CN113243171B - 一种基于导航精准定位的棉花精量播种机及方法 - Google Patents

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CN113243171B CN202110664049.7A CN202110664049A CN113243171B CN 113243171 B CN113243171 B CN 113243171B CN 202110664049 A CN202110664049 A CN 202110664049A CN 113243171 B CN113243171 B CN 113243171B
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Abstract

本发明提供了一种基于导航精准定位的棉花精量播种机，包括：棉花精量播种机；导航系统，其设置在所述播种机上，能够定位所述棉花精量播种机的位置和行驶状态；输入信号处理装置，其用于采集所述棉花精量播种机的参数和导航系统的信息；参数处理装置，其连接所述输入信号处理装置，并能够计算所述棉花精量播种机的播种参数；能够接收所述棉花精量播种机的播种参数并控制所述棉花精量播种机，实现棉花精量播种。本发明还提供了一种棉花精准定位播种方法，精准定位行距和株距，减少种子用量，降低投入成本，且便于棉花生长期喷药、中耕追肥、收获等机械化管理，节本增效。

Description

一种基于导航精准定位的棉花精量播种机及方法
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种基于导航精准定位的棉花精量播种机及方法。
背景技术
目前，我国在农用拖拉机驾驶操作和农机具作业中，己进入了引导推广使用农机自动驾驶导航操作和农机作业面积、质量智能信息化监测的新阶段；农用机械驾驶自动导航系统，将成为农用机械尤其是大马力农用机械作业中必备的辅助智能工具。棉花播种机械化技术及装备的研究趋向于农机自动化驾驶及自动精细播种方向发展，但目前的套作生产机械大多采用现有汽车导航设备与农用机械简单组合嫁接，不适合我国套作种植制度、生产条件和农村经济水平。
因此，亟需一种能够满足农村经济作业的结构简单的，能够实现自动驾驶的实用型棉花精量播种机。
发明内容
本发明提供了一种基于导航精准定位的棉花精量播种机，在棉花播种机上设置导航系统，能够根据导航信息计算棉花精量播种机的播种参数并控制所述棉花精量播种机，实现棉花精量播种。
本发明提供的技术方案为：
一种基于导航精准定位的棉花精量播种机，包括：
棉花精量播种机；
导航系统，其设置在所述播种机上，能够定位所述棉花精量播种机的位置和行驶状态；
输入信号处理装置，其用于采集所述棉花精量播种机的参数和导航系统的信息；
参数处理装置，其连接所述输入信号处理装置，并能够计算所述棉花精量播种机的播种参数；
控制装置，其连接所述信息处理装置，能够接收所述棉花精量播种机的播种参数并控制所述棉花精量播种机，实现棉花精量播种；
其中所示播种参数包括：播种量、播种行距和播种株距。
优选的是，包括：
车体；
第一播种箱，其设置在所述车体顶部，能够盛放棉花种子，并具有至少一个播种口；
第二播种箱，其设置在所述车体顶部，能够盛放棉花种子，并具有至少一个播种口；
间距调节机构，其设置在所述第一播种箱和所述第二播种箱之间，能够调节所述第一播种箱和所述第二播种箱之间的间隔；
播种机构，其设置在所述播种口底部，以调节播种量。
优选的是，所述间距调节机构包括：
间距调整座；
第一安装块，其可拆卸连接所述间距调整座，且所述第一安装块可拆卸连接所述第一播种箱；
支撑杆，其一端支撑在所述第一安装块上；
第二安装块，其可滑动连接所述间距调整座，并套设在所述支撑杆上，且所述第二安装块可拆卸连接所述第二播种箱。
优选的是，还包括推动机构，其设置在所述间距调整座上，并能够推动所述第二安装块沿所述支撑杆滑动，所述推动机构包括：
安装座，其设置在所述间距调整座一侧；
第一安装壳，其设置在所述安装座上；
滑动杆，其可滑动设置在所述第一安装壳内；
第二安装壳，其套设在所述第一安装壳上，并与所述第一安装壳螺纹配合，所述第二安装壳连接所述滑动杆；
其中，所述第二安装壳旋转能够推动所述滑动杆沿所述第一安装壳滑动。
优选的是，还包括：
限位块，其设置在所述安装座一端；
弹性构件，其设置在所述第二安装块和所述限位块之间。
优选的是，所述播种机构包括：
支撑轴，其可旋转支撑在所述播种箱底部，且一端具有转动柄；
至少一个播种轮，其套设在所述支撑轴上，并能够随所述支撑轴旋转；
至少一个漏种斗，其设置在所述播种轮底部；
所述播种轮包括：
轮体，其为柱形，并具有中空腔体；
多个贯通孔，其设置在所述轮体边缘，并与所述中空腔体连通；
其中，所述贯通孔的直径不同。
优选的是，还包括：
接种架，其支撑在所述漏种斗底部；
调节架，其一端连接所述接种架，另一端连接所述车体，以调整所述接种架的高度；
至少一个接种柱，其设置在所述漏种斗底部，并与所述漏种斗对应。
一种基于导航精准定位的棉花精量播种方法，包括：
利用导航系统确定棉花精量播种机的位置信息；其中，定位信息包括播种机所在位置坐标、行进方向和行进速度；
获得当前精量播种机的结构参数和传动系统参数；
根据所述位置信息、结构参数和传送系数计算播种路径参数；
根据所述播种路径参数预测播种参数；
根据所述预测播种参数设定所述棉花精量播种机的行进速度和播种机构的播种参数。
优选的是，所述播种路径参数所述路径参数包括播种机行驶速度、加速度和播种路径长度；
其中，所述播种机行驶加速度计算公式为：
Figure BDA0003116153220000031
行进速度：
Figure BDA0003116153220000041
道路片段长度为：
Figure BDA0003116153220000042
其中，a(t)为播种机行驶加速度，vt为导航系统在检测时间为t的行驶速度，s为t时间播种机的行进距离，Ln为拉盖尔多项式，G为结构参数，C为传动参数，ut为行进速度，u0为初始行进速度，T为行进时间；
所述预测播种参数包括预测播种量和预测播种株距；
其中，所述预测播种量计算公式为：
Figure BDA0003116153220000043
其中，Q为预测播种量，D为播种轮贯通孔直径，β为播种角度，H为有效落差；
所述预测播种株距的计算公式为：
Figure BDA0003116153220000044
其中，D为预测播种株距，k为播种系数，取值为0.42-0.47，H为有效落差，N为播种轮转速。
优选的是，所述播种参数包括播种量、播种行距和播种株距；
所述播种量计算公式为：
Figure BDA0003116153220000045
所述播种株距计算公式为：
Figure BDA0003116153220000046
其中，Qm为播种量，Dm为播种株距；
所述播种行距设定为：
Figure BDA0003116153220000047
其中，Dn为播种行距。
有益效果
本发明提供了一种基于导航精准定位的棉花精量播种机，在棉花播种机上设置导航系统，能够根据导航信息计算棉花精量播种机的播种参数并控制所述棉花精量播种机，实现棉花精量播种。
本发明提供的基于导航精准定位的棉花精量播种方法，根据预测播种参数设定所述棉花精量播种机的行进速度和播种机构的播种参数，节约用种，减少成本，起到了节本增效的作用，精准定位行距和株距，减少种子用量，降低投入成本，且便于棉花生长期喷药、中耕追肥、收获等机械化管理，节本增效。
附图说明
图1为本发明所述的基于导航精准定位的棉花精量播种机的结构示意图。
图2为本发明所述的棉花精量播种机的结构示意图。
图3为本发明所述的播种机构的结构示意图。
图4为本发明所述的间距调节机构的结构示意图。
图5为本发明所述的推动机构的结构示意图。
图6为本发明所述的播种机构的内部结构示意图。
图7为本发明所述的机架与调整架的连接结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“横”、“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，基于背景技术提出的技术问题，本发明提供了一种基于导航精准定位的棉花精量播种机，包括：棉花精量播种机100、导航系统200、输入信号处理装置300、参数处理装置400和控制装置500。
其中，导航系统200设置在棉花精量播种机100上，能够定位棉花精量播种机100的位置和行驶状态；输入信号处理装置300用于采集所述棉花精量播种机100的参数和导航系统200的信息；参数处理装置400其连接输入信号处理装置300，并能够计算棉花精量播种机100的播种参数；控制装置500连接参数处理装置400，能够接收棉花精量播种机100的播种参数并控制棉花精量播种机100，实现棉花精量播种。
如图2所示，棉花精量播种机100包括：车体110、播种箱120和播种机构130。播种箱120设置在车体110顶部，能够盛放棉花种子，并具有至少一个播种口；播种机构130设置在播种口底部，以调节播种量。
在本实施例中采用两个播种箱，即包括：第一播种箱、第二播种箱和间距调节机构。其中，第一播种箱设置在车体110顶部，能够盛放棉花种子，并具有至少一个播种口；第二播种箱120设置在车体顶部，能够盛放棉花种子，并具有至少一个播种口；间距调节机构设置在第一播种箱和第二播种箱之间，能够调节所述第一播种箱和所述第二播种箱之间的间隔。
如图3所示，播种机构130包括：支撑轴131、至少一个播种轮132和至少一个漏种斗133，支撑轴131可旋转支撑在播种箱120底部，且一端具有转动柄131a；至少一个播种轮132套设在支撑轴131上，并能够随支撑轴131旋转；至少一个漏种斗133设置在播种轮132底部。
播种轮132包括：轮体和多个贯通孔，其中轮体为柱形，并具有中空腔体；多个贯通孔设置在轮体边缘，并与中控腔体连通；其中，贯通孔的直径不同，旋转播种轮132，通过使不同直径的贯通孔对应播种箱120的播种孔，以调节棉花种子的播种量。
如图4所示，间距调节机构包括：间距调整座210、第一安装块220、第二安装块230和支撑杆240；第一安装块220可拆卸连接间距调整座210，且第一安装块220可拆卸连接第一播种箱；支撑杆240一端支撑在第一安装块220上；第二安装块230可滑动连接间距调整座210，并套设在支撑杆240上，且第二安装块230可拆卸连接第二播种箱。
如图5所示，在另一实施例中，还包括推动机构250设置在间距调整座210上，并能够推动第二安装块230沿支撑杆240滑动，推动机构250包括：安装座设置在间距调整座210一侧；第一安装壳252设置在安装座上。滑动杆251可滑动设置在第一安装壳252内；第二安装壳253套设在所述第一安装壳上，并与第一安装壳螺纹配合，第二安装壳253连接滑动杆251；其中，可以通过旋转螺杆254带动第二安装壳253旋转，进而推动滑动杆251沿第一安装壳252的长度方向滑动。
在另一实施例中，还包括限位块260和弹性构件270，限位块260设置在安装座一端；弹性构件270其设置在第二安装块230和限位块260之间，以防止播种箱滑脱，作为一种优选，本实施例中，弹性构件270选用弹簧。
如图6所示，在另一实施例中，还包括：接种架141、调节架142和至少一个接种柱143，接种架141支撑在漏种斗133底部；调节架142一端与接种架141铰接，另一端连接位于车体110上的安装柱，能够沿安装柱滑动，并固定在安装柱上，通过调整调节架142的固定位置，以调整接种架141的高度；至少一个接种柱143安装在接种架141上，且设置在漏种斗133底部，并与漏种斗133对应。
在另一实施例中，本申请中的播种机构130包括：支撑轴131、两个播种轮132和两个漏种斗133，支撑轴131可旋转支撑在播种箱120底部，且一端具有转动柄131a；两个播种轮132套设在支撑轴131上，并能够随支撑轴131旋转；漏种斗133设置在播种轮132底部。
在一个优选实施例中，播种结构包括接种架141、调节架142和两个接种柱143，接种架141支撑在漏种斗133底部；调节架142一端连接接种架141，另一端连接车体110，以调整接种架141的高度；两个接种柱143其设置在漏种斗133底部，并与漏种斗133对应，可实现双行播种。
本发明还提供了一种基于导航精准定位的棉花精量播种方法，包括：
利用导航系统确定棉花精量播种机的位置信息；其中，定位信息包括播种机所在位置坐标、行进方向和行进速度；
获得当前精量播种机的结构参数和传动系统参数；
根据所述位置信息、结构参数和传送系数计算播种路径参数；
根据所述播种路径参数预测播种参数；
根据所述预测播种参数设定所述棉花精量播种机的行进速度和播种机构的播种参数。
优选的是，所述播种路径参数包括播种机行驶速度、加速度和播种路径长度；
其中，所述播种机行驶加速度计算公式为：
Figure BDA0003116153220000081
行进速度：
Figure BDA0003116153220000082
道路片段长度为：
Figure BDA0003116153220000083
其中，a(t)为播种机行驶加速度，vt为导航系统在检测时间为t的行驶速度，s为t时间播种机的行进距离，Ln为拉盖尔多项式，G为结构参数，C为传动参数，ut为行进速度，u0为初始行进速度，T为行进时间。
优选的是，所述预测播种参数包括预测播种量和预测播种株距；
其中，所述预测播种量计算公式为：
Figure BDA0003116153220000084
其中，Q为预测播种量，D为播种轮贯通空直径，β为播种角度，H为有效落差；
所述预测播种株距的计算公式为：
Figure BDA0003116153220000085
其中，D为预测播种株距，k为播种系数，取值为0.42-0.47，H为有效落差，N为播种轮转速。
优选的是，所述播种参数包括播种量、播种行距和播种株距；
所述播种量计算公式为：
Figure BDA0003116153220000091
所述播种株距计算公式为：
Figure BDA0003116153220000092
其中，Qm为播种量，Dm为播种株距。
所述播种行距设定为：
Figure BDA0003116153220000093
本发明提供了一种基于导航精准定位的棉花精量播种机，在棉花播种机上设置导航系统，能够根据导航信息计算棉花精量播种机的播种参数并控制所述棉花精量播种机，实现棉花精量播种。
本发明提供的基于导航精准定位的棉花精量播种方法，根据预测播种参数设定所述棉花精量播种机的行进速度和播种机构的播种参数，节约用种，减少成本，起到了节本增效的作用，精准定位行距和株距，减少种子用量，降低投入成本，且便于棉花生长期喷药、中耕追肥、收获等机械化管理，节本增收。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于导航精准定位的棉花精量播种机，其特征在于，包括：
棉花精量播种机；
导航系统，其设置在所述播种机上，能够定位所述棉花精量播种机的位置和行驶状态；
输入信号处理装置，其用于采集所述棉花精量播种机的参数和导航系统的信息；
参数处理装置，其连接所述输入信号处理装置，并能够计算所述棉花精量播种机的播种参数；
控制装置，其连接信息处理装置，能够接收所述棉花精量播种机的播种参数并控制所述棉花精量播种机，实现棉花精量播种；
其中所示播种参数包括：播种量、播种行距和播种株距；
利用导航系统确定棉花精量播种机的位置信息；其中，定位信息包括播种机所在位置坐标、行进方向和行进速度；
获得当前精量播种机的结构参数和传动系统参数；
根据所述位置信息、结构参数和传送系数计算播种路径参数；
根据所述播种路径参数预测播种参数；
根据所述预测播种参数设定所述棉花精量播种机的行进速度和播种机构的播种参数；
所述播种路径参数包括播种机行驶速度、加速度和播种路径长度；
其中，所述播种机行驶加速度计算公式为：
Figure 936535DEST_PATH_IMAGE002
；
行进速度：
Figure 384834DEST_PATH_IMAGE004
；
道路片段长度为：
Figure 695730DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 622097DEST_PATH_IMAGE008
为播种机行驶加速度，
Figure 967628DEST_PATH_IMAGE010
为导航系统在检测时间为
Figure 321249DEST_PATH_IMAGE012
的行驶速度，
Figure 119441DEST_PATH_IMAGE014
为
Figure 849499DEST_PATH_IMAGE012
时间播种机的行进距离，
Figure 49536DEST_PATH_IMAGE016
为拉盖尔多项式，
Figure 574059DEST_PATH_IMAGE018
为结构参数，
Figure 859546DEST_PATH_IMAGE020
为传动参数，
Figure 127717DEST_PATH_IMAGE022
为行进速度，
Figure 182260DEST_PATH_IMAGE024
为初始行进速度，
Figure 143263DEST_PATH_IMAGE026
为行进时间；
所述预测播种参数包括预测播种量和预测播种株距；
其中，所述预测播种量计算公式为：
Figure 916047DEST_PATH_IMAGE028
；
其中，
Figure 722329DEST_PATH_IMAGE030
为预测播种量，
Figure 896959DEST_PATH_IMAGE032
为播种轮贯通孔直径，
Figure 763283DEST_PATH_IMAGE034
为播种角度，
Figure 23363DEST_PATH_IMAGE036
为有效落差；
所述预测播种株距的计算公式为：
Figure 633336DEST_PATH_IMAGE038
；
其中，
Figure 662472DEST_PATH_IMAGE040
为预测播种株距，
Figure 965278DEST_PATH_IMAGE042
为播种系数，取值为0.42-0.47，
Figure 243812DEST_PATH_IMAGE044
为有效落差，
Figure 657476DEST_PATH_IMAGE046
为播种轮转速。
2.根据权利要求1所述的基于导航精准定位的棉花精量播种机，其特征在于，包括：
车体；
第一播种箱，其设置在所述车体顶部，能够盛放棉花种子，并具有至少一个播种口；
第二播种箱，其设置在所述车体顶部，能够盛放棉花种子，并具有至少一个播种口；
间距调节机构，其设置在所述第一播种箱和所述第二播种箱之间，能够调节所述第一播种箱和所述第二播种箱之间的间隔；
播种机构，其设置在所述播种口底部，以调节播种量。
3.根据权利要求2所述的基于导航精准定位的棉花精量播种机，其特征在于，所述间距调节机构包括：
间距调整座；
第一安装块，其可拆卸连接所述间距调整座，且所述第一安装块可拆卸连接所述第一播种箱；
支撑杆，其一端支撑在所述第一安装块上；
第二安装块，其可滑动连接所述间距调整座，并套设在所述支撑杆上，且所述第二安装块可拆卸连接所述第二播种箱。
4.根据权利要求3所述的基于导航精准定位的棉花精量播种机，其特征在于，还包括推动机构，其设置在所述间距调整座上，并能够推动所述第二安装块沿所述支撑杆滑动，所述推动机构包括：
安装座，其设置在所述间距调整座一侧；
第一安装壳，其设置在所述安装座上；
滑动杆，其可滑动设置在所述第一安装壳内；
第二安装壳，其套设在所述第一安装壳上，并与所述第一安装壳螺纹配合，所述第二安装壳连接所述滑动杆；
其中，所述第二安装壳旋转能够推动所述滑动杆沿所述第一安装壳滑动。
5.根据权利要求4所述的基于导航精准定位的棉花精量播种机，其特征在于，还包括：
限位块，其设置在所述安装座一端；
弹性构件，其设置在所述第二安装块和所述限位块之间。
6.根据权利要求2所述的基于导航精准定位的棉花精量播种机，其特征在于，所述播种机构包括：
支撑轴，其可旋转支撑在所述播种箱底部，且一端具有转动柄；
至少一个播种轮，其套设在所述支撑轴上，并能够随所述支撑轴旋转；
至少一个漏种斗，其设置在所述播种轮底部；
所述播种轮包括：
轮体，其为柱形，并具有中空腔体；
多个贯通孔，其设置在轮体边缘，并与所述中空腔体连通；
其中，所述贯通孔的直径不同。
7.根据权利要求6所述的基于导航精准定位的棉花精量播种机，其特征在于，还包括：
接种架，其支撑在所述漏种斗底部；
调节架，其一端连接所述接种架，另一端连接所述车体，以调整所述接种架的高度；
至少一个接种柱，其设置在所述漏种斗底部，并与所述漏种斗对应。
8.一种基于导航精准定位的棉花精量播种方法，使用如权利要求1-7中任一项所述的基于导航精准定位的棉花精量播种机，其特征在于，包括：
所述播种参数包括播种量、播种行距和播种株距；
所述播种量计算公式为：
Figure 541118DEST_PATH_IMAGE048
；
所述播种株距计算公式为：
Figure 14825DEST_PATH_IMAGE050
；
其中，
Figure 995637DEST_PATH_IMAGE052
为播种量，
Figure 947412DEST_PATH_IMAGE054
为播种株距；
所述播种行距设定为：
Figure DEST_PATH_IMAGE056
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
为播种行距。
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