用于逐个地置放种子的方法和系统与流程

本发明涉及一种用于逐个排放种子的方法，从而在最初时从滴流到种子轮上的一组无序的种子中提取和挑选出种子。

背景技术

根据现有技术文献GB 1203271，已知一种种子分配器，其中在旋转种子轮上挑选一组无序种子，该旋转种子轮是具有向上指顶点的圆锥形，并且包括布置成接收种子的锯齿状边缘部分。通过刮刀将种子从锯齿横向移除，以便从斜槽滑落在地面上。对于现有技术的种子轮要挑选种子，放在锥形种子轮上的种子剂量必须精确，这并不总是可能的，并且边缘部分的锯齿并不会有把握地挑选出种子。

根据JPS557981，已知一种播种系统，其中最初将种子作为一组无序的种子置于围绕转轴旋转的种子轮上，其中种子轮具有平面，该平面在使用时相对于水平面成角度，从而使单个种子能进入种子轮中的贯穿开口，其开口与种子轮的转轴相距一定距离，从而将该组种子中位于每个开口中的一个种子输送出去，并且其中使每个开口中挑出的种子能在所述种子轮的预定旋转位置处离开开口，并从管或斜槽中落下或滴下，当使开口通过种子轮相邻的固定背板中提供的孔洞上方时，挑出的种子沿大致向下的方向从种子轮中的贯穿开口落下，并且由此进一步地，在顺着斜槽滴落在靠近生长介质的临时支架后种子暂停。

US 4899672公开对于待播种的种子使用临时支架，由此使用空气或水喷发使种子加速从临时支架落到地面上。使用这种播种方法，成行的种子可以彼此精确地间隔开。

因此，需要一种方法和装置，其确保精确和把握性高的方式来挑选出个体种子。还期望以安全且把握性高的方式获得每个个体种子位置。

本发明提供一种用于从一组无序种子中挑选种子以便播种单粒种子的方法，由此最初在第一步骤中，将种子作为一组无序的种子置于围绕转轴旋转的种子轮上，其中种子轮具有平面，该平面在使用时相对于水平面成角度；从而使单粒种子能进入种子轮中的贯穿开口，其开口与种子轮的转轴相距一定距离，从而将该组种子中位于每个开口中的单粒种子输送出去，并且其中使每个开口中挑出的种子能在预定的旋转位置处离开开口，并从管或斜槽中落下或滴下，由此当使开口通过种子轮相邻的固定背板中提供的孔洞上方时，挑出的种子沿大致向下的方向从种子轮中的贯穿开口落下，并且由此进一步地，在顺着斜槽滴落在靠近生长介质的临时支架后种子被暂停。

根据本发明，在第二步骤中，根据电信号的命令依次将种子从临时支架处释放，以便在预定位置处落到介质上，由此在相对于生长介质的移动过程中，对每个种子执行该步骤，同时对于每个释放的种子获取了GPS和/或本地定位信号。

根据本发明的方法可以配合车辆使用，该车辆包括调适成执行这两个步骤的一排组件，由此这些组件横切所述车辆的主要运动方向成一行设置。当车辆沿着曲线行进时，一排组件中最靠里元件必须投送比最靠外元件更少的种子以使种子整排按均匀距离播种。这可以使用车辆的GPS信号和驱动机构来容易地实现，从而个别性地控制第一步骤的组件和第二步骤的组件按固定距离投送种子，即使是在相同时间间隔期间最靠外元件比最靠里元件行进的距离更长。还可能的是使用第二个组件，将种子排成横过车辆的多行，从而通过横切车辆或拖拉机的行进方向移动除草铁具，或备选地在地面上以除草铁具持续行进同时驾驶拖拉机在横切沟槽的方向来横切播种方向移动，可以沿着沟槽同时横切沟槽移动除草铁具进行除草。这还要求与其余的此类组件协同，从第二步骤的组件的每个构件释放种子。由于种子的释放是由命令和控制系统引导和控制的，因此这将很容易实现。

根据权利要求5-11提供本发明的又一些有利实施例。使用临时支架和电控种子释放，还确保了实现在田地上精确地投送种子。

在一个实施例中，电命令信号引发对电致动器的通电，从而致动器从种子下方抽离临时支架，以使种子在预定位置处着陆在生长介质上。

进一步优选地，临时支架包括壁体，这些壁体形成向下变窄的空间，并且种子将滚动到壁体之间恰当界定的位置。

优选地，从临时支架到生长介质的下降距离不大于10cm，优选为不大于5cm，最优选为不大于25mm。

在一个实施例中，临时支架设置在投送管内侧，其中将临时支架在横切管轴的方向上从邻接投送管壁内侧的位置抽出。

在一个实施例中，该电动致动器从与投送管相邻的位置处抽出临时支架。

在一个实施例中，只要电致动器执行电命令信号以抽出临时支架时，则向连接到种子轮的电动机驱动器推送信号以推进种子轮并促使挑选出的种子从中释放。

本发明还涉及一种系统，用于从一组无序种子中挑选种子，并通过将单粒种子逐个地放置在生长介质上来播种挑选出的种子，其中该系统包括调适成绕着转轴旋转的种子轮。该种子轮具有使用时相对于水平面成角度的轮平面，其中该种子轮还包括各设为距种子轮转轴的一定距离的开口，由此该种子轮被调适成接收一组无序种子，使得单粒种子将进入种子轮中的每个开口，从而种子轮将传送每个开口中从该组种子挑选出的单粒种子。

利用该系统，确保了以安全和把握性高的方式挑选出种子。

该系统包括车辆，该车辆装配有包括种子轮的组件，并且使种子轮在固定背板上滑动地旋转，该固定背板在其远离转轴处具有孔，从而通过种子轮围绕转轴旋转，其中的开口将逐个地与背板中的孔对齐。种子轮向上的表面具有下部和上部，由此由于种子轮相对于水平面成角度的原因，上部被抬升高于下部，其中下部调适成接收该组无序的种子，从而通过种子轮旋转，其中开口将逐一被填充上种子，种子将穿过背板上的孔离开种子轮上的开口，由此背板上的孔被置于与种子轮上部对应的区域中。

通过这种布置，确保了一次仅一粒种子从种子轮的开口落出去，因为该角度确保该组无序种子仍主要留在种子轮下部。

将种子料斗连接到种子轮的进料管，该进料管包括位于种子轮处的倒漏斗状元件，其中所述漏斗状元件包围种子轮中的开口且包括分隔件，该分隔件在大致水平方向上横跨种子轮延伸且被抬升在种子轮上方，其中漏斗状元件在其周边形成与种子轮的种子紧密连接，并且将种子的朝上的表面的上部与下部分开。通过将漏斗状元件与种子盒连接，可以确保种子从种子盒滴流到种子轮上，而无序任何进一步的实施动作干预，这与现有技术系统相比大大地简化了系统。

已释放的种子的临时支架设在生长介质处，并且临时支架调适成在电信号的命令下将从其中挑选出的种子递送到生长介质中。

根据本发明，该系统还包括GPS和/或本地定位信号的接收系统，该信号被路由到命令和控制系统，而命令和控制系统连接到一个或多个移动发生器，该一个或多个移动发生器被调适成将车辆相对于生长介质进行移动，以及其中该命令和控制系统还连接到临时支架，该临时支架被调适成在来自命令和控制系统的电信号的命令下释放挑选出的种子以获得每个种子的位置。

在该系统中，临时支架包括向下变窄的壁体，形成漏斗状支架，并且这些壁体的至少其中之一被布置成通过机械地连接到螺线管而从种子下方移开。

再者，系统螺线管和与布置成从种子下方抽离的至少一个壁体的机械连接被设在投送管处，并且被布置成从投送管中的临时支架到生长介质设有不大于10cm，优选为不大于5cm，以及最优选为不大于25mm的下降距离。

本发明还包括使用一种用于对如萝卜的农作物播种的系统和方法。

本发明还涉及播种方法，由此使用具有用于推进的一个或多个电动机的车辆，该车辆还包括控制和命令模块，该控制和命令模块接收GPS或类似定位信号，从而控制推进电动机以沿着预定路径和以预定速度引导车辆，由此车辆被调适成以此方式在农田上行驶，从而控制和命令模块电连接到车辆中需要电输入信号或供电或者产生电力或传感信号的部件和附接到车辆的元件，由此在车辆处，提供一排工具，用于将种子逐个地投送到生长介质上或中，同时形成凹槽用于接收单粒种子，从而将在两个步骤中将种子投送到新形成的沟槽中，以便获取每个个体种子的精确位置。

因此，在第一步骤中，从一组无序或一堆种子中逐个地挑出种子，并使之能滴流到生长介质，以及在第二步骤中，在达到生长介质之前被暂停，并使之暂留在生长介质附近的临时支架上，然后根据来自GPS系统的定时控制信号从临时支架释放，以便获得地面上的每个种子的位置。

在一个实施例中，车辆携带一排太阳能板，并且具有主电驱动的推进装置，并且传感器、致动器和控制模块全部通过电线互连并被电力驱动。以此方式，车辆可以在田地中自主工作，并成行地投送种子，并且持续精确跟踪置于田地中的每个个体种子。

根据下文给出的详细描述，将更全面地理解本发明。附图仅以说明的方式给出，因此，它们不作为本发明的限制。在附图中：

图1示出具有单粒种子播种装置的车辆的示意图；

图2示出靠近地面的单粒种子工具的局部放大视图；

图3是挑选机构的多种部件的透视分解图；

图4示出挑选机构的透视截面图；

图5示出图4的挑选机构的不同截面图；

图6以示意截面形式示出将单粒种子投送到地面或生长介质的最后阶段的机构并示出三个不同的工作位置下的机构；

图7A示出组件26的3D示意图表示；

图7B示出组件26的正视图；

图7C从不同角度示出图7A中的组件26；

图7D示出图7A中的组件26的俯视图；

图8A示出杆构件58的3D示意图表示；

图8B示出杆构件58的侧视图；

图8C示出杆构件58的俯视图；以及

图8D是杆构件58的正视图。

现在详细参考用于说明本发明优选实施例的附图，图1中示出调适成固定将种子逐个地放置在生长介质上所需的工具的车辆的整体视图。

图1中的车辆36配备有太阳能板37和用于推进的多个电动机，并且还包括控制和命令模块，其接收GPS或类似定位信号，从而可以控制推进电动机以沿着预定路径和以预定速度引导车辆。车辆36被调适成以此方式在农田中行驶，该车辆已经预先准备以常规方式接收农作物的种子，以确保该田地将作为这些种子的合适生长介质。显然，控制和命令模块电连接到车辆中需要电输入或供电或产生电力或传感信号的每个以及任何部件以及附接到车辆的每个以及任何元件，即便是未详细地公开此类电布线。在下文中，提及此类元件，螺线管、电动机、电传感器、GPS天线或太阳能板等，然而即使未予指明，显然这些元件是连线到控制和命令模块的。

在所示的实施例中，车辆36在背面具有两个单独驱动的轮子，并且枢转地安装到车架构件的前轮，以使得每个后轮处赋予的行驶速度将在所需方向上引导车辆36。可以基于GPS信号提供和控制的履带或其他推进装置使用自动行驶方式，正如本领域所公知的。

在太阳能板37下方，设有一排工具，用于将种子逐个地投送到生长介质2上或中，同时形成沟槽45用于接收单粒种子1。通常，该工具还将提供调适成以来自沟槽45侧面的材料覆盖种子的装置。

在一个或两个步骤中，将种子1投送在新形成的沟槽45中，具体步骤取决于是否需要确定每个个体种子1的精确位置，或者是否仅要控制每行中个体种子之间的距离以及行的布置并每一行的开始和结束。

在第一步骤中，从一组或一堆无序种子4中逐个地挑出种子，并且使之也能逐个地滴流到沟槽45中。此第一步骤始终被执行，并且如果需要每个特定种子的精确位置，则执行第二步骤，因为在到达生长介质2之前每种种子被悬停并使之停留在靠近生长介质的临时支架22上，然后根据来自GPS系统的定时控制信号从临时支架将其释放。

图1中所示的GPS天线39连接到命令和控制系统40，该命令和控制系统控制车辆的驱动电动机和在第一和/或第二步骤中的种子释放。

在一个实施例中，车辆承载至少一个无电推进装置，例如内燃机或电力电池，该电力电池将化学结合能量转换成电能或此类能源的组合。在该实施例中，内燃机可以直接连接到从动车轮，或者内燃机或电池可以产生电力以便为电动推进电动机供电。再有，可以将由内燃机或动力电池产生的电力单独使用或与光伏电池和/或传统电池组合使用，以确保向可能的耗电元件：例如致动器、推进电动机、传感器和控制模块供电。

如图1所示，车辆36包括用于执行这两个步骤的一排组件24、26，由此这些组件24、26横切车辆36的主要运动方向成一行设置。当车辆36沿着曲线行进时，此类一排组件中最靠里元件必须投送比最靠外元件更少的种子以使种子整排按均匀距离播种。这可以使用车辆的GPS信号和驱动机构来容易地实现，从而个别性地控制第一步骤的组件24和第二步骤的组件26按规律性的距离投送种子，即使是在相同时间间隔期间最靠外元件24、26比最靠里元件行进的距离更长。还可能的是使用第二个组件，将种子排成横过车辆的多行，从而通过横切车辆或拖拉机的行进方向移动除草铁具，或备选地在地面上以除草铁具持续行进同时驾驶拖拉机在横切沟槽的方向来横切播种方向移动，可以沿着沟槽同时横切沟槽移动除草铁具进行除草。这还要求与其余的此类组件协同，从第二步骤的组件26的每个构件释放种子。由于种子的释放是由命令和控制系统35引导和控制的，因此这将很容易实现。

图2中示出用于执行第一步骤的组件24的透视图。示出种子轮马达7，以及在图3和图4中，可以见到，电动机7连接到固定背板18并被布置成相对于背板18旋转种子轮6。种子轮具有转轴16，该转轴与电动机7输出轴的转轴对齐。以常规方式，在背板处设有凸缘，用于将电动机7安装在其上。

种子轮转轴16与垂直轴线Z偏移，并且由此种子轮6在相对于水平面偏移或倾斜的平面中旋转。种子轮6因此包括平面8，该平面具有大致朝上表面28和朝下表面30，其中朝下表面30将紧靠背板18并在旋转时沿着背板滑动。

朝上表面28将具有下部32和上部34，其中上部将抬升到上部分之上。即使当种子轮6旋转时，放置在下部32处的一组种子4也往往会停留在此处，因为如果偶然随着种子轮转动，重力也将使种子向下滴落。种子轮6中与种子轮的转轴相距均匀距离处设有多个贯穿开口12。如图5所示，单粒种子1嵌入这些开口12中的每一个中，并且当种子轮6旋转时，来自一组无序种子4的种子将滚动到开口12中，因为种子沿着种子轮的倾斜平面滚动，以及一旦种子进入开口中，它就会随着种子轮的旋转而移动，并从该组无序种子中被平缓地抬升。固定后板18中设有孔14，并且设为相距转轴的距离与种子轮6中的开口12相同，从而当开口12的其中之一通过孔14上方时，开口12内部的种子1可以通过孔14落下，并且由此从该组种子4中挑出种子。

种子轮中的开口可以是圆形的，并且具有侧壁，这些侧壁垂直于种子轮平面，正如图4所公开的。当然，可以采用椭圆形开口以及如果要挑选椭圆形种子，则可以采用相对于种子轮平面具有锥形壁体的开口。

挑出的种子1可以落下或顺着斜槽或管42滴落直到沟槽中或落在临时支架22上，正如下文的解释。

如图3、图4和图5中所见，种子轮6上方设有漏斗状元件48，而与种子轮一起形成种子紧致围栏，并且形状设为包围贯穿开口12。漏斗状元件48将通过其较窄的顶部，连接到种子料斗46下侧的孔口，该种子料斗被布置在第一步骤的组件24上方。该连接未示出，但是可以包括没有任何狭窄段的普通管或类似元件，使得种子可以从料斗46的最下部处的孔口不受阻碍地滴落到种子轮6上。漏斗状元件48具有横向布置的分隔件50，其在种子轮6上方延伸并且将种子轮6的朝上表面28的下部32与上部分开。如图4所示，因此种子轮朝上表面28的下部32将接收从料斗46滴落的种子4。分隔件50不与种子轮朝上的表面28形成紧密的种子连接，因此，由于车辆在田地上移动引起的运动，一些种子可能沿着种子轮6向上朝其上部弹跳。

在图4中，指示了垂直轴Z和水平轴X。可以见到，水平轴X和种子轮6之间的角度α约为40度。而且，可以见到，垂直轴Z和种子轮6之间的角度β大约为50度。因此，重力施加到种子1的向下垂直力足够大，以确保种子1通过设置在固定背板18中的孔14下落。同时，在开口和孔14对准时，使得多个种子1能通过特定开口12和设置在固定背板18中的孔14下落的风险也得以消除。

如萝卜种子等种子的适合角度为相对于水平面成50度，正如上文提到的。但是其他角度也是可能的，甚至靠近水平面的角度也可能是有效的，以及最大70度的角度也可能起作用，但是可能不太有效率。

为了确保一次仅一个种子进入管42，作为漏斗状元件的一部分提供种子罩54，其中该种子罩被布置在漏斗状元件48的内侧，并且在贯穿开口12上方延伸。种子罩54将确保仅停留在贯穿开口12中的种子进入开口14，因为在开口12中的种子上层叠的任何其他种子将被种子罩54刮掉。

图2是执行播种的两个步骤的部件的示意性3D图示，并且还公开了沟槽形成元件，并且在该实施例中，沟槽形成元件包括两个相对的铲子轮55，当朝向土地表面施压且随着车辆运动拖行时，该铲子轮因为其尖锐角部在车辆的移动轨迹上铲起或耕出轮廓分明的沟槽。铲子轮55与田地表面之间的相对移动将使轮子在其耕地期间旋转，正如本领域公知的。

斜槽或管42在其下部具有开口，其布置成位于铲子轮55之间或位于靠近所形成的沟槽45的底部的任何其他沟槽形成装置处。在此处，将种子2逐个地投送到沟槽45的最下部。

在个体种子1向开口滴落过程中，种子1必定在斜槽或管42的内表面多次反弹，并且由此滴落时间可能因种子不同而有所变化，并且相对于开口43的侧向运动也可能影响种子在沟槽中的定位。

为了确保种子的高把握性的定时和精确定位，只要需要时，则引入第二步骤的组件26，由此使种子1在靠近生长介质的支架22处暂停。从该位置，然后释放种子1以落下短距离到达沟槽45底部。在此落下过程中，没有反弹面，并且由此种子到达沟槽底部的时间和位置对于每个种子都是相同的。

根据上文，本发明由此提出使用两个连续步骤来投送种子，并且通过两步骤之间的定时协调，确保每个种子被投送到生长介质上精确确定的位置。特别是，执行第二步骤的组件与生长介质之间靠近确保了在定时以及由此将种子置于生长介质上所要求的精度。还要注意，执行第一步骤的第一组件与执行第二步骤的第二组件之间的距离不能太大，因为种子从第一组件下落到第二组件，并且下落时间将不可避免地变化，并且下落距离越长，变化越大。因此优选的是，第一与第二组件之间的下落距离不超过100cm，优选不超过50cm。

图6公开3个不同功能阶段下的沟槽、投送管和种子支架的示意性截面图：最右边附图公开种子1在管42下落，中间附图公开种子现位于支架22处，以及最左边附图公开这样的情况：其中支架22已从种子抽离，并且种子1刚好落在沟槽中。支架22由设置在组件26中的向下变窄空间25构成，用于定时释放种子1。该组件包括投送管52，并且在管或斜槽42的端部以及输送管52侧向设有螺线管23或类似机电元件。该元件响应于电输入信号并且被调适成从种子1下方抽离可移动壁部47，该可移动壁部被布置为停放种子的向下变窄空间25的一部分。种子1将停放在支架22顶部上，在本实施例中，该支架底部由可移动壁部47的上部斜角表面构成其形状。可以通过螺线管使可移动壁部47在靠近投送管壁53内侧的位置往返两个方向上移动，或者至少返回移动由弹簧操作，使得可移动壁部47将始终返回以通过抵靠管壁部分52内侧形成向下变窄空间25用于接收要添加到耕种沟槽的下一个种子。

向下变窄空间25有助于确保从上方到达此处的种子总是被定位在相对于投送管52相同的位置处，并且这确保种子即使不完全具有相同的尺寸和形状，在释放时仍会着陆于沟槽45中精确界定的位置处。在根据图6的所示实施例中，可移动壁部47和螺线管23仅示意性地被示出，而图6中三个视图未示出的其他解决方案也是可能的，例如其中设有其他可移动壁部47可滑动或可枢转地连接到投送管52的解决方案。螺线管23可以设在如图3所示的管处，或者设在铲子轮55上方并通过线缆机械地连接到可移动壁部47。

在使用时，螺线管23的动作可以依据种子轮6的动作来定时，从而在刚好可移动壁部被释放或被命令抵靠投送管52内壁53时，使得种子轮电动机7对应于种子到达带动种子轮旋转，如图6中最左边视图所示。可能地，还有种子轮6再次移动，直到种子已经从投送管中掉出为止，如图6中中间和最左边视图所示。

图7A、图7B、图7C和图7D中公开的组件26与图3中公开的组件类似。但是公开了进一步的细节，如下文描述。投送管52与横向开口60相交，并且在开口60的前面设有隔室61。在图8A-8D中公开的开口60和杆构件58形状设为使杆构件58能够刚好配装在开口60内并能够容易地前后滑动。隔室61的形状设为使得当杆构件58插入开口60中时，可以将弹簧(未示出)连接在与杆构件58附接的基座部57与隔室61的远侧壁之间。弹簧可以是压缩弹簧，其推动基座部57，并且因此将杆构件前进到开口60中，由此杆构件58的远端部分64应抵靠着递送管52的内部53(参见图7D)。如图8C所示，杆构件58的最前端部分形成圆形以配合投送管52的内部53。

在远侧壁中的孔63外侧，设有螺线管(未示出)，以及其有源部分穿过孔63连接到基座部57，使得只要电磁阀通电，则基座部57和杆构件58被拉向远侧壁，从而在杆构件58的最前或远侧部分64与投送管壁53的内部之间会出现开口。如图8A、图8C和图8D所示，杆状构件58的远侧部分64还包括沟槽56，该沟槽的形状设有向下倾斜壁，并且在杆构件从投送管52的内侧部分53抽离时，停放在沟槽中的任何种子1将被释放并向下滚动。沟槽两侧壁和投送管的相对内侧部分53形成上述向下变窄空间25，其中每次释放挑出的种子1之前，种子将被精确地放置在其中。只要螺线管未通电时，弹簧(未示出)会推动基座部57，并且因此向前推动杆构件58以恢复投送管52被阻挡挑出的种子通过的位置。

在隔室61下方公开另一个隔室62，并且此处可以设有光伏传感器，其对种子每次通过临时支架22下方的投送管52进行登记。光伏传感器可以属于包括光源和光传感器的类型，并且优选地，它们应设在投送管52的每一侧，此处可以是透明的，或者可以中断以允许光从光源传递到传感器。这种布置能够安全且把握性高地检测通过螺线管动作释放的每个种子。

命令和控制系统连接到这些电部件，并且如果确定没有种子通过，则可以连同GPS坐标一起登记缺失种子。因此，进而可能的是，利用这些信息在田地中的手工补种缺失的种子，或者在除草时，使得除草铁具通过应该有植物发芽但是现在缺失的地块。这样还能监视播种过程，并且如果确定种子未如预期的持续到达，则可以停止作业并呼叫客服。

附图标记列表

1 单粒种子

2 生长介质

4 一组种子

6 种子轮

7 种子轮电动机

8 种子轮平面

10 水平面

12 贯穿开口

14 固定背板上的孔

16 种子轮转轴

18 固定背板

22 临时支架

23 电致动器或螺线管

24 用于第一步骤的组件

25 向下变窄空间

26 用于第二步骤的组件

28 种子轮的朝向上表面

30 种子轮的朝向下表面

32 种子轮的朝向上表面的下部

34 种子轮的朝向上表面的上部

35 控制和命令模块

36 车辆

37 太阳能板

38 移动发生器

39 GPS天线

40 命令和控制系统

42 管或斜槽

43 管的开口

44 进料管

45 沟槽

46 种子料斗

47 可移动壁部

48 漏斗状元件

50 漏斗状元件的分隔件

52 投送管

53 投送管壁内侧

54 种子罩

55 相对的铲子轮

56 沟槽

57 基座部

58 杆构件

59 壳体

60 开口

61、62 隔室

63 孔

64 远侧部分

X 水平轴

Z 垂直轴

Α，β 角度