CN117044462B - 播撒装置和农用无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种播撒装置和农用无人机，涉及农用无人机领域。该装置包括料箱（110）和仓门（120）；料箱用于存储物料并通过仓门（120）播撒物料；仓门（120）包括固定盘（510）、第一活动盘（520）、第二活动盘（530）和调节组件（540），第一活动盘（520）和第二活动盘（530）可转动的设置于固定盘（510）上，固定盘（510）、第一活动盘（520）和第二活动盘（530）均包括交替设置的闭口区域和开口区域，调节组件（540）用于驱动第一活动盘（520）和第二活动盘（530）沿相反方向旋转，以调整仓门（120）的开口面积。该装置能够提高仓门的最大开口面积和开口速度，提高无人机的播撒效率。

Description

播撒装置和农用无人机

技术领域

本发明涉及农用无人机领域，具体涉及一种播撒装置和农用无人机。

背景技术

随着智能化生活和作业的不断发展，农用无人机被广泛应用于植保、播种、施肥等环节，可以省去人工作业，提高作业效率。

现有的农用无人机播撒装置，仓门的最大播撒流量有限，从而导致无人机作业时间较长，播撒效率较低。

发明内容

本申请实施例提供一种播撒装置及农用无人机，其能够增大仓门的最大开口面积和开口速度，从而减少作业时间，提高无人机播撒效率。

第一方面，提供了一种播撒装置，包括料箱和仓门：

所述料箱具有出料口，所述仓门设置于出料口，所述料箱用于存储物料并通过所述仓门播撒所述物料；

所述仓门包括固定盘、第一活动盘、第二活动盘和调节组件，所述固定盘固定于所述出料口内，所述第一活动盘和所述第二活动盘可转动的设置于所述固定盘上，所述固定盘、所述第一活动盘和所述第二活动盘均包括交替设置的闭口区域和开口区域，所述调节组件用于驱动所述第一活动盘和所述第二活动盘沿相反方向旋转，以调整所述仓门的开口面积。

通过在固定盘上设置两个活动盘来调节仓门的开口面积，能够增大仓门的最大开口面积；并且所述两个活动盘的旋转方向相反，有效提高了仓门的开口速度，进一步提高了无人机的播撒效率。

在一些可能的实施例中，所述固定盘、所述第一活动盘和所述第二活动盘的闭口区域的面积和开口区域的面积之比均为1 : 2。

在一些可能的实施例中，所述固定盘、所述第一活动盘和所述第二活动盘具有相同的形状，以保证仓门处于全开状态时能够具有最大的开口面积，仓门处于关闭状态时具有较好的密封性。

在一些可能的实施例中，所述固定盘、所述第一活动盘和所述第二活动盘的闭口区域和开口区域的形状均为扇形。

在一些可能的实施例中，第一活动盘的闭口区域和所述第二活动盘的闭口区域旋转至相连时，所述仓门处于闭合状态；和/或，

所述第一活动盘的闭口区域和所述第二活动盘的闭口区域旋转至与所述固定盘的闭口区域完全重叠时，仓门处于全开状态，仓门的开口面积达到最大。

在一些可能的实施例中，所述第一活动盘位于所述固定盘和所述第二活动盘中间，所述固定盘的闭口区域的边缘在靠近第二活动盘的一侧具有凸起，所述凸起的高度与所述第一活动盘的闭口区域的边缘的高度相等，使得仓门处于关闭状态时，固定盘、第一活动盘和第二活动盘的边缘相连，提高了仓门的密封性，保证播撒装置在停止作业时不会漏出物料。

在一些可能的实施例中，所述固定盘、所述第一活动盘和所述第二活动盘设置的闭口区域个数和开口区域个数均为n，其中，n≥2。固定盘、第一活动盘和第二活动盘的闭口区域个数和开口区域的个数可以根据物料的直径、播撒区域的面积等实际需求灵活调整。

在一些可能的实施例中，所述调节组件包括舵机、第一齿轮组和第二齿轮组；所述第一齿轮组和所述第一活动盘内啮合，所述第二齿轮组和所述第二活动盘内啮合，所述第一齿轮组和所述第二齿轮组外啮合，通过所述舵机驱动所述第一齿轮组和所述第二齿轮组沿相反方向运动，带动所述第一活动盘和所述第二活动盘的旋转方向相反。旋转方向相反的两个活动盘在调节仓门大小时能够有效提高仓门的开口速度，提高播撒效率。

在一些可能的实施例中，所述仓门的边缘为倒角设计，倒角设计使仓门更加光滑，能够防止物料粘在仓门出口上。

在一些可能的实施例中，所述固定盘、所述第一活动盘和所述第二活动盘均为圆盘结构。

在一些可能的实施例中，所述固定盘、所述第一活动盘和所述第二活动盘均为碗状结构，该结构能够有效增加仓门的最大开口面积，从而提高播撒效率。

在一些可能的实施例中，所述装置还包括搅拌组件，所述搅拌组件包括安装支架、壳体、搅拌电机和搅拌杆，所述仓门的顶部固定安装有安装支架，所述安装支架的顶部安装有搅拌电机，所述搅拌电机的动力输出端固定安装有搅拌杆。所述搅拌组件对物料进行搅拌分散以打散结块，保证仓门能够顺畅播撒物料。

在一些可能的实施例中，所属装置还包括播撒件，所述播撒件上呈射线状均匀分布有若干隔板，隔板能够将播撒件表面均分，保证物料被均匀播撒。

第二方面，提供了一种农用无人机，包括可移动平台以及如前述任一项所述的播撒装置，所述播撒装置搭载于所述可移动平台。

在一些可能的实施方式中，所述可移动平台包括机体以及控制器，所述播撒装置以及所述控制器均搭载于所述机体上，所述控制器用于控制所述机体悬停或者运动。

上述技术方案，仓门采用在固定盘上设置两个活动盘的结构，通过调节组件使两个活动盘与固定盘产生相对旋转运动，并且两个活动盘的旋转方向相反，能够有效提高仓门的最大开口面积和仓门的开口速度，从而提高了最大播撒流量，提高了播撒效率。

附图说明

图1是本申请实施例所适用的播撒装置的示意图。

图2至图4是一种仓门的结构示意图。

图5至图8是本申请实施例的播撒装置的仓门的结构示意图。

图9至图11是本申请实施例调节仓门的开口面积的示意图。

图12是本申请实施例的仓门的另一例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，本申请实施例仅用来解释本申请，但不应对本申请实施例构成任何限定。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

近年来，传统农业现代化转型趋势加剧，数字化农业逐渐普及。无人机作为重要新型农业装备之一，具有重要的农用价值。农用无人机应用最广泛的领域之一是农业植保，农业植保是农业发展的主要组成，分为播撒、洒水喷药、巡检、收割等多个环节。农用无人机是一种用于农业作业的无人驾驶飞行器，由飞行平台、控制系统、动力系统、喷洒系统或播撒系统组成，通过地面人员遥控或飞控自主作业来实现农药喷洒、种子与肥料播撒作业等。飞行平台是各模块搭载的基础平台，为各系统的组成提供框架，为动力系统、控制系统、喷洒系统、机载设备提供安装接口。飞行平台主要包括：机身、机臂、电机座、脚架、电池框、物料框和机壳。其中，机臂用来连接机身与动力系统；电机座为动力系统提供基础平台；脚架用来支撑机体，为降落提供安全保障；电池框和物料框分别用来固定安装电池和料箱；机壳用于保护机身内部模块，防水防尘。控制系统主要包括：中央控制模块、GPS和遥控器。其中，中央控制模块是建立遥控器与无人机通信，实现远程控制，完成起飞、空中飞行、执行任务等整个飞行过程的核心系统；GPS用于获取经纬度位置信息；遥控器对俯仰、横滚、偏航、升降等飞行动作进行操控。动力系统为无人机飞行提供升力，实现无人机各种姿态运动。动力系统主要包括：螺旋桨、电机、电调和电池等部件。喷洒系统或者播撒系统用于实现农药喷洒、种子与肥料的播撒作业。

农用无人机播撒作业体系主要涉及到机体、物料种类以及播撒装置三个方面。机体是物料撒播作业装置的载体，支撑着无人机撒播作业体系。播撒的物料种类是无人机播撒作业体系可行性的重要保障。农用无人机播撒作业时搭载的物料箱容量有限，并且播撒装置对于播撒物料的直径大小也有一定的限制。目前，农用无人机播撒作业中颗粒直径一般在0.5~20.0 mm之间。播撒装置是无人机撒播作业体系的关键一环，关乎播撒作业效果的好坏。目前应用于农用无人机的播撒装置主要分为离心式和气力式两种，颗粒在物料箱通过自身重力下落在播撒盘上，离心式是利用播撒盘高速转动将物料播撒出去，而气力式是利用风机将下落的物料吹撒出去。

如图1所示为本申请实施例可以适用的播撒装置的示意图，播撒装置10包括料箱110和仓门120。由图1可知，料箱110具有出料口，仓门120设置于出料口，料箱110用于存储物料105并通过仓门120播撒物料105。

作为一种可选的实现方式，如图1所示，播撒装置10还可以包括搅拌组件103和播撒件104。其中，搅拌组件103固定设置于仓门120的顶部，搅拌组件103在仓门120播撒物料105前对物料进行搅拌分散，播撒件104设置于仓门120的下方，播撒件104对仓门120播撒出的物料进均匀后播撒。

在具体实现上，搅拌组件103可以包括安装支架、壳体、搅拌电机和搅拌杆，上述料箱的出料口的顶部固定安装有安装支架，安装支架的顶部安装有搅拌电机，搅拌电机的动力输出端固定安装有搅拌杆。搅拌电机通过带动搅拌杆对物料105进行搅拌分散以打散结块，保证仓门120能够顺畅播撒物料。

在具体实现上，播撒件104可以为离心式播撒盘，播撒盘上设置有呈射线状均匀分布的若干隔板，将播撒件表面均分，播撒件104利用播撒盘的高速转动将物料播撒出去，同时保证物料能够被均匀播撒。

在其他实施例中，播撒件104也可以是气力式的设计，可以通过风机将仓门120播撒的物料采用风力吹撒出去。

应理解，以上示出的离心式以及气力式的播撒件结构仅为示例性说明，不应对本申请构成任何限定。

如图2至图4所示为一种仓门的结构示意图，图2所示的仓门20包括固定盘210、活动盘220和调节组件230，其中，固定盘210设置的闭口区域211和开口区域212的个数均为3，活动盘220上设置的闭口区域221和开口区域222的个数也均为3。由图3可知，通过调节组件230驱动活动盘220按照箭头所示方向进行旋转就能够调节仓门20开口的大小。由图4可知，当活动盘220的开口区域旋转至与固定盘210的开口区域完全重叠时，仓门20的开口面积达到最大，仓门的最大开口面积为仓门总面积的50%。

可以看出，仓门采用在固定盘上设置活动盘的结构，通过调节组件驱动活动盘旋转，从而与固定盘产生相对位移的方式来控制仓门的开口面积的大小，能够实现对物料的播撒速度的控制。

可以看出，图2至图4所示仓门的最大开口面积仅为仓门总面积的50%，仓门的最大播撒流量有限，播撒效率较低。

图5至图8所示为本申请实施例的播撒装置的仓门的结构示意图。如图5所示，仓门50包括固定盘510、第一活动盘520、第二活动盘530和调节组件540，固定盘510固定于仓门50的出料口内，第一活动盘520以及第二活动盘530可转动地设置于固定盘510上，固定盘510、第一活动盘520和第二活动盘530均为圆盘结构，并且均包括交替设置的闭口区域和开口区域，固定盘510设置的闭口区域和开口区域的个数均为2，第一活动盘520、第二活动盘530上设置的闭口区域和开口区域的个数也均为2。调节组件540用于驱动两个活动盘沿相反方向旋转，以调整仓门的开口面积。

通过在固定盘上设置两个活动盘来调节仓门的开口面积，能够增大仓门的最大开口面积；并且两个活动盘的旋转方向相反，有效提高了仓门的开口速度，从而提高了无人机的播撒效率。

如图5所示，调节组件540包括舵机541、第一齿轮组542和第二齿轮组543，舵机541安装在仓门50的一侧，第一齿轮组542、第二齿轮组543安装在舵机541的转轴上。第一齿轮组542和第一活动盘520之间内啮合，第二齿轮组543和第二活动盘530之间内啮合，第一齿轮组542和第二齿轮组543之间外啮合。因此，当舵机541输出动力使得转轴旋转时，第一齿轮组542和第二齿轮543组进行方向相反的运动，从而驱动第一活动盘520和第二活动盘530向相反的方向旋转，使得第一活动盘520、第二活动盘530的开口与固定盘510的开口区域重叠而调整仓门120的开口面积。

通过相互啮合的齿轮调节仓门的开口面积，能够保证出料口在无人机飞行过程中的结构更稳定。同时，两组齿轮之间采用外啮合的方式能够使其具有相反的旋转方向，两组齿轮分别和两个活动盘之间采用内啮合的方式能够传递齿轮的旋转方向，从而使得两个活动盘的旋转方向相反，提高了调节仓门开口大小的速度，从而提高了无人机的播撒效率。

作为一种可选的实现方式，固定盘510包括交替设置的闭口区域和开口区域，并且闭口区域面积和开口区域的面积之比为1:2；第一活动盘520包括交替设置的闭口区域和开口区域，并且闭口区域面积和开口区域的面积之比为1:2；第二活动盘530包括交替设置的闭口区域和开口区域，并且闭口区域面积和开口区域的面积之比为1:2。更进一步地，如图6至图8所示，固定盘510、第一活动盘520和第二活动盘530具有相同的形状，并且它们的闭口区域和开口区域的形状也相同，闭口区域和开口区域的形状可以为扇形。形状完全相同的固定盘510、第一活动盘520和第二活动盘530按照上述方式通过调节组件540调节仓门开口大小，当第一活动盘520的闭口区域521、522和第二活动盘530的闭口区域531、532旋转至相连时，仓门处于闭合状态；当第一活动盘和第二活动盘的开口区域同时旋转至与固定盘的开口区域完全重叠时，仓门的开口面积达到最大，仓门的最大开口面积约为仓门总面积的66%。与图2至图4所示的仓门结构相比，能够有效增大仓门的最大开口面积，从而提高播撒效率。

在具体实现上，固定盘510的闭口区域面积和开口区域的面积之比可以大于1:2，这种情况下，当第一活动盘520的闭口区域521、522和第二活动盘530的闭口区域531、532旋转至相连时，仓门120处于闭合状态。此时，闭口区域521、522、531、532与固定盘510的闭口区域会产生部分重叠，提高了仓门的密封性，使播撒装置在停止作业时不会漏出物料。

作为一种可选的实现方式，仓门120可以采用倒角设计，使仓门更加光滑，防止物料粘在仓门出口上。

如图9至图11所示为本申请实施例的调节仓门的开口面积的示意图，结合图5至图8对仓门大小的调节过程进行说明。由图5可知，固定盘510设置的闭口区域和开口区域的个数均为2，第一活动盘520设置的闭口区域和开口区域的个数均为2，第二活动530盘设置的闭口区域和开口区域的个数也均为2。图9中，调节组件540驱动第一活动盘520和第二活动盘530相对于固定盘510做旋转运动，且第一活动盘520和第二活动盘530的旋转方向相反，直至第一活动盘520的闭口区域521、522和第二活动盘530的闭口区域531和532相连，此时，仓门120处于关闭状态。仓门120处于关闭状态时，调节组件540驱动第一活动盘520和第二活动盘530相对于固定盘510做旋转运动，且第一活动盘520和第二活动盘530的旋转方向相反，某一时刻仓门120处于图10所示的状态，固定盘510的闭口区域、第一活动盘520的闭口区域以及第二活动盘530的闭口区域两两之间具有重叠部分，此时，仓门120处于部分打开状态。仓门120处于部分打开状态时，调节组件540驱动第一活动盘520和第二活动盘530相对于固定盘510做旋转运动，且第一活动盘520和第二活动盘530继续沿上述的相反方向旋转，直至固定盘510的闭口区域、第一活动盘520的闭口区域以及第二活动盘530的闭口区域完全重叠，即如图11所示的状态，此时，仓门120处于全开状态，仓门120的开口面积达到最大，仓门120的最大开口面积约为仓门总面积的66%。

作为一种可选的实现方式，如图9所示，第一活动盘520位于固定盘510和第二活动盘530中间，固定盘510的闭口区域511、512的边缘在靠近第二活动盘530的一侧具有凸起，该凸起的高度与第一活动盘520的闭口区域521、522的边缘的高度相等。此结构使得仓门120处于关闭状态时，固定盘510、第一活动盘520和第二活动盘530的边缘相连，提高了仓门的密封性，使播撒装置在停止作业时不会漏出物料。

作为一种可选地实现方式，固定盘510也可以位于第一活动盘520和第二活动盘530之间。

可以看出，与图2至图4所示的仓门的结构相比，本实施例提供的仓门采用在固定盘上设置两个活动盘的结构，通过调节组件使两个活动盘与固定盘产生相对运动，并且两个活动盘的运动方向相反，能够有效提高出料口的最大开口面积，提高播撒效率。

可以看出，与图2至图4所示的仓门的结构相比，本实施例提供的仓门，两个活动盘在调整仓门的开口面积时进行的旋转运动的方向是相反的，因此，仓门的开口速度增加了100%，从而提高了无人机的播撒效率。

应理解，以上示出的固定盘和活动盘上设置的闭口区域的个数和开口区域的个数仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

在某些实施例中，如图12所示的本申请实施例的仓门的另一例形状示意图，仓门可以为侧壁有开口的碗状结构，固定盘510、第一活动盘520和第二活动盘530均为侧壁有开口的碗状结构，侧壁开口的位置与平面开口的位置相对应。与图2和图5所示的平面状的仓门相比，碗状的仓门能够有效增加仓门的开口面积，提高播撒效率。

本实施例还提供一种农用无人机，该农用无人机包括可移动平台以及如前述任一项的播撒装置，该播撒装置搭载于该可移动平台。

可选地，可移动平台包括机体以及控制器，上述播撒装置以及控制器均搭载于机体上，控制器用于控制机体悬停或者运动。

综上所述，本申请提供了一种播撒装置和农用无人机，仓门采用在固定盘上设置两个活动盘的结构，通过调节组件使两个活动盘与固定盘产生相对运动，并且两个活动盘的旋转方向相反。能够有效提高出料口的最大开口面积和出料口的开口速度，从而提高了播撒效率。

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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种播撒装置，其特征在于，包括料箱（110）和仓门（120）：

所述料箱（110）具有出料口，所述仓门（120）设置于出料口，所述料箱用于存储物料（105）并通过所述仓门（120）播撒所述物料（105）；

所述仓门（120）包括固定盘（510）、第一活动盘（520）、第二活动盘（530）和调节组件（540），所述固定盘（510）固定于所述出料口内，所述第一活动盘（520）和所述第二活动盘（530）可转动的设置于所述固定盘（510）上，所述固定盘（510）、所述第一活动盘（520）和所述第二活动盘（530）均包括交替设置的闭口区域（511、512、521、522、531、532）和开口区域（513、514、523、524、533、534），所述调节组件（540）用于驱动所述第一活动盘（520）和所述第二活动盘（530）沿相反方向旋转，以调整所述仓门（120）的开口面积，

所述第一活动盘（520）位于所述固定盘（510）和所述第二活动盘（530）中间，所述固定盘（510）的闭口区域（511、512）的边缘在靠近所述第二活动盘（530）的一侧具有凸起，所述凸起的高度与所述第一活动盘（520）的闭口区域（521、522）的边缘的高度相等，所述固定盘（510）、所述第一活动盘（520）和所述第二活动盘（530）均为侧壁有开口的碗状结构，所述侧壁的开口位置与所述开口区域的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述固定盘（510）、所述第一活动盘（520）和所述第二活动盘（530）的闭口区域的面积和开口区域的面积比均为1 : 2。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定盘（510）、所述第一活动盘（520）和所述第二活动盘（530）具有相同的形状。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固定盘（510）、所述第一活动盘（520）和所述第二活动盘（530）的闭口区域和开口区域的形状均为扇形。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述第一活动盘（520）的闭口区域（521、522）和所述第二活动盘（530）的闭口区域（531、532）旋转至相连时，所述仓门（120）处于闭合状态；和/或，

所述第一活动盘（520）的闭口区域（521、522）和所述第二活动盘（530）的闭口区域（531、532）旋转至与所述固定盘（510）的闭口区域（511、512）完全重叠时，所述仓门（120）处于全开状态，所述仓门（120）的开口面积达到最大。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述固定盘（510）、所述第一活动盘（520）和所述第二活动盘（530）设置的闭口区域个数和开口区域个数均为n，其中，n≥2。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述调节组件（540）包括舵机（541）、第一齿轮组（542）和第二齿轮组（543）；

所述第一齿轮组（542）和所述第一活动盘（520）内啮合，所述第二齿轮组（543）和所述第二活动盘（530）内啮合，所述第一齿轮组（542）和所述第二齿轮组（543）外啮合，通过所述舵机（541）驱动所述第一齿轮组（542）和所述第二齿轮组（543）沿相反方向运动，带动所述第一活动盘（520）和所述第二活动盘（530）的旋转方向相反。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述仓门（120）的边缘为倒角设计。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

搅拌组件（103），所述搅拌组件（103）包括安装支架、壳体、搅拌电机和搅拌杆，所述仓门（120）的顶部固定安装有所述安装支架，所述安装支架的顶部安装有所述搅拌电机，所述搅拌电机的动力输出端固定安装有所述搅拌杆。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括播撒件（104），所述播撒件（104）上呈射线状均匀分布有若干隔板。

11.一种农用无人机，其特征在于，包括可移动平台以及权利要求1至10中任一项所述的播撒装置，所述播撒装置搭载于所述可移动平台。

12.根据权利要求11中所述的农用无人机，其特征在于：

所述可移动平台包括机体以及控制器，所述播撒装置以及所述控制器均搭载于所述机体上，所述控制器用于控制所述机体悬停或者运动。