一种智能自动撒播无人机的制作方法

本实用新型涉及农用无人机技术领域，尤其涉及一种智能自动撒播无人机。

背景技术：

由于成本高以及操作难等问题，农用无人机的普及有限，农业播种或施药施肥多为人工或为地面机器，人工操作速度较慢且人不像机器，不能持续满状态地工作，且较机器实现精密播种难度更高；地面机器则需要开进作业区，会对作业区域的作物造成破坏，也存在两边轮胎压痕的问题，容易积水，狭小不规则地块或坡地则地面机器很难进入作业，只能依靠人工。

随着无人机技术的不断发展成熟，农业领域逐渐出现了一些用于喷洒药物的植保无人机以及用于种子播种的撒播无人机。它们利用无人机的低空稳定飞行来实现播种施药，解决了上述的人工和地面机器的诸多问题，如减小了劳动强度、提高了作业效率、降低了地形的影响，也避免损伤地表结构等。现有的植保无人机多用于液体状药物喷洒，不能实现种子、粒状复合肥料以及粒状农药的撒播；现有的撒播无人机则功能普遍简单，不能根据农田的面积自主规划所需撒播量，撒播过程不够智能，多为机械式撒料过程，撒播流量与物料出料以及无人机飞行速度等等均没有一个良好的配合，非常容易出现撒播不均匀的现象，尤其是无人机调姿转弯时，此外，一些撒播性能较好的设备则体积庞大、质量重，耗能大，飞机续航能力差，导致撒播效率低，且对操控人员的操作技能的要求严格，普及率低。

为了让机器体积更小、更易操控，公告号为cn104176254b的专利文献公开了“一种适于无人机撒播作业的机载装置及撒播方法”，装置包括设置在无人飞行器下方的散播装置，该散播装置包括物料箱、物料搅拌机构、出料调节机构以及物料散播机构，其中，所述物料搅拌机构设置于物料箱内，所述物料散播机构设置于物料箱下方；所述物料箱包括箱壁和底板，其中，所述底板上设有漏口；所述出料调节机构包括设在漏口上的开关挡板以及推动开关挡板在漏口上移动以调节开口大小的动力机构；所述物料散播机构包括连接在物料箱底部的侧板、轮盘电机以及与轮盘电机连接的轮盘，所述轮盘设置于侧板的内侧，所述侧板上设有散播口。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能够用于颗粒状物体均匀准确撒播，撒播智能化程度高的智能自动撒播无人机。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种智能自动撒播无人机，包括无人机和所述无人机下方的可拆卸连接地撒播装置，所述撒播装置包括物料仓、出料调节机构以及撒播机构，所述无人机内设有用于控制无人机飞行速度、出料流量以及撒播流量的智能处理芯片和用于实时采集无人机飞行速度并传输至所述智能处理芯片的速度传感器，所述物料仓底部设有出料口，所述出料口设有用于采集所述出料口处出料流量并实时将所述出料流量传输至所述智能处理芯片的流量传感器；所述出料调节机构包括位于所述出料口的出料转盘和与所述出料转盘传动连接的第一驱动电机，所述第一驱动电机与所述智能处理芯片电连接，所述出料转盘上开设有多个倾斜通孔；所述撒播机构包括位于所述出料转盘下方的撒播盘和用于驱动所述撒播盘旋转的第二驱动电机，所述第二驱动电机与所述智能处理芯片电连接。

上述方案中，通过设置智能处理芯片、速度传感器以及流量传感器，使得智能处理芯片能够实时的了解无人机飞行速度、出料流量，通过出料转盘、第一驱动电机、撒播盘以及第二驱动电机的设计，使得出料流量、撒播流量以及飞行速度受智能处理芯片的控制，从而有利于实现三者关系的平衡，如当飞行速度低于一设定阈值时，智能处理芯片会控制第一驱动电机转速加快，减小出料流量到指定值，同时，控制第二驱动电机转速减慢，降低撒播流量到指定值；又如，若物料仓内物料集结导致物料下降速度减慢，影响出料流量并低于设定阈值，此时若飞行速度较大，智能处理芯片会控制降低飞行速度，从而避免了撒播量不足的情况，综上，上述方案能够实现均匀准确撒播，撒播智能化程度高，从而使操控方便，容易普及。

进一步地，所述撒播装置还包括落料仓，所述落料仓顶部可拆卸的连接在所述物料仓或所述出料转盘的底部并设有与多个所述倾斜通孔相通的入口，所述落料仓底部伸入到所述撒播盘内并设有落料口。

进一步地，所述出料转盘与所述物料仓的底部转动连接，所述出料转盘外周面形成有一圈锯齿，所述第一驱动电机安装于所述物料仓的一侧，所述第一驱动电机的机轴一端设有第一齿轮，所述第一齿轮与所述出料转盘外周面的所述锯齿啮合用于带动所述出料转盘相对所述物料仓转动。

进一步地，所述撒播装置还包括搅拌机构，所述搅拌机构包括端部设有搅拌叶的搅拌棒和用于驱动所述搅拌棒旋转的第三驱动电机，所述第三驱动电机安装于所述物料仓顶部并与所述智能处理芯片电连接，所述搅拌棒设有搅拌叶的端部位于所述出料口处所述出料转盘的上方，另一端与所述第三驱动电机的机轴连接。

进一步地，所述撒播装置还包括搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌棒，所述搅拌棒一端设有搅拌叶且位于所述出料口处所述出料转盘的上方，另一端位于所述物料仓顶部并设有第二齿轮，所述第二齿轮通过两端均设有齿轮的传动齿轮杆与所述第二驱动电机齿轮连接。

进一步地，还包括与所述智能处理芯片电连接的无线收发模块，用于向地面控制站发送状态信息和接收地面控制站发送的控制指令，所述状态信息包括智能自动撒播无人机电量状态、工作状态和所处地理坐标中的一种或多种。

进一步地，所述智能处理芯片包括：

速度调整模块，用于根据预设速度对照表、所述速度传感器采集的飞行速度以及所述流量传感器采集的出料流量控制所述第一驱动电机和所述第二驱动电机的转速；

指令识读模块，用于识别所述无线收发模块接收的控制指令并根据识别结果产生控制信号对智能自动撒播无人机进行相应控制。

进一步地，还包括规划模块和提示模块，所述规划模块包括：

gps面积测量单元，用于利用智能自动撒播无人机围绕所需撒播的农田飞行一周，获取所需撒播的农田的地理坐标、面积和形状；

撒播计算单元，用于根据预设数学模型、所需撒播的物料以及所需撒播的农田的面积计算所需撒播总量和撒播流量；

路径规划单元，用于根据所需撒播的农田的地理坐标和形状规划飞行路径；

所述提示模块用于根据所述撒播计算单元计算的所需撒播总量提示操作人员填装指定量的物料。

采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：通过设置智能处理芯片、速度传感器以及流量传感器，使得智能处理芯片能够实时的了解无人机飞行速度、出料流量，通过出料转盘、第一驱动电机、撒播盘以及第二驱动电机的连接和设置，使得出料流量、撒播流量以及飞行速度受智能处理芯片的控制，从而有利于实现三者关系的平衡，实现均匀、准确、智能化撒播，操控方便，更容易普及；通过倾斜通孔的设置，使得出料转盘起到筛选的作用，避免一些种子的物料中的壳类杂质等流入导致阻塞；

通过落料仓的设置，使得从物料仓出料的物料能够先在落料仓中得到保存，然后再集中的流向撒播盘进行撒播，避免风力过大或物料落下时撞击力过大导致物料弹出，影响撒播量控制；

设置搅拌机构能够搅拌物料仓内的物料，避免物料集结导致出料堵塞，设置搅拌机构具有独立的驱动（第三驱动电机），有利于单独控制搅拌机构，当且仅当物料出现集结时搅动，节能同时避免造成对一些物料的损伤或破坏；设置搅拌机构与撒播盘共用驱动，有利于减轻无人机的负重和节能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，附图如下：

图1为本实用新型实施例1提供的一种智能自动撒播无人机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的一种智能自动撒播无人机的结构剖视图；

图3为本实用新型实施例2中落料仓装配示意图；

图4为本实用新型实施例2中出料转盘和搅拌机构装配示意图；

图5为本实用新型实施例3中搅拌机构装配示意图；

图6为本实用新型实施例4中智能自动撒播无人机系统框图。

图中：100-无人机，200-撒播装置，110-智能处理芯片，120-速度传感器，211-出料口，2111-流量传感器，221-出料转盘，222-第一驱动电机，2211-倾斜通孔，231-撒播盘，232-第二驱动电机，240-落料仓，241-落料口，2212-锯齿，2221-第一齿轮，250-搅拌机构，251-搅拌棒，252-第三驱动电机，253-第二齿轮，254-传动齿轮杆，12-无线收发模块，111-速度调整模块，112-指令识读模块，13-规划模块，14-提示模块，131-gps面积测量单元，132-撒播计算单元，133-路径规划单元。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例1

如图1、图2所示，本实施例提供一种智能自动撒播无人机，用于各类型种子(像油菜种子)、粒状复合肥料、粒状农药等粒状物料的撒播，包括无人机100和所述无人机100下方的可拆卸连接地撒播装置200，所述撒播装置200包括物料仓210、出料调节机构以及撒播机构，所述无人机100内设有用于控制无人机100飞行速度、出料流量以及撒播流量的智能处理芯片110和用于实时采集无人机100飞行速度并传输至所述智能处理芯片110的速度传感器120，智能处理芯片110除了具备常规飞控的配置外，其内还保存有协调飞行速度、出料流量以及撒播流量的算法；本实施例的无人机100除了上述设计外，其他结构部件的配置和常规农用无人机无差别；所述无人机100设有至少两个支撑脚（图中未示出），所述撒播装置200位于两个支撑脚之间；

所述物料仓210底部设有出料口211，所述出料口211设有用于采集所述出料口211处出料流量并实时将所述出料流量传输至所述智能处理芯片110的流量传感器2111；需要注意的是，速度传感器120和流量传感器2111可以是通过与智能处理芯片110电连接的方式实现相关信息的传输，也可以是采用无线通信的方式，将信息传输至智能处理芯片110；为了让物料能够更好的向下流动，物料仓210设为漏斗状，出料口211设于漏斗状，由上至下横截面积逐渐减小；

所述出料调节机构包括位于所述出料口211的出料转盘221和与所述出料转盘221传动连接的第一驱动电机222，所述第一驱动电机222与所述智能处理芯片110电连接，所述出料转盘221上开设有多个倾斜通孔2211，需要注意的是，倾斜通孔2211的孔径需与物料仓210所填装的物料粒径匹配，刚好能流过，当物料粒径变化时，需更换与之匹配孔径的出料转盘221；使用时，若出料转盘221不转动，物料能够顺利快速的从倾斜通孔2211流出，当出料转盘221转动，使得物料不能较为顺利的从倾斜通孔2211流出，从而可使出料流量减小，当速度到达一定值可使出料流量为零，有利于在没有播撒需求时，关闭出料口；

所述撒播机构包括位于所述出料转盘221下方的撒播盘231和用于驱动所述撒播盘231旋转的第二驱动电机232，所述第二驱动电机232与所述智能处理芯片110电连接，撒播盘231的设计可选用现有技术中常见的撒播盘，也可选用如公告号为cn104176254b的专利文献中包含轮盘、侧板和散播口的设计。

一具体实施方式下，第一驱动电机222设置在物料仓210顶部，出料转盘221通过竖直设于物料仓210内的传动轴与第一驱动电机222的机轴连接，优选传动轴上位于出料转盘221的上方套设有搅拌头，用于搅拌物料，避免物料堵塞，撒播盘231包括与物料仓210底部连接的用于接从倾斜通孔2211流出物料的外壳体，外壳体内设有转盘，所述转盘受设于外壳体底部的第二驱动电机232驱动而转动。

通过设置智能处理芯片110、速度传感器以及流量传感器2111，使得智能处理芯片110能够实时的了解无人机100飞行速度、出料流量，通过出料转盘221、第一驱动电机222、撒播盘231以及第二驱动电机232的设计，使得出料流量、撒播流量以及飞行速度受智能处理芯片110的控制，从而有利于实现三者关系的平衡，如当飞行速度低于一设定阈值时（一般无人机飞行时均存在位姿调整，且无人机转弯时也会减速），智能处理芯片110会控制第一驱动电机222转速加快，减小出料流量到指定值，同时，控制第二驱动电机232转速减慢，降低撒播流量到指定值；又如，若物料仓210内物料集结导致物料下降速度减慢，影响出料流量并且低于设定阈值，此时若飞行速度较大，智能处理芯片110会控制降低飞行速度；

综上，可实现科学化的撒播监督和控制，从而避免了撒播量不足、撒播量过度、无撒播的情况出现，实现了均匀准确撒播；通过倾斜通孔2111的设置，使得出料转盘211还起到筛选的作用，避免一些种子的物料中的壳类杂质等流入导致阻塞；基于上述设计的撒播智能化，使得本实施例的无人机操控方便，也容易普及。

实施例2

如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述撒播装置还包括落料仓240，所述落料仓240顶部可拆卸的连接在所述物料仓210或所述出料转盘221的底部并设有与多个所述倾斜通孔2211相通的入口，所述落料仓240底部伸入到所述撒播盘231内并设有落料口241。通过落料仓240的设置，使得从物料仓210出料的物料能够先在落料仓240中得到保存，然后再集中的流向撒播盘231进行撒播，避免风力过大或物料落下时撞击力过大导致物料弹出，影响撒播量控制；需要注意的是，若撒播盘231设有如实施例1一具体实施方式下的外壳体时，落料仓240可以不使用，即落料仓240需与现有技术中没有外壳体的撒播盘匹配使用，如公开号为cn106714545a的专利文献中指出的撒播机构设计。落料仓240优选漏斗状。

进一步地，如图4所示，所述出料转盘221与所述物料仓210的底部转动连接，即出料转盘221相互扣合的连接，但留有转动空隙，所述出料转盘221外周面形成有一圈锯齿2212，所述第一驱动电机222安装于所述物料仓210的一侧或两侧，两侧均设置时有利于增加动力，所述第一驱动电机222的机轴一端设有第一齿轮2221，所述第一齿轮2221与所述出料转盘221外周面的所述锯齿2212啮合用于带动所述出料转盘221相对所述物料仓210转动。上述设计中，省略了传动轴的设置，使得出料转盘221原本用于与传动轴套装的部分，可以用于开设倾斜通孔2211，提高了出料转盘221出料控制的性能。

所述撒播装置还包括搅拌机构250，所述搅拌机构250包括端部设有搅拌叶的搅拌棒251和用于驱动所述搅拌棒251旋转的第三驱动电机252，所述第三驱动电机252安装于所述物料仓210顶部并与所述智能处理芯片110电连接，所述搅拌棒251设有搅拌叶的端部位于所述出料口211处所述出料转盘221的上方，另一端与所述第三驱动电机252的机轴连接。搅拌机构250的上述设置，能够搅拌物料仓210内的物料，避免物料集结导致出料堵塞，第三驱动电机252的设置有利于单独控制搅拌机构250，当且仅当物料出现集结时搅动，节能同时又能避免造成对一些物料的损伤或破坏。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，如图5所示，所述撒播装置还包括搅拌机构250，所述搅拌机构250包括搅拌棒251，所述搅拌棒251一端设有搅拌叶且位于所述出料口211处所述出料转盘221的上方，另一端位于所述物料仓210顶部并设有第二齿轮253，所述第二齿轮253通过两端均设有齿轮的传动齿轮杆254与所述第二驱动电机232齿轮连接。搅拌机构250与撒播盘231共用驱动，有利于减轻无人机100的负重和节省能耗。需要说明的是，为了减小传动距离，所述搅拌棒251未设有搅拌叶的一端可安装于所述物料仓210的侧部，设有搅拌叶的一端则位置不变。

实施例4

如图6所示，本实施例中，所述智能自动撒播无人机包括无线收发模块12，用于向地面控制站发送状态信息和接收地面控制站发送的控制指令，所述状态信息包括智能自动撒播无人机电量状态、工作状态和所处地理坐标中的一种或多种；其中，电量状态由智能自动撒播无人机内的电量检测模块获取，工作状态包括正在飞行、正在充电、充电饱和待飞行，由智能处理芯片110获取，所处地理坐标由机上gps获取，获取状态信息的这些模块都有相关现有技术，故此处不予赘述。

所述智能处理芯片110包括：

速度调整模块111，用于根据预设速度对照表、所述速度传感器120采集的飞行速度以及所述流量传感器2111采集的出料流量控制所述第一驱动电机222和所述第二驱动电机232的转速；由于飞行速度、出料流量、撒播流量音响着物料撒播的间距，故速度对照表为经过科学计算过的基于不同作物生长间距的优选速度值对照表。

指令识读模块112，用于识别所述无线收发模块12接收的控制指令并根据识别结果产生控制信号对智能自动撒播无人机进行相应控制。

若接收到的指令携带飞行路径以及所需填装物料信息，其中，飞行路径包括上料路径和撒播路径，若物料和智能自动撒播无人机放置在同一区域时则不需要上料路径，所需填装物料信息包括物料类型和物料重量，指令识读模块112会识别飞行路径，飞到指定区域上料以及按指定路径飞行撒播，会识别所需填装物料信息并将其转换为文字或语音播报给上料操作人员，上料操作人员只需根据飞来的智能自动撒播无人机所告知的所需填装物料信息填装对应物料即可。

所述智能自动撒播无人机还包括规划模块13和提示模块14，规划模块13可集成于智能处理芯片110，也可独立集成，所述规划模块13包括：

gps面积测量单元131，用于利用智能自动撒播无人机围绕所需撒播的农田飞行一周，获取所需撒播的农田的地理坐标、面积和形状；即利用gps的轨迹获取和地理坐标获取功能，先由人员操作地面控制站（如手持遥控器）控制智能自动撒播无人机上的先在需要进行撒播的农田飞行一周，获取所需撒播的农田的地理坐标、面积和形状；

撒播计算单元132，用于根据预设数学模型、所需撒播的物料以及所需撒播的农田的面积计算所需撒播总量和撒播流量；数学模型能够根据物料和农田的面积的不同，科学的计算出物料的所需撒播总量和撒播间距，根据撒播间距和飞行速度可以计算出撒播流量；撒播计算单元132计算撒播流量所用的飞行速度为初始速度，也是智能自动撒播无人机长时间保持的飞行速度，计算出的撒播流量也仅是与该速度对应的流量，不影响后期智能处理芯片110的智能化控制；

路径规划单元133，用于根据所需撒播的农田的地理坐标和形状规划飞行路径；

所述提示模块14用于根据所述撒播计算单元132计算的所需撒播总量提示操作人员填装指定量的物料。如语音播报器或显示器等。

所述无线收发模块12向地面控制站发送的所述状态信息还包括所述流量传感器2111采集的出料流量，可供地面控制站在收到的出料流量为零并保持超过一预设时间时，向智能自动撒播无人机发送返航指令，智能自动撒播无人机通过返航指令识别返航路径并返航。从而实现智能自动撒播无人机的智能返航，而不是需要操作人员时刻观察注意，尤其是山区，容易遮挡，导致监测失败；也不需要设置额外的重量传感器等监测设备，导致负重增加。

本实施例中，智能自动撒播无人机受地面控制站的指挥控制和调度，自动化程度高，需要的技术人员少，技术人员只需在地面控制站将农田的相关信息和控制指令发送给智能自动撒播无人机，智能自动撒播无人机就会按照预定的路线去上料和科学化的撒播控制。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。