本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械裝備領(lǐng)域，具體涉及一種農(nóng)用無人機掛載的物料撒播裝置和方法。

背景技術(shù)：

隨著農(nóng)業(yè)航空及智能通信技術(shù)的發(fā)展，智能農(nóng)業(yè)裝備開始逐步取代傳統(tǒng)的機械工具。播種方式經(jīng)歷了從人工撒播到機械式播種，甚至是向一體化作業(yè)轉(zhuǎn)變。但是我國地形復(fù)雜，非平原地區(qū)耕地面積較大，尤其是丘陵地帶和水田，地面行走機械難以作業(yè)。此外，在荒原等土地沙漠化嚴重的地區(qū)和荒原也不適合地面機械大面積撒播草種和樹種作業(yè)，作業(yè)效率低，草木成活率不高。

現(xiàn)有的機械式撒播技術(shù)中常見的有圓盤式、氣力式、撥齒式和螺旋式，但大都是以行走式和手持式機械為主，難以應(yīng)付復(fù)雜的田間環(huán)境。目前，國內(nèi)外現(xiàn)有的利用飛行器進行農(nóng)田作業(yè)的技術(shù)能夠解決復(fù)雜的田間環(huán)境的問題，但是大都以大型農(nóng)用飛機為主，體型龐大，需要有人駕駛，需要專用的飛機場，操控技術(shù)要求高，成本高。

近幾年，隨著農(nóng)用無人機的發(fā)展，航空植保技術(shù)取得了顯著成果。農(nóng)用無人機體積小，動作靈活，載荷量有限，因其不受田間地理環(huán)境的限制，不受天氣的影響，不誤農(nóng)時，不受場地限制，田間地頭起降方便，作業(yè)效率高，作業(yè)精準(zhǔn)，節(jié)省成本等優(yōu)點引起社會的廣泛關(guān)注。因此，人們開始嘗試利用農(nóng)用無人機上進行撒播作業(yè)，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)航空團隊發(fā)明的農(nóng)用無人機撒播裝置，核心是利用輪盤旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將物料撒播出去，能夠在復(fù)雜環(huán)境下作業(yè)，操控靈活；由珠海羽人研制的農(nóng)用無人機撒播裝置利用舵機控制物料出口，拋撒圓盤上的葉片有一定的傾角，使得物料均勻性有所提高。

但是，現(xiàn)有這些裝置和技術(shù)中，只是簡單地對物料流量進行調(diào)節(jié)，控制不精準(zhǔn)，物料流不連續(xù)，響應(yīng)速度慢，目前還沒有較為完善的控制系統(tǒng)能夠根據(jù)農(nóng)用無人機作業(yè)參數(shù)對撒播量進行實時精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。此外現(xiàn)有技術(shù)主要是利用圓盤的離心力將顆粒拋撒出去，落種區(qū)是環(huán)形或者半環(huán)形帶，在與農(nóng)用無人機前進方向垂直的方向落種不均勻。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷（不足），提供一種農(nóng)用無人機掛載的物料撒播裝置，進一步的，還提供一種農(nóng)用無人機物料撒播方法。

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種農(nóng)用無人機掛載的物料撒播裝置，包括農(nóng)用無人機和物料撒播裝置，所述物料撒播裝置掛載在農(nóng)用無人機上；所述物料撒播裝置包括物料箱、風(fēng)機、氣流分流箱和導(dǎo)流裝置，所述氣流分流箱上設(shè)有氣流入口和氣流出口，所述導(dǎo)流裝置一端設(shè)有氣流進口和物料進口，所述導(dǎo)流裝置另一端為流出口，所述物料箱底部為出料口，所述氣流進口、物料進口和出料口相互密封連通，所述風(fēng)機安裝在氣流入口上。

進一步的，所述導(dǎo)流裝置內(nèi)設(shè)有若干柵板，所述柵板之間形成氣固兩相流出口。

進一步的，所述物料箱底部設(shè)有出料調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述出料調(diào)節(jié)機構(gòu)包括排料電機、排料輪、排料舌、毛刷和物料導(dǎo)流板，所述排料輪安裝在物料箱底部，所述物料導(dǎo)流板安裝在排料輪的一側(cè)，所述毛刷安裝在排料輪的另一側(cè)，所述排料舌位于排料輪的下方，所述排料電機用于驅(qū)動排料輪旋轉(zhuǎn)。

進一步的，所述物料導(dǎo)流板的一側(cè)呈弧形，其弧形與排料輪的外弧同心，且物料導(dǎo)流板的弧形與排料輪的外弧相接。

進一步的，所述排料輪上設(shè)有料槽，所述物料導(dǎo)流板的弧形的寬度不小于料槽的寬度。

進一步的，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括微處理器、位姿傳感器、風(fēng)機控制系統(tǒng)和電機控制系統(tǒng)，所述微處理器分別與位姿傳感器、風(fēng)機控制系統(tǒng)和排料電機控制系統(tǒng)連接，所述位姿傳感器用于實時監(jiān)測農(nóng)用無人機的飛行高度和飛行速度，所述微處理器用于根據(jù)位姿傳感器的監(jiān)測結(jié)果分別通過排料電機控制系統(tǒng)和風(fēng)機控制系統(tǒng)對排料電機和風(fēng)機進行調(diào)控。

進一步的，所述風(fēng)機控制系統(tǒng)包括風(fēng)機控制器和風(fēng)速測量電路，所述風(fēng)機控制器和風(fēng)速測量電路均分別與風(fēng)機和微處理器連接；所述排料電機控制系統(tǒng)包括排料電機控制器和測速傳感器，所述排料電機控制器和測速傳感器均分別與排料電機和微處理器連接。

進一步的，所述控制系統(tǒng)還包括人機交互裝置，所述人機交互裝置與微處理器通訊連接。

進一步的，所述位姿傳感器為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GNSS）或慣性組合導(dǎo)航傳感器。

本發(fā)明還提供一種農(nóng)用無人機物料撒播方法，采用前述的農(nóng)用無人機掛載的物料撒播裝置，具體包括以下步驟：

a、在地面將物料裝入物料箱；

b、控制農(nóng)用無人機起飛，保持預(yù)設(shè)作業(yè)高度；

c、根據(jù)飛行高度和飛行速度預(yù)設(shè)撒播幅寬，啟動風(fēng)機達到預(yù)設(shè)風(fēng)速；

d、啟動排料電機，按照預(yù)設(shè)的排量設(shè)定排料輪的轉(zhuǎn)速；

e、控制農(nóng)用無人機按照預(yù)定路徑進行撒播作業(yè)；

f、在撒播作業(yè)過程中，通過控制系統(tǒng)中的位姿傳感器實時采集農(nóng)用無人機的飛行高度和飛行速度信息，并將信息傳輸給微處理器；當(dāng)農(nóng)用無人機的飛行速度發(fā)生改變時，微處理器根據(jù)采集到的當(dāng)前飛行速度和測速傳感器反饋的排料電機轉(zhuǎn)速結(jié)合撒播量的要求確定預(yù)設(shè)的排料輪轉(zhuǎn)速值，通過調(diào)控排料電機控制器，控制排料電機改變轉(zhuǎn)速以調(diào)整排料量；當(dāng)農(nóng)用無人機的飛行高度發(fā)生變化時，微處理器根據(jù)采集到當(dāng)前的飛行高度和風(fēng)速測量電路反饋的風(fēng)機風(fēng)速結(jié)合撒播寬幅的要求確定預(yù)設(shè)的風(fēng)速，通過調(diào)控風(fēng)機控制器，控制風(fēng)機改變風(fēng)速以調(diào)整撒播幅寬；

g、作業(yè)完成，排料輪停止轉(zhuǎn)動，關(guān)閉風(fēng)機，農(nóng)用無人機返航、降落。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：

本發(fā)明利用大排量排料輪在農(nóng)用無人機上對顆粒流量進行控制，實現(xiàn)對物料的連續(xù)、精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。

本發(fā)明采用氣力式撒播裝置，通過氣流將種子吹出，不容易傷種，且氣流較易控制，落種通道與農(nóng)用無人機前進方向平行，落種區(qū)形狀規(guī)整，撒播均勻。

本發(fā)明設(shè)計一套完整的智能控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)農(nóng)用無人機的高度和前進速度對撒播量實時調(diào)節(jié)，實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

本發(fā)明涉及的裝置結(jié)構(gòu)輕巧，方便裝卸，對固定翼和單旋翼農(nóng)用無人機都適用，且能夠根據(jù)農(nóng)用農(nóng)用無人機作業(yè)參數(shù)調(diào)整撒播量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為物料撒播裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為物料撒播裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為物料撒播裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為氣流分流箱的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為氣流分流箱的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為導(dǎo)流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為控制系統(tǒng)的工作原理圖。

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的；相同或相似的標(biāo)號對應(yīng)相同或相似的部件；附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的說明。

實施例1

一種農(nóng)用無人機掛載的物料撒播裝置，包括農(nóng)用無人機1和物料撒播裝置2，所述物料撒播裝置2掛載在農(nóng)用無人機1上；所述物料撒播裝置2包括物料箱21、風(fēng)機22（本實施例優(yōu)選為函道風(fēng)機）、氣流分流箱23和導(dǎo)流裝置26，所述氣流分流箱23上設(shè)有氣流入口231和氣流出口232；所述導(dǎo)流裝置26一端設(shè)有氣流進口262和物料進口261；所述導(dǎo)流裝置26另一端為流出口263，導(dǎo)流裝置26內(nèi)設(shè)有若干柵板264，流出口263為由所述柵板264形成氣固兩相流出口；所述物料箱21底部為出料口，所述氣流進口262、物料進口261和出料口相互密封連通，所述風(fēng)機22安裝在氣流入口231上。

所述物料箱21底部設(shè)有出料調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述出料調(diào)節(jié)機構(gòu)包括排料電機25、排料輪271、排料舌272、毛刷273和物料導(dǎo)流板274，所述排料輪271安裝在物料箱21底部，所述物料導(dǎo)流板274安裝在排料輪271的一側(cè)，所述毛刷273安裝在排料輪271的另一側(cè)，所述排料舌272位于排料輪271的下方，所述排料電機用于驅(qū)動排料輪271旋轉(zhuǎn)。

所述物料導(dǎo)流板274的一側(cè)呈弧形，其弧形與排料輪271的外弧同心，且物料導(dǎo)流板274的弧形與排料輪271的外弧相接；所述排料輪271上設(shè)有料槽2711，所述物料導(dǎo)流板274的弧形的寬度不小于料槽2711的寬度。

還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括微處理器、位姿傳感器、風(fēng)機控制系統(tǒng)和排料電機控制系統(tǒng)，所述微處理器分別與位姿傳感器、風(fēng)機控制系統(tǒng)和排料電機控制系統(tǒng)連接，所述位姿傳感器用于實時監(jiān)測農(nóng)用無人機的飛行高度和飛行速度，所述微處理器用于根據(jù)位姿傳感器的監(jiān)測結(jié)果分別通過排料電機控制系統(tǒng)和風(fēng)機控制系統(tǒng)對排料電機和風(fēng)機進行調(diào)控;所述風(fēng)機控制系統(tǒng)包括風(fēng)機控制器和風(fēng)速測量電路，所述風(fēng)機控制器和風(fēng)速測量電路均分別與風(fēng)機和微處理器連接；所述排料電機控制系統(tǒng)包括排料電機控制器和測速傳感器，所述排料電機控制器和測速傳感器均分別與排料電機和微處理器連接;所述控制系統(tǒng)還包括人機交互裝置，所述人機交互裝置與微處理器通訊連接。

實施例2

一種農(nóng)用無人機物料撒播方法，采用實施例1所述的農(nóng)用無人機掛載的物料撒播裝置，風(fēng)機采用涵道風(fēng)機，具體包括以下步驟：

a、在地面將物料裝入物料箱；

b、控制農(nóng)用無人機起飛，保持預(yù)設(shè)作業(yè)高度；

c、根據(jù)飛行高度和飛行速度預(yù)設(shè)撒播幅寬，啟動風(fēng)機達到預(yù)設(shè)風(fēng)速；

d、啟動排料電機，按照預(yù)設(shè)的排量設(shè)定排料輪的轉(zhuǎn)速；

e、控制農(nóng)用無人機按照預(yù)定路徑進行撒播作業(yè)；

f、在撒播作業(yè)過程中，通過控制系統(tǒng)中的位姿傳感器實時采集農(nóng)用無人機的飛行高度和飛行速度信息，并將信息傳輸給微處理器；當(dāng)農(nóng)用無人機的飛行速度發(fā)生改變時，微處理器根據(jù)采集到的當(dāng)前飛行速度和測速傳感器反饋的排料電機轉(zhuǎn)速結(jié)合撒播量的要求確定預(yù)設(shè)的排料輪轉(zhuǎn)速值，通過調(diào)控排料電機控制器，控制排料電機改變轉(zhuǎn)速以調(diào)整排料量；當(dāng)農(nóng)用無人機的飛行高度發(fā)生變化時，微處理器根據(jù)采集到當(dāng)前的飛行高度和風(fēng)速測量電路反饋的風(fēng)機風(fēng)速結(jié)合撒播寬幅的要求確定預(yù)設(shè)的風(fēng)速，通過調(diào)控風(fēng)機控制器，控制風(fēng)機改變風(fēng)速以調(diào)整撒播幅寬；

g、作業(yè)完成，排料輪停止轉(zhuǎn)動，關(guān)閉風(fēng)機，農(nóng)用無人機返航、降落。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。