CN103416251B - 一种植物栽培车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及植物栽培技术领域，特别涉及一种植物栽培车及其控制方法。一种植物栽培车，包括车体、车轮组件和控制器，车体用于承载栽培植物的土壤；车轮组件与车体相连接，用于带动车体移动；车轮组件包括车轮、车轮驱动部件和车轮转向部件；车轮驱动部件与车轮相连接，用于驱动车轮旋转，带动车体前进；车轮转向部件与车轮相连接，用于调整车轮的前进方向；车体设有至少三个光照强度传感器，各所述光照强度传感器在水平面上的投影的连线形成多边形；各光照强度传感器分别与控制器电连接，车轮驱动部件与控制器电连接，车轮转向部件与控制器电连接。本发明的有益效果是能自动追光，植物获得的阳光照射更多，利于光合作用，植物可以更好更快的生长。

Description

一种植物栽培车及其控制方法

技术领域

本发明涉及植物栽培技术领域，特别涉及一种植物栽培车及其控制方法。

背景技术

光照和水分是植物生长所必须的外在条件。只有为植物提供充足的光照和水分，植物才能更好地生长。按照现代农业“高产、优质、高效、生态、安全”的发展要求，节约土地资源，促进绿色农业，保障食品安全意义重大。近年来，随着城市人口的增长和可用地面积的减少，都市宜农空间的充分开发利用受到了人们的普遍重视。都市农业作为现代农业的一部分，不仅可以充分利用资源和空间，又可以让人们在家里种植放心蔬菜，而且还可以净化空气，享受种植乐趣。

然而传统的室内植物栽培方式只能使植物被动地接受阳光照射，水分补充也根据人为判断进行不定时浇水，因忘记浇水而造成的植物干枯现象时有发生，限制了植物的良好生长。

为了解决以上问题，本发明做了有益改进。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是克服了现有技术植物只能被动接受阳光照射的缺点，提供了一种能够提高植物接受光照的植物栽培车。

本发明的另一个要解决的技术问题是提供了一种所述植物栽培车的控制方法。

(二)技术方案

对于植物栽培车这一技术主题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种植物栽培车，包括车体、车轮组件和控制器，

所述车体用于承载栽培植物的土壤；

所述车轮组件与所述车体相连接，用于带动所述车体移动；

所述车轮组件包括车轮、车轮驱动部件和车轮转向部件；所述车轮驱动部件与所述车轮相连接，用于驱动所述车轮旋转，带动所述车体前进；所述车轮转向部件与所述车轮相连接，用于调整所述车轮的前进方向；

所述车体设有至少三个光照强度传感器，各所述光照强度传感器在水平面上的投影的连线形成多边形；

各所述光照强度传感器分别与所述控制器电连接，所述车轮驱动部件与所述控制器电连接，所述车轮转向部件与所述控制器电连接。

进一步，各所述光照强度传感器位于同一水平高度。

进一步，所述车体上还设有障碍物传感器，所述障碍物传感器用于检测其周围障碍物，所述障碍物传感器与所述控制器电连接。

进一步，所述车体承载的用于栽培植物的土壤中还埋设有土壤湿度传感器，所述土壤湿度传感器与所述控制器电连接。

进一步，所述车体还设有水箱和进水管，所述进水管的一端与所述水箱相连通，所述进水管的另一端用于将水箱内的水引入栽培植物的土壤，所述进水管上设有进水阀，所述进水阀与所述控制器电连接。

进一步，所述车体上还设有太阳能电池板和蓄电池，所述太阳能电池板为所述蓄电池供电，所述蓄电池与所述控制器电连接，所述蓄电池与所述车轮驱动部件电连接，所述蓄电池与所述车轮转向部件电连接。

对于植物栽培车的控制方法这一技术主题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种所述的植物栽培车的控制方法，包括如下步骤：

步骤A1，各所述光照强度传感器采集光照强度数据，并传送给所述控制器；

步骤A2，所述控制器比较各方向光照强度的大小，得到光照强度最大的方向；

步骤A3，所述车轮转向部件将所述车轮调整至朝向光照强度最大的方向；

步骤A4，所述车轮驱动部件驱动所述车轮旋转，带动所述车体沿着光照强度最大的方向前进；

步骤A5，到达预设移动时间段后，所述车轮驱动部件停止驱动所述车轮旋转。

对于装有障碍物传感器的植物栽培车的控制方法这一技术主题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种所述的植物栽培车的控制方法，包括如下步骤：

步骤B1，所述障碍物传感器检测与周围障碍物之间的距离，并传送给所述控制器；

步骤B2，所述控制器判断所述车体与各方向周围障碍物之间的距离是否小于预设安全距离，并将车体与周围障碍物之间的距离小于预设安全距离的方向设为禁止方向；

步骤B3，各所述光照强度传感器采集光照强度数据，并传送给所述控制器；

步骤B4，所述控制器比较各方向光照强度的大小，得到光照强度最大的方向；

步骤B5，判断所述光照强度最大的方向是否属于所述禁止方向，若所述光照强度最大的方向属于所述禁止方向，则删除光照强度最大的方向对应的光照强度数据并重复执行步骤B4；若所述光照强度最大的方向不属于所述禁止方向，则执行步骤B6；

步骤B6，所述车轮转向部件将所述车轮调整至朝向光照强度最大的方向；

步骤B7，所述车轮驱动部件驱动所述车轮旋转，带动所述车体沿着光照强度最大的方向前进；

步骤B8，在所述车体前进过程中，所述障碍物传感器实时检测与周围障碍物之间的距离，并传送给所述控制器；

步骤B9，所述控制器实时判断所述车体与周围障碍物之间的距离是否小于预设安全距离；若所述车体与周围障碍物之间的距离小于预设安全距离，则所述车轮驱动部件立即停止驱动所述车轮旋转，所述车体停止前进；若所述车体与周围障碍物之间的距离大于等于预设安全距离，则所述车轮驱动部件驱动所述车轮旋转，带动所述车体前进，到达预设移动时间段后，所述车轮驱动部件停止驱动所述车轮旋转。

(三)有益效果

与现有技术和产品相比，本发明有如下优点：

1、本发明的植物栽培车能自动追光，因此植物获得的阳光照射更多，利于植物生长和光合作用，植物可以更好更快的生长，另外也节省了看管人力。

2、进一步，在该植物栽培车上设置太阳能电池板，为整个植物栽培车提供部分电力，可以进一步节约能源消耗。

3、进一步，在该植物栽培车上承载的土壤中设置土壤湿度传感器，可以在土壤接受充分阳光照射后，随时自动补水，防止因日照过度造成的土壤干旱。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明带水箱的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、车体，2、车轮，3、控制器，4、光照强度传感器，5、土壤，6、土壤湿度传感器，7、水箱，8、进水管，9、进水阀，10、太阳能电池板，11、障碍物传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1所示的植物栽培车，包括车体1、车轮组件和控制器3，车体1用于承载栽培植物的土壤5，优选车体1内部形成一个容纳空腔，容纳空腔内放土壤，当然也可以内置一个容纳土壤的隔板，土壤5用于栽培植物，这里所说的土壤5还包括基质，所谓基质是一种人造土壤，一般采用生物质为原料，配以营养肥料，疏松性好，满足园艺植物的生长需求，特别适合在家庭园艺种植中使用，可以在超市方便买到，使用这种基质栽培植物也是可以的。

车轮组件2与车体1相连接，用于带动车体1移动；车轮组件包括车轮2、车轮驱动部件和车轮转向部件；车轮驱动部件与车轮2相连接，用于驱动车轮2旋转，带动车体1前进；车轮转向部件与车轮2相连接，用于调整车轮2的前进方向；这里，车轮驱动部件可以选用电机，带动车轮2旋转，使车体1前进，车轮转向部件可以采用类似于自行车前轮到自行车车把的转向原理，只不过相当于自行车车把不是由人操控，而是采用一个小电机来带动，可以带动车轮2在原地360水平度转向，车轮2的这个转向类似于人们在桌面上将硬币立起来玩的360度旋转。

车体1设有至少三个光照强度传感器4，各光照强度传感器4在水平面上的投影的连线形成多边形；这里是指可以在360度方向上判断哪个方向的阳光照射强度更强，如果只是有两个，那么只能判断在一条直线的方向上那边光照更强一些，无法达到360度判断的功能。另外，之所以说在水平面上的投影形成多边形，是为了防止三个光照强度传感器4在水平面投影有三个点，但这三个点都落在一条直线上，那么就类似于设置两个光照强度传感器，无法达到360度判断哪个方向更强。还有一种情况，其中的一个光照强度传感器设在另一个光照强度传感器的下方，最后在水平面上的投影还是两个点，还是类似于设置两个光照强度传感器4，无法达到360度判断哪个方向光照更强。也就是说，只要能够形成多边形，至少也是三角形，就可以分解成向各个方向的光照分量，还可以进一步结合控制器计算求出光照最强的方向。为了使得控制更加精确，各光照强度传感器4优选设置在车体上的同一水平高度。

图1所示的植物栽培车，光照强度传感器4一共有四个，在车体1顶端长方形边框上，每条边各设一个光照强度传感器4。

各光照强度传感器4分别与控制器3电连接，车轮驱动部件与控制器3电连接，车轮转向部件与控制器3电连接。

下面结合该植物栽培车的控制方法进行说明：

步骤A1，四个光照强度传感器4采集光照强度数据，并传送给控制器3；

步骤A2，控制器3比较各方向光照强度的大小，将光照强度最大的那个光照强度传感器所在的方向作为光照强度最大的方向；

步骤A3，控制器3将步骤A2得到的光照强度最大方向传送给车轮转向部件，车轮转向部件将车轮2调整至朝向光照强度最大的方向，也就是所有车轮都朝向光照强度最大的那个光照强度传感器；

步骤A4，控制器3向车轮驱动部件发出控制指令，车轮驱动部件驱动车轮2旋转，带动车体1沿着步骤A3已对准的方向前进；

步骤A5，到达预设移动时间段后，控制器3向车轮驱动部件发出停止指令，车轮驱动部件停止驱动车轮2旋转。例如如果车速为0.5厘米/秒，可以将预设移动时间设为4秒，也就是说，每次调整位置时，植物栽培车会向光照最强的方向走2厘米。

上面的步骤A1-A5可以一直实时检测循环进行调整，也可以定时例如每10分钟检测并调整一次。

进一步的，车体1承载的用于栽培植物的土壤5中还埋设有土壤湿度传感器6，土壤湿度传感器6与控制器3电连接。车体1还设有水箱7和进水管8，进水管8的一端与水箱7相连通，进水管8的另一端用于将水箱7内的水引入栽培植物的土壤5，进水管8上设有进水阀9，进水阀9与控制器3电连接。也就是说，本植物栽培车还可以增加自动补水功能，因为本发明的植物栽培车能够追光，因此其接受较强的阳光照射，很容易造成土壤5缺水，因此这里设置了一套包括水箱7、进水管8和进水阀9的自动补水装置，如果土壤传感器6检测土壤中的水分较低，土壤传感器6向控制器3发出水分地的检测信号，控制器3向进水阀9给出开关控制信号，控制进水阀9打开，则水箱7向土壤5中补水。

进一步的，车体1上还可以设置有太阳能电池板10和蓄电池，太阳能电池板10为蓄电池供电，蓄电池与控制器3电连接，所述蓄电池与所述车轮驱动部件电连接，所述蓄电池与所述车轮转向部件电连接。也就是说，由于植物栽培车需要移动，因此采用插电式电源可能不方便，优选采用电池组，又因为本植物栽培车正好是在阳光充足的地方下使用，因此特别适合采用太阳能电池板加蓄电池的方式为整车提供所需电力。

需要特殊提到的是，车体1上还可以设有障碍物传感器11，障碍物传感器11用于检测其周围障碍物，障碍物传感器11与控制器3电连接。障碍物传感器11可采用雷达传感器，当有障碍物进入其探测范围时，向控制器3发出电信号，因为该车自动行走是可能会撞到周围的障碍物，造成车体1上各部件或障碍物的损坏，因此设置障碍物传感器11可以更进一步完善该植物栽培车的移动功能，优选在该车安装光照强度传感器4的四个方向上各安装一个障碍物传感器11，那么一共也是4个。下面给出一种利用障碍物传感器的控制方法：

步骤B1，各障碍物传感器11先检测与周围障碍物之间的距离，并传送给控制器3；

步骤B2，控制器3判断车体1与各方向周围障碍物之间的距离是否小于预设安全距离，并将车体与周围障碍物之间的距离小于预设安全距离的方向设为禁止方向；也就是说，将与周围障碍物过近的方向先屏蔽掉。

步骤B3，各光照强度传感器4采集光照强度数据，并传送给控制器3；

步骤B4，控制器3比较各方向光照强度的大小，得到光照强度最大的方向；这里的步骤跟前面无障碍物传感器时的情况类似，不再赘述；

步骤B5，判断光照强度最大的方向是否属于步骤B2中提到的禁止方向，若光照强度最大的方向属于禁止方向，则删除光照强度最大的方向对应的光照强度数据并重复执行步骤B4，也就是说，此时有障碍物，即使光照再强，也没法移动了，那么我们就将原来光线强度最强的数据删了，让原先光线强度第二强的作为最强光线强度，并以此作为光照强度最大的方向，如果还是属于禁止方向，那么再删了，用原先光线强度第三强的，以此类推；若所述光照强度最大的方向不属于所述禁止方向，则执行步骤B6；

步骤B6，车轮转向部件将车轮2调整至朝向光照强度最大的方向；

步骤B7，车轮驱动部件驱动车轮2旋转，带动车体1沿着光照强度最大的方向前进；

步骤B8，在车体1前进过程中，障碍物传感器11实时检测与周围障碍物之间的距离，并传送给控制器3；也就是说，移动过程中还要实时检测，防止障碍物离车体过近；

步骤B9，控制器实时判断车体1与周围障碍物之间的距离是否小于预设安全距离；若车体1与周围障碍物之间的距离小于预设安全距离，则车轮驱动部件立即停止驱动车轮2旋转，车体1停止前进；若车体1与周围障碍物之间的距离大于等于预设安全距离，则车轮驱动部件驱动车轮2旋转，带动车体1前进，到达预设移动时间段后，车轮驱动部件停止驱动车轮2旋转。简而言之，本步骤就是车体1在移动过程中，如果检测到与障碍物距离过近，就立即停车，如果仍有一定的安全距离，则仍按预定时间移动。

可见增加了障碍物传感器11的车体1进一步完善了该植物栽培车的功能。

另外，这里再说明一下，光照强度传感器4还可以是三个，例如可以形成一个正三角形排列在顶部，每次移动时，可以选择沿着正三角形中心与光照强度最大的光照强度传感器4之间的连线向外移动，这种移动就是有三个方向，可以满足我们的要求；当然，我们还可以计算方法用三个光照强度传感器算出上述实施例讲的四个方向的光线强度数据，比如控制器3足够强大，可以向控制器3编制矢量分解控制算法，例如可采用利用矢量分解的方法，即将其中的两个光线强度传感器的光线强度正交分解成互相垂直两个方向的光照强度，有同方向的再叠加，这样我们就可以用三个光照强度传感器通过计算得出四个方向的光线强度数据，同样可以满足我们的要求。当然，光照强度传感器数量越多、方向越均匀，划分出来的方向也就越多越精确。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (2)

1.一种植物栽培车，其特征在于：包括车体、车轮组件和控制器，

所述车体用于承载栽培植物的土壤；

所述车轮组件与所述车体相连接，用于带动所述车体移动；

所述车轮组件包括车轮、车轮驱动部件和车轮转向部件；所述车轮驱动部件与所述车轮相连接，用于驱动所述车轮旋转，带动所述车体前进；所述车轮转向部件与所述车轮相连接，用于调整所述车轮的前进方向；

所述车体设有至少三个光照强度传感器，各所述光照强度传感器在水平面上的投影的连线形成多边形；

各所述光照强度传感器分别与所述控制器电连接，所述车轮驱动部件与所述控制器电连接，所述车轮转向部件与所述控制器电连接；各所述光照强度传感器位于同一水平高度；所述车体上还设有障碍物传感器，所述障碍物传感器用于检测其周围障碍物，所述障碍物传感器与所述控制器电连接；所述车体承载的用于栽培植物的土壤中还埋设有土壤湿度传感器，所述土壤湿度传感器与所述控制器电连接；所述车体还设有水箱和进水管，所述进水管的一端与所述水箱相连通，所述进水管的另一端用于将水箱内的水引入栽培植物的土壤，所述进水管上设有进水阀，所述进水阀与所述控制器电连接，所述车体上还设有太阳能电池板和蓄电池，所述太阳能电池板为所述蓄电池供电，所述蓄电池与所述控制器电连接，所述蓄电池与所述车轮驱动部件电连接，所述蓄电池与所述车轮转向部件电连接。

2.一种根据权利要求1所述的植物栽培车的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤B1，所述障碍物传感器检测与周围障碍物之间的距离，并传送给所述控制器；

步骤B2，所述控制器判断所述车体与各方向周围障碍物之间的距离是否小于预设安全距离，并将车体与周围障碍物之间的距离小于预设安全距离的方向设为禁止方向；

步骤B3，各所述光照强度传感器采集光照强度数据，并传送给所述控制器；

步骤B4，所述控制器比较各方向光照强度的大小，得到光照强度最大的方向；

步骤B5，判断所述光照强度最大的方向是否属于所述禁止方向，若所述光照强度最大的方向属于所述禁止方向，则删除光照强度最大的方向对应的光照强度数据并重复执行步骤B4；若所述光照强度最大的方向不属于所述禁止方向，则执行步骤B6；

步骤B6，所述车轮转向部件将所述车轮调整至朝向光照强度最大的方向；

步骤B7，所述车轮驱动部件驱动所述车轮旋转，带动所述车体沿着光照强度最大的方向前进；

步骤B8，在所述车体前进过程中，所述障碍物传感器实时检测与周围障碍物之间的距离，并传送给所述控制器；

步骤B9，所述控制器实时判断所述车体与周围障碍物之间的距离是否小于预设安全距离；若所述车体与周围障碍物之间的距离小于预设安全距离，则所述车轮驱动部件立即停止驱动所述车轮旋转，所述车体停止前进；若所述车体与周围障碍物之间的距离大于等于预设安全距离，则所述车轮驱动部件驱动所述车轮旋转，带动所述车体前进，到达预设移动时间段后，所述车轮驱动部件停止驱动所述车轮旋转。