CN111474937A - 一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统及方法，包括：主控模块、数据库、上位模块和下位模块；所述上位模块由数据采集模块、定位模块和通信模块组成，所述数据库用于向主控模块输出原始记录数据，并将主控模块内新产生的数据导入数据库内储存，所述主控模块用于接收各个模块导入的数据，经过分析处理后，生成新的控制指令，所述下游模块由驱动模块、作业模块和避障模块组成。本发明中，该农耕机器人行走控制系统采用北斗卫星定位的方式，结合雷达测距和视频监控的组合探测效果，可以对农耕机器人行走路线上的障碍物进行精准的探测和识别，并自动规划路线，使得农耕机器人可以自动达到目标田地进行作业。
Description
技术领域
本发明涉及农耕机器人控制技术领域，尤其涉及一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统及方法。
背景技术
农耕机器人用于农业方面，用来代替人们劳动工作的机器人，使用机器人播种能够提高工作效率，在当今农业机械化高度发展的前景下，越来越多的农耕机器人被应用在农业领域，并为农业的发展提供了巨大的帮助，而农耕机器人在农耕作业之前，需要移动到田地内，因此就需要对农耕机器人进行行走控制。
然而现有的农耕机器人行走控制系统都是采用人工跟随农耕机器人走动进行实时控制的方式，缺少对路线上障碍物的避障处理，也无法自动规划农耕机器人的行走路线，因此需要操作人员时刻不离的跟着农耕机器人才能够确保农耕机器人达到目标田地内进行作业。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统及方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统，包括：主控模块、数据库、上位模块和下位模块；
所述上位模块由数据采集模块、定位模块和通信模块组成，用于对农耕机器人行走路线前方的数据进行采集并汇总传输；
所述数据库用于向主控模块输出原始记录数据，并将主控模块内新产生的数据导入数据库内储存；
所述主控模块用于接收各个模块导入的数据，经过分析处理后，生成新的控制指令，并传输到下游模块；
所述下游模块由驱动模块、作业模块和避障模块组成，用于执行主控模块发出的控制指令，实现农耕机器人的行走和农耕作业。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述数据采集模块包括雷达测距单元和视频监控单元；
所述雷达测距单元采用77GHz毫米波雷达对农耕机器人行进前方障碍物进行距离探测，获取农耕机器人与前方物体之间的实时距离数据；
所述视频监控单元采用视频监控的方式实时拍摄农耕机器人行走路线前方的图像信息，获取农耕机器人前方的道路图像信息。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述定位模块包括卫星追踪单元和路径记忆单元；
所述卫星追踪单元采用北斗卫星定位技术对农耕机器人的实时位置进行精准定位，获得农耕机器人的实时位置数据；
所述路径记忆单元用于对农耕机器人早先行走到田地的路径进行储存记忆，并与后续的行走路线进行对比匹配。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述通信模块包括无线通信单元和通信加密单元；
所述无线通信单元用于将农耕机器人与农耕基站内的调度人员进行无线通信，对农耕机器人进行后台的调度控制；
所述通信加密单元用于将农耕机器人的通信通道与外界干扰因素进行隔离加密保护，获取稳定的通信效果。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述避障模块包括异常报警单元、风险自消单元和路线重组单元；
所述异常报警单元用于对农耕机器人行走路线前方的障碍物进行安全预警，并控制农耕机器人自动刹车避障；
所述风险自消单元用于对获取的异常数据进行风险分析，并自动消除不影响农耕机器人行走的数据；
所述路线重组单元用于对农耕机器人的行走路线进行实时的重组规划，实现农耕机器人的连续安全行走。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述主控模块包括数据处理单元、指令生成单元、路线规划单元和数据交互单元；
所述数据处理单元用于对上游模块采集的综合数据进行分类、删减和汇总，获得可直接利用的数据信息；
所述指令生成单元用于对处理后的数据信息进行分析，并生成控制指令对农耕机器人进行指令控制；
所述路线规划单元用于对农耕机器人的行走路线进行合理规划，获取农耕机器人的行走路线图；
所述数据交互单元用于将农耕机器人采集的数据信息与数据库内的原始数据信息进行交互，实现数据信息的双向通信。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述驱动模块包括转向机构、驱动机构和离合机构，用来实现农耕机器人的行走控制；
所述作业模块包括喷洒机构和定时机构，用来控制农耕机器人的喷洒作业。
一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制方法，包括以下步骤：
S01：数据采集模块获取农耕机器人行走路线上的障碍物距离和图像数据信息，并传输到主控模块内；
S02：主控模块对障碍物的数据信息进行分析处理，判断障碍物对行走路线的影响程度，并生成控制指令；
S03：农耕机器人执行控制指令，使其向目标田地出发，并进行农耕作业。
有益效果
本发明提供了一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统及方法。具备以下有益效果：
(1)：该农耕机器人行走控制系统采用北斗卫星定位的方式，结合雷达测距和视频监控的组合探测效果，可以对农耕机器人行走路线上的障碍物进行精准的探测和识别，并自动规划行走路线，使得农耕机器人可以自动达到目标田地进行作业。
(2)：该农耕机器人行走控制系统采用预先导入行走路线数据的方式，使得农耕机器人可以脱离人员的实时控制，并按照设定的行走路线运行，无法操作人员时刻伴随农耕机器人进行控制，实现了农耕机器人独立自主的控制效果。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统的示意图；
图2为本发明中主控模块的示意图；
图3为本发明中数据采集模块的示意图；
图4为本发明中定位模块的示意图；
图5为本发明中通信模块的示意图；
图6为本发明中避障模块的示意图；
图7为本发明提出的一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1-图7所示，一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统，包括：主控模块、数据库、上位模块和下位模块；
上位模块由数据采集模块、定位模块和通信模块组成，用于对农耕机器人行走路线前方的数据进行采集并汇总传输；
数据库用于向主控模块输出原始记录数据，并将主控模块内新产生的数据导入数据库内储存；
主控模块用于接收各个模块导入的数据，经过分析处理后，生成新的控制指令，并传输到下游模块；
下游模块由驱动模块、作业模块和避障模块组成，用于执行主控模块发出的控制指令，实现农耕机器人的行走和农耕作业。
数据采集模块包括雷达测距单元和视频监控单元；雷达测距单元采用77GHz毫米波雷达对农耕机器人行进前方障碍物进行距离探测，获取农耕机器人与前方物体之间的实时距离数据；视频监控单元采用视频监控的方式实时拍摄农耕机器人行走路线前方的图像信息，获取农耕机器人前方的道路图像信息。
定位模块包括卫星追踪单元和路径记忆单元；卫星追踪单元采用北斗卫星定位技术对农耕机器人的实时位置进行精准定位，获得农耕机器人的实时位置数据；路径记忆单元用于对农耕机器人早先行走到田地的路径进行储存记忆，并与后续的行走路线进行对比匹配，自动判断农耕机器人行走路线与原始路线之间的差别。
通信模块包括无线通信单元和通信加密单元；无线通信单元用于将农耕机器人与农耕基站内的调度人员进行无线通信，对农耕机器人进行后台的调度控制，以便于调度信息的传输，保证农耕机器人处于可控的范围内；通信加密单元用于将农耕机器人的通信通道与外界干扰因素进行隔离加密保护，获取稳定的通信效果，避免农耕机器人受到外界干扰而发生失控的现象。
避障模块包括异常报警单元、风险自消单元和路线重组单元；异常报警单元用于对农耕机器人行走路线前方的障碍物进行安全预警，既能够及时的控制农耕机器人刹车停止运行，也能够给调度后台发出预警信息，方便调度后台的监控；风险自消单元用于对获取的异常数据进行风险分析，并自动消除不影响农耕机器人行走的数据，避免了调度后台人工手动清除故障带来的不便；路线重组单元利用惯性测量单元对农耕机器人的实时运动状态和速度进行多轴多角度的测量，并获得准确的数据参数，从而用于对农耕机器人的行走路线进行实时的重组规划，控制农耕机器人停止运行或者择路让行，实现农耕机器人的连续安全行走。
主控模块包括数据处理单元、指令生成单元、路线规划单元和数据交互单元；数据处理单元用于对上游模块采集的综合数据进行分类、删减和汇总，获得可直接利用的数据信息；指令生成单元用于对处理后的数据信息进行分析，并生成控制指令对农耕机器人进行指令控制；路线规划单元用于对农耕机器人的行走路线进行合理规划，获取农耕机器人的行走路线图；数据交互单元用于将农耕机器人采集的数据信息与数据库内的原始数据信息进行交互，实现数据信息的双向通信。
驱动模块包括转向机构、驱动机构和离合机构，用来实现农耕机器人的行走控制，驱动机构接收来自主控模块的控制指令，使得驱动机构在控制指令的控制下，进行相应的指令执行，用来控制农耕机器人停车让行或者继续行驶；作业模块包括喷洒机构和定时机构，用来控制农耕机器人的喷洒作业，实现农耕机器人自动化喷洒作业。
一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制方法，包括以下步骤：
S01：数据采集模块获取农耕机器人行走路线上的障碍物距离和图像数据信息，并传输到主控模块内；
S02：主控模块对障碍物的数据信息进行分析处理，判断障碍物对行走路线的影响程度，并生成控制指令；
S03：农耕机器人执行控制指令，使其向目标田地出发，并进行农耕作业。
数据库内原始数据为农耕机器人预先行走到目标田地的路线数据信息，只要带领农耕机器人到目标田地行走一次，数据库就会将本次达到目标田地的行走路线数据进行记录并储存，从而给农耕机器人后续的行走作业提供准确的原始数据。
步骤S02中，判断障碍物是否会影响农耕机器人行走路线的区别点在于障碍物是否可以被绕过，当障碍物时行走的人员、机械设备等其他可移动的物体时，则农耕机器人会选择停车让行，待障碍物离开行走路线时，则农耕机器人继续行走，当障碍物时无法移动的石块、沟壑等物体时，则农耕机器人会重新规划行走路线，绕开障碍物之后继续向目标田地行走。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统，其特征在于，包括：主控模块、数据库、上位模块和下位模块；
所述上位模块由数据采集模块、定位模块和通信模块组成，用于对农耕机器人行走路线前方的数据进行采集并汇总传输；
所述数据库用于向主控模块输出原始记录数据，并将主控模块内新产生的数据导入数据库内储存；
所述主控模块用于接收各个模块导入的数据，经过分析处理后，生成新的控制指令，并传输到下游模块；
所述下游模块由驱动模块、作业模块和避障模块组成，用于执行主控模块发出的控制指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统，其特征在于，所述数据采集模块包括雷达测距单元和视频监控单元；
所述雷达测距单元采用77GHz毫米波雷达对农耕机器人行进前方障碍物进行距离探测；
所述视频监控单元采用视频监控的方式实时拍摄农耕机器人行走路线前方的图像信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统，其特征在于，所述定位模块包括卫星追踪单元和路径记忆单元；
所述卫星追踪单元采用北斗卫星定位技术对农耕机器人的实时位置进行精准定位；
所述路径记忆单元用于对农耕机器人早先行走到田地的路径进行储存记忆，并与后续的行走路线进行对比匹配。
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统，其特征在于，所述通信模块包括无线通信单元和通信加密单元；
所述无线通信单元用于将农耕机器人与农耕基站内的调度人员进行无线通信；
所述通信加密单元用于将农耕机器人的通信通道与外界干扰因素进行隔离加密保护。
5.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统，其特征在于，所述避障模块包括异常报警单元、风险自消单元和路线重组单元；
所述异常报警单元用于对农耕机器人行走路线前方的障碍物进行安全预警，并控制农耕机器人自动刹车避障；
所述风险自消单元用于对获取的异常数据进行风险分析，并自动消除不影响农耕机器人行走的数据；
所述路线重组单元用于对农耕机器人的行走路线进行实时的重组规划。
6.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统，其特征在于，所述主控模块包括数据处理单元、指令生成单元、路线规划单元和数据交互单元；
所述数据处理单元用于对上游模块采集的综合数据进行分类、删减和汇总；
所述指令生成单元用于对处理后的数据信息进行分析，并生成控制指令对农耕机器人进行指令控制；
所述路线规划单元用于对农耕机器人的行走路线进行合理规划；
所述数据交互单元用于将农耕机器人采集的数据信息与数据库内的原始数据信息进行交互。
7.根据权利要求1所述的一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制系统，其特征在于，所述驱动模块包括转向机构、驱动机构和离合机构，用来实现农耕机器人的行走控制；
所述作业模块包括喷洒机构和定时机构，用来控制农耕机器人的喷洒作业。
8.一种基于北斗定位的农耕机器人行走控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：数据采集模块获取农耕机器人行走路线上的障碍物距离和图像数据信息，并传输到主控模块内；
S02：主控模块对障碍物的数据信息进行分析处理，判断障碍物对行走路线的影响程度，并生成控制指令；
S03：农耕机器人执行控制指令，使其向目标田地出发，并进行农耕作业。
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