CN113341985A - 一种高质量作业插秧机及其导航控制方法 - Google Patents
一种高质量作业插秧机及其导航控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113341985A CN113341985A CN202110666546.0A CN202110666546A CN113341985A CN 113341985 A CN113341985 A CN 113341985A CN 202110666546 A CN202110666546 A CN 202110666546A CN 113341985 A CN113341985 A CN 113341985A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- real
- vehicle
- walking
- positioner
- time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 title claims abstract description 134
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 title claims abstract description 134
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 title 1
- 241000209094 Oryza Species 0.000 claims abstract description 133
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0276—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle
- G05D1/0278—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using signals provided by a source external to the vehicle using satellite positioning signals, e.g. GPS
Abstract
本发明涉及农机导航控制技术领域，公开了一种高质量作业插秧机及其导航控制方法。本发明创造提供了一种能够提高插秧作业质量的新型高速插秧机，即通过在插秧机车身上增配横向往复移动机构和机具定位器，可以在基于车身定位器的定位结果控制行走车跟随规划行走路线的同时，还可以基于所述机具定位器的定位结果来发现插秧机具是否偏离所述规划行走路线，并在发现偏离时可以通过所述横向往复移动机构及时地驱动所述插秧机具靠近所述规划行走路线，使所述插秧机具能够相对于所述行走车独立自由地及时跟随规划行走路线，避免出现种植不均匀的现象，提高插秧作业质量，特别适用于在平整度差的地块上进行插秧作业。
Description
技术领域
本发明属于农机导航控制技术领域，具体地涉及一种高质量作业插秧机及其导航控制方法。
背景技术
我国农业生产机械化的作业面积已经超过80％，农业机械化极大地提高了农业的生产效率，保障了我国的粮食持续增产，但当前劳动力极度紧张，而且即使驾驶农机作业，工作环境依然比较恶劣，还需新技术继续提高农业机械化的效率、减轻作业人员的劳动强度和减少作业人员的用工需求。目前，机械化插秧已经得到较为广泛的应用，乘坐式高速插秧机、步行式插秧机和抛秧机等各种机型均得到了作业应用，其中，乘坐式高速插秧机由于工作效率高，工作条件较为舒适，受到广大农民的欢迎，在我国已经得到大量推广，作业效率也大幅提高，特别适用于南方地区的双季或三季稻作制度，或者东北地区的单季稻作制度。
目前，为了减少高速插秧机的用工量，驾驶部分陆续采用基于卫星定位技术的导航自动驾驶技术。该技术采用车身定位器、导航控制器和电控方向盘等部件组成了导航自动驾驶系统，可基于高精度卫星定位技术，由导航控制器根据车身定位器的定位结果，通过电控方向盘来控制插秧机跟随预设的规划行走路线前进，实现沿着所述规划行走路线完成插秧作业的目的。虽然现有的导航自动驾驶系统可以使插秧机在平整地块上与规划行走路线的偏差控制在10cm以内，但是由于插秧机为水田作业，在插秧之前，种植地块要进行平整地、灌水和打浆作业，即使通过平整地环节也无法保证地块绝对的平整，所以在插秧机作业过程中，作业地块所具有的平整度非均匀性会导致插秧机车身在行驶过程中出现侧滑现象，如图1所示。
由于现有导航自动驾驶系统主要是在车辆行驶方面做导航考虑，优先保证车辆行驶的路线跟随性，而不是从作业质量角度出发去更直接地解决问题。因此在插秧机车身发生侧滑时，如果侧向滑移量过大，即使利用现有控制流程可以再把车辆纠正到规划行走线路上来，但是考虑实际情况(例如，插秧机车身的大转动惯量、体积和相关尺寸等情况)，在控制路线跟随过程中会不可避免地出现纠正效果严重滞后的问题，使得插秧机车身不能快速地跟随到规划行走线路上来，如此会导致出现种植不均匀的现象，使得插秧作业质量下降。
发明内容
为了解决现有导航自动驾驶系统在插秧机车身发生侧滑时，存在插秧机车身不能快速地跟随到规划行走线路上来，导致出现种植不均匀现象和插秧作业质量下降的问题，本发明目的在于提供一种高质量作业插秧机及其导航控制方法，可以使插秧机具能够相对于行走车独立自由地及时跟随规划行走路线，避免出现种植不均匀的现象，提高插秧作业质量，特别适用于在平整度差的地块上进行插秧作业。
第一方面，本发明提供了一种高质量作业插秧机，包括有行走车、电控方向盘、插秧机具、横向往复移动机构、车身定位器、机具定位器和导航控制器，其中，所述横向往复移动机构安装在所述行走车上且用于驱动所述插秧机具在横向上自由平移，所述车身定位器与所述行走车绑定且用于获取所述行走车的定位信息，所述机具定位器与所述插秧机具绑定且用于获取所述插秧机具的定位信息，所述横向与所述行走车的行走方向垂直；
所述导航控制器分别通信连接所述电控方向盘、所述横向往复移动机构、所述车身定位器和所述机具定位器，用于根据来自所述车身定位器的车身实时定位信息，通过所述电控方向盘控制所述行走车跟随预设的规划行走路线，以及用于根据来自所述机具定位器的机具实时定位信息，通过所述横向往复移动机构控制所述插秧机具跟随所述规划行走路线。
基于上述发明内容，可提供一种能够提高插秧作业质量的新型高速插秧机，即通过在插秧机车身上增配横向往复移动机构和机具定位器，可以在基于车身定位器的定位结果控制行走车跟随规划行走路线的同时，还可以基于所述机具定位器的定位结果来发现插秧机具是否偏离所述规划行走路线，并在发现偏离时可以通过所述横向往复移动机构及时地驱动所述插秧机具靠近所述规划行走路线，使所述插秧机具能够相对于所述行走车独立自由地及时跟随规划行走路线，避免出现种植不均匀的现象，提高插秧作业质量，特别适用于在平整度差的地块上进行插秧作业。
在一个可能的设计中，还包括有通信连接所述导航控制器的转角传感器/和姿态传感器，其中，所述转角传感器布置在所述行走车的前部且用于采集所述行走车的前轮转向角度，所述姿态传感器布置在所述行走车上且用于采集所述行走车的车身姿态数据；
所述导航控制器还用于在通过所述电控方向盘控制所述行走车转向时，根据来自所述转角传感器的前轮实时转向角度信息/和来自所述姿态传感器的车身实时姿态数据信息，调整控制所述电控方向盘的实时旋转角度，动态纠正所述行走车的转向。
在一个可能的设计中，所述横向往复移动机构采用电动推杆机构或由液压比例阀组控制液压油缸进行直线往复移动的机构。
在一个可能的设计中，所述横向往复移动机构的横向往复移动距离小于或等于30cm。
在一个可能的设计中，还包括有秧盘承载支架，其中，所述秧盘承载支架固定安装在所述行走车的前部，所述车身定位器固定安装在所述秧盘承载支架的顶部横向杆上的横向中间位置。
在一个可能的设计中，所述机具定位器固定安装在所述插秧机具的横向中心位置。
在一个可能的设计中，所述车身定位器或所述机具定位器采用基于载波相位差分技术PTK的GPS定位器。
第二方面，本发明还提供了一种前述第一方面或任意可能设计所述高质量作业插秧机的导航控制方法，所述导航控制方法在插秧机行走过程中由导航控制器执行，包括：
接收由机具定位器获取的机具实时定位信息；
根据所述机具实时定位信息，确定插秧机具的机具横向中心偏离规划行走路线的第一实时偏差距离；
判断所述第一实时偏差距离是否等于零值；
若否，则向横向往复移动机构发送第一控制指令，以便通过所述横向往复移动机构控制所述插秧机具跟随所述规划行走路线，其中，所述第一控制指令用于指示所述横向往复移动机构驱动所述插秧机具向靠近所述规划行走路线的方向平移所述第一实时偏差距离。
在一个可能的设计中，所述导航控制方法还包括：
接收由车身定位器获取的车身实时定位信息；
根据所述车身实时定位信息，确定所述行走车的车身横向中心偏离所述规划行走路线的第二实时偏差距离；
判断所述第二实时偏差距离是否大于或等于预设阈值；
若是，则向电控方向盘发送第二控制指令，以便通过所述电控方向盘控制所述行走车跟随所述规划行走路线，其中，所述第二控制指令用于指示所述电控方向盘驱动所述行走车向靠近所述规划行走路线的方向行驶。
在一个可能的设计中，当还包括有通信连接所述导航控制器的转角传感器/和姿态传感器时，在向电控方向盘发送第二控制指令之后，所述导航控制方法还包括：
根据所述第二实时偏差距离确定所述行走车的前轮给定转向角度；
接收由所述转角传感器采集的前轮实时转向角度信息/和由所述姿态传感器采集的车身实时姿态数据信息；
根据所述前轮实时转向角度信息/和所述车身实时姿态数据信息，确定前轮当前转向角度与所述前轮给定转向角度的偏差绝对值；
判断所述偏差绝对值是否等于零值；
若否，则根据所述偏差绝对值调整控制所述电控方向盘的实时旋转角度，使前轮后续转向角度与所述前轮给定转向角度的偏差绝对值减小，以便动态纠正所述行走车的转向。
本发明的技术效果：
(1)本发明创造提供了一种能够提高插秧作业质量的新型高速插秧机，即通过在插秧机车身上增配横向往复移动机构和机具定位器，可以在基于车身定位器的定位结果控制行走车跟随规划行走路线的同时，还可以基于所述机具定位器的定位结果来发现插秧机具是否偏离所述规划行走路线，并在发现偏离时可以通过所述横向往复移动机构及时地驱动所述插秧机具靠近所述规划行走路线，使所述插秧机具能够相对于所述行走车独立自由地及时跟随规划行走路线，避免出现种植不均匀的现象，提高插秧作业质量，特别适用于在平整度差的地块上进行插秧作业；
(2)通过直接调整作业用具的方式，可使反馈控制更直接，改变了只调整车辆行驶方向来间接调整作业质量的弊端；
(3)可缩短插秧机导航控制系统的响应时间，即一旦检测到侧滑偏离规划行走路线，可以快速作用于插秧机具进行位置纠偏调整，极大地减少了由于车辆本身机械特性所决定的响应延时。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有插秧机在行驶过程中出现侧滑现象的示例图。
图2是本发明提供的高质量作业插秧机的侧视结构示意图。
图3是本发明提供的高质量作业插秧机的俯视结构示意图。
图4是本发明提供的在高质量作业插秧机中电路系统的结构示意图。
图5是本发明提供的现有插秧机与高质量作业插秧机在侧滑时的车身调整对比示例图，其中，图5(a)示出了现有插秧机在侧滑时的车身调整示例图，图5(b)示出了高质量作业插秧机在侧滑时的车身调整示例图。
图6是本发明提供的高质量作业插秧机的导航控制方法流程示意图。
上述附图中：1-行走车；2-电控方向盘；3-插秧机具；4-横向往复移动机构；5-车身定位器；6-机具定位器；8-转角传感器；9-姿态传感器；10-秧盘承载支架；101-顶部横向杆；200-规划行走路线。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明示例的实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种对象，但是这些对象不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个对象和另一个对象。例如可以将第一对象称作第二对象,并且类似地可以将第二对象称作第一对象，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A、单独存在B或者同时存在A和B等三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A或者同时存在A和B等两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
实施例一
如图2～5所示，本实施例提供的所述高质量作业插秧机，包括有行走车1、电控方向盘2、插秧机具3、横向往复移动机构4、车身定位器5、机具定位器6和导航控制器，其中，所述横向往复移动机构4安装在所述行走车1上且用于驱动所述插秧机具3在横向上自由平移，所述车身定位器5与所述行走车1绑定且用于获取所述行走车1的定位信息，所述机具定位器6与所述插秧机具3绑定且用于获取所述插秧机具3的定位信息，所述横向与所述行走车1的行走方向垂直；所述导航控制器分别通信连接所述电控方向盘2、所述横向往复移动机构4、所述车身定位器5和所述机具定位器6，用于根据来自所述车身定位器5的车身实时定位信息，通过所述电控方向盘2控制所述行走车1跟随预设的规划行走路线，以及用于根据来自所述机具定位器6的机具实时定位信息，通过所述横向往复移动机构4控制所述插秧机具3跟随所述规划行走路线。
如图2～5所示，在所述高质量作业插秧机的具体结构中，所述行走车1、所述电控方向盘2、所述插秧机具3、所述车身定位器5和所述导航控制器等为具备导航自动驾驶功能的插秧机的现有必备部件。所述行走车1通过前后车轮等零件实现行走功能，并用于承载其他部件。所述电控方向盘2用于在所述导航控制器的控制下，驱动所述行走车1的前轮偏转(如图3所示，包括有朝前轮左转向偏转和朝前轮右转向偏转)，以便控制所述行走车1的转向，保持跟随所述规划行走路线；如图2和3所示，所述电控方向盘2举例布置在所述行走车1的前部。所述插秧机具3用于在插秧机行走过程中，自动完成插秧作业；如图2和3所示，所述插秧机具3布置在所述行走车1的尾部。所述车身定位器5用于通过接收定位信号的现有方式，确定所述行走车1的定位信息，其可以但不限于优选采用基于载波相位差分技术PTK(Real Time Kinematic)的GPS(Global Positioning System，全球定位系统，是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息等)定位器，以便实现高精度的卫星定位；为了简化所述车身定位器5中的内部定位算法，快速得到实时定位结果，优选的，所述高质量作业插秧机还包括有秧盘承载支架10，其中，所述秧盘承载支架10固定安装在所述行走车1的前部，所述车身定位器5固定安装在所述秧盘承载支架10的顶部横向杆101上的横向中间位置，如图2和3所示。
所述横向往复移动机构4用于在所述导航控制器的控制下，具体通过其横向往复移动部来驱动所述插秧机具3在横向上自由平移(如图3所示，包括有朝横左移方向平移和朝横右移方向平移)，以便增加所述插秧机具3的横向平移自由度；如图2和3所示，所述横向往复移动机构4布置在所述行走车1的尾部且采用了电动推杆机构(即一种直线电机)；当然，也可以采用由液压比例阀组控制液压油缸进行直线往复移动的机构来替代该电动推杆机构，驱动所述插秧机具3在横向上自由平移。为了确保所述插秧机具3的横向平移不会对整个插秧机的重心改变造成明显影响，所述横向往复移动机构4的横向往复移动距离小于或等于30cm。此外，为了确保所述插秧机具3的横向平移稳定性，还可以在所述行走车1上增加布置滑轨机构，以便所述插秧机具3通过该滑轨机构与所述行走车1横向滑动配合。
所述机具定位器6同样用于通过接收定位信号的现有方式，确定所述插秧机具3的定位信息，其也可以但不限于优选采用基于载波相位差分技术PTK(Real Time Kinematic)的GPS(Global Positioning System，全球定位系统，是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息等)定位器，以便实现高精度的卫星定位；为了简化所述机具定位器6中的内部定位算法，快速得到实时定位结果，优选的，所述机具定位器6固定安装在所述插秧机具3的横向中心位置，如图3所示。所述导航控制器用于在插秧机行走过程中，同时控制实现插秧机车身及插秧机具对规划行走路线(其在附图中，统一用200标记)的实时跟随；具体的，所述导航控制器的硬件结构可以但不限于采用基于型号为STM32F103系列的单片机芯片及其外围电路实现。
由此基于前述高质量作业插秧机的详细结构描述，提供了一种能够提高插秧作业质量的新型高速插秧机，即通过在插秧机车身上增配横向往复移动机构和机具定位器，可以在基于车身定位器的定位结果控制行走车跟随规划行走路线的同时，还可以基于所述机具定位器的定位结果来发现插秧机具是否偏离所述规划行走路线，并在发现偏离时可以通过所述横向往复移动机构及时地驱动所述插秧机具靠近所述规划行走路线，使所述插秧机具能够相对于所述行走车独立自由地及时跟随规划行走路线，避免出现种植不均匀的现象，提高插秧作业质量，特别适用于在平整度差的地块上进行插秧作业。如图5所示，在插秧机车身出现侧滑现象并导致所述行走车1及所述插秧机具3均偏离所述规划行走路线时，相比较于现有插秧机，本实施例提供的高质量作业插秧机，可通过横向右移操作使所述插秧机具3早于所述行走车1恢复跟随所述规划行走路线，进而可以继续稳定进行精准地插秧种植，确保插秧作业质量得到提高。
优选的，如图6所示，前述高质量作业插秧机的导航控制方法，用于在插秧机行走过程中由所述导航控制器执行，并包括但不限于有如下步骤S11～S14。
S11.接收由机具定位器6获取的机具实时定位信息。
S12.根据所述机具实时定位信息，确定插秧机具3的机具横向中心偏离规划行走路线的第一实时偏差距离。
在所述步骤S12中，由于根据所述机具实时定位信息可知所述插秧机具3的机具横向中心的实时位置，而所述规划行走路线也是预设已知的，因此可以基于常规的点到直线间的距离计算方式得到所述第一实时偏差距离。
S13.判断所述第一实时偏差距离是否等于零值。
S14.若否，则向横向往复移动机构4发送第一控制指令，以便通过所述横向往复移动机构4控制所述插秧机具3跟随所述规划行走路线，其中，所述第一控制指令用于指示所述横向往复移动机构4驱动所述插秧机具3向靠近所述规划行走路线的方向平移所述第一实时偏差距离。
由此基于前述步骤S11～S14所描述的导航控制方法，可以在不考虑插秧机车身是否偏离所述规划行走路线的情况下，直接基于机具定位器的定位结果来发现插秧机具是否偏离所述规划行走路线，并在发现偏离时，直接驱动所述插秧机具向靠近所述规划行走路线的方向平移当前的偏差距离，如此可快速地消除偏差，及时地使所述插秧机跟随所述规划行走路线，进一步避免出现种植不均匀的现象，提高插秧作业质量。
进一步优选的，考虑所述横向往复移动机构4的横向往复移动距离有限(例如小于或等于30cm),因此只有在插秧机车身偏离所述规划行走路线较小的情况下，才能有效基于前述步骤S11～S14所描述的导航控制方法来及时地使所述插秧机跟随所述规划行走路线，但是如果插秧机车身偏离所述规划行走路线较大，就还需要驱使插秧机车身也跟随所述规划行走路线才行，即如图6所示，所述导航控制方法还包括但不限于有如下步骤S21～S24。
S21.接收由车身定位器5获取的车身实时定位信息。
S22.根据所述车身实时定位信息，确定所述行走车1的车身横向中心偏离所述规划行走路线的第二实时偏差距离。
在所述步骤S22中，由于根据所述车身实时定位信息可知所述行走车1的车身横向中心的实时位置，而所述规划行走路线也是预设已知的，因此可以基于常规的点到直线间的距离计算方式得到所述第二实时偏差距离。此外，由于所述行走车1的前部会首先偏离所述规则行走路线，因此所述车身横向中心优选为车身前部横向中心，即需要所述秧盘承载支架10固定安装在所述行走车1的前部，并将所述车身定位器5固定安装在所述秧盘承载支架10的顶部横向杆101上的横向中间位置。
S23.判断所述第二实时偏差距离是否大于或等于预设阈值。
在所述步骤S23中，所述预设阈值可以取零，但是为了在插秧机车身偏离所述规划行走路线较大时才驱使插秧机车身也跟随所述规划行走路线，以便减少控制操作，因此当所述横向往复移动机构4的横向往复移动距离小于或等于30cm时，所述预设阈值优选介于5～30cm之间。
S24.若是，则向电控方向盘2发送第二控制指令，以便通过所述电控方向盘2控制所述行走车1跟随所述规划行走路线，其中，所述第二控制指令用于指示所述电控方向盘2驱动所述行走车1向靠近所述规划行走路线的方向行驶。
由此基于前述步骤S21～S24所描述的导航控制方法，可以在插秧机车身偏离所述规划行走路线较大时，通过驱使插秧机车身也跟随所述规划行走路线的方式，确保也能及时地使所述插秧机跟随所述规划行走路线，进一步避免出现种植不均匀的现象，提高插秧作业质量。
优选的，如图2所示，所述高质量作业插秧机还包括有通信连接所述导航控制器的转角传感器8/和姿态传感器9，其中，所述转角传感器8布置在所述行走车1的前部且用于采集所述行走车1的前轮转向角度，所述姿态传感器9布置在所述行走车1上且用于采集所述行走车1的车身姿态数据；所述导航控制器还用于在通过所述电控方向盘2控制所述行走车1转向时，根据来自所述转角传感器8的前轮实时转向角度信息/和来自所述姿态传感器9的车身实时姿态数据信息，调整控制所述电控方向盘2的实时旋转角度，动态纠正所述行走车1的转向。所述转角传感器8和所述姿态传感器9均为现有常用传感器，它们的布置位置如图2所示，所述导航控制器在收到所述前轮实时转向角度信息后，可以直接基于该前轮实时转向角度信息得到前轮当前转向角度，然后根据该前轮当前转向角度与前轮给定转向角度的对比结果，微调所述电控方向盘2的实时旋转角度，进而可动态纠正所述行走车1的转向，实现对所述电控方向盘2小的闭环控制目的(其相对于前述步骤S21～S24的且对所述电控方向盘2进行的大闭环控制而言)，以便使插秧机车身准确快速地恢复跟随所述规划行走路线。此外，所述导航控制器在收到所述车身实时姿态数据信息后，可以基于常规矫正算法来矫正所述前轮当前转向角度，以便进一步精准微调所述电控方向盘2的实时旋转角度。
进一步具体的，如图6所示，在向电控方向盘2发送第二控制指令之后，所述导航控制方法还包括但不限于有如下步骤S25～S29。
S25.根据所述第二实时偏差距离确定所述行走车1的前轮给定转向角度。
在所述步骤S25中，可以基于常规几何知识确定所述前轮给定转向角度，所述第二实时偏差距离的值越大，所述前轮给定转向角度也需越大。
S26.接收由所述转角传感器8采集的前轮实时转向角度信息/和由所述姿态传感器9采集的车身实时姿态数据信息。
S27.根据所述前轮实时转向角度信息/和所述车身实时姿态数据信息，确定前轮当前转向角度与所述前轮给定转向角度的偏差绝对值。
在所述步骤S27中，所述前轮实时转向角度信息用于直接得到前轮当前转向角度，所述车身实时姿态数据信息用于对所述前轮当前转向角度进行矫正，因此可以根据所述前轮实时转向角度信息来确定所述偏差绝对值，也可以根据所述前轮实时转向角度信息和所述车身实时姿态数据信息来确定所述偏差绝对值。
S28.判断所述偏差绝对值是否等于零值。
S29.若否，则根据所述偏差绝对值调整控制所述电控方向盘2的实时旋转角度，使前轮后续转向角度与所述前轮给定转向角度的偏差绝对值减小，以便动态纠正所述行走车1的转向。
在所述步骤S29中，由于所述电控方向盘2的旋转角度与前轮转向角度一般具有线性关系，因此可以基于该线性关系和偏差绝对值来微调所述电控方向盘2的实时旋转角度，减少后续的偏差绝对值，实现动态纠正车身转向目的。
综上，采用本实施例所提供的高质量作业插秧机及其导航控制方法，具有如下技术效果：
(1)本实施例提供了一种能够提高插秧作业质量的新型高速插秧机，即通过在插秧机车身上增配横向往复移动机构和机具定位器，可以在基于车身定位器的定位结果控制行走车跟随规划行走路线的同时，还可以基于所述机具定位器的定位结果来发现插秧机具是否偏离所述规划行走路线，并在发现偏离时可以通过所述横向往复移动机构及时地驱动所述插秧机具靠近所述规划行走路线，使所述插秧机具能够相对于所述行走车独立自由地及时跟随规划行走路线，避免出现种植不均匀的现象，提高插秧作业质量，特别适用于在平整度差的地块上进行插秧作业；
(2)通过直接调整作业用具的方式，可使反馈控制更直接，改变了只调整车辆行驶方向来间接调整作业质量的弊端；
(3)可缩短插秧机导航控制系统的响应时间，即一旦检测到侧滑偏离规划行走路线，可以快速作用于插秧机具进行位置纠偏调整，极大地减少了由于车辆本身机械特性所决定的响应延时。
最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (10)
1.一种高质量作业插秧机，包括有行走车(1)、电控方向盘(2)和插秧机具(3)，其特征在于，还包括有横向往复移动机构(4)、车身定位器(5)、机具定位器(6)和导航控制器，其中，所述横向往复移动机构(4)安装在所述行走车(1)上且用于驱动所述插秧机具(3)在横向上自由平移，所述车身定位器(5)与所述行走车(1)绑定且用于获取所述行走车(1)的定位信息，所述机具定位器(6)与所述插秧机具(3)绑定且用于获取所述插秧机具(3)的定位信息，所述横向与所述行走车(1)的行走方向垂直；
所述导航控制器分别通信连接所述电控方向盘(2)、所述横向往复移动机构(4)、所述车身定位器(5)和所述机具定位器(6)，用于根据来自所述车身定位器(5)的车身实时定位信息，通过所述电控方向盘(2)控制所述行走车(1)跟随预设的规划行走路线，以及用于根据来自所述机具定位器(6)的机具实时定位信息，通过所述横向往复移动机构(4)控制所述插秧机具(3)跟随所述规划行走路线。
2.如权利要求1所述的高质量作业插秧机，其特征在于，还包括有通信连接所述导航控制器的转角传感器(8)/和姿态传感器(9)，其中，所述转角传感器(8)布置在所述行走车(1)的前部且用于采集所述行走车(1)的前轮转向角度，所述姿态传感器(9)布置在所述行走车(1)上且用于采集所述行走车(1)的车身姿态数据；
所述导航控制器还用于在通过所述电控方向盘(2)控制所述行走车(1)转向时，根据来自所述转角传感器(8)的前轮实时转向角度信息/和来自所述姿态传感器(9)的车身实时姿态数据信息，调整控制所述电控方向盘(2)的实时旋转角度，动态纠正所述行走车(1)的转向。
3.如权利要求1所述的高质量作业插秧机，其特征在于，所述横向往复移动机构(4)采用电动推杆机构或由液压比例阀组控制液压油缸进行直线往复移动的机构。
4.如权利要求1所述的高质量作业插秧机，其特征在于，所述横向往复移动机构(4)的横向往复移动距离小于或等于30cm。
5.如权利要求1所述的高质量作业插秧机，其特征在于，还包括有秧盘承载支架(10)，其中，所述秧盘承载支架(10)固定安装在所述行走车(1)的前部，所述车身定位器(5)固定安装在所述秧盘承载支架(10)的顶部横向杆(101)上的横向中间位置。
6.如权利要求1所述的高质量作业插秧机，其特征在于，所述机具定位器(6)固定安装在所述插秧机具(3)的横向中心位置。
7.如权利要求1所述的高质量作业插秧机，其特征在于，所述车身定位器(5)或所述机具定位器(6)采用基于载波相位差分技术PTK的GPS定位器。
8.一种如权利要求1～7任意一项所述高质量作业插秧机的导航控制方法，其特征在于，所述导航控制方法在插秧机行走过程中由导航控制器执行，包括：
接收由机具定位器(6)获取的机具实时定位信息；
根据所述机具实时定位信息，确定插秧机具(3)的机具横向中心偏离规划行走路线的第一实时偏差距离；
判断所述第一实时偏差距离是否等于零值；
若否，则向横向往复移动机构(4)发送第一控制指令，以便通过所述横向往复移动机构(4)控制所述插秧机具(3)跟随所述规划行走路线，其中，所述第一控制指令用于指示所述横向往复移动机构(4)驱动所述插秧机具(3)向靠近所述规划行走路线的方向平移所述第一实时偏差距离。
9.如权利要求8所述的导航控制方法，其特征在于，所述导航控制方法还包括：
接收由车身定位器(5)获取的车身实时定位信息；
根据所述车身实时定位信息，确定所述行走车(1)的车身横向中心偏离所述规划行走路线的第二实时偏差距离；
判断所述第二实时偏差距离是否大于或等于预设阈值；
若是，则向电控方向盘(2)发送第二控制指令，以便通过所述电控方向盘(2)控制所述行走车(1)跟随所述规划行走路线，其中，所述第二控制指令用于指示所述电控方向盘(2)驱动所述行走车(1)向靠近所述规划行走路线的方向行驶。
10.如权利要求9所述的导航控制方法，其特征在于，当还包括有通信连接所述导航控制器的转角传感器(8)/和姿态传感器(9)时，在向电控方向盘(2)发送第二控制指令之后，所述导航控制方法还包括：
根据所述第二实时偏差距离确定所述行走车(1)的前轮给定转向角度；
接收由所述转角传感器(8)采集的前轮实时转向角度信息/和由所述姿态传感器(9)采集的车身实时姿态数据信息；
根据所述前轮实时转向角度信息/和所述车身实时姿态数据信息，确定前轮当前转向角度与所述前轮给定转向角度的偏差绝对值；
判断所述偏差绝对值是否等于零值；
若否，则根据所述偏差绝对值调整控制所述电控方向盘(2)的实时旋转角度，使前轮后续转向角度与所述前轮给定转向角度的偏差绝对值减小，以便动态纠正所述行走车(1)的转向。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110666546.0A CN113341985B (zh) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | 一种高质量作业插秧机及其导航控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110666546.0A CN113341985B (zh) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | 一种高质量作业插秧机及其导航控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113341985A true CN113341985A (zh) | 2021-09-03 |
| CN113341985B CN113341985B (zh) | 2023-09-22 |
Family
ID=77476075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110666546.0A Active CN113341985B (zh) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | 一种高质量作业插秧机及其导航控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113341985B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001269019A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-02 | Iseki & Co Ltd | 農用作業車 |
| CN103425134A (zh) * | 2012-05-18 | 2013-12-04 | 宁波市鄞州麦谷农业科技有限公司 | 高速插秧机的卫星导航自动驾驶系统及其方法 |
| CN106737693A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-05-31 | 安徽农业大学 | 基于gps和惯导的插秧机器人控制系统和控制方法 |
| CN107535147A (zh) * | 2016-06-28 | 2018-01-05 | 株式会社久保田 | 作业车 |
| JP2019135963A (ja) * | 2018-02-09 | 2019-08-22 | 井関農機株式会社 | 作業車両 |
| JP2019170199A (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-10 | ヤンマー株式会社 | 自律操舵装置 |
| CN111578942A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-25 | 中国农业大学 | 一种平地机导航方法和系统 |
| CN112309369A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-02-02 | 天津工程机械研究院有限公司 | 一种基于语音识别的插秧机无人驾驶系统及方法 |
-
2021
- 2021-06-16 CN CN202110666546.0A patent/CN113341985B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001269019A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-02 | Iseki & Co Ltd | 農用作業車 |
| CN103425134A (zh) * | 2012-05-18 | 2013-12-04 | 宁波市鄞州麦谷农业科技有限公司 | 高速插秧机的卫星导航自动驾驶系统及其方法 |
| CN107535147A (zh) * | 2016-06-28 | 2018-01-05 | 株式会社久保田 | 作业车 |
| CN106737693A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-05-31 | 安徽农业大学 | 基于gps和惯导的插秧机器人控制系统和控制方法 |
| JP2019135963A (ja) * | 2018-02-09 | 2019-08-22 | 井関農機株式会社 | 作業車両 |
| JP2019170199A (ja) * | 2018-03-27 | 2019-10-10 | ヤンマー株式会社 | 自律操舵装置 |
| CN111578942A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-25 | 中国农业大学 | 一种平地机导航方法和系统 |
| CN112309369A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-02-02 | 天津工程机械研究院有限公司 | 一种基于语音识别的插秧机无人驾驶系统及方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 伟利国 等: "XDNZ630型水稻插秧机GPS自动导航系统", 《农业机械学报》 * |
| 伟利国 等: "XDNZ630型水稻插秧机GPS自动导航系统", 《农业机械学报》, no. 07, 31 July 2011 (2011-07-31), pages 186 - 190 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113341985B (zh) | 2023-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10694734B2 (en) | Adjustable row unit and sprayer vehicle with adjustable row unit | |
| US10882065B2 (en) | Agricultural vehicle with adjustable row unit | |
| US9624643B2 (en) | Blade tilt system and method for a work vehicle | |
| US10654063B2 (en) | Adjustable row unit and agricultural vehicle with adjustable row unit | |
| KR102553109B1 (ko) | 작업차 | |
| US5563786A (en) | Autonomous running control system for vehicle and the method thereof | |
| JP2017153438A (ja) | 圃場作業車両 | |
| EP3443430A1 (en) | System and method for controlling a vehicle | |
| CN108646747A (zh) | 农用车辆路径跟踪控制方法 | |
| Oksanen et al. | Guidance system for agricultural tractor with four wheel steering | |
| JP2016029913A (ja) | 作業車両 | |
| CN116267069A (zh) | 行驶作业机、插秧机、水田直播机、喷雾作业机 | |
| JP2018148858A (ja) | 作業車 | |
| CN114223339A (zh) | 用于水田多功能作业的机器人底盘及农业机器人 | |
| CN113341985A (zh) | 一种高质量作业插秧机及其导航控制方法 | |
| JP2005071142A (ja) | 作業車両の走行制御装置 | |
| WO2020090863A1 (ja) | 誤差補正装置 | |
| JP2014227132A (ja) | 作業車両 | |
| CN213676946U (zh) | 一种用于竞赛机器人的底盘调整系统 | |
| JP6519614B2 (ja) | 作業車両 | |
| JP2008099586A (ja) | 苗移植機 | |
| JP6142749B2 (ja) | 苗移植機 | |
| WO2021145005A1 (ja) | 農作業車、自動走行制御プログラム、自動走行制御プログラムを記録した記録媒体、自動走行制御方法 | |
| JP2021108599A (ja) | 農作業車 | |
| JP3647477B2 (ja) | 田植機の操向制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 100192 Zhongguancun Dongsheng Science and Technology Park, No. 66 Xixiaokou Road, Haidian District, Beijing. A801, 8th Floor, Building A, Building B-6, Northern Territory Patentee after: Bochuang Linkage Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 100000 a801, 8 / F, block a, building B-6, Zhongguancun Dongsheng science and Technology Park, 66 xixiaokou Road, Haidian District, Beijing Patentee before: BEIJING BOCHUANG LIANDONG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| CP03 | Change of name, title or address |