【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种播种机，特别涉及一种适用于穴播作物的小型自动播种机。
技术介绍
1、播种是农业生产中的关键环节，直接影响到作物的稳定产出和增产。为提高种植机械化、智能化、规模化，需要自动化程度高、适应性强的播种机，而现有播种机至少存在以下不足：1、部分播种机无法根据种子的特定尺寸和形状进行精确调整，导致播种过程中种子损伤率高，影响发芽率，且落种数量不够精确；2、播种深度和间距的控制不够精确，难以满足特定生长的最佳条件，影响作物生长速度和产量；3、部分播种机结构复杂，机型较大，不够轻量化；4、部分播种机针对单一作物，适用范围较窄；5、部分播种机不够智能化，缺少检测和反馈环节。
2、已公开国内专利技术专利名称“一种小型播种机”(公告号cn219437546u)将种子放入播种仓内，经过定量播种机构内部的电机驱动轴驱动定量播种辊转动从而实现定量将种子从定量种子槽间隔经下种管进入种植坑中，但其缺乏对种子形状和尺寸的考虑，不能精确控制落种数量。
3、已公开国内专利技术专利名称“一种全自动智能花生播种一体机”(公告号cn118160461a)通过传感器、单片机等实现运动路径的控制，但该专利技术缺少对落种数量、种子储备量的检测，技术人员需要及时关注落种情况和种子储备情况，难以实现完全自动化。
技术实现思路
1、本专利技术针对目前机械化种植的自动化程度低的难题，提出了一种用于穴播作物的小型自动播种机，具备更高的适应性、智能化程度和操作简便性，以解决现有播种技术中存在的不足。
2、本专利技术的技术方案为：一种适用于穴播作物的小型自动播种机，由机械系统和控制系统组成，机械系统包括后轮、电箱、第一舵机、排种器运动转盘、平动杆、种箱、第二舵机、前轮、第一电机、软管、排种器、排种器连接杆、第二电机、外壳、钢丝、排种器固定环、红外传感器和车架。
3、车架用于搭载各零部件，电箱、第一舵机、第二舵机和种箱直接固定于车架上方，外壳与车架连接并用于容纳各零部件。后轮、前轮和第一电机位于车架下方，前轮与第二舵机相连，第一舵机与排种器运动转盘相连以驱动排种器运动转盘转动，排种器运动转盘上有凸台，凸台卡入平动杆的弧形槽中，平动杆的下端穿过车架与排种器通过排种器连接杆固定。
4、排种器上端与软管下端固定，软管上端与车架的出种口固定，排种器包括三个排种器金属瓣，三个排种器金属瓣通过铰接与排种器固定环连接且分别与三根钢丝固定连接，排种器整体呈圆锥状，钢丝的上端与车架直接固定，当平动杆位于远离地面的位置时，钢丝处于松弛状态，当平动杆位于靠近地面的位置即排种器到达指定埋种深度时，钢丝处于张紧状态。
5、本专利技术一种适用于穴播作物的小型自动播种机的种箱，包括上种盘、整理器和多孔种盘，上种盘、整理器和多孔种盘位于种箱内部，上种盘和多孔种盘通过第一电机驱动，且上种盘和多孔种盘固定于轴。整理器保持静止，整理器可以单独制造并通过电焊等方式与种箱内壁固定，也可与种箱外壳一体制造。播种前，技术人员选择合适形状的多孔种盘并将其安装于轴，种箱安装完成后可以向种箱内加入种子并开始播种。上种盘的开孔与种箱上方的孔对齐时，种子落在多孔种盘上。整理器位于上种盘与多孔种盘之间，保持静止，种子经过整理器后多孔种盘上无漏种、无堆积。车架上开孔使多孔种盘上的种子落下，确保每次落种数量一致，落种时间间隔相同。
6、所述多孔种盘采用增材制造技术制造，可根据种子的形状设计孔洞大小，根据单次落种数量设计孔洞排布密度。增材制造技术成型方法包括但不限于熔融沉积快速成型技术、立体光固化成型技术，所用耗材包括但不限于abs、pla、光敏树脂等。采用增材制造技术制作多孔种盘可以降低制造难度，同时使孔洞形状与排布密度更符合作物的种植要求，且更换不同孔型的多孔种盘可用于不同作物的种植，实现一机多用。此外，采用增材制造技术有利于实现播种机轻量化，尤其有利于降低播种箱部分的重量，降低驱动电机的载荷要求。
7、本专利技术一种适用于穴播作物的小型自动播种机的排种器运动机构，包括排种器运动转盘和平动杆，排种器运动转盘的凸台结构在平动杆的弧形滑槽中往复运动，弧形滑槽使平动杆的运动为变速运动，实现排种器变速向下运动，排种器向下运动的过程中，软管伸长，同时种子通过软管，而种箱处于静止状态，避免种箱中的种子在播种过程中随种箱上下运动，从而减少对种子的损伤。本专利技术所述排种器为三瓣式，包含三个排种器金属瓣，整体呈锥形，有利于钻入土壤并排种。排种器的三个排种器金属瓣分别以钢丝固定于车架，使排种器向下运动过程中可自动打开并释放种子。
8、种子自种箱上方加入，车架下部安装用于驱动排种机构转动的电机。种子落入种箱后，首先落在上种盘上方，上种盘与多孔种盘同步转动，使种子通过种箱上方开口，间歇落在多孔种盘上，种子通过整理器后被扫入多孔种盘的孔洞中并整齐排布，当种子转至车架的通孔上方时，3至4粒种子通过软管向下落入排种器中，同时排种器运动转盘转动，使平动杆向下运动，排种器随之向下运动并钻入土壤，钢丝张紧，牵引排种器张开，种子通过排种器后被埋入土壤，排种器运动转盘带动平动杆与排种器向上运动，钢丝松弛，排种器关闭并离开土壤，完成播种动作。
9、本专利技术一种适用于穴播作物的小型自动播种机的两个第二电机位于两个后轮之间，分别驱动两个后轮运动。
10、本专利技术一种适用于穴播作物的小型自动播种机，通过移动端人机交互设备，将田地尺寸以及播种间距输入到交互设备中，设备进行数据计算进行路径规划，并将田地信息以及规划的路径以图像形式进行展示。如果路径不符合要求，可进行人为修改。路径确认后，将路径信息传递到播种机控制系统。播种机控制系统进行自动控制，并将检测到的信息通过无线传输传递到显示设备中，进行实时显示，用户可通过画面看到播种机的实时位置以及播种状态。如果遇到播种机故障不能按照规定路径进行运作，将会传递故障信息至显示设备中，进行报警。
11、本专利技术一种适用于穴播作物的小型自动播种机的控制系统，包括传感输入系统和运动系统。
12、本专利技术一种适用于穴播作物的小型自动播种机的传感输入系统主要包括超声波传感器、电机速度传感器、红外传感器。红外传感器直接固定于排种器固定环，设定种子掉落数量阈值，种子落下时可检测种子数量，如果种子掉落数量小于阈值或者等于零，则需要进行故障报警，进行种盘转动检测以及及时进行种子补充。采用超声波传感器进行障碍物检测，如果遇到大型障碍物，播种机可进行转向，绕过障碍物进行播种。对于传感器检测到的数据，除了输入到控制模块进行数据计算和控制，也将进行数据传输，输入至相连接的移动设备中。对于播种机距离以及转向数据，进行数据处理后，可在移动设备中进行播种机位置的实时画面显示。其他传感器数据可在界面进行数据显示。此外，移动端有报警设置，当播种机遇到故障或者种子缺乏，可通过数据传输至移动端进行报警，使用人员可及时进行检修和种子补充。
13、本专利技术一种适用于穴播作物的小型自动播种机的运动系统包括第二舵机的前轮角度控制、第二电机的后轮转速本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于穴播作物的小型自动播种机，由机械系统和控制系统组成，其特征在于：机械系统包括后轮、电箱、第一舵机、排种器运动转盘、平动杆、种箱、第二舵机、前轮、第一电机、软管、排种器、排种器连接杆、第二电机、外壳、钢丝、排种器固定环、红外传感器和车架，车架用于搭载各零部件，电箱、第一舵机、第二舵机和种箱直接固定于车架上方，外壳与车架连接并用于容纳各零部件；后轮、前轮和第一电机位于车架下方，前轮与第二舵机相连，第一舵机与排种器运动转盘相连以驱动排种器运动转盘转动，排种器运动转盘上有凸台，凸台卡入平动杆的弧形槽中，平动杆的下端穿过车架与排种器通过排种器连接杆固定；排种器上端与软管下端固定，软管上端与车架的出种口固定，排种器包括三个排种器金属瓣，三个排种器金属瓣通过铰接与排种器固定环连接且分别与三根钢丝固定连接，排种器整体呈圆锥状，钢丝的上端与车架直接固定，当平动杆位于远离地面的位置时，钢丝处于松弛状态，当平动杆位于靠近地面的位置即排种器到达指定埋种深度时，钢丝处于张紧状态；种箱包括上种盘、整理器和多孔种盘，上种盘、整理器和多孔种盘位于种箱内部，上种盘和多孔种盘通过第一电机驱动，且上种盘
2.根据权利要求1所述的一种适用于穴播作物的小型自动播种机，其特征在于：所述多孔种盘采用增材制造技术制造，根据种子的形状设计孔洞大小，根据单次落种数量设计孔洞排布密度；所用耗材包括ABS、PLA或光敏树脂。
3.根据权利要求1所述的一种适用于穴播作物的小型自动播种机，其特征在于：两个第二电机位于两个后轮之间，分别驱动两个后轮运动。
4.根据权利要求1所述的一种适用于穴播作物的小型自动播种机，其特征在于：控制系统包括传感输入系统和运动系统，传感输入系统主要包括超声波传感器、电机速度传感器、红外传感器，红外传感器直接固定于排种器固定环，设定种子掉落数量阈值，种子落下时可检测种子数量，采用超声波传感器进行障碍物检测，对于传感器检测到的数据，输入到控制模块进行数据计算和控制，或将进行数据传输，输入至相连接的移动设备中；对于播种机距离以及转向数据，进行数据处理后，在移动设备中进行播种机位置的实时画面显示；其他传感器数据在界面进行数据显示；移动端有报警设置，当播种机遇到故障或者种子缺乏，通过数据传输至移动端进行报警。
5.根据权利要求4所述的一种适用于穴播作物的小型自动播种机，其特征在于：运动系统包括第二舵机的前轮角度控制、第二电机的后轮转速控制、第一电机的上种盘与多孔种盘的转速控制以及第一舵机的排种器往复控制，由STM32与ESP32结合起来进行控制；通过STM32单片机进行信息采集与处理，并对播种机进行运动控制以及播种控制；ESP32进行数据传输，将移动端与播种机连接起来，用户通过ESP32WIFI模块在移动端进行设备控制，当设备出现故障时，设备或通过ESP32WIFI模块在移动端报警。
6.根据权利要求5所述的一种适用于穴播作物的小型自动播种机，其特征在于：播种机初始化后，根据播种间距进行给定值输入，进行电机转速-距离串级控制，直流减速电机带有霍尔编码器，通过磁感应实现转速采集，进行副回路负反馈控制；通过速度积分计算出播种机移动距离，与给定距离进行比较进行主回路负反馈控制；电机转速-距离串级负反馈控制可以通过控制第二电机速度来控制播种机移动距离；当播种机移动到播种位置后，播种机停止，进行播种；播种完成后，第二电机继续转动，播种机运动；对于播种机转向问题，通过控制第二舵机进行前轮转向控制，从而达到播种机转向的效果。
7.根据权利要求5所述的一种适用于穴播作物的小型自动播种机，其特征在于：对于后轮的两个第二电机的转动，采用PID控制方法，两个第二电机分别控制两个后轮，通过霍尔编码器进行转速采集，通过数据处理，采用PID控制方法控制两第二电机转速。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于穴播作物的小型自动播种机，由机械系统和控制系统组成，其特征在于：机械系统包括后轮、电箱、第一舵机、排种器运动转盘、平动杆、种箱、第二舵机、前轮、第一电机、软管、排种器、排种器连接杆、第二电机、外壳、钢丝、排种器固定环、红外传感器和车架，车架用于搭载各零部件，电箱、第一舵机、第二舵机和种箱直接固定于车架上方，外壳与车架连接并用于容纳各零部件；后轮、前轮和第一电机位于车架下方，前轮与第二舵机相连，第一舵机与排种器运动转盘相连以驱动排种器运动转盘转动，排种器运动转盘上有凸台，凸台卡入平动杆的弧形槽中，平动杆的下端穿过车架与排种器通过排种器连接杆固定；排种器上端与软管下端固定，软管上端与车架的出种口固定，排种器包括三个排种器金属瓣，三个排种器金属瓣通过铰接与排种器固定环连接且分别与三根钢丝固定连接，排种器整体呈圆锥状，钢丝的上端与车架直接固定，当平动杆位于远离地面的位置时，钢丝处于松弛状态，当平动杆位于靠近地面的位置即排种器到达指定埋种深度时，钢丝处于张紧状态；种箱包括上种盘、整理器和多孔种盘，上种盘、整理器和多孔种盘位于种箱内部，上种盘和多孔种盘通过第一电机驱动，且上种盘和多孔种盘固定于轴；整理器保持静止，整理器单独制造并通过电焊等方式与种箱内壁固定，或整理器与种箱外壳一体制造；排种器运动机构包括排种器运动转盘和平动杆，排种器运动转盘的凸台结构在平动杆的弧形滑槽中往复运动，弧形滑槽使平动杆的运动为变速运动，实现排种器变速向下运动。
2.根据权利要求1所述的一种适用于穴播作物的小型自动播种机，其特征在于：所述多孔种盘采用增材制造技术制造，根据种子的形状设计孔洞大小，根据单次落种数量设计孔洞排布密度；所用耗材包括abs、pla或光敏树脂。
3.根据权利要求1所述的一种适用于穴播作物的小型自动播种机，其特征在于：两个第二电机位于两个后轮之间，分别驱动两个后轮运动。
4.根据权利要求1所述的一种适用于穴播作物的小型自动播种机，其特征在于：控制系统包括传感输入系统和运动系统，传感输入系统主要...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡妍如，席云婷，陈慧琪，杨鑫鑫，安瑛，郭青，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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