一种无人机变量施肥装置和方法制造方法及图纸

一种无人机变量施肥装置和方法属于智能农业机械技术领域，本发明专利技术的无人机变量施肥装置中排肥部件通过其上肥箱与无人机固接，通过其下排肥孔与撒肥部件固接，排肥部件采用对称布置的双外槽轮式排肥结构，撒肥部件采用双螺旋轮式撒肥结构，通过将电机的伺服控制器输入端与无人机的飞控制系统输出端相连，结合全球定位系统、地理信息系统和施肥处方图信息，以实现无人机变量施肥控制；本发明专利技术能实现无人机高精度变量施肥作业，排肥稳定性好，且方法具有通用性。有通用性。有通用性。

【技术实现步骤摘要】
22啮合；蜗杆24左侧经蜗轮Ⅱ25与二级齿轮Ⅱ26啮合；二级齿轮Ⅰ22与槽轮转轴Ⅱ31后侧固接，二级齿轮Ⅱ26与槽轮转轴Ⅰ27后侧固接，蜗轮Ⅰ23与蜗轮Ⅰ转轴33固接，蜗轮Ⅱ25与蜗轮Ⅱ转轴34固接，槽轮转轴Ⅰ27和槽轮转轴Ⅱ31后端与安装壳32活动铰接，蜗轮Ⅰ转轴33和蜗轮Ⅱ转轴34后端与安装壳32活动铰接；且保证转动过程中蜗轮Ⅰ23和蜗轮Ⅱ25、二级齿轮Ⅰ22和二级齿轮Ⅱ26相向同速旋转；肥箱盖1、肥箱2和排肥口3自上而下排列并固接，排肥口3圆心与肥箱2下端面中心重合，导流板9为倒V型结构，导流板9的后端面与肥箱2下部后侧板的前面固接，且满足α≤β≤1.5α，其中β为导流板斜边与水平方向夹角；α为肥料堆休止角，一般为30
°‑
40
°
，以保证肥料有序下落而不拥堵于导流板9上表面。
[0006]挡肥板Ⅰ4和挡肥板Ⅱ5左右对称固接于肥箱2下部左右侧板的里面，且满足挡肥板Ⅰ4和挡肥板Ⅱ5中线连线夹角δ大于π
‑
2α，以保证肥料经由槽轮Ⅰ6和槽轮Ⅱ7运移过程中不堆积在挡肥板Ⅰ4和挡肥板Ⅱ5上面。
[0007]运肥板10为圆锥形结构，其上端与肥箱2上部内壁固接，且圆锥角θ满足180
°‑
2β<θ<180
°‑
β，运肥板10下端落料口直径d满足R<d<2R，其中R为槽轮Ⅰ6槽轮Ⅱ7的半径,运肥板10下端与导流板9上端间距h满足0.7R<h<R，肥箱侧盖8、槽轮Ⅰ6和槽轮Ⅱ7、肥箱2、排肥传动机构K由前至后顺序排列，其中肥箱侧盖8经螺栓固接于肥箱2下部前面：槽轮Ⅰ6和槽轮Ⅱ7结构相同，其圆周上均设有凸起组(a)8个凸起、凹槽组(b)8个凹槽，且各凸起和凹槽间隔排列；槽轮Ⅰ6和槽轮Ⅱ7左右对称置于肥箱2下部腔体内，槽轮Ⅰ6与排肥传动机构K的槽轮转轴Ⅰ27前端固接；槽轮Ⅱ7与排肥传动机构K的槽轮转轴Ⅱ31前端固接；槽轮Ⅰ6和槽轮Ⅱ7同转速相向运动，初始时刻满足槽轮Ⅰ6凹槽中心线与槽轮Ⅱ7凸起中心线沿水平方向重合，槽轮Ⅰ6和槽轮Ⅱ7圆心距L满足：3.5R
‑
1.5r<L<4R
‑
2r，其中：R为槽轮半径，r为凹槽最低点与槽轮中心间距，以保证槽轮Ⅰ6和槽轮Ⅱ7在肥料运移过程中肥料自由下落时不会因与对向落料或槽轮碰撞而影响排肥精度；排肥传动机构K的安装壳32与肥箱2下部后侧板螺栓固接。
[0008]所述撒肥部件H由进料口11、螺旋排肥轮Ⅰ12、端盖13、出料口14、超声波传感器15、外壳体16、轴承Ⅰ18、轴承Ⅱ19、螺旋排肥轮Ⅱ20和撒肥传动机构L组成，其中：所述撒肥传动机构L由传动齿轮Ⅰ17、传动齿轮Ⅱ21、传动齿轮轴Ⅰ35、主动齿轮36、霍尔元件Ⅱ37、伺服电机Ⅱ38、电机输出轴39、传动齿轮轴Ⅱ40和伺服控制器ⅡN组成，伺服电机Ⅱ38的输出轴39上端与主动齿轮36固接，伺服控制器ⅡN固接于伺服电机Ⅱ38下方，伺服控制器ⅡN的输入端与无人机D的变量施肥控制器F输出端连接，以保证灵敏控制伺服电机Ⅱ的转速，霍尔元件Ⅱ37固接于电机输出轴39的前端，以便实时获取电机输出转速；传动齿轮Ⅰ17、主动齿轮36和传动齿轮Ⅱ21自右至左顺序排列并啮合；传动齿轮Ⅰ17的中心与传动齿轮轴Ⅱ40下端固接，传动齿轮Ⅱ21的中心与传动齿轮轴Ⅰ35下端固接；进料口11设于外壳体16前上方，出料口14设于外壳体16后下方，且出料口14由上至下采用圆环形过渡到锥形结构，保证肥料的均匀撒落，端盖13经螺栓固接于外壳体16后端，超声波传感器15固接于出料口14内壁上，且位于出料口14内壁的圆环形与锥形的过渡线上，以监测颗粒肥料的实时排量；外壳体16内部沿左右方向对称布置螺旋排肥轮Ⅱ20和螺旋排肥轮Ⅰ12；螺旋排肥轮Ⅰ12内圈与撒肥传动机构L中传动齿轮轴Ⅱ40的外圈固接，传动齿轮轴Ⅱ40的后端经轴承Ⅰ18与端盖13右部活动连接；螺旋排肥轮Ⅱ20内圈与撒肥传动机构L中传动齿轮轴Ⅰ35的外圈固接，传动齿轮轴Ⅰ35的后端经轴承Ⅱ19与端盖13左部活动连接；螺旋排肥轮Ⅰ12和螺旋排肥轮Ⅱ18中心距为P满足：R1+r1/2≤P≤2R1，其中R1为螺旋叶片大径，r1为螺旋叶片小径。
[0009]变量施肥专家系统C通过无线数据传输与无人机施肥控制系统B连接，机械结构部分A的变量施肥控制器F由无人机施肥控制系统B控制，通过无线数据传输与机械结构部分A中的变量施肥控制器F连接，以便实时获取施肥量、伺服电机转速等信息，同时无人机施肥控制系统B能够做出相应响应。
[0010]排肥部件G的肥箱2外侧沿左右方向对称固接于无人机D的后侧，排肥部件G的排肥口3外周面与撒肥部件H的进料口11内周面固接，且排肥口3下端与撒肥部件H的进料口11下缘留有间隙；撒肥部件H的外壳体16下端与支撑板组件J的支撑板42上端面接触，且伺服电机Ⅱ38置于支撑板组件J的电机安装架43内，撒肥部件H的出料口14套接于支撑板组件J的定位孔41内；支撑板组件J的支撑板42的左右侧下端面分别与支撑杆组件I的左右两横杆固接。
[0011]本专利技术的无人机变量施肥装置的变量施肥方法，包括下列步骤：
[0012]1.1通过全球定位系统获取作业地块位置信息，结合地理信息系统(GIS)在说明书中描述绘制地块网格；
[0013]1.2变量施肥专家系统C结合土壤养分和目标产量信息获取各网格施肥量，生成施肥处方图；
[0014]1.3根据施肥处方图的信息获取目标施肥量，同时将目标施肥量信息导入无人机施肥控制系统B；
[0015]1.4无人机田间作业时，无人机施肥控制系统B根据定位系统信号判断无人机所处位置，结合施肥处方信息和无人机飞行速度，拟定伺服电机Ⅰ29、伺服电机Ⅱ38的转速，进一步得到槽轮转速和螺旋排肥轮转速；
[0016]1.5超声波传感器15获取肥料实时排量，将肥料实时排量作为反馈信号，传给无人机施肥控制系统B，无人机施肥控制系统B根据目标施肥量，调节伺服电机转速实现施肥量调节，最终完成不同作业区域的变量撒肥。
[0017]本专利技术的有益效果在于：通过排肥部件和撒肥部件分别采用双外槽轮式和双螺旋轮式结构及参数设定，以实现提高排肥作业稳定性，同时配合流量监测传感器实时获取肥料实时排量实现反馈控制，进而提高变量施肥控制精度。
附图说明
[0018]图1.为无人机变量施肥装置的结构示意图；
[0019]图2.为机械结构部分A的结构示意图；
[0020]图3.为排肥部件G的装配示意图；
[0021]图4.为排肥部件G的局部放大图；
[0022]图5.为肥箱2的内部结构示意图；
[0023]图6.为撒肥部件H的主视图；
[0024]图7.为图6中A
‑
A截面视图；
[0025]图8.为排肥传动机构K的主视图；
[0026]图9.为排肥传动机构K的俯视图
[0027]图10.为撒肥传动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机变量施肥装置，由机械结构部分(A)、无人机施肥控制系统(B)和变量施肥专家系统(C)组成，其中机械结构部分(A)由无人机(D)、电池组件(E)、变量施肥控制器(F)、支撑杆组件(I)、排肥部件(G)、撒肥部件(H)和支撑板组件(J)组成，无人机(D)采用市售的六旋翼电动无人机，电池组件(E)固接于无人机(D)的上方，变量施肥控制器(F)固接于无人机(D)中间，支撑杆组件(I)固接于无人机(D)的下方，其特征在于：所述的排肥部件(G)由肥箱盖(1)、肥箱(2)、排肥口(3)、挡肥板Ⅰ(4)、挡肥板Ⅱ(5)、槽轮Ⅰ(6)、槽轮Ⅱ(7)、肥箱侧板(8)、导流板(9)、运肥板(10)和排肥传动机构(K)组成，其中：所述排肥传动机构(K)由二级齿轮Ⅰ(22)、蜗轮Ⅰ(23)、蜗杆(24)、蜗轮Ⅱ(25)、二级齿轮Ⅱ(26)、槽轮转轴Ⅰ(27)、霍尔元件Ⅰ(28)、伺服电机Ⅰ(29)、固定架(30)、槽轮转轴Ⅱ(31)、安装壳(32)、蜗轮Ⅰ转轴(33)、蜗轮Ⅱ转轴(34)和伺服控制器Ⅰ(M)组成，伺服电机Ⅰ(29)固接于安装壳(32)的固定架(30)下部正中位置，伺服电机Ⅰ(29)输出轴与蜗杆(24)下端固接，伺服控制器Ⅰ(M)固接于伺服电机Ⅰ(29)下方，伺服控制器Ⅰ(M)的输入端与无人机(D)的变量施肥控制器(F)输出端连接，霍尔元件Ⅰ(28)固接于蜗杆(24)下端；二级齿轮Ⅰ(22)、蜗轮Ⅰ(23)、蜗杆(24)、蜗轮Ⅱ(25)和二级齿轮Ⅱ(26)自右至左顺序排列，且二级齿轮Ⅰ(22)、蜗轮Ⅰ(23)、蜗轮Ⅱ(25)和二级齿轮Ⅱ(26)的中心在同一直线上，蜗杆(24)右侧经蜗轮Ⅰ(23)与二级齿轮Ⅰ(22)啮合；蜗杆(24)左侧经蜗轮Ⅱ(25)与二级齿轮Ⅱ(26)啮合；二级齿轮Ⅰ(22)与槽轮转轴Ⅱ(31)后侧固接，二级齿轮Ⅱ(26)与槽轮转轴Ⅰ(27)后侧固接，蜗轮Ⅰ(23)与蜗轮Ⅰ转轴(33)固接，蜗轮Ⅱ(25)与蜗轮Ⅱ转轴(34)固接，槽轮转轴Ⅰ(27)和槽轮转轴Ⅱ(31)后端与安装壳(32)活动铰接，蜗轮Ⅰ转轴(33)和蜗轮Ⅱ转轴(34)后端与安装壳(32)活动铰接；且保证转动过程中蜗轮Ⅰ(23)和蜗轮Ⅱ(25)、二级齿轮Ⅰ(22)和二级齿轮Ⅱ(26)相向同速旋转；肥箱盖(1)、肥箱(2)和排肥口(3)自上而下排列并固接，排肥口(3)圆心与肥箱(2)下端面中心重合，导流板(9)为倒V型结构，导流板(9)的后端面与肥箱(2)下部后侧板的前面固接，且满足α≤β≤1.5α，其中β为导流板斜边与水平方向夹角；α为肥料堆休止角，一般为30
°‑
40
°
；挡肥板Ⅰ(4)和挡肥板Ⅱ(5)左右对称固接于肥箱(2)下部左右侧板的里面，且满足挡肥板Ⅰ(4)和挡肥板Ⅱ(5)中线连线夹角δ大于(π
‑
2α)；运肥板(10)为圆锥形结构，其上端与肥箱(2)上部内壁固接，且圆锥角θ满足180
°‑
2β<θ<180
°‑
β，运肥板(10)下端落料口直径d满足R<d<2R，其中R为槽轮Ⅰ(6)槽轮Ⅱ(7)的半径,运肥板(10)下端与导流板(9)上端间距h满足0.7R<h<R；肥箱侧盖(8)、槽轮Ⅰ(6)和槽轮Ⅱ(7)、肥箱(2)、排肥传动机构(K)由前至后顺序排列，其中肥箱侧盖(8)经螺栓固接于肥箱(2)下部前面：槽轮Ⅰ(6)和槽轮Ⅱ(7)结构相同，其圆周上均设有凸起组(a)的8个凸起、凹槽组(b)8个凹槽，且各凸起和凹槽间隔排列；槽轮Ⅰ(6)和槽轮Ⅱ(7)左右对称置于肥箱(2)下部腔体内，槽轮Ⅰ(6)与排肥传动机构(K)的槽轮转轴Ⅰ(27)前端固接；槽轮Ⅱ(7)与排肥传动机构(K)的槽轮转轴Ⅱ(31)前端固接；槽轮Ⅰ(6)和槽轮Ⅱ(7)同转速相向运动，初始时刻满足槽轮Ⅰ(6)凹槽中心线与槽轮Ⅱ(7)凸起中心线沿水平方向重合，槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐江涛，吕明阳，郭慧，杨思思，包志远，刘向南，丁晨琛，王凯晨，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：