本發(fā)明涉及農(nóng)田授粉作業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于多旋翼飛行器的涵道授粉裝置及其授粉方法。

背景技術(shù)：

輔助授粉是一項技術(shù)要求強、精度要求高、時間要求緊的作業(yè)。授粉效果受各種因素影響明顯，對于授粉方式提出了很高的要求。目前的人工輔助授粉包括人力式和機械式，人力式輔助授粉不但勞動強度大、效率低，且授粉不均現(xiàn)象較明顯，降低了制種的產(chǎn)量，同時花費大量時間；機械式授粉取代人力授粉能夠有效提高工作效率。但現(xiàn)有的機械式授粉主要還局限于手持式機械授粉和行走式機械授粉兩種形式。手持式機械授粉對于提高工作效率的水平非常有限；行走式機械又存在下田困難，行進速度低下。且上述兩種機械式授粉都易損傷植株等許多難以應(yīng)付的復(fù)雜田間環(huán)境問題。因此人們開始利用能夠低空穩(wěn)定飛行的無人多旋翼飛行器實現(xiàn)輔助授粉。這種利用能夠低空穩(wěn)定飛行的無人多旋翼飛行器輔助授粉方式解決了上述的人力式和機械式的諸多問題。如減小了勞動強度、降低了地形的影響，也避免損傷植株等。

但現(xiàn)有授粉所用中小型無人機多采用直升機或者多旋翼飛行器，此種類型的飛行器具備垂直起降、低空飛行的基本功能，其旋翼產(chǎn)生風(fēng)力垂直向下為多旋翼飛行器提供向上的升力。同時，這些無人機通過飛行器產(chǎn)生的垂直風(fēng)場實現(xiàn)輔助授粉。但是，授粉作業(yè)中花粉從父本植株擴散至母本植株的方向主要是沿植株冠層平面的水平方向，故授粉作業(yè)中存在飛行器本身旋翼產(chǎn)生的垂直風(fēng)場會直接影響授粉需要的有效水平風(fēng)場的問題，使得無人機授粉的作業(yè)效率降低，授粉效果不佳。另外，現(xiàn)有的無人機授粉作業(yè)的機載裝置機構(gòu)復(fù)雜，需要安裝導(dǎo)風(fēng)管和固定架。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是：提供一種用于多旋翼飛行器的涵道授粉裝置，該涵道授粉裝置具有良好的授粉效果。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用涵道授粉裝置進行授粉的方法，采用該方法能取得良好的授粉效果。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于多旋翼飛行器的涵道授粉裝置，包括設(shè)有圓板的連接架，圓形導(dǎo)軌，旋轉(zhuǎn)架，電機，主動齒輪，被動齒輪，圓形輪盤，多個涵道風(fēng)扇機構(gòu)；飛行器安裝在連接架的上端，圓板位于連接架的下端，圓板嵌入圓形導(dǎo)軌的圓周內(nèi)壁，被動齒輪固定在圓形輪盤的上端面，電機的輸出端與主動齒輪相接，主動齒輪和被動齒輪相嚙合，被動齒輪位于圓板的下方，旋轉(zhuǎn)架設(shè)有沿著圓周方向分布的多塊立板，每塊立板設(shè)有上下布置的上滾輪機構(gòu)和下滾輪機構(gòu)，上滾輪機構(gòu)的滾輪與圓形導(dǎo)軌的上導(dǎo)軌配合，下滾輪機構(gòu)的滾輪與圓形導(dǎo)軌的下導(dǎo)軌配合，下滾輪機構(gòu)的一端固定在圓形輪盤的圓周側(cè)面上，下滾輪機構(gòu)的另一端固定在立板上，多個涵道風(fēng)扇機構(gòu)沿著圓周方向設(shè)置在旋轉(zhuǎn)架的下部。

進一步的是：連接架包括圓板、連接板和多根鋁柱；鋁柱的上端與連接板相固定，鋁柱的下端與圓板相固定。連接架的結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。

進一步的是：旋轉(zhuǎn)架包括旋轉(zhuǎn)板和多塊立板，立板固定在圓形的旋轉(zhuǎn)板上，上滾輪機構(gòu)和下滾輪機構(gòu)均固定在立板上。

進一步的是：上滾輪機構(gòu)和下滾輪機構(gòu)均包括滾輪軸、滾輪軸承和滾輪，滾輪軸固定在立板上，滾輪軸承套裝在滾輪軸上，滾輪套裝在滾輪軸承的外圓周側(cè)面上，下滾輪機構(gòu)的滾輪軸的一端固定在圓形輪盤的圓周側(cè)面上，下滾輪機構(gòu)的滾輪軸的另一端固定在立板上。

進一步的是：電機安裝在圓板上，電機的輸出端穿過圓板與主動齒輪相接。

進一步的是：涵道授粉裝置還包括中心軸和中心軸承，中心軸承套裝在中心軸上，圓板固定在中心軸上，被動齒輪套裝在中心軸承的外圓周側(cè)面上。由于中心軸承的作用，可以實現(xiàn)被動齒輪旋轉(zhuǎn)，而中心軸和圓板不旋轉(zhuǎn)。

進一步的是：涵道風(fēng)扇機構(gòu)包括涵道風(fēng)扇和涵道支座，涵道支座包括基塊、橫向桿、兩根縱向桿、兩塊固定塊，基塊固定在旋轉(zhuǎn)板上，橫向桿固定在基塊上，一根縱向桿固定在橫向桿的一端，另一根縱向桿固定在橫向桿的另一端，一塊固定塊固定在一根縱向桿上，另一塊固定塊固定在另一根縱向桿上，涵道風(fēng)扇的外殼設(shè)有鑲嵌板，鑲嵌板嵌入固定塊的槽口內(nèi)。

進一步的是：旋轉(zhuǎn)板、圓板和連接板上均開有多個缺口。開有多個缺口可以減輕整體的重量。

一種利用涵道授粉裝置進行授粉的方法，包括如下步驟：

(1)多旋翼飛行器飛起，飛到需要授粉的作物上方，保持設(shè)定高度在空中懸停；

(2)啟動電機，電機帶動主動齒輪旋轉(zhuǎn)，主動齒輪帶動被動齒輪和圓形輪盤一起旋轉(zhuǎn)，圓形輪盤通過下滾輪機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)架帶動涵道風(fēng)扇機構(gòu)旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)的同時，啟動涵道風(fēng)扇機構(gòu)的涵道風(fēng)扇，使飛行器的四周產(chǎn)生風(fēng)場；

(3)根據(jù)具體環(huán)境情況調(diào)整涵道風(fēng)扇作業(yè)的角度和轉(zhuǎn)速，可控制風(fēng)場的方向和大??；

(4)多旋翼飛行器完成指定任務(wù)，返航懸停，關(guān)閉涵道風(fēng)扇，飛行器降落。

總的說來，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1.本發(fā)明可調(diào)整涵道風(fēng)扇的作業(yè)角度，產(chǎn)生水平方向的風(fēng)場，從而使風(fēng)場的方向與花粉的擴散方向吻合，利于花粉的擴散，提高了授粉的效率。

2.由于飛行器安裝在涵道授粉裝置的上端，即本發(fā)明的涵道授粉裝置可以有效隔離多旋翼飛行器產(chǎn)生的垂直風(fēng)場對植株授粉的影響，保證了授粉的效果。

3.本發(fā)明的授粉裝置中，涵道風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的反作用力作用于多旋翼飛行器的機身，這既不影響多旋翼飛行器的飛行姿態(tài)，同時還提供一定的升力，因此更適合多旋翼飛行器進行低空飛行，保障了輔助授粉的效果。

4.本發(fā)明的涵道授粉裝置可使飛行器的四周都產(chǎn)生風(fēng)場，提高授粉效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明飛行器和涵道授粉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是涵道授粉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是連接架的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圓板和圓形導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是電機、主動齒輪、被動齒輪、圓形輪盤、滾輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是被動齒輪、圓形輪盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是電機、主動齒輪、被動齒輪、圓形導(dǎo)軌、圓形輪盤處的結(jié)構(gòu)示意圖，從上方往下看。

圖8是被動齒輪、圓形輪盤、圓形導(dǎo)軌處的結(jié)構(gòu)示意圖，從下方往上看。

圖9是涵道授粉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，除去連接架和涵道風(fēng)扇機構(gòu)。

圖10是涵道風(fēng)扇機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11是涵道支座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12是涵道風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為連接架，2為旋轉(zhuǎn)架，3為涵道風(fēng)扇機構(gòu)，4為電機，5為圓板，6為連接板，7為鋁柱，8為圓形導(dǎo)軌，9為主動齒輪，10為被動齒輪，11為圓形輪盤，12為滾輪，13為滾輪軸，14為上滾輪機構(gòu)，15為下滾輪機構(gòu)，16為立板，17為旋轉(zhuǎn)板，18為涵道風(fēng)扇，19為涵道支座，20為基塊，21為橫向桿，22為縱向桿，23為固定塊，24為鑲嵌板，25為飛行器。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實施方式來對本發(fā)明做進一步詳細的說明。

結(jié)合圖1至圖12所示，一種用于多旋翼飛行器的涵道授粉裝置，包括設(shè)有圓板的連接架，圓形導(dǎo)軌，旋轉(zhuǎn)架，電機，主動齒輪，被動齒輪，圓形輪盤，多個涵道風(fēng)扇機構(gòu)。飛行器安裝在連接架的上端，圓板位于連接架的下端，圓板嵌入圓形導(dǎo)軌的圓周內(nèi)壁，被動齒輪固定在圓形輪盤的上端面，電機的輸出端與主動齒輪相接，主動齒輪和被動齒輪相嚙合，被動齒輪位于圓板的下方，旋轉(zhuǎn)架設(shè)有沿著圓周方向分布的多塊立板，每塊立板設(shè)有上下布置的上滾輪機構(gòu)和下滾輪機構(gòu)，上滾輪機構(gòu)的滾輪與圓形導(dǎo)軌的上導(dǎo)軌配合，下滾輪機構(gòu)的滾輪與圓形導(dǎo)軌的下導(dǎo)軌配合，圓形導(dǎo)軌有上導(dǎo)軌和下導(dǎo)軌，滾輪可以在導(dǎo)軌上滾動，滾輪是做圓周滾動，而圓形導(dǎo)軌和圓板是不旋轉(zhuǎn)的，下滾輪機構(gòu)的一端固定在圓形輪盤的圓周側(cè)面上，下滾輪機構(gòu)的另一端固定在立板上，多個涵道風(fēng)扇機構(gòu)沿著圓周方向設(shè)置在旋轉(zhuǎn)架的下部。

連接架包括圓板、連接板和多根鋁柱；鋁柱的上端與連接板相固定，鋁柱的下端與圓板相固定。飛行器安裝在連接板上，連接架的結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。圓板、連接板、鋁柱三者之間是固定關(guān)系，圓板與圓形導(dǎo)軌可以是固定關(guān)系。

旋轉(zhuǎn)架包括旋轉(zhuǎn)板和多塊立板，立板沿著圓周方向固定在圓形的旋轉(zhuǎn)板上，上滾輪機構(gòu)和下滾輪機構(gòu)均固定在立板上。

上滾輪機構(gòu)和下滾輪機構(gòu)均包括滾輪軸、滾輪軸承和滾輪，滾輪軸承圖中未示出。對于上滾輪機構(gòu)和下滾輪機構(gòu)而言，滾輪軸都是固定在立板上，滾輪軸承都是套裝在滾輪軸上，滾輪套裝在滾輪軸承的外圓周側(cè)面上，即滾輪軸承位于滾輪的內(nèi)部，設(shè)有滾輪軸承可以起到減少摩擦的作用。不同的是，對于下滾輪機構(gòu)而言：下滾輪機構(gòu)的滾輪軸的一端固定在圓形輪盤的圓周側(cè)面上，下滾輪機構(gòu)的滾輪軸的另一端固定在立板上；對于上滾輪機構(gòu)而言：上滾輪機構(gòu)的滾輪軸的一端固定在立板上，上滾輪機構(gòu)的滾輪軸的另一端懸空。

電機安裝在圓板上，電機的輸出端穿過圓板與主動齒輪相接。

涵道授粉裝置還包括中心軸和中心軸承(圖中未示出)，中心軸承套裝在中心軸上，圓板固定在中心軸上，圓板也是套在中心軸上，被動齒輪套裝在中心軸承的外圓周側(cè)面上。由于中心軸承的作用，可以實現(xiàn)被動齒輪旋轉(zhuǎn)，而中心軸和圓板不旋轉(zhuǎn)。

涵道風(fēng)扇機構(gòu)包括涵道風(fēng)扇和涵道支座，涵道支座包括基塊、橫向桿、兩根縱向桿、兩塊固定塊，基塊固定在旋轉(zhuǎn)板上，橫向桿固定在基塊上，一根縱向桿固定在橫向桿的一端，另一根縱向桿固定在橫向桿的另一端，一塊固定塊固定在一根縱向桿上，另一塊固定塊固定在另一根縱向桿上，涵道風(fēng)扇的外殼設(shè)有鑲嵌板，鑲嵌板嵌入固定塊的槽口內(nèi)。

旋轉(zhuǎn)板、圓板和連接板上均開有多個缺口。開有多個缺口可以減輕整體的重量。旋轉(zhuǎn)板、圓板和連接板可以采用碳纖維板。

本發(fā)明的工作原理：多旋翼飛行器起飛后，帶動涵道授粉裝置飛行到待授粉田塊的上方，同時飛行器保持低空勻速穩(wěn)定飛行，然后啟動電機和涵道風(fēng)扇，電機通過主動齒輪和被動齒輪帶動旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)，從而帶動涵道風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，在圓形導(dǎo)軌的作用下，滾輪做圓周轉(zhuǎn)動，上下滾輪可以限定圓形導(dǎo)軌不會上下竄動，飛行器通過自身飛控系統(tǒng)保持正常飛行狀態(tài)，隨著涵道風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)，會在飛行器的四周產(chǎn)生均勻風(fēng)場，實現(xiàn)高效率授粉的目的。

一種利用涵道授粉裝置進行授粉的方法，包括如下步驟：

(1)多旋翼飛行器飛起，飛到需要授粉的作物上方，保持設(shè)定高度在空中懸停；

(2)啟動電機，電機帶動主動齒輪旋轉(zhuǎn)，主動齒輪帶動被動齒輪和圓形輪盤一起旋轉(zhuǎn)，圓形輪盤通過下滾輪機構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)架帶動涵道風(fēng)扇機構(gòu)旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)的同時，啟動涵道風(fēng)扇機構(gòu)的涵道風(fēng)扇，使飛行器的四周產(chǎn)生風(fēng)場；

(3)根據(jù)具體環(huán)境情況調(diào)整涵道風(fēng)扇作業(yè)的角度和轉(zhuǎn)速，可控制風(fēng)場的方向和大小；

(4)多旋翼飛行器完成指定任務(wù)，返航懸停，關(guān)閉涵道風(fēng)扇，飛行器降落。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。