基于六旋翼无人机的定量供种离心式水稻播种装置设计与试验

摘要

【目的】针对南方丘陵水稻机械化种植的农机下田作业难、水网平湖交织区泥脚深易陷车等问题,基于3WWDZ-16A六旋翼无人机不受地形限制、高效、便捷等优点,配套研制了一种定量供种离心式水稻播种装置。【方法】以长粒型杂交籼稻万象优华占、中粒型常规籼稻黄华占和短粒型杂交粳稻甬优12为试验对象,测试了其机械物理特性,并计算确定了种箱容积和结构;理论分析确定了定量供种螺旋直径和临界转速,开展了螺旋转速20~100 r/min播种量稳定性的台架试验,明确了定量供种螺旋转速与播种量的线性关系。以无人机前进速度(1.5~2.5 m/s)、作业高度(1.5~2.5 m)和螺旋转速(30~50 r/min)为自变量,开展了该装置的全因素飞播试验,并通过分布均匀度、实际落种量误差和有效播宽评价其播种性能。【结果】该装置能实现定量播种万象优华占、黄华占和甬优12,且落种量呈现中间集中两侧减少现象,其前进速度和定量供种螺旋的转速直接影响落种量,且实际落种量误差随着前进速度增大而逐渐趋于稳定,并构建了无人机播种的有效幅宽与前进速度、作业高度和螺旋转速的数学模型,分布均匀度主要集中在10%~35%,实际落种量误差处于0~25%范围。基于无人机飞播的最佳运行参数,开展了田间试验。当无人机前进速度为2.0 m/s、作业高度为2.00 m和螺旋转速为20 r/min时,该装置飞播野香优2号有效播宽6 m,播种量变异系数为18.70%,实际落种量误差为13.64%。【结论】研制的水稻播种装置满足水稻播种农艺要求和无人机飞播行业标准,为无人机水稻播种技术和装备研究提供参考。