CN212890941U - 播撒系统及具有其的无人播撒设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及农业装备领域，公开了一种播撒系统及具有其的无人播撒设备，所述播撒系统包括播撒装置(1)以及安装于该播撒装置(1)上的毫米波雷达(2)，该毫米波雷达(2)设置为能够监测由所述播撒装置(1)播撒的颗粒(3)。该播撒系统集成设置的毫米波雷达用于监测颗粒而收发的毫米波具有较好的绕射和透射特性，在遇到障碍物时能够部分地继续向前传播，以便在多个颗粒同时下落时进行监测，即使在尘埃附着于其上时也不会明显地影响使用性能，以较为紧凑的结构实现播撒颗粒的精确监测，有效保障作业质量，具有较好的环境适应性。

Description

播撒系统及具有其的无人播撒设备

技术领域

本实用新型涉及农业装备领域，具体地涉及一种播撒系统。在此基础上，本实用新型还涉及一种具有该播撒系统的无人播撒设备。

背景技术

在农业现代化的发展趋势下，无人机、无人车等智能农业装备在播种、施肥、药剂喷洒等作业中的应用越来越广泛。在作业过程中，无人播撒设备可以通过遥控或导航控制等手段，进行自动化播撒作业，有效提升了作业效率，降低了劳作者的劳动强度。

为了保证良好的作业质量，例如为无人机的无人播撒设备可以搭载有用于监测播撒装置的播撒流量的检测装置。典型地，可以在播撒装置的播撒管道中镶嵌红外传感器、激光传感器等。发射器在播撒管道内发射红外线、激光，并由接收器接收。当有化肥、种子等固体颗粒通过该播撒管道时，红外线、激光的传输被阻断，即可获得颗粒通过的信号。

然而，上述传统检测装置和方法存在不足之处：一方面，利用红外、激光检测手段只能监测有无颗粒落下，对于颗粒下落的其他参数，如下落速度、加速度、方向等信息则无法获知，且当多个颗粒同时下落时，无法测得颗粒数量；另一方面，基于红外、激光的检测方法环境适应性差，当尘埃附着于传感器表面后，传感器将无法正常工作，影响作业质量。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的颗粒检测装置环境适应性差的问题，提供一种播撒系统，该播撒系统能够有效避免因尘埃附着于检测装置的传感器等导致的无法准确获得颗粒播撒信息的问题，具有较好的环境适应性。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种播撒系统，该播撒系统包括播撒装置以及安装于该播撒装置上的毫米波雷达，该毫米波雷达设置为能够监测由所述播撒装置播撒的颗粒。

优选地，所述播撒装置上连接有安装架，所述毫米波雷达通过该安装架安装于所述播撒装置上。

优选地，所述播撒装置具有用于排出所述颗粒的播撒管道，所述毫米波雷达的安装位置低于所述播撒管道的出料口端。

优选地，所述播撒装置包括用于储存所述颗粒的料箱、用于控制播撒下料的阀门以及阀门控制器，所述播撒管道通过所述阀门连通所述料箱，所述阀门控制器信号连接于所述毫米波雷达，并能够根据该毫米波雷达监测的信号控制所述阀门的开度。

优选地，所述播撒装置包括向下发散延伸的多个所述播撒管道，所述毫米波雷达布置为沿水平方向发射用以监测所述颗粒的雷达波。

优选地，所述播撒装置上安装有沿不同方向发射雷达波的多个所述毫米波雷达。

优选地，所述毫米波雷达为多发多收雷达。

优选地，所述播撒装置设置为旋转出料以使得播撒的至少部分颗粒被离心甩出。

本实用新型的第二方面提供一种无人播撒设备，该无人播撒设备具有前述播撒系统。

优选地，该无人播撒设备为无人机、无人车或无人船。

优选地，该无人播撒设备包括设备本体，所述播撒系统可拆卸地安装于该设备本体上。

通过上述技术方案，本实用新型的播撒系统集成设置有毫米波雷达，该毫米波雷达收发的毫米波具有较好的绕射和透射特性，在遇到障碍物时能够部分地继续向前传播，以便在多个颗粒同时下落时进行监测，即使在尘埃附着于其上时也不会明显地影响使用性能，以较为紧凑的结构实现播撒颗粒的精确监测，有效保障作业质量，具有较好的环境适应性。

附图说明

图1是本实用新型一种优选实施方式的播撒系统的安装结构示意图；

图2是本实用新型另一种优选实施方式的播撒系统的安装结构示意图；

图3是本实用新型另一种优选实施方式的播撒系统的安装结构示意图。

附图标记说明

1-播撒装置；11-出料口端；2-毫米波雷达；3-颗粒；4-安装架；5-转轴。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

在以下说明中，将主要以无人机为搭载载体对本实用新型不同优选实施方式的播撒系统和无人播撒设备进行说明。可以理解的是，本实用新型的播撒系统可以应用于如无人车、无人船等其他自动化播撒设备中。

参照图1所示，设置有根据本实用新型一种优选实施方式的播撒系统的无人机示意图，可以在农林植物保护作业中实施药剂、种子等的喷洒作业。典型地，该无人机可以包括机身、安装有螺旋桨的机臂(未标记)等。机身上可以安装燃料箱、电池以及电气线路等；螺旋桨可以安装于机臂的远离机身的端部，并由电机等动力部件驱动为旋转，以带动机身实现升降、飞行等动作；机身底部可以安装有脚架，用于在地面稳定支撑机身。

为了实施播撒作业，该无人机搭载的播撒系统包括播撒装置1。例如，该播撒装置1可以安装于机身上。同时，为了监测该播撒装置1播撒的颗粒，该播撒装置1上安装有用于监测其播撒的颗粒3的毫米波雷达2。由于毫米波雷达2收发的毫米波具有较好的绕射和透射特性，在遇到障碍物时能够部分地继续向前传播，以便在多个颗粒3同时下落时进行监测，即使在尘埃附着于毫米波雷达2上时也不会明显地影响使用性能，准确监测播撒装置1播撒的颗粒，有效保障作业质量，具有较好的环境适应性。利用毫米波雷达2进行监测的其他优势将在随后结合优选方案进行说明。

在一种优选实施方式中，播撒装置1可以包括料箱、阀门、加速器(未示出)和播撒管道等。其中，例如为种子的固体颗粒储存于料箱内，阀门能够控制料箱内颗粒的下料速度，加速器可以将固体颗粒的流动速度加快，播撒管道用于控制播撒的区域和方向等。该播撒管道通过前述阀门和加速器连通料箱，以将固体颗粒播撒至预定区域。

其中，毫米波雷达2可以安装为位于该播撒装置1的出料口端11，直接检测通过播撒管道输出的颗粒。而监测的颗粒信息能够用于适时控制落料速度和落料区域等。为此，播撒装置1可以进一步设有阀门控制器，该阀门控制器信号连接于毫米波雷达2和阀门。当毫米波雷达2监测到颗粒播撒情况偏离预定量或预定区域时，阀门控制器接收这一信号并调整阀门开度或启闭阀门，以使得无人机按量、按区域播撒颗粒，达到精准播撒的效果。

可以理解的是，为了测量播撒装置1播撒的全部颗粒信息，毫米波雷达2的安装位置应当使得其测量区域覆盖相应播撒区域，以测得通过该播撒区域内的全部颗粒信息。由此，毫米波雷达2可适当靠近播撒装置1的出料口端11安装，并位于低于该出料口端11的位置，以在颗粒3被输出之后且广泛分散之前实施测量。而对于播撒装置1的安装位置、出料管道的数量(通道数量)和安装方向、毫米波雷达2的安装方式等则无严格要求。

其中，播撒装置1可以具有向下发散延伸的多个播撒管道，即能够同时通过多个通道向外输送颗粒3，且不限于向机身正下方的地面播撒，以便无人机在单次飞行中在较大区域内实施颗粒播撒作业，具有较高的作业效率。相应地，毫米波雷达2可以布置为沿水平方向发射雷达波，以便测量多个播撒通道播撒的颗粒3，便于将测得的参数转化为可用的控制信号。

在图1所示的优选实施方式中，毫米波雷达2和播撒装置1相对机身的方位固定，由此可以以多种适当方式将二者装配或固定在一起。例如，可以通过焊接于播撒装置1上的安装架4安装毫米波雷达2。其中，安装架4延伸为使得该毫米波雷达2位于低于播撒管道的出料口端11的位置，以便对播撒的颗粒3进行监测。

毫米波雷达的安装数量可以为一个或多个，安装方式可以多样。通过安装多个用于监测颗粒信息的毫米波雷达2，可以利用各自检测的数据相互校准验证，并综合各项数据准确获得落料信息。在安装有多个毫米波雷达2的实施方式中，各个毫米波雷达2发射雷达波的方向可以不同，以便从不同角度实施测量，保障监测的准确性和全面性。由此，即使同时落下多个颗粒，也能够测得这些颗粒的信息，有效提升了监测能力。

在一种优选实施方式中，无人机使用的毫米波雷达2可以为多发多收(MIMO)雷达，以能够以单个雷达测量多个播撒通道播撒的颗粒信息。重要地，多发多收雷达能够测得被测颗粒的位置、速度、大小、运动方向等信息，形成闭环检测功能，测得的信息更多、更具体。通过实时测量的颗粒信息，能够计算得到播撒装置1播撒的颗粒的实际流量，以便适时控制颗粒流量。此外，结合雷达监测平面的离地高度、无人机位置、风速等信息，可以获得颗粒的具体落地位置，实施精准播撒作业。

图2和图3分别所示为具有根据本实用新型其他优选实施方式的播撒系统的无人机，其中，除了播撒装置1和毫米波雷达2在作业过程中的运动状态不同于前述结合图1所述的无人机外，其余部分如机身、机臂和螺旋桨等均相同，以下主要对其不同部分进行说明。

如图2所示，该无人机的播撒装置1设置为旋转出料，即在播撒过程中对播撒的颗粒3施以适当的离心力，由此其播撒区域不限于播撒管道当前对准的区域，播撒范围更广。例如，可以在机身上设置如电机等动力装置，并通过转轴5向播撒装置1提供旋转动力。相应地，播撒装置1内可以设置承接来自料箱的颗粒的转动元件，该转动元件由转轴5驱动为旋转。从而，当料箱内的颗粒落在前述转动元件上后，使得其上的颗粒在向外排出时承受离心力作用，以产生一定的径向位移，播撒区域相比图1所示的实施方式更宽，以便更均匀地进行颗粒播撒。

在此情形下，安装毫米波雷达2的安装架4可以通过如轴承支撑在转轴5上，在播撒装置1旋转出料的同时保持固定的周向位置。

如图3所示，无人机的毫米波雷达2还可以随同播撒装置1同轴旋转。例如，毫米波雷达2也可以由转轴5驱动为随同播撒装置1同步转动，在均匀播撒的基础上，毫米波雷达2相对播撒装置1保持确定监测位置，能够保证监测过程无缺漏。

在前述各种优选实施方式中，为了将毫米波雷达2拆下检修或更换，该毫米波雷达2可以设置为可拆卸地安装于播撒装置1上，例如可以通过螺纹紧固件进行安装。

上述播撒系统除了可以应用于无人机上，还可以应用于无人车、无人船等其他无人播撒设备中。相应地，播撒系统可以可拆卸地安装于该无人播撒设备的设备本体上，如安装于车身上等。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种播撒系统，其特征在于，该播撒系统包括播撒装置(1)以及安装于该播撒装置(1)上的毫米波雷达(2)，该毫米波雷达(2)设置为能够监测由所述播撒装置(1)播撒的颗粒(3)。

2.根据权利要求1所述的播撒系统，其特征在于，所述播撒装置(1)上连接有安装架(4)，所述毫米波雷达(2)通过该安装架(4)安装于所述播撒装置(1)上。

3.根据权利要求1所述的播撒系统，其特征在于，所述播撒装置(1)具有用于排出所述颗粒(3)的播撒管道，所述毫米波雷达(2)的安装位置低于所述播撒管道的出料口端(11)。

4.根据权利要求3所述的播撒系统，其特征在于，所述播撒装置(1)包括用于储存所述颗粒(3)的料箱、用于控制播撒下料的阀门以及阀门控制器，所述播撒管道通过所述阀门连通所述料箱，所述阀门控制器信号连接于所述毫米波雷达(2)，并能够根据该毫米波雷达(2)监测的信号控制所述阀门的开度。

5.根据权利要求3所述的播撒系统，其特征在于，所述播撒装置(1)包括向下发散延伸的多个所述播撒管道，所述毫米波雷达(2)布置为沿水平方向发射用以监测所述颗粒(3)的雷达波。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的播撒系统，其特征在于，所述播撒装置(1)上安装有沿不同方向发射雷达波的多个所述毫米波雷达(2)。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的播撒系统，其特征在于，所述毫米波雷达(2)为多发多收雷达。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的播撒系统，其特征在于，所述播撒装置(1)设置为旋转出料以使得播撒的至少部分颗粒(3)被离心甩出。

9.一种无人播撒设备，其特征在于，该无人播撒设备具有根据权利要求1至8中任意一项所述的播撒系统。

10.根据权利要求9所述的无人播撒设备，其特征在于，该无人播撒设备包括设备本体，所述播撒系统可拆卸地安装于该设备本体上。

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