一種基于無人機的水稻撒肥機的設(shè)計

呂霞

摘要：為了實現(xiàn)不受地形限制、效率高、施肥精準等作業(yè)效果，研制一種基于無人機的水稻撒肥機機具。介紹該機具的整體結(jié)構(gòu)、工作原理和主要零部件功能設(shè)計，以期為該機具的改進和應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：撒肥機;無人機;設(shè)計;零部件

中圖分類號：S221? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2022）03-0043-02

水稻是我國重要的糧食作物之一，提高水稻的產(chǎn)量和質(zhì)量對于我國糧食安全至關(guān)重要。水稻分蘗期需要大量的氮、鉀、磷元素，傳統(tǒng)水稻施肥大多是人工施撒，效率低，耗費大量人力資源，而現(xiàn)有的機械施肥裝置體積大，行走受限，顆粒肥易受潮結(jié)塊容易造成施撒不均甚至堵塞等問題。為此，設(shè)計一種無人機投放化肥的裝備，可以實現(xiàn)不受地形限制、效率高、施肥精準等功能。

1 機具總體設(shè)計

1.1 整體結(jié)構(gòu)

撒肥機主要由三層平臺（頂層平臺、底層平臺、控制平臺），撒肥箱，攪拌棒，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。 1.2 工作原理

撒肥機采用3層平臺（3層平臺采用亞克力板，防止產(chǎn)生水解、泛黃等問題，質(zhì)量較輕）連接，頂層平臺上搭建兩個撒肥機箱，撒肥機箱左右底部有

3.3 cm×1 cm的投放漏口（使撒肥機箱的肥料能夠流出），同時在頂層平臺的中箱上開周長為12 cm的攪拌軌道，軌道中安裝底部為球形，上部分為螺旋狀的螺旋棒，能夠?qū)崿F(xiàn)一邊自傳一邊跟隨軌道前進的功能，即攪拌裝置（顆粒肥受潮易粘連結(jié)塊，安裝一個螺旋形的攪拌棒，能夠減少顆粒肥大塊粘連的情況，同時能夠防止堵塞機器）。頂層平臺上開22 cm×4.9 cm的方形凹槽用于固定撒肥機箱，在移動面板上左右開直徑大約為2.8 cm的移動漏口，面板內(nèi)部有“工”型凹槽（方便鏈條驅(qū)動），控制平臺上居中開有20 cm×4.9 cm的控制漏口，底層平臺安裝芯片及模塊，投放軌道下部傾斜角60 °，可設(shè)計成活動連接（可以根據(jù)稻田所要接收的噴灑面積調(diào)節(jié)）。

2 主要工作部件和功能設(shè)計

2.1 3層平臺

3層平臺如圖2所示，分別為頂層平臺、控制平臺、底層平臺。頂層平臺用于固定撒肥箱，并提供攪拌裝置軌道（攪拌裝置安裝在撒肥機中箱），頂層平臺兩端漏口可以使肥料平穩(wěn)流出，頂層底板的卡槽可以使移動面板在其中滑行，而頂層平臺的兩端漏口可以保證移動面板不會與撒肥機箱卡死;控制平臺能夠讓投放卡槽按照固定的軌道滑行，移動面板的移動帶動肥料的運動;底層平臺主要安裝單片機芯片、兩個電機、電源、Gaiasky-mini內(nèi)置推掃式機載高光譜成像系統(tǒng)及杜邦線等元件。

2.2 撒肥箱

撒肥箱結(jié)構(gòu)如圖3所示。為了防止肥料在撒肥機內(nèi)受潮結(jié)塊，特做以下處理，在撒肥機箱中箱中做一個圓形軌道凹槽，在凹槽上設(shè)立攪拌棒，在接收到作用范圍后，啟動攪拌器，保證肥料中沒有結(jié)塊問題，以免是機械發(fā)生堵塞或者出現(xiàn)施撒不均的情況，在發(fā)出啟動信號后，關(guān)閉攪拌器，以免出現(xiàn)攪拌器干擾正常流速問題;使用兩個擋板（擋板底部留有1 cm高度的空隙，肥料在中箱攪拌后，能夠流入左右兩箱），將撒肥機箱分成撒肥機左箱、中箱、右箱三部分，左右箱箱底開有漏口，箱底與移動面板相連。

2.3 移動面板，投放控制開關(guān)

移動面板，投放控制開關(guān)結(jié)構(gòu)如圖4所示。移動面板其長度介于撒肥機箱與頂層平臺之間，移動板漏口位于距離左右兩邊2 cm處，其直徑2.8 cm，位于控制平臺上。移動板上有兩個呈“工”型結(jié)構(gòu)的凹槽。固定有1模齒輪齒條在移動版底部，能夠使移動板工作時在投放卡槽內(nèi)左右運動，通過左右運動，將肥料帶出，安裝兩個前后特制投放槽在撒肥機箱上。在每個移動面板的圓形漏口處都有1個控制開關(guān)和轉(zhuǎn)動軸。

2.4 投放軌道

投放軌道（如圖5所示）共有4個，分為兩部分：上部分豎直軌道和下部分可傾斜軌道。上部分軌道豎直，緊貼在漏口處，下部分軌道呈60 °傾斜（可以根據(jù)施撒的面積不同，調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)慕嵌龋?。肥料通過軌道按照規(guī)定運動，隨著無人機飛行的軌跡控制施撒量，當(dāng)右邊需求量大于左邊的時候，可以控制無人機傾斜達到調(diào)整施撒的含量變化。

參考文獻

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Design of A Rice Fertilizer Spreader Based on UAV

Lü Xia

（Liaoning Institute of Agricultural Mechanization， Shenyang 110161， China）

Abstract： In order to achieve the effect of not being limited by terrain， high efficiency and accurate fertilization， a rice fertilizer spreader based on UAV was developed. The overall structure， working principle and function design of main parts are introduced， so as to provide reference for the improvement and application of the machine.

Key words： fertilizer spreader; UAV; design; parts