一种播种水稻型无人机及其控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种播种水稻型无人机及其控制系统，所述播种水稻型无人机从上至下依次包括无人机、种子装载桶、排种结构、分流结构，所述种子装载桶固定安装于无人机的下方，所述种子装载桶包括上宽下窄的的梯台状主体，所述梯台状主体的顶部设有种子进口，所述种梯台状主体的底部设有第一种子出口，所述排种结构包括顶端设有开口的机壳、直流电机、滚筒，所述分流结构包括至少一排种子分流管组，一排种子分流管组包括若干种子分流管，若干所述种子分流管的种子进口端聚拢，种子出口端呈放射状扇形展开。本发明专利技术梯台状的种子装载桶、内设有滚筒的排种结构、放射扇形状的分流结构，可以控制排种的速度和播种量，均分每个种子出口的播种量，提高无人机条直播精准度和稳定性。

A Rice Planting UAV and Its Control System

【技术实现步骤摘要】
一种播种水稻型无人机及其控制系统
本专利技术涉及一种播种水稻型无人机及其控制系统，属于农业机械无人机播种

技术介绍
水稻是最主要的三大粮食作物之一，播种面积占粮食播种面积的1/5，年产量约4.8亿吨，占世界粮食总产量的1/4，全世界二分之一以上的人口以水稻为主食，同时也是我国最主要的栽培作物之一。我国水稻播种面占全国粮食作物的1/4，而产量则占一半以上。随着我国社会经济的发展、农业结构调整，以及农村劳动力转移和人口老龄化，以手工劳作为主的传统水稻栽培技术已不能适应当前我国水稻生产的需要水稻的需要，水稻轻简化和机械化种植成为提高劳动生产率、解决劳动力短缺的关键。水稻种植面积在我国和四川占粮食作物播种面积的30％和40％左右，稻谷总产分别占粮食总产的40％和60％。近年来，随着社会经济的发展，粮食生产的比较效益日趋降低，大量劳动力向其它行业转移，土地规模化经营成为潮流。水稻直播是将稻种直接播入大田的一种稻作方式，省去了育秧、拔秧和栽秧等作业程序，省工节本优势尤其显著，迎合了当前水稻生产的需要，发展十分迅速。传统的人工撒播存在着出苗不整齐、成苗无序化、扎根浅易倒伏等系列难以解决的技术问题，产量潜力低、稳产性差，为机械化直播技术取代已成必然趋势。当前世界上水稻种植机械化水平较高的国家有美国、意大利、澳大利亚、日本和韩国，其中欧美国家以直播机械化为主，亚洲国家以育苗移栽为主。美国是最早实现水稻种植机械化的国家之一，目前已100％实现了水稻机械化直播，其中80％采用机械旱直播，20％采用飞机水直播。水稻机械化直播种植技术具有作业效率高、劳动强度低、作业机具简单、生产作业成本低、产量较高、适合大规模经营的特点，但对水稻品种、生长期、灌溉条件、整地质量及杂草控制技术都有较严格的要求。我国由于稻作区域辽阔及种植制度的差异，在水稻种植机械上呈现机直播、机抛秧和机插秧3种方式。水稻机直播包括机条播和机穴播，该技术很好地解决了人工撒播的水稻存在的生长无序、用种量大、群体结构不合理的缺点，在南方稻区发展迅速。2016年，浙江、安徽、江西的机直播水稻面积达150余万亩，而上海更是几乎全部是机直播水稻。水稻机械化条直播与人工移栽相比有较大增产，其原因在于机条直播稻生育期短、分孽早、成穗率高；植株群体通透性好，光合产物累积速度快，干物质积累多；植株养分吸收能力强、根系活力大，可有效增加水稻品种产量。南方山区水稻生产是我国农业的重要组成部分，但南方丘陵山区，异型田地较多，缺乏适宜的机械装备，制约了南方丘陵山区水稻生产。而水稻播种无人机能有效破除丘陵山区土地条件的限制，不受异型田块限制，作业更自由，播种效率更高，人工成本更低，提高农机作业的标准化和智能化，是解决丘陵山区机械化水稻种植的重要途径。现有技术中的水稻无人机播种不均匀，无人机飞行过程中稳定性较差，满天星播种无人机导致播种准确度低，所以一种稳定性更佳播种效率更高的播种水稻型无人机及其控制系统有待研究。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术的目的是提供一种播种水稻型无人机及其控制系统，梯台状的种子装载桶、内设有滚筒的排种结构、放射扇形状的分流结构，不但可以控制排种的速度和排种量，均分每个种子出口的排种量，而且，提高无人机条直播精准度和稳定性。为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案：一种播种水稻型无人机及其控制系统，所述播种水稻型无人机从上至下依次包括无人机、种子装载桶、排种结构、分流结构；所述种子装载桶固定安装于无人机的下方，所述种子装载桶包括上宽下窄的的梯台状主体，所述梯台状主体的顶部设有种子进口，所述种梯台状主体的底部设有第一种子出口；所述排种结构固定连接于种子装载桶下方，所述排种结构包括顶端设有开口的机壳、直流电机、滚筒，所述机壳顶端的开口连通于所述第一种子出口处，所述机壳的底端设有若干第二种子出口，所述直流电机设于机壳外部，所述滚筒置于机壳内部且转动连接于机壳，所述滚筒由所述直流电机驱动；所述滚筒的外周面均匀设有若干承接种子的凹格，所述机壳平行于滚筒轴向的任一侧面和滚筒之间设有毛刷，所述毛刷的一端固定连接于机壳侧壁，另一端贴合于凹格端面，机壳设有毛刷的侧面的对立侧靠近凹格端面，所述机壳内部还设有位于滚筒上方的挡板，所述挡板上设有便于种子落下的通孔，所述通孔位于滚筒左上方；所述分流结构固定安装于第二种子出口处，所述分流结构包括至少一排种子分流管组，一排所述种子分流管组包括若干种子分流管，若干所述种子分流管的种子进口端聚拢，种子出口端呈放射状扇形展开；若干第二种子出口和若干种子分流管一一对应，相互固定连接。进一步的，所述种子进口至少为两组，均匀分布于所述梯台状主体的顶部。所述种子进口处设有盖板组件，所述盖板组件包括盖板、导轨，盖板位于所述种子进口的上方，并通过导轨滑动连接于种子装载箱顶端，所述导轨至少为一组，铺设于种子进口处的侧边。所述种子装载桶外壁还设有固定连接于无人机的固定件。进一步的，所述滚筒为中空结构，滚筒的内壁卡接有电机连接件。若干个第二种子出口的排列方向和所述滚筒轴向相互平行。进一步的，若干所述凹格由滚筒外周面相互垂直的纵向分隔带和横向分隔带围成，所述纵向分隔带平行于滚筒轴向，两相邻横向分隔带之间的空间区域为一个种子单元，若干种子单元和若干所述种子出口一一对应，所述机壳内部沿滚筒截面设有若干隔板，若干隔板并列设于相邻种子单元之间。进一步的，所述第二种子出口处设有锥状的种子导出管，所述种子导出管中较大开口处固定连接于第二种子出口，所述种子导出管较小开口处设有管状连接件。进一步的，所述分流结构还包括调整种子出口端间距和方向的种子出口调整结构，所述种子出口调整结构包括尺杆、若干个定位件，所述定位件包括用于调整种子出口端间距的环状部、用于调整种子出口端方向的管状部，所述环状部套接于尺杆，所述管状部套接于种子分流管外壁；管状部与环状部固定连接，且轴向与尺杆垂直。一种播种水稻型无人机的控制系统，所述控制系统为一种通过单片机驱动直流电机转动的闭环控制系统，包括单片机、光电码盘、正反转驱动电路，光电码盘连接于所述直流电机的输出轴上；正反转驱动电路分别连接于所述单片机与所述直流电机；所述单片机连接于所述光电码盘，在所述单片机接收到外部输入的对直流电机进行正反转动的控制信号时，触发所述正反转驱动电路驱动所述直流电机转动来带动所述滚筒开启或关闭。进一步的，所述单片机为型号STC15W104的单片机，其至少包括第一端口、第二端口、第三端口、第四端口、第五端口、第六端口、第一引脚及第二引脚，所述第一端口连接于外部输入的控制信号，所述第一引脚连接于接地端，所述第二引脚连接于工作电压。进一步的，所述正反转驱动电路包括：电机正转驱动电路，串联于所述单片机第三端口与第五端口之间；电机反转驱动电路，串联于所述单片机第四端口与第六端口之间；所述电机正转驱动电路和电机反转驱动电路构成一H桥驱动电路，所述直流电机连接于所述H桥驱动电路的对角线之间。进一步的，所述电机正转驱动电路包括：第二电容、第一电阻、第三电阻、第五电阻、第一三极管、第一MOS管、第三MOS管、第五MOS管；所述第一电阻的第一端连接于所述单片机第三端口的上，所述第一电阻的第二端连接于所述第一三极管的基极，所述第一三极管的发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，所述播种水稻型无人机从上至下依次包括无人机(1)、种子装载桶(2)、排种结构(3)、分流结构(4)；所述种子装载桶(2)固定安装于无人机(1)的下方，所述种子装载桶(2)包括上宽下窄的的梯台状主体(5)，所述梯台状主体(5)的顶部设有种子进口(6)，所述种梯台状主体(5)的底部设有第一种子出口(7)；所述排种结构(3)固定连接于种子装载桶(2)下方，所述排种结构(3)包括顶端设有开口的机壳(8)、直流电机(9)、滚筒(10)，所述机壳(8)顶端的开口连通于所述第一种子出口(7)处，所述机壳(8)的底端设有若干第二种子出口(11)，所述直流电机(9)设于机壳(8)外部，所述滚筒(10)置于机壳(8)内部且转动连接于机壳(8)，所述滚筒(10)由所述直流电机(9)驱动；所述滚筒(10)的外周面均匀设有若干承接种子的凹格(12)，所述机壳(8)平行于滚筒(10)轴向的任一侧面和滚筒(10)之间设有毛刷(13)，所述毛刷(13)的一端固定连接于机壳(8)侧壁，另一端贴合于凹格(12)端面，机壳(8)设有毛刷(13)的侧面的对立侧靠近凹格(12)端面，所述机壳(8)内部还设有位于滚筒(10)上方的挡板(37)，所述挡板(37)上设有便于种子落下的通孔，所述通孔位于滚筒(10)左上方；所述分流结构(4)固定安装于第二种子出口(11)处，所述分流结构(4)包括至少一排种子分流管(14)组，一排所述种子分流管(14)组包括若干种子分流管(14)，若干所述种子分流管(14)的种子进口(6)端聚拢，种子出口端(16)呈放射状扇形展开；若干第二种子出口(11)和若干种子分流管(14)一一对应，相互固定连接。...

【技术特征摘要】
1.一种播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，所述播种水稻型无人机从上至下依次包括无人机(1)、种子装载桶(2)、排种结构(3)、分流结构(4)；所述种子装载桶(2)固定安装于无人机(1)的下方，所述种子装载桶(2)包括上宽下窄的的梯台状主体(5)，所述梯台状主体(5)的顶部设有种子进口(6)，所述种梯台状主体(5)的底部设有第一种子出口(7)；所述排种结构(3)固定连接于种子装载桶(2)下方，所述排种结构(3)包括顶端设有开口的机壳(8)、直流电机(9)、滚筒(10)，所述机壳(8)顶端的开口连通于所述第一种子出口(7)处，所述机壳(8)的底端设有若干第二种子出口(11)，所述直流电机(9)设于机壳(8)外部，所述滚筒(10)置于机壳(8)内部且转动连接于机壳(8)，所述滚筒(10)由所述直流电机(9)驱动；所述滚筒(10)的外周面均匀设有若干承接种子的凹格(12)，所述机壳(8)平行于滚筒(10)轴向的任一侧面和滚筒(10)之间设有毛刷(13)，所述毛刷(13)的一端固定连接于机壳(8)侧壁，另一端贴合于凹格(12)端面，机壳(8)设有毛刷(13)的侧面的对立侧靠近凹格(12)端面，所述机壳(8)内部还设有位于滚筒(10)上方的挡板(37)，所述挡板(37)上设有便于种子落下的通孔，所述通孔位于滚筒(10)左上方；所述分流结构(4)固定安装于第二种子出口(11)处，所述分流结构(4)包括至少一排种子分流管(14)组，一排所述种子分流管(14)组包括若干种子分流管(14)，若干所述种子分流管(14)的种子进口(6)端聚拢，种子出口端(16)呈放射状扇形展开；若干第二种子出口(11)和若干种子分流管(14)一一对应，相互固定连接。2.根据权利要求1所述的播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，所述种子进口(6)至少为两组，均匀分布于所述梯台状主体(5)的顶部，所述种子进口(6)处设有盖板组件，所述盖板组件包括盖板(17)、导轨(18)，盖板(17)位于所述种子进口(6)的上方，并通过导轨(18)滑动连接于种子装载桶(2)顶端，所述导轨(18)至少为一组，铺设于种子进口(6)处的侧边，所述种子装载桶(2)外壁还设有固定连接于无人机(1)的固定件(31)。3.根据权利要求1所述的播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，所述滚筒(10)为中空结构，滚筒(10)的内壁卡接有电机连接件(19)；若干个第二种子出口(11)的排列方向和所述滚筒(10)轴向相互平行。4.根据权利要求1所述的播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，若干所述凹格(12)由滚筒(10)外周面相互垂直的纵向分隔带(20)和横向分隔带(21)围成，所述纵向分隔带(20)平行于滚筒(10)轴向，两相邻横向分隔带(21)之间的空间区域为一个种子单元(22)，若干种子单元(22)和若干第二种子出口(11)一一对应；所述机壳(8)内部沿滚筒(10)截面设有若干隔板(23)，若干隔板(23)并列设于相邻种子单元(22)之间。5.根据权利要求1所述的播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，所述第二种子出口(11)处设有锥状的种子导出管(24)，所述种子导出管(24)中较大开口处固定连接于第二种子出口(11)，所述种子导出管(24)较小开口处设有管状连接件(25)。6.根据权利要求1所述的播种水稻型无人机及其控制系统，其特征在于，所述分流结构(4)还包括调整种子出口端(16)间距和方向的种子出口调整结构(26)，所述种子出口调整结构(26)包括尺杆(27)、若干个定位件(28)，所述定位件(28)包括用于调整种子出口端(16)间距的环状部(29)、用于调整种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭毅，李彬，王丹英，朱从桦，黄海波，欧阳裕元，罗粞，
申请(专利权)人：四川省农业科学院作物研究所，四川飞防农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51