一种排射式播种方法及应用该方法的排射式播种无人机技术

本发明专利技术涉及农业航空技术领域，具体地，涉及一种排射式播种方法及应用该方法的排射式播种无人机，用于解决现有技术采用无人机播种存在易受旋翼风等外部气流干扰、播种不精确、不能较好实现成行成穴的播种要求的问题；本发明专利技术提供了一种排射式播种无人机的播种方法，其步骤为：标定参数、集中供种、分种器分种和排射式播种；本发明专利技术还提供了应用于该排射式播种方法的排射式播种无人机。法的排射式播种无人机。法的排射式播种无人机。

【技术实现步骤摘要】
一种排射式播种方法及应用该方法的排射式播种无人机


[0001]本专利技术涉及农业航空
，更具体地，涉及一种排射式播种方法及应用该方法的排射式播种无人机。

技术介绍

[0002]近年来，无人机技术的不断进步，其飞行航线的精度和稳定性不断提升，在农业生产中的应用越来越广泛。用无人机进行播种，与地面机械相比，通过性好，可避免陷车、避免破坏田埂，且无人机播种速度快，操作简单，正逐渐被广大农民所接受，已成为一种新的播种方式，特别适合我国南方地区地块小、高差大、泥脚深的水田。
[0003]当前，无人机播种作业以撒播为主，排种装置主要分为离心式和气力式两种。
[0004]中国专利CN106612829A公开了一种飞机播撒装置，该装置使用离心圆盘式播撒装置，单片机控制第一电机带动甩盘旋转，控制第二电机调节出料口的闸门大小。中国专利CN208863148U公开了一种飞行器搭载的撒播装置，播撒装置包括料桶、甩料机构、下料机构及控制单元，还包括振动电机，振动电机设置在料桶上。工作时，下料机构将物料从料筒内排至甩料机构，物料在离心力作用下被撒出；振动电机带动料桶侧壁振动，使物料均匀分散，不易结拱堵塞。中国专利CN110963039A公开了一种物料撒播装置、无人机及物料撒播方法，物料撒播装置包括取料器、接料器、送料器和控制器；取料器通过取料轮将物料箱内的物料取出，接料器位于取料轮下方且与送料器连通，取料腔内的物料经接料器进入送料器并由送料器撒播。在物料撒播过程中，通过控制器控制驱动件驱动取料轮以相应的转速旋转，实现无人机对物料撒播用量的控制。中国专利CN106714545B公开了一种播撒机及农用无人机，撒播机通过减速机构同时带动搅拌机构和物料播撒机构旋转，播撒机构利用离心力将物料撒向周围。中国专利CN109665103A公开了一种播种装置及具有该装置的播种无人机，该装置包括驱动机构、转动杆和种子容器，驱动机构用以驱动转动杆转动，转动杆上间接地设置有若干种子容器，种子容器的器壁上设有入料口和甩料口，种子容器随转动杆转动甩料口甩出种子实现播种。中国专利CN110077598A公开了一种播种水稻型无人机及其控制系统，从上至下依次包括无人机、种子装载桶、排种结构、分流结构，种子装载桶包括上宽下窄的的梯台状主体，梯台状主体的顶部设有种子进口，底部设有种子出口，分流结构包括至少一排种子分流管组，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。
[0005]中国专利CN209834007U公开了一种撒播器、撒播装置及植保设备，其中，撒播器包括取料组件、接料组件和送料组件；取料组件将物料排至接料组件内，送料组件可产生气流，并送至物料处与之混合，利用气力将物料撒播出去。中国专利CN106416530B公开了一种农用无人机挂载的物料撒播装置，该装置物料箱下使用了一个排料轮，通过调控排料电机控制器调整排料量，并在滚轮旁加装风机，采用气力将物料排出。
[0006]上述无人机撒播作业，虽然撒播均匀性相比人工撒播有所提高，但仍存在以下不足：1)种子从排种装置排出后，由于旋翼风的干扰，落种位置不可控，落种均匀性不够好；2)种子落于地表，易被鸟类、鼠类取食或雨水冲刷而造成缺苗；3)排种器易结拱堵塞；4)采用
撒播的方式，落种杂乱无章，种子的落点很难成行成穴，作物通风透气性差易滋生病虫害，且不便于生长期的田间管理等。
[0007]为了解决落种易受旋翼风干扰均匀性不佳、难以成行成穴的问题，中国专利CN109287211B公开了一种小麦气力加速射播装置，小麦种子经高压气流加速后射入土中，用于稻麦轮作区无秸秆覆盖情况下的小麦免耕播种作业。中国专利CN209643328U公开了一种可搭载于无人机或地面机械上且可控制落种口开合大小以及开合频率的种子直播装置，该装置利用风机对种子进行加速，以减小无人机风场影响。上述采用气力方式进行种子加速的方法，其加速能力有限，种子在下落时仍然易受风场影响，播种作业时出种口需离地面较近(通常50cm以内)才能有效果；然而，随着飞行高度的降低，无人机的操作难度及事故率急剧上升，极易出现撞地等安全事故。
[0008]中国专利CN211123767U公开了一种精准播种无人机，通过设置播种点位，无人机悬停至该点位时通过实时调整射种角度，利用摩擦轮将种子加速射出完成播种。该装置采用摩擦轮进行种子加速，减少了旋翼风对种子下落的干扰，但该装置存在以下不足：1)作物种类多，同一作物不同品种种子的外形尺寸存在差异，同一品种的种子尺寸和形状也很难达到相同，现有技术摩擦轮的间距也不能随着种子的外形不同进行自适应的调节，从而易造成伤种或堵塞；2)通过拨种盘的方式进行分种，播种速度受限较大，并且种子不能单粒排队进入摩擦轮容易出现卡种的问题；3)作业中，需要根据俯仰角度调节电机，达到精准播种难度较大。
[0009]中国专利CN111516874A公开了一种农用无人飞机条播装置及控制方法，包括种箱装置、排种盘装置、驱动轴装置、左支撑装置和右支撑装置，排种盘装置包括排种盘、电磁铁、弹簧、永磁铁等零部件，工作时种子通过带有型孔的轮将种子取出，利用电磁铁、弹簧和永磁体的组合，构成弹性势能积累和释放的循环系统，利用弹力将种子弹出并进行加速。该方法虽然可以提高种子出口初速度，但加速范围有限，落种时仍然易受旋翼风场等外部风力干扰，且结构复杂，整机重量较大，对负载要求较高的无人机来说适用性不佳。

技术实现思路

[0010]本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种排射式播种方法，达到成行成穴，精确播种的目的，且能避免种子在播种过程中出现结拱、卡种等堵塞，从而提高播种效率。
[0011]本专利技术的另一目的在于提供一种应用于排射式播种方法的排射式播种无人机，该播种无人机可自适应不同种子外形尺寸的高速播种，减少旋翼等外部风场对种子下落影响，使无人机保持较高飞行高度仍能实现成行成穴的精量播种，且种子能有一定的入泥深度，在疏松土壤和水田中可实现免开沟播种。
[0012]本专利技术采取的技术方案是，一种排射式播种无人机的播种方法，包括如下步骤：
[0013]S1：标定参数：标定并存储排射式播种控制参数；
[0014]S2：集中供种：播种时，种子从种箱进入排种器，通过排种器控制种子的排量；
[0015]S3：分种器分种：排种器排出的种子被分为多份，并通过分种器引导分散至各个点射播种模块；
[0016]S4：排射式播种：种子进入各个点射播种模块内，采用点射式播种方法分别进行单
粒排队后并加速，按照预设的排射式播种控制参数，各个点射播种模块内的种子经加速后被高速射向预想的地面落点位置。
[0017]在本技术方案中，在步骤S1中，需要根据播种的农艺要求进行参数标定，标定的主要参数为：播种的行距、株距，作业高度和作业速度，以及点射播种模块出种频率、射种角度和摩擦轮转速；在步骤S2中，集中供种采用一个排种器为各个点射播种模块供种，排量应满足每个点射播种模块所需充种流量的总和；步骤S3中，分种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种排射式播种方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：标定参数：标定并存储排射式播种控制参数；S2：集中供种：播种时，种子从种箱进入排种器，通过排种器控制种子的排量；S3：分种器分种：排种器排出的种子被分为多份，并通过分种器引导分散至各个点射播种模块；S4：排射式播种：种子进入各个点射播种模块内，采用点射式播种方法分别进行单粒排队后并加速，按照预设的排射式播种控制参数，各个点射播种模块内的种子经加速后被高速射向预想的地面落点位置。2.根据权利要求1所述的排射式播种方法，其特征在于，在步骤S1中，所述排射式播种标定参数由以下关系模型确定：作业高度、射种角度与行距之间的关系模型，点射播种模块出种频率、播种作业速度与株距之间的关系模型，摩擦轮转速、作业高度与种子入土深度的关系模型。3.根据权利要求1所述的排射式播种方法，其特征在于，在步骤S4中，所述点射式播种方法的步骤包括：A1：点射式播种参数标定：根据准备充入种子的尺寸及流动性标定适宜的充种流量、出种头的孔径及振动激振力，形成振动排队出种和破拱振动电机的控制参数，并存储。A2：振动排队出种：向锥筒充入种子，控制锥筒振动，种子受振动作用和锥筒限制而从出种头逐粒排出；当检测到出现结拱堵塞时，按照步骤A1确定的破拱振动电机的控制参数振动至结拱堵塞被清除；结拱堵塞判定标准为：规定时间内未检测到出种脉冲，判定为结拱堵塞。A3：摩擦加速：下落种子经过两个位置相对运行方向相反的摩擦轮之间的缝隙，缝隙的尺寸根据种子的尺寸自适应调整，摩擦轮与下落种子两侧挤压，并通过摩擦轮的摩擦转动，使下落的种子两侧产生与预设射出方向相同的摩擦力，令种子获得与摩擦力相应的加速度高速排出，对高速排出的种子运动方向进行引导，从而使种子精准射向预想的地面落点位置。4.根据权利要求3所述的排射式播种方法，其特征在于，在步骤A1中，所述振动激振力为：F＝Ameω2其中，F
‑‑
振动激振力，N；所述控制参数为：A—外部干扰系数；m—偏心块质量，kg；e—偏心块偏心距，m；ω—振动电机转动角速度，rad/s。所述振动激振力为1个以上振动电机所产生振动激振力的组合，大小为F，方向呈周期性变化，带动锥筒内缓存种子进行振动。5.根据权利要求3所述的一种点射式排种方法，其特征在于，在步骤A2中，A21按照步骤A1确定的排队出种振动电机的控制参数产生振动激振力控制所述锥筒振动，实现高速排队出种；A22检测结拱堵塞情况，以检测锥筒内种子是否结拱堵塞，出现结拱堵塞按A23处理，结拱堵塞判定标准为：规定时间内未检测到出种脉冲，判定为结拱堵塞；未出现结拱堵塞，重复A21、A22；A23振动破拱：结拱堵塞检测系统显示结拱堵塞时，停止充种，按照步骤A1确定的破拱
振动电机的控制参数启动破拱振动电机；检测结拱堵塞情况，结拱堵塞未清除，继续按A23处理；检测结拱堵塞已清除，关闭破拱振动电机，重复A21、A22。6.一种应用于上述权利要求1
‑
5任一项所述排射式播种方法的排射式播种无人机，其特征在于，包括无人机本体，设于无人机本体上的种箱、排种器、分种器、若干点射播种模块；所述排种器用于将种子按预定排量由种箱排出至分种器；所述分种器用于将种子分配并传输至对应的点射播种模块中；所述多个点射播种模块呈扇形分布，所述点射播种模块用于加速种子并将其射出。7.根据权利要求6所述的一种排射式播种无人机，其特征在于，所述点射播种模块包括：安装板；摩擦轮加速装置，设于所述安装板下部，用于对种子进行加速；振动排队出种装置，设于所述安装板上部，其下方出种头与所述摩擦轮加速装置上方开口位置相对，用于逐粒向所述摩擦轮加速装置提...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志艳，刘威，徐学浪，邹帅帅，罗锡文，顾庆宇，何伟灼，黄俊浩，林键沁，周子滨，
申请(专利权)人：广州五山农业服务有限责任公司，
类型：发明
国别省市：