CN111857139A - 一种基于自动驾驶策略的旋耕船及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于自动驾驶策略的旋耕船，包括行走机构以及检测装置，用于检测信息素的浓度或厚度，所述信息素包括漂浮粒剂、展膜油剂、油膜；控制装置，根据蚁群算法和检测装置的反馈控制行走机构的运动。本发明将漂浮粒剂作为蚁群算法的信息素，并运用反螺旋遍历算法实现旋耕船的自动驾驶，成本低，智能化，对农田影响小，并且能防治病虫害。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械领域，具体涉及一种旋耕船，特别涉及一种自动驾驶策略的旋耕船及其控制方法。
一种基于自动驾驶策略的旋耕船及其控制方法
背景技术
机耕船顾名思义是一种主要针对水田作业的农业机械，机耕船在水田作业过程中，利用浮滑式工作原理依靠水田表面的水来润滑船体，减小船体与土壤的摩擦，同时，机耕船也利用水所产生的浮力来降低整机在农田土壤中的下限深度，以避免行驶阻力和工作阻力加大，然后通过其所悬挂的旋耕装置，完成对水田的旋耕作业，在我国南方以种植水稻的广大地区，机耕船在提高种植质量及工作效率方面作出了很大成绩。
随着人工智能、云计算、高精度定位、5G技术的发展，近年来开始陆续出现了半自动化的远程旋耕机、基于人工智能平台的自动化的无人旋耕机。但利用多种高精度定位装置往往成本高昂，不利于实际的推广和应用。
省力化是农药剂型未来发展的趋势，随着城镇化的飞速发展及社会老龄化的加剧，农村劳动力正在逐渐减少，传统的背负喷雾器打药的方式很难适应劳动力短缺的现状，开发施用简单的省力化农药产品如漂浮粒剂是解决施药难问题的有效途径之一。漂浮粒剂是一种能够在水面自动分散扩展的农药剂型，多用于防治水稻田病虫草害，在日本等农药发达国家研究与应用较为广泛，其施药简单，省时省力，只需向水田中投放一定量的药剂即可，不需要背负沉重的喷雾器喷雾，年龄稍大的老年劳动力也能完成施药工作。
另一方面，江河湖海水质营养化程度不断提高，会引起水面赤潮和蓝藻发生，如不及时清理，会发生大面积水域赤潮、蓝藻爆发，危机任何动物的活动及生存。水面油污及漂浮物的清理开始引起人们的注意。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种低成本、利用漂浮粒剂、基于蚁群算法实现自动驾驶策略的旋耕船，实现的旋耕船智能化。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于自动驾驶策略的旋耕船，包括检测装置，用于检测信息素的浓度或厚度，所述信息素至少包括漂浮粒剂、展膜油剂、油膜其中的一种；
控制装置，根据蚁群算法和检测装置的反馈控制行走机构的运动。
在发明的一些实施例中，为了降低成本和便于回收，避免对农田造成污染，所述漂浮粒剂包括疏水性二氧化硅。
为了循环利用信息素，在上述的实施例中，旋耕船还包括油膜回收装置。
油膜回收装置设置在旋耕船的腹部，依靠推进器产生的负压，将船首的油膜混合物吸入分离装置，经分离装置分离后的净水再经由推进装置排出形成推力，从而提升推进效率。
在发明的一些实施例中，所述检测装置至少包括电导传感器或拉曼光学传感器的一种。
特别的，采用电导传感器检测油膜的厚度或浓度；对应的，采用拉曼光学传感器检测油膜的浓度或厚度。
在发明的一直实施例中，所述控制装置包括上位机、DSP控制器，所述上位机通过通信接口与DSP控制器连接，并按照蚁群算法和检测装置的反馈实时向DSP发出控制信号；
所述DSP控制器根据接收到控制信号对行走机构进行调整。
所述DSP控制器包括PID单元，根据PID单元对行走机构进行模糊控制。
在发明的一直实施例中，所述行走机构按照内螺旋方式蚁群算法对目标水田进行完全路径遍历。
本发明另一方面提供给了一种基于自动驾驶策略的旋耕船的控制方法包括如下步骤：
设置目标水田的起点和终点，确定信息素的浓度或厚度的阈值；
设置信息素释放点并释放信息素，根据定信息素的浓度检测范围或厚度的阈值；
待信息素扩散至整个目标水田，启动旋耕船。
在本发明的一个实施例中，所述释放点不少于1个。
在本发明的一个实施例中，所述控制方法还包括信息素回收。
有益效果：本发明提供了一种以农业里常见的漂浮粒剂、展油膜剂、油膜等在水面上扩散性较好的物质作为信息素，并结合蚁群算法实现旋耕船的自动驾驶，相较现有高精度的卫星导航、激光雷达、GPS、视觉识别等定位设备或系统，具有不易受天气影响、成本低、智能化等特点。
进一步的，将漂浮粒剂作为信息素，既起到了导航的作用，又可以防治病虫害。
附图说明
图1为本发明的一些实施例中的基本结构示意图；
图2为本发明的一些实施例中的结构示意图；
图3为本发明的一些实施例中的控制模块结构示意图；
图4为本发明的一些实施例中的旋耕船在水田上的运动轨迹示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、旋耕船，11、行走机构，12、控制装置，13、检测装置，14、油膜回收装置，121、上位机，122、DSP控制器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
为解决现有技术问题，本发明提供了一种低成本、利用漂浮粒剂、结合基于蚁群算法的自动驾驶策略的旋耕船，实现智能化。本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
参考图1，一种基于自动驾驶策略的旋耕船1，包括行走机构11、检测装置13、控制装置12，检测装置13用于检测信息素的浓度或厚度，所述信息素包括漂浮粒剂、展膜油剂、油膜；控制装置12，根据蚁群算法和检测装置13的反馈控制行走机构11的运动。
展膜油剂是在普通油剂中配有水面扩散剂的特殊助剂，施于水面形成薄膜的油剂。常见的展膜油剂包括6％呋虫胺展膜油剂、三唑磷展膜油剂、10％扑草净的展膜油剂、8％吡嘧磺隆·硝磺草酮等。而这些展膜油剂含有农药活性成分，能有效防治水面浮生植物和病虫害。
漂浮粒剂是用比重比水小的轻质材料作载体制成的粒剂，并通过分散剂、憎水剂的共同作用使其承载的原药能在水面漂浮扩散。它可以自动在水面扩散，使农药均匀散布在水表面，进而防除水深杂草和病虫害。
在发明的一直实施例中，为了降低成本和便于回收，避免对农田造成污染，所述漂浮粒剂包括油膜或疏水性二氧化硅。
参考图2，为了循环利用漂浮粒剂，在上述的实施例中，旋耕船1还包括油膜回收装置14。该回收装置设置在旋耕船1的腹部，依靠推进器产生的负压，将船首的油膜混合物吸入分离装置，经分离装置分离后的净水再经由推进装置排出形成推力，从而提升推进效率。
在发明的一些实施例中，为了保证精准的检测信息素和控制精准性，所述检测装置13至少包括电导传感器或拉曼光学传感器的一种。特别的，采用电导传感器检测油膜的厚度或浓度；对应的，采用拉曼光学传感器检测油膜的浓度或厚度。
参考图3，在发明的一些实施例中，所述控制装置12包括上位机121、DSP控制器122，所述上位机121通过通信接口与DSP控制器122连接，并按照蚁群算法和检测装置13的反馈实时向DSP发出控制信号；
特别的，上述上位机121可设置在本端，或通过远程遥控，或将上位机121设置在无人机上以实现DSP的控制。
所述DSP控制器122根据接收到控制信号对行走机构11进行调整。
所述DSP控制器122包括PID单元，根据PID单元对行走机构11进行模糊控制。
参考图4，在发明的一直实施例中，所述行走机构11按照内螺旋方式蚁群算法对目标水田进行完全路径遍历。
参考图4，本发明另一方面提供给了一种基于自动驾驶策略的旋耕船的控制方法包括如下步骤：
设置目标水田的起点和终点，确定信息素的浓度或厚度的阈值；
设置信息素释放点并释放信息素，根据定信息素的浓度检测范围或厚度的阈值；
待信息素扩散至整个目标水田，启动旋耕船1。
为了保证信息素更广更快的浮满水田的水面，在本发明的一个实施例中，所述释放点不少于1个。
为了节约成本，减少对环境的影响，在本发明的一个实施例中，所述控制方法还包括信息素回收。信息素的回收即将前次完全遍历路径的终点作为起点，前次完全遍历路径的终点的起点作为终点进行再次完全遍历路径。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于自动驾驶策略的旋耕船，包括行走机构，其特征在于，还包括：
检测装置，用于检测信息素的浓度或厚度，所述信息素至少包括漂浮粒剂、展膜油剂、油膜其中的一种；
控制装置，根据蚁群算法和检测装置的反馈控制行走机构的运动。
2.根据权利要求1所述的基于自动驾驶策略的旋耕船，其特征在于,所述漂浮粒剂包括油膜。
3.根据权利要求2所述的基于自动驾驶策略的旋耕船，其特征在于，还包括油膜回收装置。
4.根据权利要求1所述的基于自动驾驶策略的旋耕船，其特征在于，所述检测装置至少包括电导传感器或拉曼光学传感器的一种。
5.根据权利要求1所述的基于自动驾驶策略的旋耕船，其特征在于,所述控制装置包括上位机、DSP控制器，
所述上位机通过通信接口与DSP控制器连接，并按照蚁群算法和检测装置的反馈实时向DSP发出控制信号；
所述DSP控制器根据接收到控制信号对行走机构进行调整。
6.根据权利要求5所述的基于自动驾驶策略的旋耕船，其特征在于，所述DSP控制器包括PID单元，根据PID单元对行走机构进行模糊控制。
7.根据权利要求5或6所述的基于自动驾驶策略的旋耕船，其特征在于，所述行走机构按照内螺旋方式蚁群算法对目标水田进行完全路径遍历。
8.一种基于自动驾驶策略的旋耕船的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
设置目标水田的起点和终点，确定信息素的浓度或厚度的阈值；
设置信息素释放点并释放信息素，根据定信息素的浓度检测范围或厚度的阈值，
待信息素扩散至整个目标水田，启动旋耕船。
9.根据权利要求8所述的旋耕船的控制方法，其特征在于，所述释放点不少于1个。
10.根据权利要求8所述的旋耕船的控制方法，其特征在于，还包括信息素回收。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201030 |