一种自重力式物料箱流量均匀控制装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及农用无人飞行器低空作业的技术领域，尤其是指一种自重力式物料箱流量均匀控制装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]农用无人飞行器低空作业领域主要包含喷药作业、辅助授粉作业、撒播作业和农情信息监测作业等方面。目前各类无人机在上述领域中的应用正在蓬勃开展，但尚未达到成熟应用的程度。影响无人机在农业领域应用的原因有很多，作业效果不佳是其中的一个重要因素。例如当前影响农用无人机撒播作业效果的因素有飞行器飞行速度和高度、飞行器的航线、撒播装置的流量均匀度、密度和撒播幅宽等。其中撒播均匀度是决定整个撒播作业效果的重要参数。考虑到无人飞行器载重偏小的现状，挂载装置需要尽可能的减小体积与重量，依靠物料自身重力将物料从物料箱中排除是轻便、简单的工作方式；但是普遍存在的问题是随着物料箱内物料的逐渐减小，依靠物料自身重力的方式导致物料箱底部压力非线性减少，使物料流出量不均匀，进而导致撒播装置撒播量不均匀，从而影响无人机播种的效果。如果能设计出简单易行的流量调节装置，使得物料箱出口处物料流量均匀，将有利于提高撒播均匀度，改善作业效果。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑可靠、实用性强、重量轻、控制方式简便可调节物料箱均匀流量的自重力式物料箱流量均匀控制装置及其控制方法。
[0004]为实现上述目的，本发明所提供的技术方案其自重力式物料箱流量均匀控制装置，包括有第一流量调节板、第二流量调节板、第三流量调节板、带第一机械臂的第一舵机、带第二机械臂的第二舵机、带第三机械臂的第三舵机、舵机控制器及装于物料箱上的固定架，其中，所述物料箱为上、下开口的箱体，其上开口为进料口，下开口为出料口 ；所述第一流量调节板通过第一机械臂与第一舵机连接，所述第二流量调节板通过第二机械臂与第二舵机连接，所述第三流量调节板通过第三机械臂与第三舵机连接，该第一流量调节板、第二流量调节板、第三流量调节板呈上、中、下分布于物料箱的下部，其形状大小与物料箱下部内腔相匹配，并可由各自相应的舵机带动实现插入该物料箱内阻挡物料或抽离出该物料箱，且插入后，该第一流量调节板、第二流量调节板与物料箱之间形成有第一间隔室，该第二流量调节板、第三流量调节板与物料箱之间形成有第二间隔室；所述第一舵机、第二舵机、第三舵机、舵机控制器分别装于固定架上，该第一舵机、第二舵机、第三舵机由舵机控制器控制，通过调节第一流量调节板、第二流量调节板、第三流量调节板的开合来使得物料流量均匀排出。
[0005]所述第一舵机、第二舵机、第三舵机由舵机控制器输出PWM信号控制，用PWMl、PWM2、PWM3分别表示第一、二、三舵机的PWM控制信号；当PWM为O时，舵机控制各自的流量调节板为完全封住物料箱下部的状态；iPWM为100%时，表不航机控制各自的挡板为完全打开物料箱下部的状态；当PWM在0-100%时，表示流量调节板的开度在相应的百分比变化。
[0006]所述物料箱的下部侧壁上开设有供第一流量调节板和第二流量调节板水平插入或抽出的穿插口 ；所述第三流量调节板贴合封堵或贴合抽离物料箱下部的出料口。
[0007]所述物料箱的上部呈筒状，其中部呈漏斗状，其下部呈管道状。
[0008]所述第一流量调节板、第二流量调节板、第三流量调节板的形状为一个矩形拼接一个半圆；所述穿插口为环形开口。
[0009]本发明所述的自重力式物料箱流量均匀控制装置的控制方法，包括以下步骤:
[0010]I)物料箱装载物料后，初始化，第一舵机、第二舵机、第三舵机的PWM均为0，表示三个舵机控制各自的流量调节板均为完全闭合状态；
[0011 ] 2)延时 a 秒，PWMl 为 100 %，PWM2、PWM3 为 O，间隔 b 秒后，PWMl 为 O，PWM2 为 100 %，PWM3为O ;其中，a为普通延时，b为物料在自然重力下装满第一间隔室的时间；
[0012]3)间隔(:秒后，PWM2为0，PWM3为n%，同时PWMl为100%;其中，c为物料在自然重力下从第一间隔室流入第二间隔室的时间；n为流量调节板的开度百分比，根据流量需要自由调节，以确保物料均匀流出；
[0013]4)判断物料是否排净，如果没有排净，则循环上述步骤2)和3)，如果排净，则重置PWMl、PWM2、PWM3为O，关闭流量调节板。
[0014]本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:
[0015]1、本发明能够使物料流出更均匀，流量大小可以随着第三流量调节板的开度而调整，进而使得物料箱出口处的物料流量均匀，解决了目前多旋翼飞行器低空作业撒播种子区域不均的问题。
[0016]2、本发明装置原理简单、结构灵巧、操作和维护简便，适合于干燥、流动性强、颗粒体积小的物料作业，效果更佳。
【附图说明】
[0017]图1为本发明所述自重力式物料箱流量均匀控制装置的主视图。
[0018]图2为本发明所述自重力式物料箱流量均匀控制装置的侧视图。
[0019]图3为图2的A-A剖视图。
[0020]图4为图2的B-B剖视图。
[0021]图5为本发明所述自重力式物料箱流量均匀控制装置的控制流程图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0023]如图1至图4所示，本实施例所述的自重力式物料箱流量均匀控制装置，专用于多旋翼飞行器低空作业的自重力式机载物料箱，它包括有第一流量调节板1、第二流量调节板2、第三流量调节板3、带第一机械臂4的第一舵机5、带第二机械臂6的第二舵机7、带第三机械臂8的第三舵机9、舵机控制器10及装于物料箱11外侧的固定架12。
[0024]所述物料箱11为上、下开口的箱体，其上开口为进料口，其下开口为出料口 ；该物料箱11所用材质为塑料，其上部呈筒状，其中部呈漏斗状，其下部呈管道状；该物料箱11的筒状上部半径为20-30cm，长度为10-25cm ;该物料箱11的漏斗状中部长度为10-30cm ;该物料箱11的管道状下部半径为l_5cm，长度为10-30cm。
[0025]所述第一流量调节板I通过第一机械臂4与第一舵机5连接，所述第二流量调节板2通过第二机械臂6与第二舵机7连接，所述第三流量调节板3通过第三机械臂8与第三舵机9连接，该第一流量调节板1、第二流量调节板2、第三流量调节板3呈上、中、下分布于物料箱11的管道状下部，其形状大小与物料箱下部内腔相匹配；所述第一流量调节板1、第二流量调节板2、第三流量调节板3的形状为一个矩形拼接一个半圆，所用材质为塑料或木板；物料箱11的下部侧壁上开设有供第一流量调节板I和第二流量调节板2水平插入或抽出的穿插口，穿插口为环形开口，所述第三流量调节板3贴合封堵或贴合抽离物料箱下部的出料口 ；所述第一流量调节板1、第二流量调节板2、第三流量调节板3由各自相应的舵机带动实现水平插入该物料箱11内阻挡物料或抽离出该物料箱11 (舵机通过旋