CN113711761A - 一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机，属于植保喷雾机械技术领域。该无人驾驶远程遥控挖藕机包括动力装置、行走装置、转向装置、稳压装置、射流装置、调压系统、船体、电控系统、智能决策系统以及远程遥控装置。该挖藕机在射流作业时可根据实际情况选择手动或自动的操作模式。利用智能决策系统通过对射流作业以及挖藕机驱动控制器的控制实现射流压力的稳定及车身控制。本挖藕机通过增加压力反馈控制和稳压系统，减少由于水压过大和不稳定等因素造成的莲藕损伤情况。采用远程遥控操作减轻了从业人员的工作负担，避免了挖藕作业时需要人工入田的情况，大幅度提高工作效率，解放劳动力，减轻劳动强度以及人体伤害。
Description
技术领域
本发明属于农业收割机械技术领域，特别涉及一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机。
背景技术
莲藕具有丰富的营养价值和重要的药理作用，是我国重要的经济作物。但其采收机械化水平较低，主要依靠人工采收，导致莲藕的生产成本大幅增加。因此，研制便捷高效的挖藕机已成为莲藕产业发展迫切需要解决的关键问题。
2017年，刘鹏在《农机化研究》第39卷第1期发表文章《液力驱动挖藕机的结构设计》中介绍了一种液力驱动挖藕机，它包括动力系统、储水系统、喷射系统、操控系统和主体框架等结构，由汽油机提供动力，运用水泵来吸水和喷水从而控制整机行走。但该挖藕机启动后需由人工控制可行走方向，劳动者需入水作业，劳动强度较大。
2018年，刘向军在《安徽农业科学》第587卷第10期发表文章《一种新型手扶挖藕机的结构设计与研究》中介绍了一种手扶挖藕机，该机器使用双动力系统，汽油机水泵负责供水，柴油发动机通过变速箱驱动机器前进。在工作时各部分便于拆装运输，对于作业人员具有一定的轻便性，但仍需要人工入水进行方向控制。另外，在市场上出现了多种型号的挖藕机，但大多采用发电机接水泵再接喷头的简单机械连接，普遍存在损伤率过高，操作难度大，必须人力辅助等问题，影响莲藕品质与挖藕效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有挖藕机械设备所存在的缺点，针对莲藕采收损伤率过高，操作难度大，必须用人力辅助等问题，发明了一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机。
采用的技术方案是：
该无人驾驶远程遥控挖藕机包括动力装置、行走装置、砖向装置、稳压装置、射流装置、调压系统、船体、电控系统、智能决策系统以及远程遥控装置。
其特征在于：所述动力装置包括汽油发电机，所述汽油发电机输出端连接插座，所述射流装置中电动水泵、所述行走装置中锂电池、所述转向装置中锂电池都与所述插座连接；
所述行走装置包括两个后轮轮毂电机和两个后轮锂电池，后轮轮毂电机与两个后轮锂电池连接，在所述轮毂电机上装有防陷结构行走轮；
所述转向装置包括两个前轮轮毂电机和两个前轮锂电池，前轮轮毂电机与两个前轮锂电池连接，在所述轮毂电机上装有防陷结构行走轮；
所述稳压装置包括电动水泵、进水管道、水泵与稳压罐连接管道、稳压罐、电动压力调节阀、出水管道和喷头，电动水泵电源线与插座连接，进水管道与电动水泵进水口连接，电动水泵出水口分成两路与水泵稳压罐两边入水口连接，电动压力调节阀安装在；
所述射流与调压装置包括四条L型出水管道，每条管道上装有电动压力调节阀，与稳压罐四个均匀分布的出水口分别连接，每条管道末端装有一条竖直管道和两条斜向下45°管道，管道口装有锥形喷头和压力传感器；
在所述船体上设有荷叶拨开结构；
电控系统，包括电源管理模块，前轮轮毂电机和后轮轮毂电机驱动模块以及总电控系统，汽油发电机输出的电能既要给电动水泵、轮毂电机、锂电池供电，也要给各个驱动模块供电且包含电路保护装置；前轮轮毂电机通过相应的电控装置和驱动装置输出转矩；后轮轮毂电机通过控制器进行驱动以及调速；总电控系统，各个模块都要通过总电控系统来进行统一控制，再通过I/O外接口与外界进行信号传输，进行无线遥控器导航与射流操作控制。
所述受控电器装置包括汽油发电机、电动水泵、压力传感器及其控制模块、前轮轮毂电机及驱动模块、后轮轮毂电机及驱动模块、锂电池及其控制模块等。
智能决策系统，即利用专家决策系统实现压力反馈控制；硬件包括压力检测传感器、电动压力调节阀以及CPU控制芯片；通过对压力检测传感器测得数值的分析调整电动压力调节阀状态，实现压力的动态平衡。
远程遥控装置，通过无线电射频信号与主控制器芯片连接通信，控制挖藕机的行驶状态、射流装置的射流状态等。
所述的远程遥控装置，可通过无线遥控方式远程控制挖藕机的启动、停止、转向、刹车、倒车以及车速调节，以根据不同的挖藕作业与场地要求调整挖藕机的行驶状态。
所述的远程遥控装置，可通过无线遥控方式远程控制汽油发电机的启动及停止；控制电动水泵的启动及停止；控制射流装置的启动、停止以及实际输出压力调节；
所述的无人驾驶远程遥控挖藕机在射流作业前可选择操作模式，在手动模式下，操作人员可通过手持式无线遥控器适时控制挖藕机行驶以及射流作业；在自动模式下，挖藕机按照预先设定的程序进行自动驾驶以及射流作业。
本发明的有益效果在于：
1)本发明在船体上增设荷叶拨开结构，使挖藕机行驶时不受荷叶阻挡；
2)本发明使用轮毂电机驱动船体进行行走和转向，前轮轮毂电机实现船体转向功能，后轮轮毂电机为船体提供动力，解决了现有挖藕机普遍采用人力拖拽转向的问题，并且结构简单，调速和转向非常便捷；
3)本发明使用电传动而非机械传动，各个部件分体设置，可将挖藕机运输至工作现场后，简单组装即可正常工作，结构简单，拆卸方便。
4)射流管路增加压力反馈控制和稳压系统，减少由于水压过大和不稳定等因素造成的莲藕损伤情况。
5)通过远程遥控操作减轻了从业人员的工作负担，避免了挖藕作业时需要人工入田的情况，大幅度提高工作效率，解放劳动力，减少人体伤害。
附图说明
附图1-新型无人驾驶远程遥控挖藕机示意图，其中：1-船体，2-荷叶拨开结构，3-汽油发电机，4-电动水泵，5-稳压罐，6-后轮轮毂电机，7-前轮轮毂电机，8-前轮锂电池，9-后轮锂电池，10-进水管道，11-水泵与稳压罐连接管道，12-L型出水管道，13-竖直管道，14-斜向下45°管道，15-喷嘴，16-电动压力调节阀
附图2-新型无人驾驶远程遥控挖藕机上视图
附图3-新型无人驾驶远程遥控挖藕机后视图
附图4-智能控制硬件系统示意图
附图5-新型无人驾驶远程遥控挖藕机作业流程示意图
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。
如图1-3所示，机器放入莲藕池塘中后，船体1底面一设没于水面下约20cm，船体1结构的设计保证水面大致在船体1中部位置。船体1前部设有荷叶拨开结构2，使船体1在行进过程中不受荷叶等杂物的干扰；
启动汽油发电机3，发电机输出端接的插座上电，电动水泵4电源连接插座插孔。
此时，电动水泵4开始工作，水泵将船体1前方较清澈池塘水吸入，同时水泵入水口有过滤装置，使水流不堵塞管道及水泵，水流通过两条管道进入水泵与稳压罐的连接管道11输入至稳压罐5中，稳压罐5右侧均匀分布四个出水口，分别连接L型出水管道12，每条出水管道末端设置一个竖直管道13，两个斜向下45°管道14，每个管道出口装有喷嘴15，竖直管道13中的水流将池塘泥土切割成条形，斜向下45°管道14将泥土冲散，将莲藕从泥中冲刷出来；同时，控制软件经过处理压力检测传感器的检测值对电动压力调节阀16进行压力调节；
另一方面，前轮锂电池8和后轮锂电池9的电源连接在插座上，使之一直处于有电的状态；
两个后轮锂电池9分别于两个后轮轮毂电机6连接，驱动轮毂电机进行起、停、变速等动作；两个前轮锂电池8分别于两个前轮轮毂电机7连接，通过两个轮毂电机的速度调节，实现整个船体1的转向动作；
如图4所示，智能控制硬件系统示意图，智能小船平台A0上的承载有运行控制系统B1以及射流控制B2，微控制中心D1的控制对象为电动压力调节阀16，其中反馈调节用的传感器为压力检测传感器17；
为了实现无线射频通信，在主控制器芯片端集成无线收发模块A，在远程遥控端集成无线收发模块B，无线收发模块A与无线收发模块B由射频信号实现无线通信连接，从而在手动遥控终端可通过按键操作控制机器人的运行状态以及射流功能状态：
如图5所示，根据本实施提供的一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机器人，在作业操作过程中具体地，通过软件对藕田环境、莲藕需求特性等底层参数进行设置；程序自检，包含时序检查、压力传感器状态检查以及通信检查；操作模式手动选择，在自动模式下，挖藕机按照预先设定的程序进行自动驾驶以及射流作业；在手动模式下，根据实际作业要求，在遥控终端通过按键操作控制运行控制器27以改变挖藕机的运行速度与方向，控制汽油发电机3、电动水泵4的启动、停止，以及控制射流装置的启动、停止以及实际输出压力调节；
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案所含的范围。
Claims (8)
1.一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机，包括动力装置、行走装置、转向装置、稳压装置、射流装置、船体、电控系统、智能决策系统以及远程遥控装置；
动力装置包括汽油发电机；行走装置包括两个后轮轮毂电机和两个后轮锂电池；转向装置包括两个前轮轮毂电机和两个前轮锂电池，在轮毂电机上装有防陷结构行走轮；稳压装置和射流装置包括电动水泵、稳压罐、电动压力调节阀、连接管道、喷头等；在船体上设有荷叶拨开结构；
电控系统包括电源管理模块，前轮驱动模块和后轮驱动模块以及总电控系统等；智能决策系统与远程遥控装置集成并安装在车载控制箱中，其特征在于：智能决策系统包括压力检测传感器、执行终端以及CPU控制器；通过软件程序控制水压的稳定与平衡。
2.如权利要求1所述的一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机，其特征在于：在船体上增设荷叶拨开结构，使挖藕机行驶时不受荷叶阻挡。
3.如权利要求1所述的一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机，其特征在于：使用轮毂电机驱动船体进行行走和转向，前轮轮毂电机实现船体转向功能，后轮轮毂电机为船体提供动力，解决了现有挖藕机普通采用人力拖拽转向的问题，并且结构简单，调速和转向非常便捷。
4.如权利要求1所述的一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机，其特征在于：使用电传动而非机械传动，各个部件分体设置，可将挖藕机运输至工作现场后，简单组装即可正常工作，结构简单，拆卸方便。
5.如权利要求1所述的一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机，其特征在于：射流管路增加压力反馈控制和稳压与调压系统，减少由于水压过大和不稳定等因素造成的莲藕损伤情况。
6.如权利要求1所述的一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机，其特征在于：在喷雾作业前可选择操作模式，在手动模式下，操作人员通过手持式无线遥控器适时控制小车行驶状态以及射流作业；在自动模式下，弥雾小车按照预先设定的程序进行自动驾驶以及射流挖藕作业，减轻了从业人员的工作负担，避免了挖藕作业时需要人工入田的情况，大幅度提高工作效率，解放劳动力。
7.如权利要求1所述的一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机，其特征在于：远程遥控装置，通过无线射频信号与主控制器芯片连接通信，控制小车的行驶状态、射流装置射流状态的启停以及调节。
8.如权利要求1所述的一种新型无人驾驶远程遥控挖藕机，其特征在于：挖藕机的启动、停止、转向、射流、控压以及调速等运行状态完全远程控制。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: ZHEJIANG YANGTZE DELTA REGION INSTITUTE OF TSINGHUA University Person in charge of patentsThe principal of patent Document name: Notice of Examination Opinions |
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Addressee: Xu Shuting Document name: Rejection decision |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211130 |
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