一种可主动换种、自动卸种的气吸式水稻小区育种单粒精量排种器

本发明涉及农业机械领域，具体涉及一种可主动换种、自动卸种的气吸式水稻小区育种单粒精量排种器。

背景技术：

1、水稻是我国三大主粮之一，在对水稻进行优势品种选育时，常采用小区育种田间试验的技术手段；小区育种田间试验需要将试验地分割成若干小区，在每个小区中播种不同的种子，是根据农艺要求直接、直观地从各种土壤环境中得出不同品系种子的品质状况，以及选择优良种子最有效的方法；其中，播种作业是小区育种田间试验的重要组成部分；与大田播种作业相比，小区播种作业在每个小区的终点都要将种腔内剩余的种子全部清出，以保证不与下一小区的种子发生混杂。目前，我国水稻小区育种试验播种环节尚无适配的专用排种装置，仍以人工育种为主，尤其在南方种植区，小区育种试验播种作业环境以水田作业模式为主，存在作业工序繁多、效率低下、周期长且劳动强度大的特点，不同人员播种方式难以保持一致，播种过程稳定性差、精确度低，严重影响了育种试验的质量和数据搜集的可靠性。因此，研制高性能、标准化且农艺融合度高的水稻小区育种精量播种机势在必行。

2、排种器是播种机的核心部件，决定着播种机的最终的作业性能。研制专用的水稻小区育种单粒精量排种器是小区育种播种机构解决上述问题的重要途径。目前，结合水稻小区育种田间播种试验需频繁换种、自动卸种和精量播种的农艺模式，发明人发现：水稻小区育种单粒精量排种器需要具备份量供种、单粒播种和余种自净的功能，同时还应针对一个小区试验要播种多品系稻种的特点，具备主动换种、连续供种的功能。

3、目前市场上已有的水稻小区育种排种器仍以半自动化的人工换种为主，作业效率低，人工成本高，并且排种器单粒播种合格率较低，育种过程存在种源的浪费现象；比如cn114747338 a公开的一种水稻育种小区精密播种的排种器，虽采用了凸轮自动换种模式，但自动控制精度和换种效率低，缺乏自动卸种系统，在人工供种作业时易出现不同品系稻种播种顺序错误的工况，增加了育种过程的额外负担。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种可主动换种、自动卸种的气吸式水稻小区育种单粒精量排种器，满足小区育种播种过程中需频繁换种、自动供种、快速清种、防止混种的技术要求。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种可主动换种、自动卸种的气吸式水稻小区育种单粒精量排种器，包括：存储和更换种子的换种机构、排出种子的排种机构、清理和存储剩余种子的卸种机构；换种机构具有可开合的落种口，排种机构具有进种口、排种口、可开合的卸种口，进种口位于充种室，卸种口位于充种室的下端；卸种机构包括余种收集盒；换种机构位于排种机构上方，落种口与进种口连通；卸种机构位于排种机构下方，余种收集盒接住卸种口掉落的种子。

4、作为一种优选，换种机构包括种盒、换种盘、识别模块、第一驱动部、第二驱动部、换种盘底座、充种滑道；换种盘为圆环形，换种盘上设有n个排列成圆环的种盒槽，换种盘上装有与种盒槽一一对应设置的种盒，换种盘可根据小区育种试验要求，装载n类不同品系种子，完成小区育种试验连续作业的目标；换种盘底座为圆盘形，换种盘底座上设有一个落种口；第二驱动部驱动换种盘相对于换种盘底座转动，从而使种盒槽逐一与落种口正对；第一驱动部包括一个将落种口打开或关闭的挡板，第一驱动部安装在换种盘底座上；充种滑道设置在落种口和进种口之间；识别模块用于识别种盒，n取大于等于3的正整数。

5、作为一种优选，种盒上贴有二维码，识别模块识别二维码信息。

6、作为一种优选，第一驱动部包括齿条、齿轮、舵机支架、第一舵机；第一舵机安装舵机支架上，舵机支架安装在换种盘底座上；齿轮与第一舵机固连，第一舵机驱动齿轮转动，齿轮驱动齿条做直线运动，齿条带动挡板平动。

7、作为一种优选，挡板和齿条为一体式结构，挡板位于齿条的一端，挡板和齿条成“l”形。

8、作为一种优选，第二驱动部包括电机法兰、电机齿轮、电机支架、电机；电机安装在电机支架上，电机支架安装在换种盘底座上；电机齿轮与电机法兰固连，与电机轴同步转动；换种盘上设有与电机齿轮啮合传动的齿形缺口。

9、作为一种优选，排种机构包括气吸式排种器本体和充种室斜面，充种室斜面设置在气吸式排种器本体内以隔出充种室；充种室斜面包括第一斜面、第二斜面、第三斜面；第一斜面的下端与第二斜面的上端相接，第一斜面与水平面的夹角小于第二斜面与水平面的夹角，第一斜面和第二斜面隔出上部宽大、下部聚拢的充种室；第三斜面的侧边与第二斜面的侧边相接，以形成向下聚拢的空间；卸种口形成于第二斜面和第三斜面的下端。

10、作为一种优选，气吸式排种器本体包括转动的吸种盘，吸种盘上设有多个圆环形排列的吸种孔，吸种孔直径为1.4cm-1.6cm。

11、作为一种优选，气吸式排种器本体上设有红外传感器安装孔，感应充种室内是否有种子的红外传感器安装在红外传感器安装孔。

12、作为一种优选，卸种机构还包括第二舵机、舵盘、卸种板、红外传感器；第二舵机安装在排种机构上，第二舵机通过舵盘与卸种板连接，以驱动卸种板摆动，开启或闭合卸种口；红外传感器安装在排种机构内，检测充种室内是否有种子，以决定卸种口的开启或闭合状态。

13、本发明的原理是：

14、将换种机构、排种机构、卸种机构连用，通过主动换种、连续供种、自动清种的方式提高了小区育种精量播种技术的精确性，满足了水稻小区育种播种作业阶段需防止混种的农艺要求，提高了水稻小区育种过程的作业效率，避免了人工育种环节产生的潜在试验误差。

15、对换种机构进行设计，设计转盘式换种机构，并由识别模块读取种盒内种子信息，可准确更换种子。

16、对排种机构进行优化设计，设置充种室斜面，可使水稻种子堆积在一起，提高水稻种子的吸种率。将充种室斜面和位于底部的卸种口连用，保证种子完全卸除，没残留。将第一斜面的上端靠近吸种孔设置，保证种子若掉落也只会回到充种室内，避免种子掉落至充种室外的其他地方而导致错误落种，因为小区育种对种子数量的精确度要求很高。

17、对卸种机构进行设计，设置红外传感器，检测充种室内是否有种子，并根据检测结果控制卸种口的开启或闭合状态，实现可靠卸种，保证下一轮种子小区育种的正常进行。

18、本发明具有如下优点：

19、1.将主动换种、连续供种、自动清种功能相结合，适合小区育种的农艺要求。

20、2.设计转盘式换种机构，结构简单，种子更换方便快捷。

21、3.采用识别模块与二维码结合的方式，可获得种盒的到位信息，以及种盒内种子信息。

22、4.排种机构内增设充种室斜面，将充种室隔成从上往下逐渐聚拢的结构，可使水稻种子堆积在一起，提高水稻种子的吸种率，充种室斜面与吸种盘的配合，可提高单粒播种合格率，减少育种过程存在的种源浪费现象。同时，充种室斜面和底部的卸种口配合的结构，使得种子可以完全卸除，无残留。

23、5.充种室斜面中，第一斜面延伸至靠近吸种孔环形路径的位置，避免种子掉落至充种室外的其他地方而导致错误播种。

24、6.采用摆动开合式卸种机构，结构简单，操作方便。