CN108639350A - 无人驾驶智能喷杆喷药机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业机械自动化技术领域，特别公开了一种无人驾驶智能喷杆喷药机。该无人驾驶智能喷杆喷药机，包括底部安装车轮、上部设置驾驶室的车体，其特征在于：所述车体上设置有药箱，药箱上安装有连接其内部的喷杆，喷杆上设置有均布的若干喷嘴；驾驶室顶端安装有GPS天线、内部安装有连接车轮的液压驱动装置和液压转向装置，喷杆上安装有液压收放装置，液压驱动装置、液压转向装置和液压收放装置均通过GPS基站连接控制系统。本发明结构简单，设计合理，控制灵活，可根据农机作业区域的实际情况，对行走路径、行走方向、行走速度以及农药喷洒量和喷洒位置进行实时调控，适于广泛推广应用。
Description
（一）技术领域
本发明涉及农业机械自动化技术领域，特别涉及一种无人驾驶智能喷杆喷药机。
（二）背景技术
目前，给农田喷药的工作主要由人工完成。而人工喷药存在以下不利因素：（1）药物对人体有害，会引起人体的潜在的病变危害；（2）喷药效率低下，人工喷药不仅消耗体力，更耽误时间；（3）药物利用率低，人工喷药会造成喷药不均匀，药物滴漏等问题，导致药物的浪费。
现有一些机械喷药装置应用在农田喷药方面，但这些喷药装置存在以下弊端：（1）需要人为控制，不能够自主完成喷药全过程；（2）喷药量不合理，药物浪费严重，药物利用率不够高；（3）工作方式不符合现在农田的建园标准；（4）操作方式复杂。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、操作方便、劳动强度低的无人驾驶智能喷杆喷药机。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种无人驾驶智能喷杆喷药机，包括底部安装车轮、上部设置驾驶室的车体，其特征在于：所述车体上设置有药箱，药箱上安装有连接其内部的喷杆，喷杆上设置有均布的若干喷嘴；驾驶室顶端安装有GPS天线、内部安装有连接车轮的液压驱动装置和液压转向装置，喷杆上安装有液压收放装置，液压驱动装置、液压转向装置和液压收放装置均通过GPS基站连接控制系统。
本发明通过在驾驶室、喷杆、喷嘴上设置无人驾驶控制装置和其他自动控制装置，实现喷杆喷雾剂的无人化智能操作，减轻工人的劳动强度和农药对人体的损害。
本发明的更优技术方案为：
所述液压驱动装置包括安装在驾驶室内的驱动阀、安装在车体底部转轴上的速度传感器以及安装在车轮上的行走速度液压比例阀；液压驱动装置用于远程控制车体的行走启动和行走速度。
所述液压转向装置包括安装在车轮上的转角传感器、安装在驾驶室内的转向阀和安装在转向联动杆上的液压控制比例阀；液压转向装置用于控制车体的行走转向和转向角度。
所述液压收放装置包括安装在喷杆上的收放控制阀、转向控制阀，以及安装在喷嘴上的单向控制阀；液压收放装置用于控制喷杆的延伸、转向位置及喷嘴的喷射方向、喷射流量。
所述车体上安装有连接控制系统的照相机、雷达和安全检测传感器，用于对车体位置及周围环境进行实时监测，保证车体行进过程中的安全。
所述控制系统包括连接GPS站的工控机，工控机连接各传感器及阀门，且工控机连接触摸屏；通过GPS站和GPS基站的连接，实现工控机对车体控制的无线连接，便于进行实时监测和控制。
采用GPS和北斗系统融合定位导航系统，通过基站与移动站无线电台通讯，获取车辆和作业区域的位置地理信息。车载计算机根据用户要求，自动完成作业路径。计算机把路径信息由总线传给车辆控制器，从而实现车辆行走和喷洒控制。
本发明通过手动/自动自由切换、远程遥控紧急自动及多传感器融合技术，保证了车辆和人身的安全。
本发明结构简单，设计合理，控制灵活，可根据农机作业区域的实际情况，对行走路径、行走方向、行走速度以及农药喷洒量和喷洒位置进行实时调控，适于广泛推广应用。
（四）附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的控制系统原理图。
图中，1驾驶室，2 GPS天线，3喷杆，4喷嘴，5车体，6车轮，7液压驱动装置，8液压转向装置，9 GPS基站，10驱动阀、11速度传感器，12转向阀，13转角传感器，14工控机，15触摸屏，16照相机，17雷达，18 GPS站。
（五）具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括底部安装车轮6、上部设置驾驶室1的车体5，所述车体5上设置有药箱，药箱上安装有连接其内部的喷杆3，喷杆3上设置有均布的若干喷嘴4；驾驶室1顶端安装有GPS天线2、内部安装有连接车轮6的液压驱动装置7和液压转向装置8，喷杆3上安装有液压收放装置，液压驱动装置7、液压转向装置8和液压收放装置均通过GPS基站9连接控制系统。
所述液压驱动装置7包括安装在驾驶室1内的驱动阀10、安装在车体5底部转轴上的速度传感器11以及安装在车轮6上的行走速度液压比例阀；所述液压转向装置8包括安装在车轮6上的转角传感器13、安装在驾驶室1内的转向阀12和安装在转向联动杆上的液压控制比例阀；所述液压收放装置包括安装在喷杆3上的收放控制阀、转向控制阀，以及安装在喷嘴4上的单向控制阀；所述车体5上安装有连接控制系统的照相机16、雷达17和安全检测传感器；所述控制系统包括连接GPS站18的工控机14，工控机14连接各传感器及阀门，且工控机14连接触摸屏15。
本发明的主要技术指标如下：
（1）结构形式：无人驾驶智能农药喷洒；
（2）GNSS接收频率：北斗B1、B2、B3；GPS L1、L2；GLONASS L1、L2；
（3）GNSS启动时间：＜50 sec；
（4）GNSS更新率：1-10Hz；
（5）系统整体识别和规划时间小于300ms；
（6）5km/h时速下达到2cm内的高精度路径跟踪；
（7）农作物病虫害识别率达到90%以上；
（8）药箱容积2600L；
（9）转向方式：液压转向；
（10）喷杆展开长度18000mm；
（11）驱动方式：四轮液压驱动；
（12）喷头数量49个；
（13）离地间隙1100mm；
（14）最大轮距1250mm；
（15）发动机功率140马力；
（16）外形尺寸长*宽*高6210*3250*3010
本发明在喷杆喷药机的机械平台上加装控制车轮6的转角传感器13、转向用的液压控制比例阀、行走速度液压比例阀、GPS天线2和对应的GPS基站9、控制系统及安全检测传感器等部件，按照控制系统设置完成作业路径的规划和智能化操作，并通过GPS实现车辆的定位导航，并根据作业区域的作业要求实现自动作业，具体表现在以下方面：
（1）根据农机作业区域的地理信息，实现农机行走路径自动规划；
基于农机自动导航定位技术的需求，通过建立多传感器信息融合提取算法及自适应导航控制模型，实现农机高精度定位及高精度路径跟踪；
（2）自动控制农机行走方向，行走方向偏差在2cm以内；
由于作物的种植不一定都笔直，为避免对作物的损害，车辆运行时应根据实际的作物种植情况通过机器视觉实时调整行进方向。同时，为保证车辆和人身安全，应加装激光雷达测距、人体特征视觉识别、人体热成像检测、触碰检测及遥控紧急停止等安全措施；
（3）按照规划路径，实现农机的自动行走；
根据作物的生长状态和病虫害情况，通过机器视觉分析判定，决定施药量，实现农药的精准喷洒；
（4）根据农机喷洒作业区域的要求，实现农药喷洒的自动操作；
通过农机喷洒装备的状态监控，建立智能农机大数据服务平台，实现农机装备的实时管控；
对同一作业区域，当完成一次作业后，计算机会保存精准的作业路径及地理信息，为下一次作业提供便利。同时，会对该区域的喷药情况进行记录和分析，实现农业生产的信息化；
（5）根据作物的需要，自动调节农药喷洒量；
通过加装车辆转角传感器、液压比例控制阀及手动切换阀实现人工驾驶和无人驾驶自由切换。车辆控制器与车载计算机想配合完成车辆行驶、喷杆平滑收放、喷嘴喷药变量控制、手/自切换等功能；
（6）具有远程遥控、自动避障等安全措施。
本发明建设基于大数据的农机装备智能化管理系统及信息平台，实现农机装备的实时状态监测、故障诊断、全寿命监管，提升装备作业效率，延长装备使用周期，实现对农业机械设备的高效、节能、安全、环保的 “管、控、营”一体化。
Claims (6)
1.一种无人驾驶智能喷杆喷药机，包括底部安装车轮（6）、上部设置驾驶室（1）的车体（5），其特征在于：所述车体（5）上设置有药箱，药箱上安装有连接其内部的喷杆（3），喷杆（3）上设置有均布的若干喷嘴（4）；驾驶室（1）顶端安装有GPS天线（2）、内部安装有连接车轮（6）的液压驱动装置（7）和液压转向装置（8），喷杆（3）上安装有液压收放装置，液压驱动装置（7）、液压转向装置（8）和液压收放装置均通过GPS基站（9）连接控制系统。
2.根据权利要求1所述的无人驾驶智能喷杆喷药机，其特征在于：所述液压驱动装置（7）包括安装在驾驶室（1）内的驱动阀（10）、安装在车体（5）底部转轴上的速度传感器（11）以及安装在车轮（6）上的行走速度液压比例阀。
3.根据权利要求1所述的无人驾驶智能喷杆喷药机，其特征在于：所述液压转向装置（8）包括安装在车轮（6）上的转角传感器（13）、安装在驾驶室（1）内的转向阀（12）和安装在转向联动杆上的液压控制比例阀。
4.根据权利要求1所述的无人驾驶智能喷杆喷药机，其特征在于：所述液压收放装置包括安装在喷杆（3）上的收放控制阀、转向控制阀，以及安装在喷嘴（4）上的单向控制阀。
5.根据权利要求1所述的无人驾驶智能喷杆喷药机，其特征在于：所述车体（5）上安装有连接控制系统的照相机（16）、雷达（17）和安全检测传感器。
6.根据权利要求1所述的无人驾驶智能喷杆喷药机，其特征在于：所述控制系统包括连接GPS站（18）的工控机（14），工控机（14）连接各传感器及阀门，且工控机（14）连接触摸屏（15）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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