CN208013430U - 一种自主导航拖拉机障碍物初步探测系统 - Google Patents

一种自主导航拖拉机障碍物初步探测系统 Download PDF

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魏建胜
田光兆
刘宇峰
顾宝兴
安秋
周俊
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Abstract

本实用新型涉及一种自主导航拖拉机障碍物初步探测系统，包括滑动导轨、激光测距传感器、超声波传感器、电机和转盘，所述滑动导轨为两套，对称地安装在拖拉机车头两侧配重梁的左右两端；所述激光测距传感器为两个，分别安装在一套滑动导轨上；所述电机安装在所述两个滑动导轨之间的车头上；所述转盘安装在所述电机的转轴上；所述两个激光测距传感器分别通过传动杆连接到所述转盘上，使其能够随所述转盘的转动而移动；所述超声波传感器安装在拖拉机配重梁侧面；所述激光测距传感器、超声波传感器和电机分别连接工控机。本实用新型可以预先对行驶前方的路况进行探测和判断，进而唤醒处于休眠状态的视觉系统，提高资源利用率。

Description

一种自主导航拖拉机障碍物初步探测系统
技术领域
本实用新型涉及一种农机控制装置，尤其是一种适用于自主导航拖拉机探测障碍物的控制系统，具体的说是一种自主导航拖拉机障碍物初步探测系统。
背景技术
目前，在自主导航拖拉机中通常采用机器视觉避障，因此，拖拉机行驶过程中，视觉系统需要不断地采集图像，同时，工控机不停地对图像进行特征点检测、分析等。由于，其计算任务量非常巨大，对数据的保存量要求也很高，对工控机的CPU和内存占有率特别高，尤其是在路况较为简单或某路段没有障碍物时，依旧要不停地工作，造成极大的资源浪费。因此，需要设计一种能够对路况事先进行预判，然后，再通过视觉系统进行识别的系统，提高资源利用率，减小浪费。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对当前自主导航拖拉机控制系统方面的不足，提供一种自主导航拖拉机障碍物初步探测系统，可以预先对行驶前方的路况进行探测和判断，当出现障碍物时，可唤醒处于休眠状态的视觉系统，从而，可有效降低视觉系统对系统资源的占用，提供资源利用率，减小浪费。
本实用新型的技术方案是：
一种自主导航拖拉机障碍物初步探测系统，包括滑动导轨、激光测距传感器、超声波传感器、电机和转盘，所述滑动导轨为两套，对称地安装在拖拉机车头两侧配重梁的左右两端；所述激光测距传感器为两个，分别安装在一套滑动导轨上，并能沿所述滑动导轨自由滑动；所述电机居中安装在所述两个滑动导轨之间的车头上；所述转盘安装在所述电机的转轴上；所述两个激光测距传感器分别通过传动杆连接到所述转盘上，使其能够随所述转盘的转动而移动；所述超声波传感器安装在拖拉机配重梁侧面；所述激光测距传感器、超声波传感器和电机分别连接工控机，以便受到所述工控机的控制。
进一步的，所述电机为步进电机，通过驱动器的485接口与所述工控机相连。
进一步的，所述激光测距传感器和超声波传感器分别通过USB-TTL转换器连接到所述工控机。
进一步的，所述激光测距传感器的轴线与地面夹角为15度。
进一步的，所述超声波传感器距离地面0.4m，朝向行驶方向，与地面夹角为20度。
本实用新型的有益效果：
本实用新型设计合理，结构简单，操控方便，可以预先对行驶前方的路况进行探测和判断，当出现障碍物时，可唤醒处于休眠状态的视觉系统，从而，可有效降低视觉系统对系统资源的占用，提高资源利用率，减小浪费。
附图说明
图1是本实用新型安装示意图。
其中：1-车头；2-配重梁；3-滑动导轨；4-激光测距传感器；5-传动杆；6-转盘；7-电机；8-超声波传感器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示。
一种自主导航拖拉机障碍物初步探测系统，包括滑动导轨3、激光测距传感器4、超声波传感器8、电机7和转盘6，所述滑动导轨3为两套，均为直线形滑轨，对称地安装在拖拉机车头1配重梁2的左右两端；所述激光测距传感器4为两个，分别安装在一套滑动导轨3上，并能沿所述滑动导轨3自由滑动；所述电机7居中安装在所述两个滑动导轨3之间的车头1上；所述转盘6安装在所述电机7的转轴上；所述两个激光测距传感器4分别通过传动杆5连接到所述转盘6上，使其能够随所述转盘6的转动而移动；所述超声波传感器8安装在拖拉机配重梁2侧面，使探测范围更全面；所述激光测距传感器4、超声波传感器8和电机7分别连接工控机，以便受到所述工控机的控制。
所述电机7为步进电机，通过驱动器的485接口与所述工控机相连，可在所述工控机的控制下作±90度的范围内反复左右转动。
所述传动杆5的长度与所述滑动导轨3的长度相适应，使所述转盘6在所述电机7带动下在作±90度的范围内反复左右转动时，能够使所述激光测距传感器4在所述传动杆5的带动下，沿所述滑动导轨3完成全程移动，充分满足探测范围的需求。
所述激光测距传感器4和超声波传感器8分别通过USB-TTL转换器连接到所述工控机，可将采集到的路况信息及时传输给所述工控机。
所述激光测距传感器4的轴线与地面夹角为15度，使采集的信息更加全面和准确。
所述超声波传感器8距离地面0.4m，朝向行驶方向，与地面夹角为20度，充分满足信息采集和比较的需要。
本实用新型的工作方法为：
S1: 工控机发出控制指令，控制步进电机在±90度的范围内反复左右转动。
S2: 工控机循环采集左右激光测距传感器反馈回来的距离信息dL和dR。
S3: 工控机循环采集超声波传感器反馈回来的距离信息dM。
S4: 当dL或dR突然减小了0.4m或者dM减小了0.3m，则认定前方出现了妨碍通行的障碍物。根据此条件，打开视觉避障系统的工作线程，唤醒视觉避障系统。
通过循环执行上述步骤，可以及早发现行驶路线上的障碍物，并及时唤醒视觉系统，确保行车安全。同时，又可减小视觉系统对系统资源的占用，提高资源利用率。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种自主导航拖拉机障碍物初步探测系统，包括滑动导轨、激光测距传感器、超声波传感器、电机和转盘，其特征是所述滑动导轨为两套，对称地安装在拖拉机车头配重梁的左右两端；所述激光测距传感器为两个，分别安装在一套滑动导轨上，并能沿所述滑动导轨自由滑动；所述电机居中安装在所述两个滑动导轨之间的车头上；所述转盘安装在所述电机的转轴上；所述两个激光测距传感器分别通过传动杆连接到所述转盘上，使其能够随所述转盘的转动而移动；所述超声波传感器安装在拖拉机配重梁侧面；所述激光测距传感器、超声波传感器和电机分别连接工控机，以便受到所述工控机的控制。
2.根据权利要求1所述的自主导航拖拉机障碍物初步探测系统，其特征是所述电机为步进电机，通过驱动器的485接口与所述工控机相连。
3.根据权利要求1所述的自主导航拖拉机障碍物初步探测系统，其特征是所述激光测距传感器和超声波传感器分别通过USB-TTL转换器连接到所述工控机。
4.根据权利要求1所述的自主导航拖拉机障碍物初步探测系统，其特征是所述激光测距传感器的轴线与地面夹角为15度。
5.根据权利要求1所述的自主导航拖拉机障碍物初步探测系统，其特征是所述超声波传感器距离地面0.4m，朝向行驶方向，与地面夹角为20度。
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