机械传动或液压传动等驱动装置带动，种子或肥料的甩出速度可以通过改变传动速度和播撒盘直径来调节，播种量是通过下料单元来控制的。

在使用这种播撒器时，首先需要调整播撒器的行走速度和播撒盘转速以达到最佳播种效果。其次，需要根据作物种类和地形条件，调整播撒盘的角度和散布范围，确保种子或肥料均匀覆盖整个农田。带播撒盘的播撒器适用于大面积作物的播种和肥料施用，如小麦、玉米、大豆等。它的优点是播种速度快、覆盖面积大、播种均匀度高，适用于大规模农业生产。播撒器播幅的控制可以通过调整播撒盘的旋转速度、播撒盘的直径、播撒盘的角度、播撒盘的高度来实现。

但是，离心播撒盘物料料时，物料被播撒盘甩出做抛物运动。甩出物的出射速度和角度往往导致幅宽过大，物料稀疏。

在这种情况下，本申请通过在播撒盘周边加帽檐来对播幅进行限制。帽檐可以限制播撒盘扬起的物料向外散布的距离，从而控制播幅。

本发明提供一种带有帽檐的播撒装置和无人机，能够有效限制幅宽，增加物料播撒的密度。

图2是本申请一个实施例提供的一种播撒装置100的结构示意图。

如图2所示，该播撒装置100包括物料仓120，播撒盘110，和帽檐130等。

在本实施例中，对于播撒盘110的形状、大小、材料不做限定，本领域技术人员可以根据实际需要来选择或设计。在一优选实施例中，播撒盘110的整体形状可以呈圆盘状，并且整个播撒盘110可以为金属材料制成，强度较好，性能稳定，不易变形，当然，在其他一些实施例中，播撒盘110也可以为塑料材料制成。

帽檐130设置于播撒盘上方，为环绕播撒盘的圆锥面，圆锥面的母线与播撒盘的夹角为θ，帽檐用于反射播撒盘甩出的物料，使甩出的物料的播幅变为Rf。其中，播幅Rf即为播撒过程中需要的播幅。

在本申请的实施例中，由于播撒盘至帽檐的距离远小于播幅Rf，可以将播撒盘中心至物料最远落点的水平距离作为播幅Rf，也可以将物料与帽檐的撞击点至物料最远落点的水平距离作为播幅R_f。

帽檐的安装方式可以是卡接在支架上、或是通过螺栓连接在支架上、或是通过铰链连接在支架上，或是其他连接方式，本申请对此不做限定。

应理解，帽檐130是安装在播撒盘周围的固定结构上，可以起到限制播撒盘散播物料的播幅的作用。

播幅Rf与底角θ的关系可由下列方式来确定。

如图3所示，物料掉落在播撒盘上后，受播撒盘牵动做圆周运动，离开播撒盘时运动速度可分解为切向速度V_t和径向速度V_r，切向的夹角为α。

假设离心盘的角速度为ω，半径为R_s，则物料离开播撒盘的切向速度为

V_t＝ωR_s。

下面在非惯性系中对径向速度V_r进行分析，如图4所示，为物料落在播撒盘上的受力分析示意图。

物料在播撒盘沿导流条做径向运动。在圆周的切向，物料受到科氏力F_c和导流条的支撑力N的作用，且N＝F_co。在径向，物料受到离心力F_ce和摩擦力f的作用在径向做加速运动。

假定物料掉落在播撒盘上的落点半径为r，不考虑摩擦力，则物料离开播撒盘时的径向速度为：

如图5所示，物料飞出播撒盘后向帽檐飞行，并撞击帽檐，撞击点的半径为R_m。可计算得到到撞击速度和帽檐面法线在XY平面上投影的夹角β为：

物料撞击到帽檐并反弹，帽檐的底角为θ，不考虑物料反弹过程中的能量损失，则反射速度等于入射速度：

反射的方向则与帽檐的底角和入射速度的方向相关，可根据反射定理计算出物料反射方向和水平面的夹角为：

如图6所示，当物料从帽檐上反弹后，将进行抛物运动，初速度为V，和水平面的夹角为此时受到重力和空气阻力的影响掉落到地面上，对应于不同的初始垂直高度H，可得到不同的播幅R_f。

假设物料为球形，其直径为d，密度为ρ，重力加速度为g，则其在25℃，标准大气压下的空气阻力系数μ为：

可得到物料轨迹参数方程：

综上所述，可得到播幅R_f与底角θ的一种关系式。

应理解，在本申请的实施例中，帽檐也可以称为帽檐、反射板等，本申请对此不作限定。

根据上述方法加装帽檐后，适用于播种器的播幅比较稳定的情况下，如果播幅需要频繁调整，这种帽檐的效果可能会受到影响。

当播幅R_f需要频繁调整时，为了使播幅为R_f，除了调整播撒盘的旋转速度、播撒盘的直径、播撒盘的角度、播撒盘的高度外，还可以通过调节帽檐的底角θ来实现。

本申请提供一种可调角度的帽檐130，这种帽檐可以根据需要进行调整，适用于需要频繁调整播幅的情况。该可调式帽檐由两部分组成，一部分是固定在播撒盘周围的支架，另一部分是可以随时调整的帽檐，可以通过调整帽檐的角度来控制播幅。

一般来说，如果要减小播幅，可以将帽檐的角度调整为更垂直的位置，从而限制播撒盘散播物料的范围。如果要增加播幅，可以将帽檐的角度调整为更倾斜的位置，从而扩大播撒盘散播物料的范围。

在一种可能的实现方式中，帽檐是由若干挡板片拼接而成，相邻两挡板片可以通过螺栓连接，整个帽檐以卡接的方式固定连接在料仓下方。

图7为本申请提供的一种帽檐130的的示意图。

图8为本申请提供的一种帽檐130的的俯视图。

如图所示，该帽檐130由若干挡板片1301组成，其中，每个挡板片1301通过底角调节单元1302与支架或播撒装置的主体连接，通过该底角调节单元1302可以调节挡板片的底角θ。相邻两帽檐可以通过螺栓连接，也可以不连接。

应理解，每个底角调节单元1302可以是相互独立的，也可以是连接在一起，组成一个可同时调节所有挡板片角度的底角调节单元。

例如，该底角调节单元可以是可松紧的铰链，该铰链分别连接在挡板片1301和支架上，通过调节该铰链即可调节挡板片1301的角度。

图9为本申请提供的另一种帽檐130的的示意图。

如图所示，该帽檐130为可拉伸的软质材料制成，当需要调节帽檐角度时，可以通过收紧或放松该帽檐调节倾斜角度。

例如，当需要减小播幅时，可以收紧帽檐的底部，使θ增大。当需要增大播幅时，可以拉伸帽檐的底部，使θ减小。

本申请实施例中提供了一种无人机，无人机上搭载有上述的播撒装置100。该无人机可以用于物料的播撒，以将物料播撒到指定的位置，从而完成播撒作业。无人机在应用于农业上的情况下，该无人机可以用于播撒种子、肥料或者药物等；无人机在应用于养殖业上的额情况下，无人机可以播撒饲料等。另外，无人机还可以应用于固态、颗粒状或者凝脂类的物料的播撒，以完成播撒作业。

应理解地，该无人机可以为旋翼无人飞行器、固定翼无人飞行器、无人直升机或者固定翼-旋翼混合的无人飞行器等。其中，旋翼无人飞行器包括多旋翼无人飞行器。多旋翼无人飞行器包括二旋翼无人飞行器、四旋翼无人飞行器、六旋翼无人飞行器、八旋翼无人飞行器、十旋翼无人飞行器或者十二旋翼无人飞行器等。无人机还可以与控制终端进行无线通信或者有线通信，从而通过控制终端对无人机进行操纵。

需要说明的是，无人机可以按照用户设定的路线移动，并且在设定的路线中移动的过程中，无人机可以在指定的位置进行物料的播撒，从而将物料播撒至指定的位置，以完成播撒作业。可选地，无人机移动的方式可以是陆地行走，例如，在无人机上设置行走轮或者履带等；当然，无人机的移动方式也可以是飞行，例如，在无人机上设置螺旋桨或者喷气式动力装置等；无人机的移动方式也可以是水面行走或者水中行走，例如，在无人机上设置螺旋桨或者喷气式动力装置等。

在本申请的实施例中，无人机包括移动载体(或者说是无人机主体)和播撒装置100，移动载体上可以设置动力装置、容纳装置、能源装置和控制器。其中，动力装置则为上述提出的行走轮、带、螺旋桨以及喷气式动力装置中的一个或者多个。容纳装置可以用于存储物料。能源装置则可以向动力装置提供能源，其中，能源装置可以是蓄电器、电池、汽油机或者柴油机等。控制器则用于控制无人机的行走、播撒装置100的播撒以及物料仓120对物料的输送；换言之，动力装置、播撒装置100和物料仓120均与控制器电连接，控制器可以控制动力装置的运行以控制无人机按照用户设定的路线行走，控制器可以控制播撒装置100的运行以控制物料仓120在指定的时间或者按照设定的速率进行物料的输送，控制器可以控制播撒装置100在指定的时间或者按照设定的方式进行物料的播撒，以完成播撒作业。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种播撒装置，其特征在于，包括：

物料仓，用于存储物料，所述物料仓设置有下料单元，所述下料单元用于将物料输送至播撒盘上；

播撒盘，为圆盘，用于转动产生离心力，使所述播撒盘上的物料在所述离心力的作用下甩出；

驱动装置，与所述播撒盘连接，用于驱动所述播撒盘转动；

帽檐，设置于所述播撒盘上方，为环绕所述播撒盘的圆锥面，所述圆锥面的母线与播撒盘的夹角为θ，所述帽檐用于反射所述播撒盘甩出的物料，使所述甩出的物料的播幅变为R_f，所述帽檐连接于底角调节单元，所述底角调节单元用于调节所述θ的大小，其中θ满足下列关系式：

V_t＝ωR_s

其中，ω为所述播撒盘的角速度，Rs为所述播撒盘的半径，Rm为所述物料在所述帽檐的反弹点与所述播撒盘的圆心的距离，α为所述物料离开所述播撒盘时运动速度和切向的夹角，β为所述物料撞击所述帽檐的速度和所述帽檐面法线在水平面上投影的夹角，为所述物料反弹方向和水平面的夹角，g为重力加速度，d为所述物料直径，密度为ρ，μ＝0.412/dρ。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述播撒盘平面为水平面或顶点向下的圆锥面。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述圆锥面的轴线与所述播撒盘的轴线重合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述圆锥面由多个板片拼接组成，所述多个板片与所述底角调节单元连接。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述下料单元设置于所述播撒盘的正上方。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述帽檐在水平面上的投影大于所述播撒盘在水平面上的投影。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述播撒盘上设置有凸起的导流条。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述导流条在所述播撒盘上均匀分布。

9.一种无人机，其特征在于，包括无人机主体和如权利要求1至8中任一项所述的播撒装置。

10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述无人机还包括控制单元，所述控制单元用于控制所述无人机的行走和/或所述播撒装置的播撒。