高學梅 游兆延 吳惠昌 彭寶良 王申瑩 曹明珠

(農業(yè)農村部南京農業(yè)機械化研究所，南京 210014)

0 引言

綠肥能夠提升地力、減施化肥、美化農田、提質增效，水田種植綠肥具有改變土壤理化性質、增加土壤有機質、提高作物產量和品質等優(yōu)點[1-5]。但因種植綠肥當季無明顯效益，以及受化肥工業(yè)的迅猛發(fā)展等多種因素影響，20世紀80年代至本世紀初，綠肥產業(yè)發(fā)展處于蕭條期，綠肥生產機械研發(fā)也處于停滯階段，近年來我國在輪作休耕、耕地質量提升、果蔬茶有機肥替代、綠色發(fā)展和鄉(xiāng)村振興等國家政策推動以及綠肥相關的國家專項項目支持下，綠肥產業(yè)進入了生產回升、科研快速恢復時期[3]。但綠肥生產作業(yè)機械投入少，仍主要借用其他大田作物生產裝備，存在作業(yè)適應性差、專用性不強、技術水平偏低等諸多問題，尤其是水稻收獲前的稻田以及丘陵山區(qū)地帶不適于機具下田作業(yè)，主要靠人工撒播，耗時費力[6-8]，缺乏適合多品種綠肥播種的可靠性設備。

目前農用無人機進入快速發(fā)展時期，因其作業(yè)效率高、不易受地形限制作業(yè)等優(yōu)勢，逐漸得到市場認可，根據典型綠肥品種紫云英種子播種農藝要求，種子可直接撒播于地表，因此無人機飛播模式可完全滿足紫云英種子播種要求，但適用于紫云英等綠肥種子的無人機撒播裝置未見相關報道。發(fā)達國家農業(yè)耕作模式以及配套制度相對較為完善，所應用的無人機播種設備價格昂貴，不適合我國國情[9-14]。我國在水稻、油菜等農作物無人機播種已有研究，陳博[15-16]設計的水稻種肥一體化精量直播無人機，可實現(xiàn)水稻精量條播，同時其模塊化設計可快速與無人機撒播裝置進行更換，通過閘門式調節(jié)機構控制排種機構的排種量。李遺[17]設計的超低空遙控播種施肥機，采用圓盤式出料拋撒機構將肥料拋撒出去。彭冬星[18]設計的無人機水稻撒播機，采用L形攪拌棒輔助排種，控制系統(tǒng)可調節(jié)種箱開口、攪種棒和圓盤轉速。宋燦燦等[19]設計的氣力式無人機水稻撒播裝置，主要通過氣流將種子沿不同的方向吹送撒播出去。張青松等[20]設計的油菜飛播裝置，排種機構為槽輪式，通過槽輪旋轉將種子帶入導種管，種子由出料口排出。黃小毛等[21]設計的油菜成條飛播裝置，排種機構采用離心式排種盤，并配有橡膠軟管導種機構，最終將油菜成條撒播。羅錫文等[22]在無人機撒播機載裝置的物料箱內設計涵道風扇式攪拌機構，將物料輸送至撒播輪盤上再撒播出去，目前無人機播種裝置排種機構多采用槽輪式扇面或桿齒攪拌式，排量主要通過擋板或閘門開口調節(jié)。

本文基于農用多旋翼無人機平臺，優(yōu)化設計排種機構、撒種機構等關鍵部件，設計可方便快速與不同品牌無人機組配掛接，且適合紫云英等多品種綠肥種子播種的撒播裝置。

1 整機結構及工作原理

基于無人機平臺的綠肥種子撒播裝置結構如圖1所示，主要由掛接機構、種箱、排種機構、撒種機構及撒播自動控制模塊組成。種箱由掛接機構固定于無人機機體正下方，其出料口與排種機構進料口配合連接，排種機構出料口通過支撐橫梁與撒種機構進料口連接。整機技術參數(shù)如表1所示。

圖1 綠肥種子撒播裝置結構示意圖

表1 主要技術參數(shù)

作業(yè)時，種子由種箱進入排種機構，由排種機構的螺旋輸送器輸送至撒種機構的甩種盤，再由甩種盤將種子撒播出去。其中控制系統(tǒng)根據播種作物單位面積用種量要求及無人機飛行速度，控制排種機構電機轉速，實現(xiàn)排種機構定量排種；前期已通過試驗確定了不同品種綠肥種子所對應的最佳甩種盤轉速，通過綠肥品種選擇開關實現(xiàn)不同品種綠肥種子對應的甩種盤轉速，方便快捷。該裝置在各個模塊的配合下，可實現(xiàn)不同品種綠肥種子單位面積內均勻、定量撒播[23]。

2 關鍵部件及自動控制系統(tǒng)設計

2.1 掛接機構

為實現(xiàn)綠肥種子撒播裝置與不同品牌無人機的快速組配，以及便于綠肥種子撒播裝置與噴藥植保裝置方便切換，設計抽拉式掛接機構，結構簡單。掛接機構的裝配示意圖如圖2所示，主要由上、下兩組U形導軌組成，每組導軌各2條，上、下導軌通過固定螺釘分別固定于無人機底板和種箱上。無人機可通過上掛接導軌和下掛接導軌快速組配，再通過限位銷軸將上下導軌固定，可防止作業(yè)時導軌相互滑動錯位。

圖2 掛接機構

2.2 種箱

種箱結構及尺寸設計需綜合考慮方便與無人機組配，不影響無人機起飛降落，且還需考慮關鍵參數(shù)載種量，理想狀態(tài)是加種一次，待種子播種完成時恰好達到無人機電池最大續(xù)航能力，減少因加種或電池充電增加的無人機飛行無用功耗。因不同品牌無人機電池續(xù)航能力存在差異，且不同品種的綠肥作物播種量不同，為達到以上理想狀態(tài)，針對紫云英等小粒綠肥種子，種箱最大載種量設計為12 kg，可滿足播種量在3～50 kg/hm2內的綠肥種子撒播要求。該裝置選用鋁合金材料，且紫云英種子在其上的靜摩擦角小于在塑料材料上的摩擦角，較塑料種箱更有利于種子順暢下落。

種箱設計成上方下棱錐型(圖3)，主要由前種箱板、后種箱板和兩塊側板組成。

圖3 種箱結構簡圖

種箱開口尺寸設計以圖2的掛接導軌為依據，下部棱錐型設計可增加種箱內部排種順暢性和徹底性，且可解決因種箱內四周種子掛壁、中間下降速度過快，造成排種機構供種不穩(wěn)的難題。

為使種子在種箱內順暢快速下落，種箱側板傾斜角需大于綠肥種子在鋁板表面的最大靜摩擦角，即種箱板和側板折彎角α和β(圖3)應滿足種子可在其上順利下滑，試驗測得常見綠肥品種的種子滑動摩擦角如表2所示。其中黑麥草滑動摩擦角最大，為30°，綜合考慮種箱結構，該裝置α和β分別設計為146.4°和132.6°，可滿足主要綠肥品種紫云英種子等在種箱內順利下落。

表2 主要綠肥品種種子滑動摩擦角

2.3 排種機構

排種機構是整個撒播裝置的核心，傳統(tǒng)排種機構通過閘門式限料板控制物料出口的開口來調節(jié)排種量，無法達到精確持續(xù)穩(wěn)定排種，螺旋輸送不僅具備不易卡料堵料的優(yōu)點，且通過調整輸送器轉速來控制排種量，可實現(xiàn)持續(xù)、穩(wěn)定、均勻且定量排種。

排種機構安裝在種箱下端(圖1)，主要由排種調速電機、螺旋輸送器、排種管、安裝支架等組成(圖4)，種箱內種子由排種管進料口進入排種機構，在排種電機驅動下，螺旋輸送器旋轉推動種子移向排種裝置出料口，經導料口進入撒種機構。

圖4 定量排種機構

排種機構單位時間內所需排種量Im為

Im=QvF

(1)

式中Q——單位面積播種量，kg/m2

v——無人機飛行速度，m/s

F——有效撒播幅寬，m

根據實踐經驗與撒播裝置設計要求，并結合紫云英、二月蘭等小粒種子播量農藝要求，Q選為0.005 kg/m2，v為5 m/s，有效撒播幅寬F為5 m，通過計算可得Im=450 kg/h。

螺旋輸送器螺旋直徑D需滿足

(2)

式中kS——螺距與螺旋直徑比值

Z——物料綜合系數(shù)

ρ——物料容重，kg/m3

J——螺旋輸送傾角系數(shù)

ψ——填充系數(shù)

由式(1)、(2)可得排種量和螺旋直徑，進而推導出螺距、螺旋軸直徑以及螺旋軸最大轉速，并根據螺旋軸最大轉速來選取電機型號[24]。

通過查閱連續(xù)輸送機械設計手冊可知，kS=0.8，Z=50，ψ=0.45，J=1。測得主要綠肥品種種子容重ρ均值約為750 kg/m3，將Im代入式(2)，并根據排種機構尺寸等實際設計要求及經驗，螺旋直徑D設計為56 mm，螺距L為45 mm。螺旋輸送器轉速計算式為

(3)

式中n——螺旋輸送器轉速，r/min

相關數(shù)據代入式(3)可知n=201 r/min。

最大螺旋軸轉速為

(4)

相關數(shù)據代入式(4)可知nmax=211 r/min。n

還需對ψ值進行驗算，將相關數(shù)據代入

(5)

可得ψ=0.45，滿足《連續(xù)輸送機械設計手冊》推薦值范圍要求，故以上計算合理[24]。

根據螺旋軸允許的最大轉速，并結合實際情況，選用ASLONG JGB37-3540型直流減速電機，可滿足綠肥種子撒播裝置排種需求。

總排料量即為排種機構在單位時間內排出的總種子質量或數(shù)量，總排料量穩(wěn)定性變異系數(shù)可表征總排料量穩(wěn)定性，直接關系到后期田間作物的出苗整齊性。根據標準測定總排料量變異系數(shù)時[25]，需將無人機固定且其控制命令置于某一固定指示值，設定排種螺旋輸送器轉速為200 r/min，甩種盤轉速為1 800 r/min，以紫云英種子為物料，測試工作 1 min 排出種子質量，重復5次，測得總排料量穩(wěn)定性變異系數(shù)為1.36%，優(yōu)于標準要求。

2.4 撒種機構

采用離心甩盤式撒種機構進行種子撒播，該形式撒播機構生產成本低、效率高、轉速可適應不同綠肥品種、方便可調。

撒種機構固定安裝在排種機構下方，主要由支撐梁、甩種盤、甩種盤蓋和撒種電機等組成(圖5)。支撐梁將排種機構和撒種機構固定連接在一起，撒種電機兩端分別通過螺栓將支撐梁和甩種盤固連在一起，撒種電機、甩種盤蓋和甩種盤同軸配置。甩種盤配有4片甩種葉片，葉片夾角θ設計如圖5所示，根據試驗設定為15°，無刷電機可方便調節(jié)甩種盤轉速，根據試驗及經驗，選取EAGLEPOWER LA3620 KV40型無刷電機。種子由排種機構排出，通過導料口落入甩種盤，在離心力的作用下，隨著甩種盤的高速旋轉沿葉片均勻拋撒出去。

圖5 均勻撒種機構

撒種電機、甩種盤蓋和甩種盤采用同軸配置方式，可使得由排種機構排出的綠肥種子，恰好被中間軸分散開來，避免堆積中間不能及時撒播出去而造成堵塞，且甩種盤和撒種電機同軸固定連接，甩種盤和甩種盤蓋之間無任何橫檔等阻隔，相比有橫檔阻隔的甩種盤[15]，提高了作業(yè)順暢性、撒播均勻性和可靠性。

因不同品種的綠肥種子自身物料特性不同，且排種機構可實時定量排種，即落入甩種盤的種子量穩(wěn)定，前期已通過試驗確定了不同品種綠肥種子所對應的最佳甩種盤轉速。因此根據不同品種綠肥種子調整成相應的甩種盤轉速，可實現(xiàn)多品種綠肥種子的均勻撒播。

2.5 定量撒播自動控制系統(tǒng)

(1)定量排種理論分析

螺旋輸送器排種機構時間t內排種量W為

W=Kρnt

(6)

式中K——螺旋輸送器旋轉一圈排出種子的體積，由螺距和物料容重決定，m3

排種機構在時間t內排出的排種量，即為無人機綠肥撒播裝置工作時，時間t內撒播到田間的撒種量W1為

W1=FvtQ

(7)

其中F為常數(shù)，因無人機具備自動避障功能，實際作業(yè)時播種飛行高度固定，在已有試驗基礎上，針對某一品種綠肥種子，飛行高度固定的條件下，根據試驗測得最佳轉速，故該轉速下有效撒播幅寬固定。

由式(6)、(7)可得

(8)

由式(8)可知，K、ρ、F均為常數(shù)，參考農藝要求，為使單位面積撒種量Q固定，需滿足螺旋輸送器轉速隨著無人機飛行速度的變化而變化。

排種機構可通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)跟隨無人機飛行速度的變化來實時調整螺旋輸送器轉速，螺旋輸送器轉速又由壓控直流減速電機驅動，即通過電壓控制電機轉速，可結合不同品種綠肥種子單位面積播種量以及無人機飛行速度由電機轉速來實時調整螺旋輸送器轉速，最終實現(xiàn)定量均勻排種。

選取蕪湖青弋江種業(yè)有限公司生產的青弋江1號紫云英種子為試驗物料，測得排種量隨電機電壓變化規(guī)律如圖6所示，由圖6可知，紫云英種子排種量隨著電機電壓變化接近線性，說明螺旋輸送器輸送式排種機構的排種量隨無人機飛行速度可方便調控。

圖6 排種量-電機電壓變化曲線

(2)控制系統(tǒng)構成

定量撒播自動控制系統(tǒng)由硬件和軟件構成，主要由排種機構控制模塊、撒種機構控制模塊等組成，各模塊間共同作用，使得該裝置可滿足不同綠肥品種定量均勻播種，控制原理框圖如圖7所示，控制系統(tǒng)硬件電路圖如圖8所示。

圖7 控制系統(tǒng)框圖

圖8 控制系統(tǒng)硬件電路圖

圖8中撒播自動控制模塊與無人機飛控系統(tǒng)的通訊硬件接口為有線TTL電平的異步串行UART，通訊協(xié)議采用微型無人機飛控系統(tǒng)通用的MAVLink協(xié)議，可實現(xiàn)全雙工通訊。圖8中單片機U1為撒播自動控制模塊的核心，主要負責與無人機飛控系統(tǒng)的通訊、電機驅動信號輸出、撒播數(shù)據的計算和存儲等。S1為撥動地址開關，即綠肥品種選擇開關，用于設定綠肥品種，根據當前撒播綠肥品種，以便微處理器讀取相應品種的撒播參數(shù)。U2為EEPROM數(shù)據存儲器件，可存儲不同品種綠肥撒播參數(shù)，如不同品種的綠肥種子單位面積用種質量、有效撒播幅寬等，其通過I2C接口與微處理器通訊，即SDA和SCL兩管腳。TXD和RXD為撒播自動控制模塊與飛控系統(tǒng)通訊信號，獲取飛控系統(tǒng)飛行速度等信息。OC1和OC2為微處理器AD采樣輸入口，分別采樣排種電機和甩種電機的驅動電流，檢測電機工作負載狀態(tài)。A1+、A1-、B1+、B1-、C1+、C1-為排種電機調速信號輸出；A2+、A2-、B2+、B2-、C2+、C2-為甩種電機調速信號輸出。輸出轉速對應的PWM信號給電子調速器，電子調速器通過內部驅動電路，實現(xiàn)電機轉速的調控。

撒播自動控制系統(tǒng)程序采用C語言進行編程，控制流程圖如圖9所示。撒播作業(yè)時，根據綠肥品種選擇開關選擇當前撒播的綠肥品種，確定該品種單位面積播種量等撒播參數(shù)，并實時讀取無人機飛控系統(tǒng)飛行速度，利用電子調速器，實時調整排種電機和撒種電機轉速，從而控制排種速度以及甩種盤轉速，保證單位面積內播量持續(xù)穩(wěn)定。

圖9 控制系統(tǒng)流程圖

3 試驗與結果分析

為驗證離心甩盤式無人機綠肥撒播裝置的撒播均勻性以及單位面積播種量的準確性，對綠肥撒播裝置開展性能試驗。

3.1 試驗條件

在江蘇溧水白馬農業(yè)機械化技術創(chuàng)新試驗基地開展試驗研究，天氣多云，東北風3～4級。試驗物料為蕪湖青弋江種業(yè)有限公司生產的紫云英青弋江1號，含水率11.80%，容重0.73 g/cm3。無人機為山東風云農業(yè)科技有限公司生產的四旋翼無人機。

3.2 試驗方法

結合實際撒播作業(yè)情況，試驗測試方法及考核指標主要參照文獻[25-28]。

先將撒播裝置與無人機裝配完成后，再添加紫云英種子，開展撒播試驗(圖10)。參考遙控飛行播種機質量評價技術規(guī)范，并考慮到稻田水稻植株高度，同時結合實際作業(yè)經驗，無人機飛行高度設定為離地面2 m，撒播有效幅寬5 m，飛行航線根據遙控飛行播種機質量評價技術規(guī)范作業(yè)方式飛行，根據標準取樣盒放置3排即可，為減小試驗誤差，以保證測試數(shù)據的準確性，將尺寸240 mm×165 mm×60 mm取樣盒平放在試驗區(qū)域的中間位置，每個取樣盒之間排成行列間距均為1 m的11×11的矩陣，即共121個取樣點，根據遙控飛行播種機質量評價技術規(guī)范，只需稱量其中3排取樣盒內種子質量，為避免在取樣過程中取樣盒不小心打翻和核實稱量的準確性，取樣盒數(shù)量多于標準要求。

圖10 無人機綠肥撒播裝置場地試驗

撒播均勻性和單位面積播種量準確性是衡量撒播機構播種性能的參數(shù)、單位面積播種量是否符合農藝要求最直接的指標，直接關系到后期的出苗整齊率和紫云英產量。其中撒播均勻性可通過撒播均勻性變異系數(shù)Y1計算，單位面積播種量準確性可通過單位面積撒種量誤差Y2計算。

撒播均勻性變異系數(shù)Y1通過稱取取樣盒內種子質量計算得出，該指標可直接反映后期播種作物出苗均勻性[29]。

根據紫云英單位面積播種量農藝要求，為判斷無人機撒播裝置播種量的準確性，以單位面積撒種量誤差Y2為考核指標，計算式為

(9)

式中M——取樣區(qū)內撒播種子總質量，g

S——取樣區(qū)面積，m2

QZ——理論目標撒種量，取2.25 g/m2

3.3 試驗結果分析

以撒播均勻性變異系數(shù)Y1和單位面積撒種量誤差Y2為評價指標，在前期試驗基礎上，選取排種機構螺旋輸送器轉速、甩種盤轉速、飛行速度為試驗因素，開展三因素三水平L9(34)正交試驗[30]，試驗因素水平如表3所示。每組試驗重復測定3次并取平均值為最終測定結果。試驗方案與試驗結果如 表4 所示。A、B、C為水平值，試驗方差和極差分析結果如表4、5所示[31-33]。

表3 正交試驗因素水平

表4 試驗設計方案與結果

由表4可知，影響撒播均勻性變異系數(shù)Y1主次因素為B、A、C；影響單位面積撒種量誤差Y2主次因素為A、B、C。

由表5可知，3個因素對撒播均勻性變異系數(shù)Y1和單位面積撒種量誤差Y2都有顯著影響，且排種機構螺旋輸送器轉速和甩種盤轉速對兩個評價指標影響都極顯著。

表5 試驗結果方差分析

為更清晰直觀地分析各因素對評價指標的影響規(guī)律，用圖11折線圖來直觀表示。由圖11可知，撒播均勻性變異系數(shù)Y1隨著因素A轉速的增加而升高，因為排種機構螺旋輸送器轉速越高，排種量就越大，流入甩種盤的種子就越多，在甩種盤轉速不增加的情況下，會造成種子撒播較密集集中，使得撒播均勻性變異系數(shù)升高；隨著甩種盤轉速的增加而降低，因為甩種盤轉速越高，可及時將種子撒播出去，從而撒播均勻性變異系數(shù)降低；隨著飛行速度增加先降低后升高，因為飛行速度過慢，拋撒種子太過密集，飛行速度過快，種子又太過稀疏，因此需根據排種機構螺旋輸送器轉速和甩種盤轉速選擇合適的飛行速度，以實現(xiàn)種子均勻拋撒。

圖11 各因素對指標的影響規(guī)律

單位面積撒種量誤差Y2隨著A、B、C3因素的增加都呈先降低后升高趨勢，因為螺旋輸送器轉速過高、甩種盤轉速及飛行速度太低會導致排種量大或種子撒播不出去，單位面積撒種量多；螺旋輸送器轉速太低、甩種盤轉速及飛行速度太高又會導致排種量小或撒播幅寬太寬，單位面積撒種量小，都會造成單位面積撒種量誤差Y2增加。

由圖11可知，排種機構螺旋輸送器轉速A取A1時，撒播均勻性變異系數(shù)Y1最小，Y1越小說明撒播越均勻，因此對Y1來講A取A1時最佳；對單位面積撒種量誤差Y2而言，排種機構螺旋輸送器轉速A取A2時，Y2最小，Y2越小說明單位面積撒種量越準確，因此對Y2來講A取A2時最佳。以此類推，撒播均勻性變異系數(shù)Y1最優(yōu)方案為A1B3C2，而單位面積撒種量誤差Y2最優(yōu)方案為A2B2C2，兩個指標的最優(yōu)方案不一致，且兩組試驗均未出現(xiàn)在表4正交試驗的9組試驗中。為得出最終的最優(yōu)方案，采用模糊綜合評分法對試驗結果進一步評分分析[34]。

進行模糊綜合評價前首先需確定評價指標集和對象集，其次建立隸屬函數(shù)和確定權重分配集，最后計算模糊綜合評價值，并對模糊綜合評價值進行分析。以撒播均勻性變異系數(shù)Y1和單位面積撒種量誤差Y2為評價指標，正交設計的9組試驗確定評價對象集。因兩個評價指標均為偏小型指標，即越小越好，因此隸屬函數(shù)為

(10)

其中

(11)

結合實踐經驗并從實際分析出發(fā)，確定權重分配集P=(0.55，0.45)，即撒播均勻性較單位面積撒種量誤差更重要。由隸屬函數(shù)R和權重分配集P確定模糊綜合評價值集W，其中W=PR=(W1，W2，…，W9)，結果如表4所示。

由表4可知，第5號試驗評分最高，即A2B2C3，不能確定該處理是最佳試驗方案，還需對評分結果進一步進行極差直觀分析，極差分析結果表明，最優(yōu)試驗方案為A2B2C2，因該試驗方案不在正交試驗9組試驗中，為確保試驗準確性，對試驗方案A2B2C2再開展驗證試驗。表明試驗方案為A2B2C2時，撒播均勻性變異系數(shù)Y1為28.47%、單位面積撒種量誤差Y2為11.81%，結果優(yōu)于評分最高的A2B2C3方案，從而可以確定最優(yōu)的試驗方案為A2B2C2，即排種機構輸送器轉速為190 r/min、甩種盤轉速為1 700 r/min、飛行速度為5 m/s。

4 田間驗證試驗

在安徽省蕪湖市南陵縣青弋江種業(yè)基地開展水稻收割前紫云英無人機撒播田間驗證試驗，天氣晴，東北風2～3級，試驗田面積1.8 hm2。試驗物料與方法同3.2節(jié)，田間放置取樣盒的位置將水稻連根拔掉。排種機構螺旋輸送器轉速、甩種盤轉速、無人機飛行速度分別設定為190 r/min、1 700 r/min、5 m/s 時，測得田間試驗結果，并計算與場地試驗結果的相對偏差及田間試驗結果的相對平均偏差，如表6所示?？芍獪y得田間撒播均勻性變異系數(shù)最大為30.42%，最小為26.88%，均值為28.60%，與性能試驗平均相對誤差為3.64%；田間單位面積撒種量最大誤差為12.54%，最小為11.32%，均值為12.03%，與性能試驗平均相對誤差為3.45%。

表6 田間試驗結果

圖12為田間撒播作業(yè)以及水稻收獲后紫云英出苗情況，整體出苗良好。

圖12 田間撒播試驗及作業(yè)效果

5 結論

(1)針對水稻收獲前稻田和丘陵山區(qū)地帶播種綠肥存在機具下田難，以及人工撒播勞動強度大的難題，基于農用多旋翼無人機平臺，研制出方便與多品牌無人機組配的離心甩盤式綠肥種子撒播裝置，可實現(xiàn)紫云英、二月蘭等小粒綠肥種子高效、準確、均勻撒播。

(2)離心甩盤式綠肥種子撒播裝置主要由掛接機構、種箱、排種機構、撒播機構以及撒播自動控制系統(tǒng)構成，控制系統(tǒng)可通過控制排種機構螺旋輸送器轉速來調整排種量，根據不同綠肥品種選定不同甩種盤轉速，實現(xiàn)綠肥種子定量排種、均勻撒播。

(3)紫云英撒播試驗結果表明，綠肥種子撒播裝置排種機構螺旋輸送器轉速A、甩種盤轉速B以及無人機飛行速度C對撒播均勻性變異系數(shù)Y1和單位面積撒種量誤差Y2都有顯著影響。影響撒播均勻性變異系數(shù)Y1的主次因素為B、A、C，最佳因素水平組合為A1B3C2；影響單位面積撒種量誤差Y2主次因素為A、B、C，最佳因素水平組合為A2B2C2；通過模糊綜合評價法得出相對最佳因素水平組合為A2B2C2，即A為190 r/min、B為1 700 r/min、C為 5 m/s 時，相應的撒播均勻性變異系數(shù)Y1為28.47%，單位面積撒種量誤差Y2為11.81%。

(4)開展了田間驗證試驗，在飛行高度為2 m，在最優(yōu)參數(shù)組合下，測得撒播均勻性變異系數(shù)均值為28.60%，與性能試驗平均相對誤差為3.64%；單位面積撒種量誤差均值為12.03%，與性能試驗平均相對誤差為3.45%，后期田間出苗整齊。