可单向摆动的无驱动折叠型无人机条播导种投种

本发明涉及农业航空，具体涉及的是一种可单向摆动的无驱动折叠型无人机条播导种投种管装置。背景技术：1、配备高精度自主飞行功能的多旋翼植保无人机因具有航线精准、自主飞行稳定性高和操作简单等特点，在农业中的应用场景越来越丰富。借助现有植保无人机平台进行航空播种，可有效补充弥补地面机具在粘重田地通过性不高、在散乱小地块作业效益低等不足短处。2、目前，无人机播种作业方式主要以撒播和点射播为主。前者多采用离心甩盘式播撒装置，种子排出后无约束落至地面，落点散乱无序，不利于作物生长过程中通风采光和田间管理。为实现更加有序的飞播，中国专利cn111674550a公布了一种无人机精量直播系统，该精量点穴直播系统利用播种轮将料筒内的种子装运至分料器中，分流器下端与若干分流管相连，分流器中的物料被均匀分入分流管，并在运输气流作用下迁徙至投料口，投料口呈扇形放射状展开。中国专利cn112693614a公开了一种点射式投种方法及配套装置，该装置利用摩擦力加速原理使水稻种子获得较大投种速度，使水稻种子射向目标位置。中国专利cn114180066a公开了一种无人机气动射播方法及配套装置，该装置工作时利用加速气流加速通道内种子的下落过程，使水稻种子快速掉入种床。中国专利cn113950907a公开了一种无人机精量条播装置，该装置包括精量排种器和可折叠导种管，该装置运行时，先控制可折叠导种管展开，种子在导种管的定向引导约束下掉至目标靶位。3、上述无人机点射播装置主要是通过增加物料投种速度，使得种子快速脱离无人机旋翼风场，减小风场对种子的扰动时长；但是较大的投种动能使得种子在干旱的土壤中发生弹跳。而上述依靠自动折叠导种管抑制旋翼气流干扰的无人机条撒播装置作业过程中时，种子颗粒运移轨迹容易受无人机旋翼风干扰，导种投种管必须具备足够的长度才能保证较好的成条效果，而当大载重强气流干扰下过长、过重的导种管会使得依靠舵机自动化折叠过程变得困难或不经济。技术实现思路1、本发明要解决的技术问题是针对以上问题和要求，提供一种可单向摆动的无驱动折叠型无人机条播导种投种管装置。2、为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：3、可单向摆动的无驱动折叠型无人机条播导种投种管装置，包括条播排种器连接装置、导种投种管限位装置、导种投种管、可摆动导种机构和横杆，所述条播排种器连接装置用于将导种投种管与外接排种器的排种口连接，所述导种投种管的上下两端分别与条播排种器连接装置和可摆动导种机构铰链式连接，能利用导种投种管自重实现起飞时的无驱动展开和利用机身自重实现降落时的无驱动折叠，所述横杆用于固定连接多个导种投种管，所述导种投种管与条播排种器连接装置之间还设置有导种投种管限位装置，所述导种投种管限位装置能约束导种投种管与条播排种器保持90°或180°固定连接或者解除约束固定，所述可摆动导种机构能在外力作用下向一个固定方向摆动，所述可摆动导种机构包括多个顺次连接的单向摆动单元，所述单向摆动单元包括单向摆动组件和柔性波纹管。4、在播种作业前先明确不同载重多旋翼无人机及其配套旋翼所形成风场在垂直空间内分布范围与风场在近地面处形成的卷扬涡流强度，并调节导种投种管长度，确保投种位置分布在旋翼风场及其附属涡流场外或者气流扰动强度较弱处；无人机进入田间播种作业阶段时，根据种床平整度选择相应作业方式：对于前茬作物留茬较高的种床，采取导种投种管近地悬空投种作业；对于无明显起伏的种床，采取导种投种管拖地作业，使投种位置接近种床，减小种子与种床之间碰撞异位程度。无人机起飞过程中，所述限位装置解除导种投种管的限制，导种投种管依靠自身重力摆动至既定投种位置，并再次通过限位装置约束导种投种管摆动，实现无驱动展开过程；无人机降落过程中，所述限位装置解除导种投种管的限制，导种投种管在无人机重力作用、投种降落辅助轮和降落辅助轮的引导下摆动至水平状态，实现无驱动折叠过程；所述管末端固定机构将若干套单向摆动无驱动折叠型导种投种管连为一体，确保导种投种管导种投种、起飞和降落过程中的同步性。5、进一步的，所述导种投种管限位装置采用常闭电磁铁驱动的限位装置。6、所述可单向摆动的无驱动折叠型导种投种管装置安装在排种器装置底部，所述排种器装置搭载在无人机的挂载横杆上，所述导种投种管末端固定机构安装在若干可单向摆动的无驱动折叠型导种投种管装置末端，用于提高导种投种管的摆动同步性。7、进一步的，所述可单向摆动的无驱动折叠型导种投种管装置中的条播排种器连接装置包括燕尾滑块、落料口和安装槽；燕尾滑块可与排种器装置底部快速滑动连接，并通过销钉锁紧；落种口与排种器装置底部的种子出口对齐连通；安装槽用于固定安装碳纤维导种管。8、进一步的，所述可单向摆动的无驱动折叠型导种投种管装置中常闭电磁铁驱动的限位装置包括电磁铁安装底座、常闭电磁铁和限位部件；电磁铁安装底座固定连接在条播排种器连接装置后端侧壁上；常闭电磁铁固定连接在电磁铁安装底座表面；限位部件固定连接在条播排种器连接装置前端侧壁上；常闭电磁铁的推杆插入限位部件限位孔中。9、进一步的，所述可单向摆动的无驱动折叠型导种投种管装置中的碳纤维导种管包括进种口、前端安装部件和硬质碳纤维中空管；前端安装部件与条播排种器连接装置中的安装槽采用铰链式连接，并固定在限位装置中限位部件的底部；进种口与条播排种器连接装置中的落种口对齐连通；硬质碳纤维中空管用于定向输送种子。10、进一步的，所述可单向摆动的无驱动折叠型导种投种管装置中的单向摆动组件由若干个连接关节头尾串联组成，相邻连接关节并采用铰链式连接，相邻连接关节仅能沿铰接处轴向转动，并带动单向摆动组件沿着同一方向摆动；连接关节包括榫槽、降落辅助轮、约束带、关节和凸榫；降落辅助轮设置在关节两侧，用于辅助导种投种装置无驱动展开与折叠；约束带穿过关节侧壁通孔；11、进一步的，单向摆动组件可由以下组合方式的连接关节构成：1.所有连接关节长度一致，2.所有连接关节长度不一致，3.部分连接关节长度一致，其余连接关节长度不一致。12、进一步的，所述柔性波纹管前端嵌套连接在硬质碳纤维中空管末端；若干头尾串联铰接连接关节所组成的单向摆动组件通过约束带固定在柔性波纹管一侧，并与柔性波纹管连为一体；相邻连接关节仅能沿铰接处轴向转动，限制单向摆动组件仅能沿着同一方向摆动，使得柔性波纹管只有前飞方向的摆动而无横向摆动，进而提高投种后种子分布均性。13、进一步的，所述单向摆动无驱动折叠型导种投种管中的末端导流组件包括连接榫槽、投种降落辅助轮和v型导流槽；连接榫槽与单向摆动组件末端连接关节中的凸榫相互嵌套并采用铰链式连接；柔性波纹管套接在末端导流组件前端；投种降落辅助轮与末端导流组件两侧转动连接，用于辅助拖地投种过程与导种投中装置折叠过程；v型导流槽设置在末端导流组件末端，用于引导种子流。14、进一步的，所述导种投种管末端固定机构包括固定管和弹性管卡；所述弹性管卡与所述连接关节中关节的背面固定连接；所述固定管与弹性管卡紧扣连接，将若干可单向摆动的无驱动折叠型无人机条播导种投种管装置末端连接为一体，以提高作业过程中导种投种管末端的摆动同步性。15、作为优选，所述硬质碳纤维中空管的长度为500mm–2000mm。16、作为优选，所述硬质碳纤维中空管的管壁厚度为1mm，管内径为10mm–30mm。17、作为优选，所述柔性波纹管材质为柔性聚乙烯。18、作为优选，所述柔性波纹管长度为500mm–2000mm。19、作为优选，所述柔性波纹管管壁厚度为1mm，管内径为10mm–30mm。20、作为优选，所述关节厚度为6mm。21、作为优选，所述硬质碳纤维中空管长度与所述柔性波纹管长度比例应该大于1：1。22、作为优选，所述单向摆动组件中连接关节数量为5–20个。23、作为优选，所述连接关节中关节长度为50mm–200mm。24、作为优选，所述约束带可选用低成本扎带。25、作为优选，所述末端聚流单元长度为50mm–100mm。26、作为优选，所述降落辅助轮和投种降落辅助轮3-6-2均使用镂空设计，以减轻重量。27、作为优选，所述降落辅助轮外径为20–60mm。28、作为优选，所述投种降落辅助轮外径为20–60mm。29、作为优选，所述固定管的材质为中空碳纤维管。30、作为优选，所述固定管长度为1500mm–2400mm，管壁厚度为1mm，管外径为4mm–8mm。31、作为优选，所述弹性管卡可安装在单向摆动组件末端第1至第5个连接关节处。32、本发明的有益效果为：所述可单向摆动的无驱动折叠型无人机条播导种投种装置采用模块化设计，各个部件均可快速拆卸与连接；所述硬质碳纤维中空管、波纹管长度和单向摆动组件数量根据不同载重多旋翼无人机及其配套旋翼所形成风场在垂直空间内分布范围与风场在近地面处形成的卷扬涡流强度进行调节，确保投种位置分布在扰动气流场外；可单向摆动的无驱动折叠型无人机条播导种投种装置根据地表状况采取不同的作业方模式；作业前，操作员先观察田间地表情况，如果种床表面平整无明显留茬，可以降低无人机飞行高度，使投种降落辅助轮接触种床，碳纤维管垂直于种床，若干铰接后的单向摆动组件绕铰接处转动带动波纹管弯曲，形成直曲状导种线，将种子准确运移至种床表面预定位置；如果种床表面残茬高度较大，可适当提高无人机飞行高度，使得投种降落辅助轮脱离种床，重力驱使碳纤维管与波纹管相互平行，形成长直状导种线，使导种管内部的种子不受无人机旋翼风场的扰动，准确无误地落入田间预定位置。无人机降落过程中，所述投种降落辅助轮和降落辅助轮可将无人机重力转化为驱动导种投管倾斜的推力，使得无人机降落过程中导种投种管与地面角度逐渐减小，直至无人机安全降落至地面，实现任意长度导种投种管在无需额外加装驱动装置条件下的倾斜折叠。33、所述导种投种管末端固定机构可将若干可单向摆动的无驱动折叠型无人机条播导种投种管装置末端连接为一体，实现作业过程导种投种管末端运动同步性，使各个导种管内种子运动状态相互一致，进而确保种子田间落点分布均匀性。