CN109618624A - 一种自行走变量施肥机装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种自行走变量施肥机装置及其控制方法，本发明涉及农业机械领域，包括施肥机，行走装置，电源装置，编码器；陀螺仪；控制系统，图像采集装置，超声波传感器；储肥箱，滚筒式施肥器，施肥器电机；操控盒，便携式返程控制器，遥控手柄，本发明的自行走变量施肥机装置功率小、机身小巧、操作灵活；通过系统可设置施肥器电机速度，控制滚筒式施肥器施肥，实现了变量施肥；本发明匹配功率小、机身小巧、操作灵活，集自动规划路径、施肥条件设置、变量施肥控制作业等多种功能于一体的无人自行走变量施肥机装置，对于减少化肥施用量，提高产量，提高施肥种植劳动效率。

Description

一种自行走变量施肥机装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及农业机械领域，特别是涉及一种自行走变量施肥机装置及其控制方法。

背景技术

当前我国农业的发展模式，除了依靠生物技术的进步和耕地面积、灌溉面积的扩大外，基本上是在化肥与农药等化学品和矿物能源的大量投入条件下获得的相应效益，但这种粗放式的农业模式，并没有给农业带来可观的利润，人力成本高、收入低没有得到根本改变，这已经引起了国际社会的广泛关注，为解决上述问题，以农用机械自动导航技术为基础的自动化作业得到了很多人的重视。目前，我国农业施肥的作业方式依然以劳动者手工作业为主，颗粒肥料变量施肥机的自行走控制技术基本处于空白状态，研究颗粒肥料变量施肥机的自行走控制技术有着重要的意义。

因此，综合运用机电控制、嵌入软硬件开发和系统集成等先进技术，研制开发一台匹配功率小、机身小巧、操作灵活，集自动规划路径、施肥条件设置、变量施肥控制作业等多种功能于一体的无人自行走变量施肥机装置，对于减少化肥施用量，提高产量，提高施肥种植劳动效率，将农民从繁重的体力劳动中解放出来和提高经济效益具有重要意义。

因此发明出一种新型自行走变量施肥机装置及其控制方法对农业发展有着重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种自行走变量施肥机装置及其控制方法。

本发明的技术方案是：一种自行走变量施肥机装置，包括施肥机，所述施肥机包括顶板、底板及四周的竖板，在所述施肥机的底部安设有两个行走装置，在所述行走装置上安设有电源装置，在所述行走装置的内部设有编码器及陀螺仪；

在所述施肥机的内部还安设有控制系统，

在所述竖板的上部各安设有一个图像采集装置，在其下部设置有至少两个超声波传感器。

在所述施肥机的顶板的外部安设有储肥箱，在所述储肥箱内的底部安设有滚筒式施肥器，在所述储肥箱外的底部还安设有用于控制滚筒式施肥器的施肥器电机。

在所述施肥机上还设有操控盒，在所述操控盒的面板上设有触摸屏及面板按钮。

还包括用于控制自行走变量施肥机装置的便携式返程控制器，

所述便携式返程控制器包括触摸屏显示器和若干操控按钮；所述便携式返程控制器通过无线通信与控制平台连接。

优选的，用于控制自行走变量施肥机装置的还包括遥控手柄，在所述遥控手柄上设有行走装置移动点动遥控键、行走装置连续运动及停止运动遥控键、施肥机所有运动暂停遥控键、施肥机停止动作遥控键、施肥机所有运动回复遥控键、施肥器电机速度提高及降低遥控键、施肥器电机停止工作遥控键。

其步骤包括，

(1)、利用电源装置供电，通过便携式返程控制器控制启动自行走变量施肥机装置；

(2)、便携式返程控制器与自行走变量施肥机装置中的控制系统通过WIFI互联；

(3)、设置在行走装置内的陀螺仪接收到指令，实时校正调整自行走变量施肥机装置位姿按照直线行走；

(4)、施肥器电机开始运行，开始排肥；

(5)、图像采集装置采集处理图像，便携式返程控制器终端实时显示；

1)、用户在便携式返程控制器上设置直线前进的位移距离，以及前进次数，并设置在每段直线位移期间的施肥器电机速度，控制滚筒式施肥器施肥，在每段直线位移期间的施肥的量的重量，由施肥器电机控制的滚筒式施肥器，实现了变量施肥，通过控制系统控制施肥机自行走，滚筒式施肥器开始排肥；

2)、控制系统判断施肥机的电源装置电量少于15％，则执行步骤(6)；电源装置电量大于15％，则执行步骤(5.3)；

3)、行走装置内部的编码器，用于实时检测移动位移值，并反馈给控制系统，当编码器测的位移值达到系统设定的数值后，施肥机停止前进；

4)、当编码器测的位移值达到控制系统设定的数值后，施肥机停止前进，施肥机开始根据设定值开始左转或右转，达到设定转弯角度后，施肥机的前进次数未达到控制系统的设定的数值，施肥机继续直行；

5)、施肥机的前进次数达到控制系统的设定的数值后，施肥机停止前行，并返回至便携式返程控制器附近。

(6)、施肥机返回至便携式返程控制器附近；在便携式返程控制器上设置指令，便携式返程控制器发出返程指令，由控制系统控制施肥机返回至便携式返程控制器附近。

该方法还包括用超声波传感器采集信号检测障碍物，具体为：

超声波传感器将检测信号传至控制系统，用于调整该装置的位姿以及防撞设置，事先将该装置轨迹路线及超声波壁障导入控制系统的，该装置在运行过程中，当其中前、后相对的两个超声波传感器检测到反馈值时，则说明前方或后方有障碍物，根据事先导入的超声波避障算法，控制系统控制该装置向前或向后转动预定角度，调整该装置的位姿，再进行转弯避障；当左、右面相对的两个超声波传感器检测反馈的值不同时，则说明左方或右方有障碍物，根据事先导入的超声波避障算法，控制系统控制该装置向右或向左转动预定角度，调整该装置的位姿，直至左、右两个超声波传感器检测反馈的值相同，然后继续向前移动，直至碰到下一个障碍物，再进行转弯避障。

本发明的有益效果：1、施肥机装置功率小、机身小巧、操作灵活；2、可通过控制系统自动规划路径，实现无人自行走操作；3、通过控制系统来设置施肥器电机的速度，控制滚筒式施肥器施肥，在每段直线位移期间施肥量可控，实现了变量施肥；4、遥控手柄也可进行控制施肥机运行控制，及施肥量控制，5、施肥机的前进次数如果达到设置值，施肥机停止前行，并返回至便携式返程控制器的附近；6、行走装置的内部装有陀螺仪，实时校正调整自行走变量施肥机装置位姿按照直线行走；7、施肥机的四周安装有超声波传感器，用于检测该装置四周是否有障碍物，将检测信号传至控制系统，可实现位姿调整以及防撞设置；8、便携式返程控制器与该装置上的的控制系统构成局域网，当电源装置电量低于设定阈值时，便携式返程控制器发送指令，控制系统让该装置返回至便携式返程控制器附近，从而保证了该装置可控不失联，9、触摸屏设计界面友好，可以将该装置在施肥全程状态及相关数据实时显示，并自动控制。

附图说明

图1是本发明中自行走变量施肥机装置的结构示意图；

图2是本发明中便携式返程控制器的结构示意图；

图3是本发明中遥控手柄的结构示意图；

图4是本发明工作流程图；

图中0是施肥机，1是行走装置,2是图像采集装置，3是电源装置，4是操控盒，5是储肥箱，6是施肥器电机，7是陀螺仪，8是滚筒式施肥器，9是控制系统，10是超声波传感器，11是便携式返程控制器，12是遥控手柄。

具体实施方式

本发明如图所示；一种自行走变量施肥机装置，包括施肥机0，所述施肥机0包括顶板、底板及四周的竖板，在所述施肥机0的底部安设有两个行走装置1，在所述行走装置1上安设有电源装置3，在所述行走装置3的内部设有编码器及陀螺仪7；

在所述施肥机0的内部还安设有控制系统9，

在所述竖板的上部各安设有一个图像采集装置2，在其下部设置有至少两个超声波传感器10。

在所述施肥机0的顶板的外部安设有储肥箱5，在所述储肥箱5内的底部安设有滚筒式施肥器8，在所述储肥箱5外的底部还安设有用于控制滚筒式施肥器8的施肥器电机6。

在所述施肥机0上还设有操控盒4，在所述操控盒4的面板上设有触摸屏及面板按钮。

还包括用于控制自行走变量施肥机装置的便携式返程控制器11，

所述便携式返程控制器11包括触摸屏显示器和若干操控按钮；所述便携式返程控制器11通过无线通信与控制平台连接。

优选的，用于控制自行走变量施肥机装置的还包括遥控手柄12，在所述遥控手柄12上设有行走装置移动点动遥控键、行走装置连续运动及停止运动遥控键、施肥机所有运动暂停遥控键、施肥机停止动作遥控键、施肥机所有运动回复遥控键、施肥器电机速度提高及降低遥控键、施肥器电机停止工作遥控键。

其步骤包括，

(1)、利用电源装置3供电，通过便携式返程控制器11控制启动自行走变量施肥机装置；

(2)、便携式返程控制器11与自行走变量施肥机装置中的控制系统9通过WIFI互联；

(3)、设置在行走装置1内的陀螺仪7接收到指令，实时校正调整自行走变量施肥机装置位姿按照直线行走；

(4)、施肥器电机6开始运行，开始排肥；

(5)、图像采集装置2采集处理图像，便携式返程控制器11终端实时显示；

1)、用户在便携式返程控制器11上设置直线前进的位移距离，以及前进次数，并设置在每段直线位移期间的施肥器电机6速度，控制滚筒式施肥器8施肥，在每段直线位移期间的施肥的量的重量，由施肥器电机6控制的滚筒式施肥器，实现了变量施肥，通过控制系统9控制施肥机0自行走，滚筒式施肥器8开始排肥；

2)、控制系统9判断施肥机0的电源装置3电量少于15％，则执行步骤(6)。电源装置3电量大于15％，则执行步骤(5.3)；

3)、行走装置3内部的编码器，用于实时检测移动位移值，并反馈给控制系统9，当编码器测的位移值达到系统设定的数值后，施肥机0停止前进；

4)、当编码器测的位移值达到控制系统9设定的数值后，施肥机0停止前进，施肥机0开始根据设定值开始左转或右转，达到设定转弯角度后，施肥机0的前进次数未达到控制系统9的设定的数值，施肥机0继续直行；

5)、施肥机0的前进次数达到控制系统9的设定的数值后，施肥机0停止前行，并返回至便携式返程控制器11附近。

(6)、施肥机0返回至便携式返程控制器11附近；在便携式返程控制器11上设置指令，便携式返程控制器11发出返程指令，由控制系统9控制施肥机0返回至便携式返程控制器11附近。

该方法还包括用超声波传感器10采集信号检测障碍物，具体为：

超声波传感器10将检测信号传至控制系统9，用于调整该装置的位姿以及防撞设置，事先将该装置轨迹路线及超声波壁障导入控制系统9的，该装置在运行过程中，当其中前、后相对的两个超声波传感器10检测到反馈值时，则说明前方或后方有障碍物，根据事先导入的超声波避障算法，控制系统9控制该装置向前或向后转动预定角度，调整该装置的位姿，再进行转弯避障；当左、右面相对的两个超声波传感器10检测反馈的值不同时，则说明左方或右方有障碍物，根据事先导入的超声波避障算法，控制系统9控制该装置向右或向左转动预定角度，调整该装置的位姿，直至左、右两个超声波传感器10检测反馈的值相同，然后继续向前移动，直至碰到下一个障碍物，再进行转弯避障。

本发明的有益效果：1、施肥机0装置功率小、机身小巧、操作灵活；2、可通过控制系统9自动规划路径，实现无人自行走操作；3、通过控制系统9来设置施肥器电机6的速度，控制滚筒式施肥器8施肥，在每段直线位移期间施肥量可控，实现了变量施肥；4、遥控手柄12也可进行控制施肥机0运行控制，及施肥量控制，5、施肥机0的前进次数如果达到设置值，施肥机0停止前行，并返回至便携式返程控制器11的附近；6、行走装置的内部装有陀螺仪7，实时校正调整自行走变量施肥机装置位姿按照直线行走；7、施肥机0的四周安装有超声波传感器10，用于检测该装置四周是否有障碍物，将检测信号传至控制系统9，可实现位姿调整以及防撞设置；8、便携式返程控制器11与该装置上的的控制系统9构成局域网，当电源装置3电量低于设定阈值时，便携式返程控制器11发送指令，控制系统9让该装置返回至便携式返程控制器11附近，从而保证了该装置可控不失联，9、触摸屏设计界面友好，可以将该装置在施肥全程状态及相关数据实时显示，并自动控制。

Claims (5)

1.一种自行走变量施肥机装置，包括施肥机，所述施肥机包括顶板、底板及四周的竖板，其特征在于，在所述施肥机的底部安设有两个行走装置，在所述行走装置上安设有电源装置，在所述行走装置的内部设有编码器及陀螺仪；

在所述施肥机的内部还安设有控制系统，

在所述竖板的上部各安设有一个图像采集装置，在其下部设置有至少两个超声波传感器。

2.根据权利要求1所述的一种自行走变量施肥机装置，其特征在于，在所述施肥机的顶板的外部安设有储肥箱，在所述储肥箱内的底部安设有滚筒式施肥器，在所述储肥箱外的底部还安设有用于控制滚筒式施肥器的施肥器电机。

3.根据权利要求1所述的一种自行走变量施肥机装置，其特征在于，在所述施肥机上还设有操控盒，在所述操控盒的面板上设有触摸屏及面板按钮。

4.根据权利要求1所述的一种自行走变量施肥机装置，其特征在于，还包括用于控制自行走变量施肥机装置的便携式返程控制器，

所述便携式返程控制器包括触摸屏显示器和若干操控按钮；所述便携式返程控制器通过无线通信与控制平台连接。

5.如权1-4所述的一种自行走变量施肥机装置的控制方法，其特征在于，其步骤包括，

(1)、利用电源装置供电，通过便携式返程控制器或遥控手柄控制启动自行走变量施肥机装置；

(2)、便携式返程控制器与自行走变量施肥机装置中的控制系统通过WIFI互联；

(3)、设置在行走装置内的陀螺仪接收到指令，实时校正调整自行走变量施肥机装置位姿按照直线行走；

(4)、施肥器电机开始运行，开始排肥；

(5)、图像传感器采集处理图像，便携式返程控制器终端实时显示；

1)、用户在便携式返程控制器上设置直线前进的位移距离，以及前进次数，并设置在每段直线位移期间的施肥器电机速度，控制滚筒式施肥器施肥，在每段直线位移期间的施肥的量的重量，由施肥器电机控制的滚筒式施肥器控制，实现了变量施肥，通过控制平台控制施肥机自行走，施肥器开始排肥；

2)、控制平台判断施肥机的电源装置电量少于15％，则执行步骤(6)。电源装置电量大于15％，则执行步骤(5.3)；

3)、行走装置内部的编码器，用于实时检测移动位移值，并反馈给控制系统，当编码器测的位移值达到系统设定的数值后，施肥机停止前进；

4)、当编码器测的位移值达到系统设定的数值后，施肥机停止前进，施肥机开始根据设定值开始左转或右转，达到设定转弯角度后，施肥机的前进次数未达到系统的设定的数值，施肥机继续直行；

5)、施肥机的前进次数达到系统的设定的数值后，施肥机停止前行，并返回至便携式返程控制器附近。

(6)、施肥机返回至便携式返程控制器附近；在便携式返程控制器上设置指令，便携式返程控制器发出返程指令，由控制平台控制施肥机返回至便携式返程控制器附近。