CN112956289A - 一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配装置及方法，属于拖拉机控制领域。拖拉机动力分配装置与动力分配方法相匹配，其方法包括以下步骤：S1、根据经验输入适合农作物种子发芽的土壤粗糙度区间、适宜作物生长的耕深区间以及传动轴工作扭矩区间；S2、判断旋耕深度与耕深区间关系；S3、测量扭矩是否在工作扭矩区间内；S4、动力初次分配，调整旋耕刀具的深浅度；S5、测量出当前苗床的实际土壤粗糙度；S6、判断此值是否在输入的土壤粗糙度区间内；S7、拖拉机的动力再次分配，做出相应的改变；S8、动力分配调整后，进入S2，形成一个闭环控制。本发明解决了现有大型拖拉机动力分配不能根据实地土壤粗糙度不同自动实时调节的问题。

Description

一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配装置及方法

技术领域

本发明涉及拖拉机控制技术领域，具体为一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配装置及方法。

背景技术

现阶段农业机械的使用中，拖拉机的动力分配，一般是通过操作者控制机械式操纵杆来控制。PTO速度、拖拉机车速以及旋耕刀具的深浅度，只能通过机械式的被动调节，并不能通过监测某一特定环境条件来实时的控制其大小，这就对操作者的技术水平要求极高。

拖拉机的车速需要根据播种机规定的作业速度范围来调整，PTO速度也有一定的范围限制，对于在土壤条件复杂的田间地块(例如土壤含水量不同)，以及操作者技术水平不高的情况下，PTO速度、拖拉机车速和旋耕刀具高度如果不能够得到相应的改变，会造成作业效果差等问题，以至于制备出的苗床达不到适合作物最优生长的土壤条件，减少了拖拉机的动力利用效率，增加了能源的损耗；为了解决上述问题，本发明提出了一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配装置及方法。

发明内容

1、本发明要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题：

现有大型拖拉机动力分配不能根据实地土壤粗糙度不同自动实时调节的问题。

2、技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配装置，包括有拖拉机本体，所述拖拉机本体上固定安装有拖拉机动力分配模块，所述拖拉机的传动轮轴上固定安装有车速传感器，所述拖拉机的尾部的三点悬挂上固定连接有下拉杆，所述下拉杆远离拖拉机本体一端固定连接有土壤旋耕装置，所述下拉杆上固定安装有角度传感器；所述拖拉机本体与土壤旋耕装置之间固定连接有传动轴和PTO，所述传动轴和PTO之间固定安装有扭矩传感器，所述土壤旋耕装置上还固定安装有输入模块；所述土壤旋耕装置尾部固定连接有安装架，所述安装架的末端固定安装有播种机，所述安装架的底面上固定安装有土壤粗糙度测量模块，所述土壤粗糙度测量模块包括有两个立体摄像机和一个激光雷达，所述激光雷达固定安装在中间位置处，所述立体摄像机分设在激光雷达两侧。

一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法，包括以下步骤：

S1、用户根据经验输入的适合农作物种子发芽的土壤粗糙度标准区间[a,b]、旋耕刀具的耕深区间[d,e]以及传动轴的扭矩区间[0,c]，启动拖拉机工作，进入下步操作，否则继续等待输入信号；

S2、判断旋耕刀具的旋耕深度与所设区间[d,e]的关系，若小于区间[d,e]，降低旋耕刀具的高度至区间[d,e]内；若大于区间[d,e]，提高旋耕刀具的高度至区间[d,e]内；若已在区间[d,e]内，则旋耕刀具高度保持不变，进行下一步操作；

S3、利用扭矩传感器测量传动轴扭矩T，并判断扭矩T是否在区间[0,c]之间，得到第一工作指令；

S4、根据S3中所得的工作指令，对拖拉机动力分配进行初次调节，调整旋耕刀具的深浅度；

S5、进入土壤粗糙度测算状态，土壤粗糙度测量模块工作，测量出当前环境下的土壤表面粗糙度大小R_A；

S6、判断S5中所得的R_A与区间[a,b]之间的关系，得到第二工作命令；

S7、拖拉机动力分配模块根据S6中所得的第二工作命令对动力进行再次分配，调整拖拉机的PTO速度和车速；

S8、完成中S7中的动力分配调整后，重复S2中的工作步骤，得到新的工作指令，并依次重复进行S3-S7中所述操作步骤。

优选的，所述S3中提到的扭矩测量具体包括以下操作：

A1、采用扭矩传感器获得传动轴所受扭矩；

A2、将扭矩传感器的一端连接PTO，另一端连接传动轴；

A3、在农机运作时，利用扭矩传感器实时获取传动轴扭矩大小，并将测得的扭矩数值实时传输给动力分配模块。

4.根据权利要求2所述的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法，其特征在于，所述S4中的动力分配具体包括以下操作：

B1、若扭矩T在预设的扭矩区间[0,c]内，动力分配方式不变，旋耕刀具的深浅度保持不变；

B2、若扭矩T大于预设的扭矩区间[0,c]，保持原有的PTO速度和车速不变，提高旋耕刀具的高度，防止过载导致拖拉机熄火。

优选的，所述拖拉机后方三点悬挂上的下拉杆固定安装有角度传感器，利用所述角度传感器测量下拉杆与水平面的夹角度数，再通过角度大小实时反馈旋耕刀具的深浅度。所述旋耕刀具提升的高度与下拉杆的角度变化函数关系式为：

ΔH＝L·sinΔθ

式中，ΔH为旋耕刀具提升的高度，L为安装角度传感器的位置到下拉杆与播种机的铰接处的距离，Δθ为下拉杆的角度变化，通过角度传感器获得。

优选的，所述S5中提到的土壤粗糙度测量模块包括有两个立体摄像机和一个激光雷达，所述立体摄像机和激光雷达均固定连接在旋耕刀具后方，所述激光雷达固定安装在中间位置处，所述立体摄像机分设在激光雷达两侧。

优选的，所述S3中所提到的粗糙度大小测量具体包括以下操作：

C1、两个所述立体摄像机接收到电信号后，同时对下方土壤区域进行拍照采样，两个同步图像的尺寸为D×D；

C2、通过匹配算法，将两个图像以100％的基准进行立体匹配，并对匹配后的图像进行插值处理，得到可以显示土壤表面的稠密程度视差图；

C3、对视差图进行剖分，生成土壤表面的三维点云，计算土壤粗糙度R_A1；

C4、利用激光雷达扫描土壤表面，生成一条可以计算土壤粗糙度的基准线；

C5、拖拉机在向前行驶的过程中，激光雷达在扫描时间段内不断扫描，生成多条基准线；

C6、将这些基准线拼接到一起形成一个面区域，将面区域的尺寸裁剪成D×D，计算出土壤表面的粗糙度R_A2；

C7、通过对上述方法测量得到的土壤粗糙度R_A1和R_A2取均值，进一步可以得到更加精确的R_A，公式为：

优选的，所述S7中所提到的动力分配具体包括以下操作：

D1、R_A在土壤粗糙度评测标准区间[a,b]内，判断传动轴扭矩T是否在区间[0.9c,c]之间；

D2、若在此区间内，动力分配保持不变；若不在此区间内，即扭矩T<0.9c,提高PTO速度，提高拖拉机车速；

D3、R_A不在土壤粗糙度评测标准区间[a,b]内，判断是否大于整个区间[a,b]；

D4、若大于整个区间[a,b]，则拖拉机的动力初次分配方式为：优先降低拖拉机的车速，当车速降低到最小车速限制时，此时提高PTO速度；

D5、若小于整个区间[a,b]，则拖拉机的动力初次分配方式为：PTO速度保持不变，提高拖拉机车的车速。

3、有益效果

(1)本发明的基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法，改变了现有的拖拉机动力分配方式，是通过测量土壤的粗糙度大小R_A，判断R_A与适合农作物种子发芽的土壤粗糙度区间[a,b]之间的关系，以及判断传动轴扭矩是否在许可扭矩区间内，来实时地调整拖拉机的动力分配(包括PTO速度、拖拉机车速和旋耕刀具的高度)。解决了在使用大型农机时由于操作人员技术水平不高所导致的苗床制备不均匀和播种机过载致拖拉机熄火的问题，降低了操作难度，使得普通操作者也可以使用大型农机来制备苗床。

(2)进一步的，拖拉机动力分配的实时性，提高了拖拉机的动力利用效率，减少能源的损耗。通过此方法制备出的苗床环境，更适合种子的生长，提高了发芽率和出苗率，进而提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法的总体方法流程示意图；

图2为本发明提出的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法的动力分配模块框图；

图3为本发明提出的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配装置的拖拉机本体的概念结构示意图；

图4为本发明提出的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配装置的土壤粗糙度测量模块的概念结构示意图。

图中标号说明：

1、拖拉机动力分配模块；2、车速传感器；3、角度传感器；4、扭矩传感器；5、输入模块；6、土壤粗糙度测量模块；7、立体摄像机；8、激光雷达。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-4，一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配装置，包括有拖拉机本体，拖拉机本体上固定安装有拖拉机动力分配模块1，拖拉机的传动轮轴上固定安装有车速传感器2，拖拉机的尾部的三点悬挂上固定连接有下拉杆，下拉杆远离拖拉机本体一端固定连接有土壤旋耕装置，下拉杆上固定安装有角度传感器3；拖拉机本体与土壤旋耕装置之间固定连接有传动轴和PTO，传动轴和PTO之间固定安装有扭矩传感器4，土壤旋耕装置上还固定安装有输入模块5；土壤旋耕装置尾部固定连接有安装架，安装架的末端固定安装有播种机，安装架的底面上固定安装有土壤粗糙度测量模块6，土壤粗糙度测量模块6包括有两个立体摄像机7和一个激光雷达8，激光雷达8固定安装在中间位置处，立体摄像机7分设在激光雷达8两侧。

一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法，包括以下步骤：

S1、用户根据经验输入的适合农作物种子发芽的土壤粗糙度标准区间[a,b]、适宜作物生长的耕深区间[d,e]以及传动轴的扭矩区间[0,c]，启动拖拉机工作，进入下步操作，否则继续等待输入信号；

S2、判断旋耕刀具的旋耕深度与所设区间[d,e]的关系，若小于区间[d,e]，降低旋耕刀具的高度至区间[d,e]内；若大于区间[d,e]，提高旋耕刀具的高度至区间[d,e]内；若已在区间[d,e]内，则旋耕刀具高度保持不变，进行下一步操作；

S3、利用扭矩传感器4测量传动轴扭矩T，并判断扭矩T是否在区间[0,c]之间，得到第一工作指令；

S4、根据S3中所得的工作指令，对拖拉机动力分配进行初次调节，调整旋耕刀具的深浅度；

S5、进入土壤粗糙度测算状态，土壤粗糙度测量模块6工作，测量出当前环境下的土壤表面粗糙度大小R_A；

S6、判断S5中所得的R_A与区间[a,b]之间的关系，得到第二工作命令；

S7、拖拉机动力分配模块1根据S6中所得的第二工作命令对动力进行再次分配，调整拖拉机的PTO速度和车速；

S8、完成中S7中的动力分配调整后，重复S2中的工作步骤，得到新的工作指令，并依次重复进行S3-S7中操作步骤。

S3中提到的扭矩测量具体包括以下操作：

A1、采用扭矩传感器4获得传动轴所受扭矩；

A2、将扭矩传感器4的一端连接PTO，另一端连接传动轴；

A3、在农机运作时，利用扭矩传感器4实时获取传动轴扭矩大小，并将测得的扭矩数值实时传输给动力分配模块。

S4中的动力分配具体包括以下操作：

B1、若扭矩T在预设的扭矩区间[0,c]内，动力分配方式不变，旋耕刀具的深浅度保持不变；

B2、若扭矩T大于预设的扭矩区间[0,c]，保持原有的PTO速度和车速不变，提高旋耕刀具的高度，防止过载导致拖拉机熄火。

拖拉机后方三点悬挂上的下拉杆固定安装有角度传感器3，利用角度传感器3测量下拉杆与水平面的夹角度数，再通过角度大小实时反馈旋耕刀具的深浅度。旋耕刀具提升的高度与下拉杆的角度变化函数关系式为：

ΔH＝L·sinΔθ

式中，ΔH为旋耕刀具提升的高度，L为安装角度传感器3的位置到下拉杆与播种机的铰接处的距离，Δθ为下拉杆的角度变化，通过角度传感器3获得。

S5中提到的土壤粗糙度测量模块6包括有两个立体摄像机7和一个激光雷达8，立体摄像机7和激光雷达8均固定连接在旋耕刀具后方，激光雷达8固定安装在中间位置处，立体摄像机7分设在激光雷达8两侧。

S3中所提到的粗糙度大小测量具体包括以下操作：

C1、两个立体摄像机7接收到电信号后，同时对下方土壤区域进行拍照采样，两个同步图像的尺寸为D×D；

C2、通过匹配算法，将两个图像以100％的基准进行立体匹配，并对匹配后的图像进行插值处理，得到可以显示土壤表面的稠密程度视差图；

C3、对视差图进行剖分，生成土壤表面的三维点云，计算土壤粗糙度R_A1；

C4、利用激光雷达8扫描土壤表面，生成一条可以计算土壤粗糙度的基准线；

C5、拖拉机在向前行驶的过程中，激光雷达8在扫描时间段内扫描时间段由车速V和图像尺寸D计算得到，计算公式为

不断扫描，生成多条基准线；

C6、将这些基准线拼接到一起形成一个面区域，将面区域的尺寸裁剪成D×D，计算出土壤表面的粗糙度R_A2；

C7、通过对上述方法测量得到的土壤粗糙度R_A1和R_A2取均值，进一步可以得到更加精确的R_A，公式为：

S7中所提到的动力分配具体包括以下操作：

D1、R_A在土壤粗糙度评测标准区间[a,b]内，判断传动轴扭矩T是否在区间[0.9c,c]之间；

D2、若在此区间内，动力分配保持不变；若不在此区间内，即扭矩T<0.9c,提高PTO速度，提高拖拉机车速；

D3、R_A不在土壤粗糙度评测标准区间[a,b]内，判断是否大于整个区间[a,b]；

D4、若大于整个区间[a,b]，则拖拉机的动力初次分配方式为：优先降低拖拉机的车速，当车速降低到最小车速限制时，此时提高PTO速度；

D5、若小于整个区间[a,b]，则拖拉机的动力初次分配方式为：PTO速度保持不变，提高拖拉机车的车速。

本发明的基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法，改变了现有的拖拉机动力分配方式，是通过测量土壤的粗糙度大小R_A，判断R_A与适合农作物种子发芽的土壤粗糙度区间[a,b]之间的关系，以及判断传动轴扭矩是否在许可扭矩区间内，来实时地调整拖拉机的动力分配(包括PTO速度、拖拉机车速和旋耕刀具的高度)；解决了在使用大型农机时由于操作人员技术水平不高所导致的苗床制备不均匀和播种机过载致拖拉机熄火的问题，降低了操作难度，使得普通操作者也可以使用大型农机来制备苗床；进一步的，拖拉机动力分配的实时性，提高了拖拉机的动力利用效率，减少能源的损耗。通过此方法制备出的苗床环境，更适合种子的生长，提高了发芽率和出苗率，进而提高了经济效益。

实施例2：

请参阅图1和图3，结合实施例1的基础有所不同之处在于，本发明所涉及的通过土壤粗糙度的大小来改变拖拉机动力分配，目的是在于能够制备更加均匀的苗床环境，使用本发明之中的分配方法，均属于本发明的保护范围之内。

以播种油菜为例，根据经验适合油菜种子发芽的土壤粗糙度标准区间为[10,15]，播种机规定的工作速度为1.5km/h～8km/h，PTO转速为360r/min～720r/min。

首先是用户在输入模块5中输入适合油菜种子发芽的土壤粗糙度标准区间[10,15]、适宜作物生长的耕深区间[d,e]以及传动轴的扭矩区间[0,c]；输入模块5发出一个信号给拖拉机动力分配模块1，输入完成后，启动拖拉机工作，拖拉机车速和PTO转速取中间值，即车速为4.75km/h，PTO转速为540r/min。如果用户没有输入，则继续等待输入；为了防止拖拉机过载导致熄火，判断旋耕刀具的旋耕深度与所设区间[d,e]的关系，若小于区间[d,e]，降低旋耕刀具的高度至区间[d,e]内；若大于区间[d,e]，提高旋耕刀具的高度至区间[d,e]内；若已在区间[d,e]内，则旋耕刀具高度保持不变，紧接着，采用扭矩传感器4获得传动轴所受扭矩；扭矩传感器4的一端连接PTO，另一端连接传动轴，在农机运作时，扭矩传感器4即可实时的得到传动轴扭矩T大小；将扭矩T传入到拖拉机动力分配模块1，并判断扭矩T是否在设定的传动轴工作扭矩区间[0,c]内，若在此区间内，则表明拖拉机没有过载，动力分配不需要调整，若不在此区间内，即表明拖拉机此时已经过载，为了防止过载熄火，提高旋耕刀具的高度，减小拖拉机的载荷；这里的高度调整，是通过以下方式来调整的：在拖拉机三点悬挂上的下拉杆安装一个角度传感器3，角度传感器3测量下拉杆与水平面的夹角θ度数，通过角度大小来实时反馈旋耕刀具的深浅度；旋耕刀具提升的高度与下拉杆的角度变化函数关系式为：

ΔH＝L·sinΔθ

的ΔH为旋耕刀具提升的高度，L为安装角度传感器3的位置到下拉杆与播种机的铰接处的距离，Δθ为下拉杆的角度变化，通过角度传感器3获得。

此过程结束后，拖拉机可以在正常条件行驶，土壤表面粗糙度测量模块6开始工作，通过相关机器设备，测量出相对应的土壤粗糙度大小R_A，并将R_A传递给拖拉机动力分配模块1。

拖拉机动力分配模块1接收来自输入模块5和土壤粗糙度测量模块6传来的数据；第一步，先判断R_A是否在区间[10,15]内，若在，则表示目前耕作后的土壤粗糙度符合油菜种子发芽的要求，保持粗糙度在区间内，判断此时拖拉机传动轴扭矩T与扭矩区间[0.9c,c]的关系这里的0.9c指的是传动轴在许可的最大扭矩的90％，为了保证拖拉机的动力最大化，粗糙度再符合的区间内，提高扭矩，可以使得动力利用率变大；当扭矩小于0.9c时，此时传动轴的扭矩还没有达到临界值，为了使得工作效率变高，拖拉机的动力分配为：提高PTO速度，同时提高拖拉机的车速；当扭矩在区间[0.9c,c]内时，扭矩接近临界值，此时，拖拉机的动力利用率最高，扭矩不能再增加了，动力分配保持不变。

若R_A不在区间[10,15]内，则进入下一步，判断R_A是否小于10或者是否大于15；若小于10，则表明，目前耕作后的土壤粗糙度偏小，需要制备粗糙一点的苗床，此时，拖拉机的动力分配发生变化，动力优先用于拖拉机加速，即提高拖拉机的车速，保持PTO速度不变；若大于15，则表明，目前耕作后的土壤粗糙度偏大，需要制备更加精细一点的苗床，此时拖拉机的动力分配方式发生改变，优先降低拖拉机车速，当拖拉机车速低至1.5km/h时，速度不能再降低时，提高PTO速度；动力分配方式的改变，使得土壤粗糙度R_A趋近于区间[a,b]内，带来的效果就是使制备的土壤能够达到油菜种子的最优生长环境。

拖拉机动力分配调整完成后，拖拉机动力分配模块1向扭矩传感器4发送指令，扭矩传感器4开始下一轮的工作，形成一个闭环控制操作。

实施例3：

请参阅图2，基于实施例1-2但有所不同之处在于，

输入信号为：适合农作物种子发芽的土壤粗糙度标准区间[a,b]、适宜作物生长的耕深区间[d,e]、传动轴的扭矩区间[0,c]、传动轴扭矩T、下拉杆角度变化、拖拉机车速和测量得到土壤表面粗糙度R_A；适合农作物种子发芽的土壤粗糙度标准区间[a,b]、适宜作物生长的耕深区间[d,e]和传动轴的扭矩区间[0,c]为用户输入数据，传动轴上的扭矩大小、牵引悬架角度和拖拉机车速均由相应的传感器测量得到，土壤表面粗糙度R_A由土壤粗糙度测量模块6的相关机器测量得到；土壤粗糙度标准区间[a,b]用来判断与土壤表面粗糙度R_A的关系，以此关系初次调整动力分配方式；传动轴的扭矩区间[0,c]用来判断与传动轴扭矩T的关系，以此关系第二次调整动力分配方式；输出信号为：PTO速度、拖拉机车速和旋耕刀具的深浅度；调整后的拖拉机的动力分配方式，以改变PTO速度大小、拖拉机车速大小和旋耕刀具的深浅度这三种形式体现。

实施例4：

请参阅图4，基于实施例1-3但有所不同之处在于：

两个立体摄像机7接收到来自拖拉机动力分配模块1的电信号后，同时对下方土壤区域进行拍照采样，两个同步图像的尺寸为D×D；通过匹配算法，将两个图像以100％的基准进行立体匹配，并对匹配后的图像进行插值处理，得到可以显示土壤表面的稠密程度视差图，对视差图进行剖分，生成土壤表面的三维点云，计算土壤粗糙度R_A1；

在两个立体摄像机7工作的同时，激光雷达8扫描土壤表面，生成一条可以计算土壤粗糙度的基准线，拖拉机在向前行驶的过程中，激光雷达8在扫描时间段内扫描时间段由车速传感器2测得的车速V和图像尺寸D计算得到，计算公式为t＝D/V不断扫描，生成多条基准线。将这些基准线拼接到一起就形成了一个面区域，为了使得可以与立体摄像机7形成的三维点云更好的融合，更加准确地反映出土壤表面的粗糙度，将面区域的尺寸裁剪成D×D，计算出土壤表面的粗糙度R_A2；通过对两种方法测量得到的土壤粗糙度取均值，进一步可以得到更加精确的R_A，公式为：

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改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配装置，包括有拖拉机本体，其特征在于：所述拖拉机本体上固定安装有拖拉机动力分配模块(1)，所述拖拉机的传动轮轴上固定安装有车速传感器(2)，所述拖拉机的尾部的三点悬挂上固定连接有下拉杆，所述下拉杆远离拖拉机本体一端固定连接有土壤旋耕装置，所述下拉杆上固定安装有角度传感器(3)；所述拖拉机本体与土壤旋耕装置之间固定连接有传动轴和PTO，所述传动轴和PTO之间固定安装有扭矩传感器(4)，所述土壤旋耕装置上还固定安装有输入模块(5)；所述土壤旋耕装置尾部固定连接有安装架，所述安装架的末端固定安装有播种机，所述安装架的底面上固定安装有土壤粗糙度测量模块(6)，所述土壤粗糙度测量模块(6)包括有两个立体摄像机(7)和一个激光雷达(8)，所述激光雷达(8)固定安装在中间位置处，所述立体摄像机(7)分设在激光雷达(8)两侧。

2.根据权利要求1所述的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配装置所使用的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、用户根据经验输入的适合农作物种子发芽的土壤粗糙度标准区间[a,b]、适宜作物生长的耕深区间[d,e]以及传动轴的扭矩区间[0,c]，启动拖拉机工作，进入下步操作，否则继续等待输入信号；

S2、判断旋耕刀具的旋耕深度与所设区间[d,e]的关系，若小于区间[d,e]，降低旋耕刀具的高度至区间[d,e]内；若大于区间[d,e]，提高旋耕刀具的高度至区间[d,e]内；若已在区间[d,e]内，则旋耕刀具高度保持不变，进行下一步操作；

S3、利用扭矩传感器(4)测量传动轴扭矩T，并判断扭矩T是否在区间[0,c]之间，得到第一工作指令；

S4、根据S3中所得的工作指令，对拖拉机动力分配进行初次调节，调整旋耕刀具的深浅度；

S5、进入土壤粗糙度测算状态，土壤粗糙度测量模块(6)工作，测量出当前环境下的土壤表面粗糙度大小R_A；

S6、判断S5中所得的R_A与区间[a,b]之间的关系，得到第二工作命令；

S7、拖拉机动力分配模块(1)根据S6中所得的第二工作命令对动力进行再次分配，调整拖拉机的PTO速度和车速；

S8、完成中S7中的动力分配调整后，重复S2中的工作步骤，得到新的工作指令，并依次重复进行S3-S7中所述操作步骤。

3.根据权利要求2所述的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法，其特征在于，所述S3中提到的扭矩测量具体包括以下操作：

A1、采用扭矩传感器(4)获得传动轴所受扭矩；

A2、将扭矩传感器(4)的一端连接PTO，另一端连接传动轴；

A3、在农机运作时，利用扭矩传感器(4)实时获取传动轴扭矩大小，并将测得的扭矩数值实时传输给动力分配模块。

4.根据权利要求2所述的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法，其特征在于，所述S4中的动力分配具体包括以下操作：

B1、若扭矩T在预设的扭矩区间[0,c]内，动力分配方式不变，旋耕刀具的深浅度保持不变；

B2、若扭矩T大于预设的扭矩区间[0,c]，保持原有的PTO速度和车速不变，提高旋耕刀具的高度，防止过载导致拖拉机熄火。

5.根据权利要求4所述的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法，其特征在于，所述拖拉机后方三点悬挂上的下拉杆固定安装有角度传感器(3)，利用所述角度传感器(3)测量下拉杆与水平面的夹角度数，再通过角度大小实时反馈旋耕刀具的深浅度。所述旋耕刀具提升的高度与下拉杆的角度变化函数关系式为：

ΔH＝L·sinΔθ

式中，ΔH为旋耕刀具提升的高度，L为安装角度传感器(3)的位置到下拉杆与播种机的铰接处的距离，Δθ为下拉杆的角度变化，通过角度传感器(3)获得。

6.根据权利要求2所述的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法，其特征在于，所述S5中提到的土壤粗糙度测量模块(6)包括有两个立体摄像机(7)和一个激光雷达(8)，所述立体摄像机(7)和激光雷达(8)均固定连接在旋耕刀具后方，所述激光雷达(8)固定安装在中间位置处，所述立体摄像机(7)分设在激光雷达(8)两侧。

7.根据权利要求6所述的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法，其特征在于，所述S3中所提到的粗糙度大小测量具体包括以下操作：

C1、两个所述立体摄像机(7)接收到电信号后，同时对下方土壤区域进行拍照采样，两个同步图像的尺寸为D×D；

C2、通过匹配算法，将两个图像以100％的基准进行立体匹配，并对匹配后的图像进行插值处理，得到可以显示土壤表面的稠密程度视差图；

C3、对视差图进行剖分，生成土壤表面的三维点云，计算土壤粗糙度R_A1；

C4、利用激光雷达(8)扫描土壤表面，生成一条可以计算土壤粗糙度的基准线；

C5、拖拉机在向前行驶的过程中，激光雷达(8)在扫描时间段内(扫描时间段由车速V和图像尺寸D计算得到，计算公式为

)不断扫描，生成多条基准线；

C6、将这些基准线拼接到一起形成一个面区域，将面区域的尺寸裁剪成D×D，计算出土壤表面的粗糙度R_A2；

C7、通过对上述方法测量得到的土壤粗糙度R_A1和R_A2取均值，进一步可以得到更加精确的R_A，公式为：

8.根据权利要求7所述的一种基于土壤粗糙度的拖拉机动力分配方法，其特征在于，所述S7中所提到的动力分配具体包括以下操作：

D1、R_A在土壤粗糙度评测标准区间[a,b]内，判断传动轴扭矩T是否在区间[0.9c,c]之间；

D2、若在此区间内，动力分配保持不变；若不在此区间内，即扭矩T<0.9c,提高PTO速度，提高拖拉机车速；

D3、R_A不在土壤粗糙度评测标准区间[a,b]内，判断是否大于整个区间[a,b]；

D4、若大于整个区间[a,b]，则拖拉机的动力初次分配方式为：优先降低拖拉机的车速，当车速降低到最小车速限制时，此时提高PTO速度；

D5、若小于整个区间[a,b]，则拖拉机的动力初次分配方式为：PTO速度保持不变，提高拖拉机车的车速。

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