CN109677484A - 高速插秧机自动转向系统和自动转向方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一高速插秧机自动转向系统和自动转向方法。所述自动转向系统适用于一高速插秧机，其中所述自动转向系统包括一环境信息获取模块，一控制模块以及一转向装置，其中所述环境信息获取装置采集所述高速插秧机的周侧行驶环境信息，其中所述控制模块根据所述高速插秧机的当前行驶状态和所述行驶环境信息，分析所述高速插秧机所需执行的操作变化，形成一转向控制信息，其中所述转向装置根据所述转向控制信息驱动所述高速插秧机的转向车轮转向至对应的位置，从而实现自动转向。

Description

高速插秧机自动转向系统和自动转向方法

技术领域

本发明涉及高速插秧机领域，更详而言之地涉及一高速插秧机自动转向系统和自动转向方法，从而实现高速插秧机的自动转向，提高工作效率。

背景技术

中国产业调研网发布的2018-2025年全球及中国水稻插秧机行业现状研究分析及发展趋势预测报告认为，水稻是我国种植面积最大、单产和总产量最高的粮食作物，抓好水稻生产，对实现恢复和发展粮食生产的目标具有举足轻重的影响。大力发展水稻生产机械化，可以有效争抢农时，抵御自然灾害的影响，确保和扩大种植面积，提高水稻产量，节约生产成本。推进水稻主产区生产机械化，增强水稻生产的科技应用、节本增效和救灾减灾能力，是加强水稻生产能力建设，恢复和发展粮食生产的重要物质基础和技术手段。

目前，我国市场插秧机产品主要分为手扶式插秧机和乘坐式插秧机。操作时，手扶式插秧机需要操作员手扶插秧机，推动和跟随插秧机前进；而乘坐式插秧机需要操作员坐在插秧机上，控制插秧机的方向盘，从而操控插秧机的方向。也就是说，目前的插秧机产品仍未完全解放人力和实现完全机械化，插秧机的操作还需要通过操作员执行。而且，操作员需要通过专门的学习和培训才能完全熟悉插秧机的操作。

这对争抢农时，扩大种植面积，节约生产成本并不利。一方面，农忙时节，大面积的水稻田需要种植，但是操作员的精力有限，部分水稻田的无法及时耕种，不利于水稻产量。另一方面，随着种植面积的扩大，操作员的时间和人力成本增加，工作压力越来越大，效率无法进一步提高。随着精准农业与智慧农业的提出和不断发展，自动导航或无人驾驶成为农业机械的基本功能之一，在减轻作业人员劳动强度的同时将大大提高农田作业的精准度。而自动转向是自动导航农业机械的必备功能之一，能够实时接收自动导航装置发出的转向控制指令，保证农业机械的转向轮旋转至所期望的角度。

此外，实际操作过程中，为了保护插植部，现有的插秧机转弯时需要升起插植部，否则会损坏插植部的连接结构。传统的插秧机需要手动控制升降手柄，实现插植部的升降。也就是说，无人驾驶的农机除了考虑自动转向的实现，还需要考虑自动转向和插植部的配合，才能做到全面的智能农机。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一高速插秧机自动转向系统和自动转向方法，其中所述高速插秧机自动转向系统可以实现高速插秧机的自动转向，无需人工操作，解放人力，提高效率，实现智能化。

本发明的另一个目的在于提供一高速插秧机自动转向系统和自动转向方法，其中所述高速插秧机自动转向系统根据路况或农田状态等，为高速插秧机规划路径，为自动地控制高速插秧机转向提供条件。

本发明的另一个目的在于提供一高速插秧机自动转向系统和自动转向方法，其中所述高速插秧机自动转向系统根据路况或农田状态等，实时地判断高速插秧机是否需要转向，更新规划路径，实现智能驾驶和操作。

本发明的另一个目的在于提供一高速插秧机自动转向系统和自动转向方法，其中所述高速插秧机自动转向系统可以检测高速插秧机的当前方向和当前转动角度，根据所述路况或农田状况，分析所需转动方向和转动角度，从而实现所述高速插秧机行驶方向自动转变。

本发明的另一个目的在于提供一高速插秧机自动转向系统和自动转向方法，其中所述高速插秧机自动转向系统能够配合地控制高速插秧机的转向和一插植部的升降，避免高速插秧机的转向操作损坏所述插植部的结构。

本发明的另一个目的在于提供一高速插秧机自动转向系统和自动转向方法，其中所述高速插秧机自动转向系统在控制高速插秧机的转向的同时，控制所述插植部上升，避免高速插秧机的转向操作损坏所述插植部的结构。

本发明的另一个目的在于提供一高速插秧机自动转向系统和自动转向方法，其中当高速插秧机需要转向时，所述高速插秧机自动转向系统先自动地控制所述插植部上升，再自动地控制高速插秧机的转向，避免高速插秧机的转向操作损坏所述插植部的结构。

本发明的另一个目的在于提供一高速插秧机自动转向系统和自动转向方法，其中当高速插秧机转向操作完成后，所述高速插秧机自动转向系统自动地控制所述插植部下降，以继续作业，无需手动控制升降手柄，解放人力，提高效率。

为了实现以上至少一个目的，依本发明的一个方面，本发明进一步提供一自动转向系统，适用于一高速插秧机，其中所述自动转向系统包括：

一环境信息获取模块，其中所述环境信息获取装置采集所述高速插秧机的周侧行驶环境信息；

一控制模块，其中所述控制模块根据所述高速插秧机的当前行驶状态和所述行驶环境信息，分析所述高速插秧机所需执行的操作变化，形成一转向控制信息；以及

一转向装置，其中所述转向装置根据所述转向控制信息驱动所述高速插秧机的转向车轮转向至对应的位置。

根据本发明的一个实施例，所述自动转向系统进一步包括一传感器装置，用于测量和反馈所述高速插秧机的当前行驶状态，其中所述控制模块根据当前行驶状态和所述行驶环境信息，形成所述转向控制信息。

根据本发明的一个实施例，所述传感器装置包括一转向传感器，测量所述高速插秧机的当前方向状态，其中所述控制模块根据当前方向状态，分析所述方向装置所需的方向变化，形成所述转向控制信息。

根据本发明的一个实施例，所述传感器装置包括一转向角度传感器，其中测量所述高速插秧机的当前转向角度状态，其中所述控制模块根据当前转向角度状态，分析所述方向装置所需的角度变化，形成所述转向控制信息。

根据本发明的一个实施例，所述转向装置包括一转向电机、一减速机构和一转向杆，其中所述转向电机通信地连接所述控制模块，根据所述转向控制信息，驱动所述减速机构，其中所述减速机构传输动力至所述转向杆，以所述高速插秧机的转向车轮转向。

根据本发明的一个实施例，所述减速机构包括一驱动轮、一从动轮和一中间齿轮，其中所述驱动轮被可驱动地耦合于所述转向电机，所述从动轮被固定于所述转向杆，驱动所述转向杆，其中所述中间齿轮连接所述驱动轮和所述从动轮用于加大速比。

根据本发明的一个实施例，所述转向装置进一步包括一液压助力转向装置，用于带动转向车轮转向，其中所述液压助力转向装置被可驱动地耦合于所述转向杆，其中所述液压助力转向装置将动力从所述转向杆传输至所述高速插秧机的转向车轮，驱动所述转向车轮对应地转向。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块包括一方向控制模块，其中所述方向控制模块根据行驶环境信息，判断所述方向装置所需的方向变化，形成所述转向控制信息。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块包括一转向角度控制模块，其中所述转向角度控制模块根据所述行驶环境信息，判断所述方向装置所需的方向变化角度，形成所述转向控制信息。

根据本发明的一个实施例，所述控制模块包括一插植部控制模块，其中根据所述转向控制信息和当前行驶状态，所述控制模块分析得出所述高速插秧机的下一行驶状态，其中所述插植部控制模块根据当前行驶状态和下一行驶状态，形成一插植部升降控制信息。

根据本发明的一个实施例，所述自动转向系统进一步包括一插植部升降装置，其中所述插植部升降装置根据所述插植部升降控制信息，控制所述高速插秧机的一插植部的升降，其中当根据当前行驶状态和下一行驶状态判断得出所述高速插秧机处于转弯趋势时，所述插植部升降装置根据所述插植部升降控制信息，控制所述插植部在安全转弯角度范围内处于被上升状态。

根据本发明的一个实施例，当根据当前行驶状态和下一行驶状态判断得出所述高速插秧机处于回正趋势，所述插植部升降装置根据所述插植部升降控制信息，控制所述插植部在安全转弯角度范围内处于下降状态。

根据本发明的一个实施例，所述插植部升降装置先根据所述所述插植部升降控制信息操作所述插植部处于对应的状态之后，所述转向装置再根据所述转向控制信息驱动所述转向车轮转向至对应的位置。

根据本发明的一个实施例，当转向装置再根据所述转向控制信息驱动所述转向车轮转向过程中，当所述转向车轮驱动至预设角度时，所述插植部升降装置根据所述所述插植部升降控制信息操作所述插植部。

根据本发明的一个实施例，所述插植部升降装置包括一升降电机、一液压控制连杆和一液压升降装置，其中所述升降电机根据所述插植部升降控制信息拉动和控制所述液压控制连杆，所述液压连接杆对应地操控所述液压升降装置，从而作用于所述插植部的上升或下降。

依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一自动转向方法，适用于一高速插秧机，其中所述自动转向方法包括如下步骤：

(a)基于一高速插秧机的当前行驶状态和一行驶环境信息，分析所述高速插秧机所需的行驶状态变化，形成一转向控制信息；和

(b)根据所述转向控制信息，驱动所述高速插秧机转向。

根据本发明的一个实施例，所述步骤(a)之前，所述自动转向方法进一步包括步骤：

检测所述高速插秧机周边的环境，形成一行驶环境信息；和

获取所述高速插秧机当前行驶状态。

根据本发明的一个实施例，所述步骤(a)进一步包括步骤：

(a.1)根据当前行驶状态和所述行驶环境信息，分析所需行驶方向变化；和

(a.2)根据当前行驶状态和所述行驶环境信息，分析所需行驶方向变化角度。

根据本发明的一个实施例，所述自动转向方法进一步包括如下步骤：

(c)基于当前行驶状态和所述行驶环境信息，预测所述高速插秧机的下一行驶状态；和

(d)根据当前行驶状态和下一行驶状态，形成一插植部升降控制信息。

根据本发明的一个实施例，所述步骤(d)进一步包括步骤：

(d.1)根据当前行驶状态和下一行驶状态，如果所述高速插秧机处于转弯趋势，则形成插植部上升控制信息；和

(d.2)根据当前行驶状态和下一行驶状态，如果所述高速插秧机处于回正趋势，则形成插植部下降控制信息。

根据本发明的一个实施例，所述步骤(b)包括步骤：先根据所述所述插植部升降控制信息操作一插植部处于对应的状态之后，再根据所述转向控制信息驱动所述转向车轮转向至对应的位置。

根据本发明的一个实施例，所述步骤(b)包括步骤：当所述高速插秧机转向被驱动至预设角度时，根据所述所述插植部升降控制信息操作一插植部。

附图说明

图1是适用本发明的一高速插秧机自动转向系统的一高速插秧机的示意图。

图2是根据本发明的一实施例的高速插秧机自动转向方法的流程图。

图3是根据本发明的一实施例的高速插秧机自动转向系统的结构框图。

图4A是根据本发明的一实施例的高速插秧机自动转向系统的应用示意图。

图4B是根据本发明的一实施例的高速插秧机自动转向系统的应用示意图。

图5A是根据本发明的一实施例的高速插秧机自动转向系统的一转向装置的爆炸图。

图5B是根据本发明的一实施例的高速插秧机自动转向系统的所述转向装置局部示意图。

图6是根据本发明的一实施例的高速插秧机自动转向系统的一插植部升降装置的示意图。

图7是根据本发明的一实施例的一高速插秧机自动转向系统实现自动转向过程示意图。

图8是根据本发明的一实施例的一高速插秧机自动转向系统另一实现自动转向过程示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参考图1至图8所示，根据本发明的一较佳实施例的一高速插秧机自动转向系统和自动转向方法被阐述。所述高速插秧机自动转向系统100被应用于一高速插秧机，用于实现高速插秧机的自动转向。所述高速插秧机自动转向方法可以被应用于所述高速插秧机自动转向系统100，实现本发明的目的和优势。如图2所示，本发明的所述高速插秧机自动转向方法的流程图被阐述。

步骤210：检测所述高速插秧机周边的环境，形成一行驶环境信息。

具体地，可以采用深度摄像、二维摄像、红外感应等技术实现对所述行驶环境信息进行采集，本发明并不限制。举例说明，采用深度摄像技术，将各个深度摄像模组分别安装于所述高速插秧机的前后左右侧，对所述高速插秧机的周侧环境进行深度摄像，将所得深度摄像影像反馈。所述行驶环境信息为所述高速插秧机的周边的路况信息，或者身处农田中时农田状况信息等，例如所述高速插秧机周侧是否有河流、田垄、深坑、斜坡，或者在农田作业时，所述高速插秧机拐弯侧是否有秧苗等。

步骤220：获取所述高速插秧机当前行驶状态。

通过一角度传感器和一方向传感器，可以获取所述高速插秧机的当前方向状态和当前角度状态。具体地，所述角度传感器可以被安装于转向车轮，或者可以被安装于所述高速插秧机的转向轴，根据车轮或转向轴的角度获取当前高速插秧机的当前角度状态。所述角度传感器可以被安装于高速插秧机的转向轴等位置，获取所述高速插秧机的当前方向状态。例如，所述高速插秧机当前状态为直行，处于方向盘或转向轴当前状态为预设的直行位置，即当前所述高速插秧机并未转向，转向角度为0。

步骤230：基于当前行驶状态和所述行驶环境信息，分析所需的行驶状态变化，形成一转向控制信息。

具体地，可以采用服务器、电脑、CPU等具有处理分析数据功能的装置，对行驶环境信息进行处理和分析，对所述高速插秧机的行驶路线进行规划。在所述高速插秧机行驶的过程汇总，所述行驶环境信息可以被实时地更新传输，也就是说深度摄像模组等实时地监控周边环境并反馈。根据实时的所述行驶环境信息，所述转向控制信息对应地被实时更新，以便及时做出正确的转向操作反应。

进一步，所述步骤230还可以包括以下步骤：

(a)根据当前行驶状态和所述行驶环境信息，分析所需行驶方向变化；

(b)根据当前行驶状态和所述行驶环境信息，分析所需行驶方向变化角度。

所述转向控制信息包括但不限于方向变化控制信息和变化角度控制信息，例如是否继续直行、是否转弯、是否于斜坡行驶、左转弯或右转弯的转弯角度。步骤(a)和步骤(b)的顺序并不一定，可以同时执行，也可以先执行步骤(a)后执行步骤(b)，或者先执行步骤(b)再执行步骤(a)。

例如，所述高速插秧机当前状态为直行，处于当前状态为预设的直行位置，即当前所述高速插秧机0并未转向，转向角度为0。根据行驶环境信息，所述高速插秧机需以60度角度右转，则基于当前行驶状态，所述转向控制信息为操作所述高速插秧机右转至对应执行60度的位置。

或者例如，所述高速插秧机当前状态为以60度角度右转，即当前所述高速插秧机处于执行右转60度的位置。根据行驶环境信息，所述高速插秧机下一行驶状态为右转55度，则基于当前行驶状态位置，所述转向控制信息为操作所述高速插秧机左转至对应执行55度的位置。

也就是说，所述方向装置140可以根据所述转向控制信息，基于当前行驶状态操作变化量，从而达到所述高速插秧机所需执行的下一行驶状态。本领域技术人员可以理解的是，对于接下来的再一行驶状态，所述下一行驶状态是所述再一行驶状态的当前行驶状态，而所述再一行驶状态可以基于所述下一行驶状态操作所述转向控制信息所得。

步骤240：基于当前行驶状态和所述行驶环境信息，获取所述高速插秧机的下一行驶状态。

步骤250：根据当前行驶状态和下一行驶状态，形成一插植部升降控制信息。

基于目前的插秧机构造，所述高速插秧机在执行拐弯操作时需要，在安全转弯角度范围内，升起其插植部，否则会损坏插植部的连接结构。所以，根据所述转向控制信息，可以分析得出所述高速插秧机在下一行驶状态，根据下一行驶状态所述高速插秧机是否转弯以及转弯角度等可以判断，所述插植部是否需要上升或下降操作。

例如，所述高速插秧机的结构需要所述插植部在向左或转弯20度以前上升(即所述高速插秧机的安全转弯角度范围为向左或转弯20度范围内)，否则连接结构就会损坏。如果所述高速插秧机的下一行驶状态显示为右转30度，则需要在执行转弯操作前升起所述插植部，或者在转弯操作过程中但是超过20度之前，或预设的上升角度(处于安全转弯角度范围内)，升起所述插植部。又或者，如果所述高速插秧机的下一行驶状态显示为直行，即转弯操作执行完毕，需要继续插秧作业，则需要在执行转弯操作后，或者转弯操作过程中但是转弯角度20度(以行驶过程中的预设直行位置所对应的方向为基准，左右偏离度数)之前，下降所述插植部。

进一步，所述步骤250包括以下步骤；

(A)根据当前行驶状态和下一行驶状态，如果所述高速插秧机处于转弯趋势，则形成插植部上升控制信息；和

(B)根据当前行驶状态和下一行驶状态，如果所述高速插秧机处于回正趋势，则形成插植部下降控制信息。

也就是说，所述插植部升降控制信息包括但不限制于是否上升、是否下降、上升时机或下降时机等等。所述高速插秧机处于转弯趋势是指所述高速插秧机的下一行驶状态趋向偏离预设直行位置所对应的方向，而如果所述高速插秧机处于回正趋势是指所述高速插秧机的下一行驶状态趋向靠近预设直行位置所对应的方向。

进一步，所述步骤(A)中，所述高速插秧机处于转弯趋势，其转弯角度和幅度趋向于增大，需要上升所述插植部，避免破损。而根据所述高速插秧机的下一行驶状态，对比当前行驶状态，可以判断高速插秧机是否处于转弯趋势。并且根据所述下一行驶状态，还可以判断所述插植部是否需要上升。例如当前行驶状态中，所述插植部已经被上升，如果所述下一行驶状态显示，所述高速插秧机处于转弯趋势，所述插植部只需保持目前状态。如果当前行驶状态中，所述插植部未被上升，如果所述下一行驶状态显示，所述高速插秧机处于转弯趋势，所述插植部需要被执行上升操作。

进一步，所述步骤(B)中，所述高速插秧机处于回正趋势，其转弯角度和幅度趋向于减小，即转弯操作即将执行完毕，可以下降所述插植部，继续执行插秧作业。同理于所述步骤(A)，例如，当前行驶状态中，所述插植部已经被上升，如果所述下一行驶状态显示，所述高速插秧机处于回正趋势，所述插植部需要被执行下降操作。如果当前行驶状态中，所述插植部未被上升，如果所述下一行驶状态显示，所述高速插秧机处于回正趋势，所述插植部需要保持目前状态即可。

步骤260：根据所述插植部升降控制信息，控制所述插植部在安全转弯角度范围内升降。

所述插植部的连接结构不同，所述高速插秧机的安全转弯角度也会不同。但是根据所述插植部升降控制信息，可以控制所述插植部在安全转弯角度范围内升降，避免损坏插植部的连接结构。

具体地体地，所述步骤260可以通过所述高速插秧机的一插植部自动升降装置实现。一升降电机根据所述插植部升降控制信息，控制一液压控制连接杆。所述液压控制连接杆连接一液压升降装置，控制所述插植部自动地升降。在本发明的的所述高速插秧机自动转向方法中，插植部自动升降装置的具体结构并不限制，此处只是为例阐述举例。

步骤270：根据所述转向控制信息，驱动所述高速插秧机转向。

所述高速插秧机的一自动转向装置实现转向驱动。所述自动转向装置可以是由一转向电机根据所述转向控制信息，驱动一齿轮减速机构，通过降低转速增加转动扭矩，使得所述齿轮减速机构传输动力至一方向盘转轴。所述方向盘转轴传递动力至一液压助力转向装置，带动转向车轮转动至对应的角度和方向。在本发明的的所述高速插秧机自动转向方法中，自动转向装置的具体结构并不限制，此处只是为例阐述举例。

可以知道的是，所述步骤260和所述步骤270的顺序并不一定，可以同时执行步骤260和步骤270，或者先执行步骤260再执行步骤270。

依据本发明的另一方面，本发明进一步提供一高速插秧机自动转向系统100，以供被应用于一高速插秧机，用于实现高速插秧机的自动转向，如图3至图8所示。

具体地，所述高速插秧机自动转向系统100包括一环境信息获取模块110和一控制模块120，其中所述环境信息获取模块110检测高速插秧机周边的一行驶环境信息，并传递至所述控制模块120。所述控制模块120根据行驶环境信息，判断高速插秧机所需的行驶状态变化，规划行驶路径，形成一转向控制信息，以供执行转向，使得高速插秧机自动地转向。

所述环境信息获取模块110可以采用深度摄像、二维摄像、红外感应等技术实现对行驶环境信息进行采集。举例说明，所述环境信息获取模块110采用二维摄像技术，将各个普通摄像头分别安装于所述高速插秧机的前后左右侧，或者安装于顶侧，对所述高速插秧机的周侧环境进行拍摄，将所得摄像影像传输至所述控制模块120。所述行驶环境信息为所述高速插秧机的周边的路况信息，或者身处农田中时农田状况信息等，例如所述高速插秧机周侧是否有河流、田垄、深坑、斜坡，或者在农田作业时，所述高速插秧机拐弯侧是否有秧苗等。

所述控制模块120根据行驶环境信息，分析所述高速插秧机所需的行驶状态变化，形成一转向控制信息。所述控制模块120可以被实施为服务器、电脑、CPU等具有处理分析数据功能的装置。具体地，所述控制模块120包括一方向控制模块121，根据行驶环境信息，判断所述高速插秧机所需的行驶方向变化。也就是说，所述转向控制信息包括但不限于方向变化控制信息，例如是否继续直行、是否转弯、是否于斜坡行驶等等。

例如，当所述高速插秧机在农田中作业时，所述环境信息获取模块110所采集的行驶环境信息显示，前方为田垄，即作业农田边界，所述方向控制模块121则判断所述高速插秧机需转弯行驶。而所述环境信息获取模块110所采集的行驶环境信息进一步显示，所述高速插秧机的右侧为田垄或有已栽种的秧苗，左侧为未作业农田，则所述方向控制模块121判断所述高度插秧机需要向左转弯，从而继续作业，如图4A所示。

或者，在另一情形下，所述环境信息获取模块110所采集的行驶环境信息显示，前方为田垄，左侧为田垄，而右侧为已栽种的秧苗，即此时农田作业已结束，则所述方向控制模块121判断所述高速插秧机需离开作业农田。进一步，所述行驶环境信息显示前方田垄附近有道路足够所述高速插秧机行驶，或者显示前方田垄足够所述高速插秧机行驶，则所述方向控制模块121判断所述高度插秧机需直行，径直跨上前方田垄，后续转弯至田垄附近的道路或者直接沿田垄行驶，如图4B所示。

进一步，所述控制模块120包括一转向角度控制模块122，根据所述行驶环境信息，判断所述高速插秧机所需的行驶方向变化角度。也就是说，所述转向控制信息根据不同的行驶环境信息，相应地会不同。具体地，包括但不限制于转向角度控制信息包括但不限于方向变化角度控制信息，例如左转弯或右转弯的转弯角度。

例如，当所述高速插秧机在道路上行驶，道路前方为转弯道。所述环境信息获取模块110所采集的行驶环境信息显示转弯道的转弯方向和转弯角度。所述方向控制模块121则由此判断出转弯方向，所述转向角度控制模块122由此判断出所述高速插秧机所需行驶转弯角度，从而形成所述转向控制信息。可以知道的是，在转弯的过程中，行驶环境信息会不断更新，转弯角度会随着所述高速插秧机在转弯道的形式而不断变化。对应地，所述转向控制模块122会更新所述转向控制信息，以使所述高速插秧机转弯角度契合行驶过程中弯道变化。

或者，在另一情形中，所述高速插秧机在农田作业。当一列秧苗被栽种完成后，所述高速插秧机需要转弯继续栽种另一列进行作业，此时所述转向角度控制模块122可以根据插秧机与田垄的间距、机身宽度、行驶速度等，分析得出所述高速插秧机所需转弯角度。

进一步，所述高速插秧机自动转向系统100包括一传感器装置130。所述传感器装置用于反馈所述高速插秧机当前行驶状态，以便所述控制模块120基于当前行驶状态，作出的所需操纵变化量判断，形成所述转向控制信息。

所述传感器装置130包括一转向传感器131，其中所述转向传感器131被安装于一方向盘的一转向杆141。当所述方向盘旋转，所述转向杆141随之旋转，所述转向传感器131可以测量出所述高速插秧机的执行的旋转方向(相对于预设直行位置所对应的方向)。所述传感器装置130进一步包括一转向角度传感器132，其中所述转向角度传感器132用于测量所述高速插秧机执行的转向角度。所述转向角度传感器132可以被安装于所述转向杆141，或者被安装于所述高速插秧机的转向车轮200等测量所述高速插秧机的转向角度。

所述传感器装置130，即所述转向角度传感器132和所述转向传感器131，将所述高速插秧机的当前状态反馈至所述控制模块120。所述转向角度控制模块122和所述方向控制模块121基于获取的高速插秧机的当前状态，包括当前方向状态和当前转向角度状态，并根据行驶环境信息，判断所述高速插秧机的所需的方向和角度变化。例如，所述高速插秧机当前状态为直行，处于当前状态为预设的直行位置，即当前转向车轮200和方向盘均未转向，转向角度为0。根据行驶环境信息，所述高速插秧机需以60度角度右转，则基于当前状态，所述转向控制信息为操作高速插秧机右转至对应执行60度的位置。

或者所述高速插秧机当前状态为以60度角度右转，即当前转向车轮200和方向盘处于执行右转60度的位置。根据行驶环境信息，所述高速插秧机下一行驶状态为右转55度(相对于预设直行位置所对应的方向)，则基于当前位置，所述转向控制信息为操作所述方向盘和转向车轮200左转至对应执行55度的位置。

也就是说，可以根据所述转向控制信息，基于当前状态操作变化量，从而达到所述高速插秧机所需执行的下一行驶状态。本领域技术人员可以理解的是，对于接下来的再一行驶状态，所述下一行驶状态是所述再一行驶状态的当前状态，而所述再一行驶状态可以基于所述下一行驶状态操作所述转向控制信息所得。

可选地，所述传感器装置130还可以直接被安装于所述高速插秧机的转向车轮200，即。以转向车轮200是前轮为例，所述转向传感器131和所述转向角度传感器132测量前轮的旋转方向和转向角度信息，并反馈至所述控制模块120。

进一步，所述高速插秧机自动转向系统100包括一转向装置140。所述转向装置140根据所述转向控制信息，驱动所述高速插秧机的转向车轮200转向。具体地，所述转向装置140包括一转向电机142、一减速机构143和所述转向杆141。所述转向电机142通信地连接所述控制模块120，根据所述转向控制信息，驱动所述减速机构143，控制所述转向杆141转动，以驱动转向车轮200转向，如图5A所示。

所述减速机构143被可驱动地连接所述转向电机142。在本发明的一实施例中，所述减速机构143可以是齿轮减速机构，包括一驱动齿轮1431、一中间齿轮1432和一从动齿轮1433，如图5B所示。所述驱动齿轮1431被可驱动地耦合于所述转向电机142，例如所述驱动齿轮1431可驱动地套接于所述转向电机141的输出轴，当所述转向电机141根据所述转向控制信息转动时，所述驱动齿轮1431跟随输出轴转动。所述从动齿轮1433被固定于所述转向杆141，驱动所述转向杆141。所述中间齿轮1432连接所述驱动齿轮1431和所述从动齿轮1433用于加大速比。

所述转向装置140进一步包括一液压助力转向装置144，用于带动转向车轮200转向。所述液压助力转向装置144被可驱动地耦合于所述转向杆141，并以可驱动地方式连接所述转向车轮200。也就是说所述液压助力转向装置144将动力从所述转向杆141传输至所述转向车轮200，驱动所述转向车轮200对应地转向。

进一步，所述高速插秧机自动转向系统100还包括一插植部升降装置150，用于控制所述高速插秧机的一插植部300的升降。所述控制模块120包括一插植部控制模块123，用于判断所述插植部300是否需要升降操作。

具体地，据所述高速插秧机的当前行驶状态和所述行驶控制信息，所述控制模块120可以分析得出下一行驶状态，而所述插植部控制模块123根据所述高速插秧机的当前行驶状态和下一行驶状态，形成一插植部升降控制信息。

基于目前的插秧机构造，所述高速插秧机在执行拐弯操作时，需要在安全转弯角度范围内，升起其插植部300，否则会损坏插植部300的连接结构。所以，根据所述转向控制信息，可以分析得出所述高速插秧机在下一行驶状态，根据下一行驶状态所述高速插秧机是否转弯以及转弯角度等可以判断，所述插植部300是否需要上升或下降操作。

具体地，当所述高速插秧机处于转弯趋势，其转弯角度和幅度趋向于增大，需要上升所述插植部300，避免破损。而根据所述高速插秧机的下一行驶状态，对比当前行驶状态，可以判断高速插秧机是否处于转弯趋势。并且根据所述下一行驶状态，还可以判断所述插植部300是否需要上升。例如当前行驶状态中，所述插植部300已经被上升，如果所述下一行驶状态显示，所述高速插秧机处于转弯趋势，所述插植部300只需保持目前状态。如果当前行驶状态中，所述插植部300未被上升，如果所述下一行驶状态显示，所述高速插秧机处于转弯趋势，所述插植部300需要被执行上升操作。

举例说明，所述高速插秧机的结构需要所述插植部300在向左或转弯20度以前上升(即所述高速插秧机的安全转弯角度范围为向左或转弯20度范围内)，否则连接结构就会损坏。如果所述高速插秧机的下一行驶状态显示为右转30度，则需要在执行转弯操作前升起所述插植部300(如图7所示)，或者在转弯操作过程中但是超过20度之前，或预设的上升角度(处于安全转弯角度范围内)，升起所述插植部300，如图8所示。

或者，所述高速插秧机处于回正趋势，其转弯角度和幅度趋向于减小，即转弯操作即将执行完毕，可以下降所述插植部300，继续执行插秧作业，如图7和图8所示。例如，当前行驶状态中，所述插植部300已经被上升，如果所述下一行驶状态显示，所述高速插秧机处于回正趋势，所述插植部300需要被执行下降操作。如果当前行驶状态中，所述插植部300未被上升，如果所述下一行驶状态显示，所述高速插秧机处于回正趋势，所述插植部300需要保持目前状态即可。

也就是说，所述插植部升降控制信息包括但不限于是否上升、是否下降、上升时机或下降时机等等。

所述插植部升降装置150根据所述插植部升降控制信息，控制所述插植部300上升。在本发明的一个实施例中，所述插植部升降装置150包括一升降电机151、一液压控制连杆152和一液压升降装置153，如图6所示。所述升降电机151根据所述插植部升降控制信息拉动和控制所述液压控制连杆152，所述液压连接杆152对应地操控所述液压升降装置153，从而作用于所述插植部300的上升或下降。

在本发明的一个实施例中，在需要转弯时，所述高速插秧机先根据所述插植部升降控制信息，通过所述插植部升降装置150操作所述插植部300上升。之后，通过所述转向装置140根据所述转向控制信息，驱动所述高速插秧机的转向车轮200转向。而当转弯操作完成，根据当前行驶状态，所述高速插秧机处于回正状态，即处于预设的直行位置，所述插植部升降装置150根据所述插植部升降控制信息，下降所述插植部300，如图7所示。

在本发明的另一实施例中，所述插植部升降装置150在转弯过程中操作所述插植部300上升。具体地，所述插植部升降控制信息包括一预设上升/下降角度。当所述转向装置140根据所述转向控制信息，驱动转向车轮200转向至预设上升/下降角度时，所述述插植部升降装置150操作所述插植部300上升/下降。所述转向角度传感器132可以反馈当前转向角度，以供所述插植部控制模块123判断是否转弯至预设上升/下降角度。如果转弯至预设上升/下降角度，所述插植部控制模块123发送所述插植部升降/下降控制信息至所述插植部升降装置150。如图8所示。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (22)

1.一自动转向系统，适用于一高速插秧机，其特征在于，包括：

一环境信息获取模块，其中所述环境信息获取装置采集所述高速插秧机的周侧行驶环境信息；

一控制模块，其中所述控制模块根据所述高速插秧机的当前行驶状态和所述行驶环境信息，分析所述高速插秧机所需执行的操作变化，形成一转向控制信息；以及

一转向装置，其中所述转向装置根据所述转向控制信息驱动所述高速插秧机的转向车轮转向至对应的位置。

2.根据权利要求1所述的自动转向系统，进一步包括一传感器装置，用于测量和反馈所述高速插秧机的当前行驶状态，其中所述控制模块根据当前行驶状态和所述行驶环境信息，形成所述转向控制信息。

3.根据权利要求2所述的自动转向系统，其中所述传感器装置包括一转向传感器，测量所述高速插秧机的当前方向状态，其中所述控制模块根据当前方向状态，分析所述方向装置所需的方向变化，形成所述转向控制信息。

4.根据权利要求2所述的自动转向系统，其中所述传感器装置包括一转向角度传感器，其中测量所述高速插秧机的当前转向角度状态，其中所述控制模块根据当前转向角度状态，分析所述方向装置所需的角度变化，形成所述转向控制信息。

5.根据权利要求1所述的自动转向系统，其中所述转向装置包括一转向电机、一减速机构和一转向杆，其中所述转向电机通信地连接所述控制模块，根据所述转向控制信息，驱动所述减速机构，其中所述减速机构传输动力至所述转向杆，以所述高速插秧机的转向车轮转向。

6.根据权利要求5所述的自动转向系统，其中所述减速机构包括一驱动轮、一从动轮和一中间齿轮，其中所述驱动轮被可驱动地耦合于所述转向电机，所述从动轮被固定于所述转向杆，驱动所述转向杆，其中所述中间齿轮连接所述驱动轮和所述从动轮用于加大速比。

7.根据权利要求5所述的自动转向系统，其中所述转向装置进一步包括一液压助力转向装置，用于带动转向车轮转向，其中所述液压助力转向装置被可驱动地耦合于所述转向杆，其中所述液压助力转向装置将动力从所述转向杆传输至所述高速插秧机的转向车轮，驱动所述转向车轮对应地转向。

8.根据权利要求1所述的自动转向系统，其中所述控制模块包括一方向控制模块，其中所述方向控制模块根据行驶环境信息，判断所述方向装置所需的方向变化，形成所述转向控制信息。

9.根据权利要求1所述的自动转向系统，其中所述控制模块包括一转向角度控制模块，其中所述转向角度控制模块根据所述行驶环境信息，判断所述方向装置所需的方向变化角度，形成所述转向控制信息。

10.根据权利要求1至9任一所述的自动转向系统，其中所述控制模块包括一插植部控制模块，其中根据所述转向控制信息和当前行驶状态，所述控制模块分析得出所述高速插秧机的下一行驶状态，其中所述插植部控制模块根据当前行驶状态和下一行驶状态，形成一插植部升降控制信息。

11.根据权利要求10所述的自动转向系统，进一步包括一插植部升降装置，其中所述插植部升降装置根据所述插植部升降控制信息，控制所述高速插秧机的一插植部的升降，其中当根据当前行驶状态和下一行驶状态判断得出所述高速插秧机处于转弯趋势时，所述插植部升降装置根据所述插植部升降控制信息，控制所述插植部在安全转弯角度范围内处于被上升状态。

12.根据权利要求11所述的自动转向系统，其中当根据当前行驶状态和下一行驶状态判断得出所述高速插秧机处于回正趋势，所述插植部升降装置根据所述插植部升降控制信息，控制所述插植部在安全转弯角度范围内处于下降状态。

13.根据权利要求11所述的自动转向系统，其中所述插植部升降装置先根据所述所述插植部升降控制信息操作所述插植部处于对应的状态之后，所述转向装置再根据所述转向控制信息驱动所述转向车轮转向至对应的位置。

14.根据权利要求11所述的自动转向系统，其中当转向装置再根据所述转向控制信息驱动所述转向车轮转向过程中，当所述转向车轮驱动至预设角度时，所述插植部升降装置根据所述所述插植部升降控制信息操作所述插植部。

15.根据权利要求11所述的自动转向系统，其中所述插植部升降装置包括一升降电机、一液压控制连杆和一液压升降装置，其中所述升降电机根据所述插植部升降控制信息拉动和控制所述液压控制连杆，所述液压连接杆对应地操控所述液压升降装置，从而作用于所述插植部的上升或下降。

16.一自动转向方法，适用于一高速插秧机，其特征在于，其中所述自动转向方法包括如下步骤：

(a)基于一高速插秧机的当前行驶状态和一行驶环境信息，分析所述高速插秧机所需的行驶状态变化，形成一转向控制信息；和

(b)根据所述转向控制信息，驱动所述高速插秧机转向。

17.根据权利要求16所述的自动转向方法，其中所述步骤(a)之前，所述自动转向方法进一步包括步骤：

检测所述高速插秧机周边的环境，形成所述行驶环境信息；和

获取所述高速插秧机当前行驶状态。

18.根据权利要求16所述的自动转向方法，其中所述步骤(a)进一步包括步骤：

(a.1)根据当前行驶状态和所述行驶环境信息，分析所需行驶方向变化；和

(a.2)根据当前行驶状态和所述行驶环境信息，分析所需行驶方向变化角度。

19.根据权利要求16所述的自动转向方法，进一步包括如下步骤：

(c)基于当前行驶状态和所述行驶环境信息，预测所述高速插秧机的下一行驶状态；和

(d)根据当前行驶状态和下一行驶状态，形成一插植部升降控制信息。

20.根据权利要求19所述的自动转向方法，其中所述步骤(d)进一步包括步骤：

(d.1)根据当前行驶状态和下一行驶状态，如果所述高速插秧机处于转弯趋势，则形成插植部上升控制信息；和

(d.2)根据当前行驶状态和下一行驶状态，如果所述高速插秧机处于回正趋势，则形成插植部下降控制信息。

21.根据权利要求19所述的自动转向方法，其中所述步骤(b)包括步骤：

先根据所述所述插植部升降控制信息操作一插植部处于对应的状态之后，再根据所述转向控制信息驱动所述转向车轮转向至对应的位置。

22.根据权利要求19所述的自动转向方法，其中所述步骤(b)包括步骤：

当所述高速插秧机转向被驱动至预设角度时，根据所述所述插植部升降控制信息操作一插植部。