CN107347628A - 一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置及其授粉方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置，飞行器安装在连接架的上端，圆板位于连接架的下端，圆板嵌入圆形导轨的圆周内壁，被动齿轮固定在圆形轮盘的上端面，电机的输出端与主动齿轮相接，主动齿轮和被动齿轮相啮合，旋转架设有沿着圆周方向分布的多块立板，每块立板设有上下布置的上滚轮机构和下滚轮机构，上滚轮机构的滚轮与圆形导轨的上导轨配合，下滚轮机构的滚轮与圆形导轨的下导轨配合，下滚轮机构的一端固定在圆形轮盘的圆周侧面上，下滚轮机构的另一端固定在立板上，多个涵道风扇机构沿着圆周方向设置在旋转架的下部。本发明还涉及一种授粉方法，本发明具有良好的授粉效果，属于农田授粉作业的技术领域。

Description

一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置及其授粉方法

技术领域

本发明涉及农田授粉作业的技术领域，尤其涉及一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置及其授粉方法。

背景技术

辅助授粉是一项技术要求强、精度要求高、时间要求紧的作业。授粉效果受各种因素影响明显，对于授粉方式提出了很高的要求。目前的人工辅助授粉包括人力式和机械式，人力式辅助授粉不但劳动强度大、效率低，且授粉不均现象较明显，降低了制种的产量，同时花费大量时间；机械式授粉取代人力授粉能够有效提高工作效率。但现有的机械式授粉主要还局限于手持式机械授粉和行走式机械授粉两种形式。手持式机械授粉对于提高工作效率的水平非常有限；行走式机械又存在下田困难，行进速度低下。且上述两种机械式授粉都易损伤植株等许多难以应付的复杂田间环境问题。因此人们开始利用能够低空稳定飞行的无人多旋翼飞行器实现辅助授粉。这种利用能够低空稳定飞行的无人多旋翼飞行器辅助授粉方式解决了上述的人力式和机械式的诸多问题。如减小了劳动强度、降低了地形的影响，也避免损伤植株等。

但现有授粉所用中小型无人机多采用直升机或者多旋翼飞行器，此种类型的飞行器具备垂直起降、低空飞行的基本功能，其旋翼产生风力垂直向下为多旋翼飞行器提供向上的升力。同时，这些无人机通过飞行器产生的垂直风场实现辅助授粉。但是，授粉作业中花粉从父本植株扩散至母本植株的方向主要是沿植株冠层平面的水平方向，故授粉作业中存在飞行器本身旋翼产生的垂直风场会直接影响授粉需要的有效水平风场的问题，使得无人机授粉的作业效率降低，授粉效果不佳。另外，现有的无人机授粉作业的机载装置机构复杂，需要安装导风管和固定架。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置，该涵道授粉装置具有良好的授粉效果。

本发明的另一目的在于提供一种利用涵道授粉装置进行授粉的方法，采用该方法能取得良好的授粉效果。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置，包括设有圆板的连接架，圆形导轨，旋转架，电机，主动齿轮，被动齿轮，圆形轮盘，多个涵道风扇机构；飞行器安装在连接架的上端，圆板位于连接架的下端，圆板嵌入圆形导轨的圆周内壁，被动齿轮固定在圆形轮盘的上端面，电机的输出端与主动齿轮相接，主动齿轮和被动齿轮相啮合，被动齿轮位于圆板的下方，旋转架设有沿着圆周方向分布的多块立板，每块立板设有上下布置的上滚轮机构和下滚轮机构，上滚轮机构的滚轮与圆形导轨的上导轨配合，下滚轮机构的滚轮与圆形导轨的下导轨配合，下滚轮机构的一端固定在圆形轮盘的圆周侧面上，下滚轮机构的另一端固定在立板上，多个涵道风扇机构沿着圆周方向设置在旋转架的下部。

进一步的是：连接架包括圆板、连接板和多根铝柱；铝柱的上端与连接板相固定，铝柱的下端与圆板相固定。连接架的结构简单，重量轻。

进一步的是：旋转架包括旋转板和多块立板，立板固定在圆形的旋转板上，上滚轮机构和下滚轮机构均固定在立板上。

进一步的是：上滚轮机构和下滚轮机构均包括滚轮轴、滚轮轴承和滚轮，滚轮轴固定在立板上，滚轮轴承套装在滚轮轴上，滚轮套装在滚轮轴承的外圆周侧面上，下滚轮机构的滚轮轴的一端固定在圆形轮盘的圆周侧面上，下滚轮机构的滚轮轴的另一端固定在立板上。

进一步的是：电机安装在圆板上，电机的输出端穿过圆板与主动齿轮相接。

进一步的是：涵道授粉装置还包括中心轴和中心轴承，中心轴承套装在中心轴上，圆板固定在中心轴上，被动齿轮套装在中心轴承的外圆周侧面上。由于中心轴承的作用，可以实现被动齿轮旋转，而中心轴和圆板不旋转。

进一步的是：涵道风扇机构包括涵道风扇和涵道支座，涵道支座包括基块、横向杆、两根纵向杆、两块固定块，基块固定在旋转板上，横向杆固定在基块上，一根纵向杆固定在横向杆的一端，另一根纵向杆固定在横向杆的另一端，一块固定块固定在一根纵向杆上，另一块固定块固定在另一根纵向杆上，涵道风扇的外壳设有镶嵌板，镶嵌板嵌入固定块的槽口内。

进一步的是：旋转板、圆板和连接板上均开有多个缺口。开有多个缺口可以减轻整体的重量。

一种利用涵道授粉装置进行授粉的方法，包括如下步骤：

(1)多旋翼飞行器飞起，飞到需要授粉的作物上方，保持设定高度在空中悬停；

(2)启动电机，电机带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动被动齿轮和圆形轮盘一起旋转，圆形轮盘通过下滚轮机构带动旋转架旋转，旋转架带动涵道风扇机构旋转，在旋转架旋转的同时，启动涵道风扇机构的涵道风扇，使飞行器的四周产生风场；

(3)根据具体环境情况调整涵道风扇作业的角度和转速，可控制风场的方向和大小；

(4)多旋翼飞行器完成指定任务，返航悬停，关闭涵道风扇，飞行器降落。

总的说来，本发明具有如下优点：

1.本发明可调整涵道风扇的作业角度，产生水平方向的风场，从而使风场的方向与花粉的扩散方向吻合，利于花粉的扩散，提高了授粉的效率。

2.由于飞行器安装在涵道授粉装置的上端，即本发明的涵道授粉装置可以有效隔离多旋翼飞行器产生的垂直风场对植株授粉的影响，保证了授粉的效果。

3.本发明的授粉装置中，涵道风扇转动时产生的反作用力作用于多旋翼飞行器的机身，这既不影响多旋翼飞行器的飞行姿态，同时还提供一定的升力，因此更适合多旋翼飞行器进行低空飞行，保障了辅助授粉的效果。

4.本发明的涵道授粉装置可使飞行器的四周都产生风场，提高授粉效率。

附图说明

图1是本发明飞行器和涵道授粉装置的结构示意图。

图2是涵道授粉装置的结构示意图。

图3是连接架的结构示意图。

图4是圆板和圆形导轨的结构示意图。

图5是电机、主动齿轮、被动齿轮、圆形轮盘、滚轮的结构示意图。

图6是被动齿轮、圆形轮盘的结构示意图。

图7是电机、主动齿轮、被动齿轮、圆形导轨、圆形轮盘处的结构示意图，从上方往下看。

图8是被动齿轮、圆形轮盘、圆形导轨处的结构示意图，从下方往上看。

图9是涵道授粉装置的结构示意图，除去连接架和涵道风扇机构。

图10是涵道风扇机构和旋转板的结构示意图。

图11是涵道支座的结构示意图。

图12是涵道风扇的结构示意图。

其中，1为连接架，2为旋转架，3为涵道风扇机构，4为电机，5为圆板，6为连接板，7为铝柱，8为圆形导轨，9为主动齿轮，10为被动齿轮，11为圆形轮盘，12为滚轮，13为滚轮轴，14为上滚轮机构，15为下滚轮机构，16为立板，17为旋转板，18为涵道风扇，19为涵道支座，20为基块，21为横向杆，22为纵向杆，23为固定块，24为镶嵌板，25为飞行器。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

结合图1至图12所示，一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置，包括设有圆板的连接架，圆形导轨，旋转架，电机，主动齿轮，被动齿轮，圆形轮盘，多个涵道风扇机构。飞行器安装在连接架的上端，圆板位于连接架的下端，圆板嵌入圆形导轨的圆周内壁，被动齿轮固定在圆形轮盘的上端面，电机的输出端与主动齿轮相接，主动齿轮和被动齿轮相啮合，被动齿轮位于圆板的下方，旋转架设有沿着圆周方向分布的多块立板，每块立板设有上下布置的上滚轮机构和下滚轮机构，上滚轮机构的滚轮与圆形导轨的上导轨配合，下滚轮机构的滚轮与圆形导轨的下导轨配合，圆形导轨有上导轨和下导轨，滚轮可以在导轨上滚动，滚轮是做圆周滚动，而圆形导轨和圆板是不旋转的，下滚轮机构的一端固定在圆形轮盘的圆周侧面上，下滚轮机构的另一端固定在立板上，多个涵道风扇机构沿着圆周方向设置在旋转架的下部。

连接架包括圆板、连接板和多根铝柱；铝柱的上端与连接板相固定，铝柱的下端与圆板相固定。飞行器安装在连接板上，连接架的结构简单，重量轻。圆板、连接板、铝柱三者之间是固定关系，圆板与圆形导轨可以是固定关系。

旋转架包括旋转板和多块立板，立板沿着圆周方向固定在圆形的旋转板上，上滚轮机构和下滚轮机构均固定在立板上。

上滚轮机构和下滚轮机构均包括滚轮轴、滚轮轴承和滚轮，滚轮轴承图中未示出。对于上滚轮机构和下滚轮机构而言，滚轮轴都是固定在立板上，滚轮轴承都是套装在滚轮轴上，滚轮套装在滚轮轴承的外圆周侧面上，即滚轮轴承位于滚轮的内部，设有滚轮轴承可以起到减少摩擦的作用。不同的是，对于下滚轮机构而言：下滚轮机构的滚轮轴的一端固定在圆形轮盘的圆周侧面上，下滚轮机构的滚轮轴的另一端固定在立板上；对于上滚轮机构而言：上滚轮机构的滚轮轴的一端固定在立板上，上滚轮机构的滚轮轴的另一端悬空。

电机安装在圆板上，电机的输出端穿过圆板与主动齿轮相接。

涵道授粉装置还包括中心轴和中心轴承(图中未示出)，中心轴承套装在中心轴上，圆板固定在中心轴上，圆板也是套在中心轴上，被动齿轮套装在中心轴承的外圆周侧面上。由于中心轴承的作用，可以实现被动齿轮旋转，而中心轴和圆板不旋转。

涵道风扇机构包括涵道风扇和涵道支座，涵道支座包括基块、横向杆、两根纵向杆、两块固定块，基块固定在旋转板上，横向杆固定在基块上，一根纵向杆固定在横向杆的一端，另一根纵向杆固定在横向杆的另一端，一块固定块固定在一根纵向杆上，另一块固定块固定在另一根纵向杆上，涵道风扇的外壳设有镶嵌板，镶嵌板嵌入固定块的槽口内。

旋转板、圆板和连接板上均开有多个缺口。开有多个缺口可以减轻整体的重量。旋转板、圆板和连接板可以采用碳纤维板。

本发明的工作原理：多旋翼飞行器起飞后，带动涵道授粉装置飞行到待授粉田块的上方，同时飞行器保持低空匀速稳定飞行，然后启动电机和涵道风扇，电机通过主动齿轮和被动齿轮带动旋转架旋转，从而带动涵道风扇旋转，在圆形导轨的作用下，滚轮做圆周转动，上下滚轮可以限定圆形导轨不会上下窜动，飞行器通过自身飞控***保持正常飞行状态，随着涵道风扇的旋转，会在飞行器的四周产生均匀风场，实现高效率授粉的目的。

一种利用涵道授粉装置进行授粉的方法，包括如下步骤：

(1)多旋翼飞行器飞起，飞到需要授粉的作物上方，保持设定高度在空中悬停；

(2)启动电机，电机带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动被动齿轮和圆形轮盘一起旋转，圆形轮盘通过下滚轮机构带动旋转架旋转，旋转架带动涵道风扇机构旋转，在旋转架旋转的同时，启动涵道风扇机构的涵道风扇，使飞行器的四周产生风场；

(3)根据具体环境情况调整涵道风扇作业的角度和转速，可控制风场的方向和大小；

(4)多旋翼飞行器完成指定任务，返航悬停，关闭涵道风扇，飞行器降落。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置，其特征在于：包括设有圆板的连接架，圆形导轨，旋转架，电机，主动齿轮，被动齿轮，圆形轮盘，多个涵道风扇机构；飞行器安装在连接架的上端，圆板位于连接架的下端，圆板嵌入圆形导轨的圆周内壁，被动齿轮固定在圆形轮盘的上端面，电机的输出端与主动齿轮相接，主动齿轮和被动齿轮相啮合，被动齿轮位于圆板的下方，旋转架设有沿着圆周方向分布的多块立板，每块立板设有上下布置的上滚轮机构和下滚轮机构，上滚轮机构的滚轮与圆形导轨的上导轨配合，下滚轮机构的滚轮与圆形导轨的下导轨配合，下滚轮机构的一端固定在圆形轮盘的圆周侧面上，下滚轮机构的另一端固定在立板上，多个涵道风扇机构沿着圆周方向设置在旋转架的下部。

2.按照权利要求1所述的一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置，其特征在于：连接架包括圆板、连接板和多根铝柱；铝柱的上端与连接板相固定，铝柱的下端与圆板相固定。

3.按照权利要求2所述的一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置，其特征在于：旋转架包括旋转板和多块立板，立板固定在圆形的旋转板上，上滚轮机构和下滚轮机构均固定在立板上。

4.按照权利要求3所述的一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置，其特征在于：上滚轮机构和下滚轮机构均包括滚轮轴、滚轮轴承和滚轮，滚轮轴固定在立板上，滚轮轴承套装在滚轮轴上，滚轮套装在滚轮轴承的外圆周侧面上，下滚轮机构的滚轮轴的一端固定在圆形轮盘的圆周侧面上，下滚轮机构的滚轮轴的另一端固定在立板上。

5.按照权利要求1所述的一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置，其特征在于：电机安装在圆板上，电机的输出端穿过圆板与主动齿轮相接。

6.按照权利要求1所述的一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置，其特征在于：涵道授粉装置还包括中心轴和中心轴承，中心轴承套装在中心轴上，圆板固定在中心轴上，被动齿轮套装在中心轴承的外圆周侧面上。

7.按照权利要求3所述的一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置，其特征在于：涵道风扇机构包括涵道风扇和涵道支座，涵道支座包括基块、横向杆、两根纵向杆、两块固定块，基块固定在旋转板上，横向杆固定在基块上，一根纵向杆固定在横向杆的一端，另一根纵向杆固定在横向杆的另一端，一块固定块固定在一根纵向杆上，另一块固定块固定在另一根纵向杆上，涵道风扇的外壳设有镶嵌板，镶嵌板嵌入固定块的槽口内。

8.按照权利要求3所述的一种用于多旋翼飞行器的涵道授粉装置，其特征在于：旋转板、圆板和连接板上均开有多个缺口。

9.一种利用权利要求1所述的涵道授粉装置进行授粉的方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)多旋翼飞行器飞起，飞到需要授粉的作物上方，保持设定高度在空中悬停；

(2)启动电机，电机带动主动齿轮旋转，主动齿轮带动被动齿轮和圆形轮盘一起旋转，圆形轮盘通过下滚轮机构带动旋转架旋转，旋转架带动涵道风扇机构旋转，在旋转架旋转的同时，启动涵道风扇机构的涵道风扇，使飞行器的四周产生风场；

(3)根据具体环境情况调整涵道风扇作业的角度和转速，可控制风场的方向和大小；

(4)多旋翼飞行器完成指定任务，返航悬停，关闭涵道风扇，飞行器降落。