CN208351332U - 基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种植保喷施系统，尤其涉及一种基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统；本实用新型的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，包括计算机、与计算机输入端相连接的卫星定位机构和相对定位传感器、以及与计算机输出端相连接的行走机构和喷施机构；其中，卫星定位机构包括基准接收机和动态接收机，相对定位传感器包括设置在行走机构上的里程计和惯性传感器；喷施机构包括水泵、以及分别与水泵输入端和输出端相连的液体箱和喷头；本实用新型的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，将无人驾驶技术与喷施装置有机结合、有效提高作业效率。

Description

基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统

技术领域

本实用新型涉及一种植保喷施系统，尤其涉及一种基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统。

背景技术

现有技术中具有行走机构的植保喷施系统，通常为将喷施装置简单安装在现有车辆如拖拉机上，由于拖拉机是人工操作、轮式行走结构，这种植保喷施系统对道路和农田的要求较高，而且人工机器很难做到行走线路笔直均匀、影响喷施效果。

随着城市化的推进，大量农业人员进城务工，这就导致传统的农耕方式亟需发生改变，尤其需要一种能够自动驾驶、轻松完成喷施作业的农业机械。中国专利申请号为201420053908.4的实用新型专利，公开了一种农业无人驾驶耕整机，整耕机上的各个操控功能都有相应的电机以及电动推杆实现相应的操作动作，所有的电动推杆都能通过遥控器实现伸缩功能，从而实现对耕整机的遥控控制，然而人工通过遥控器遥控，难以做到精准导航牵引，只能在白天使用。中国专利申请号为CN201710076791.X的发明专利，公开了一种北斗导航无人驾驶全液压拖拉机，其可实现农业机械的自动无人驾驶，然而其并没有做到将自动驾驶与机械上安装设备的有机结合，仅仅是单纯的无人驾驶技术在拖拉机上的应用。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，使其更具有产业上的利用价值。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种将无人驾驶技术与喷施装置有机结合、有效提高作业效率的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统。

本实用新型的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，包括计算机、与计算机输入端相连接的卫星定位机构和相对定位传感器、以及与计算机输出端相连接的行走机构和喷施机构；

其中，所述卫星定位机构包括基准接收机和动态接收机，所述相对定位传感器包括设置在行走机构上的里程计和惯性传感器；所述喷施机构包括水泵、以及分别与水泵输入端和输出端相连的液体箱和喷头。

本实用新型的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，采用伪距差分动态定位法，用基准接收机和动态接收机共同观测4颗卫星，按照一定的算法即可求出某时某刻无人驾驶植保喷施系统的三维位置坐标。差分动态定位消除了星钟误差，对于在距离基准站1000km的用户，可以消除星钟误差和对流层引起的误差，因而可以显著提高动态定位精度。

在计算机控制行走机构发生运动的同时，还需要通过安装在行走机构上的里程计和惯性传感器，采集速度、加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度(DoF)运动等信息，通过多种传感信息的融合减少定位的误差。

在移动导航中，动态接收机定位精度受到卫星信号状况和道路环境的影响，同时还受到时钟误差、传播误差、接收机噪声等诸多因素的影响，因此，除了利用卫星导航技术以及里程计和惯性传感器的矫正，进一步的，相对定位传感器还包括磁罗盘和光码盘，所述磁罗盘和光码盘与计算机相连。

由于无人驾驶植保喷施系统在行进过程中，不可避免的会遇到障碍物的情况，进一步的，还包括激光雷达，所述激光雷达与计算机相连；激光雷达向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，计算机据此调整行走机构的运动轨迹。

实际作业过程中，由于地面道路的不平整、农作物的种植状况以及障碍物的情况，行走机构难以保持稳定的行走速度和方向，或是发生行走经过或接近已走过路径的情况，因而，计算机在处理导航定位处理和行走机构的路径规划和行走控制的同时，还需据此调整喷施机构的喷施状态。

进一步的，所述喷施机构还包括用于调整喷头喷施俯仰角度和前后方向的角度调节器，可通过角度调节器调节喷头的喷施角度和方向，以提高喷施效果。

为了提高喷施效果，具体的，所述喷头为静电喷头。通过静电喷头的感应电荷作用，使喷出的液滴带电，带电液滴在静电吸附的作用下，吸附于农作物叶片的正反两面，不仅降低了喷施液体的浪费率，还提高了农作物表面喷施面积，提高了喷施效果。

进一步的，所述喷施机构还包括液位传感器，所述液位传感器与计算机相连。当液位传感器监测到液体箱内的待喷施液体不足时，将液位信息发送至计算机，计算机控制行走机构移动至设定位置，以便补充待喷施液体。

进一步的，还包括风速传感器，所述风速传感器与计算机相连。

进一步的，还包括通讯模块，所述通讯模块与计算机相连。计算机通过通讯模块与手机、电脑等其它智能终端相互交互数据。

具体的，所述通讯模块为移动通信模块、或蓝牙模块、或无线模块。

具体的，所述行走机构包括燃油动力车、燃气动力车、电动车、燃料电池动力车、以及混合动力车。

借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：采用基于卫星定位技术的无人驾驶车辆，并将其与喷施机构有机结合，可以减少劳务成本，并有效提高作业效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1，本实用新型一较佳实施例的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，包括计算机1、与计算机1输入端相连接的卫星定位机构2和相对定位传感器3、以及与计算机1输出端相连接的行走机构4和喷施机构5；其中，卫星定位机构2包括基准接收机21和动态接收机22，相对定位传感器3包括设置在行走机构上的里程计31和惯性传感器32；喷施机构5包括水泵51、以及分别与水泵输入端和输出端相连的液体箱52和喷头53。为了提高定位精度和可靠性，相对定位传感器3还包括磁罗盘33和光码盘34，磁罗盘和光码盘与计算机相连。

由于无人驾驶植保喷施系统在行进过程中，不可避免的会遇到障碍物的情况，本实用新型的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，还包括激光雷达6，激光雷达与计算机相连；激光雷达向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，计算机1据此调整行走机构的运动轨迹。

应当说明的是，本实用新型的无人驾驶植保喷施系统，根据不同的使用场景，其行走机构4可以选择燃油动力车、燃气动力车、电动车、燃料电池动力车或混合动力车，行走机构的行驶单元也可根据不同的路面状况需求，选择轮式或履带式。例如，果园的农药喷施，可选用轮式燃油四轮摩托车；稻田的农药喷施，可选用大轮径、窄轮燃油拖拉机；沙地的作物水喷施，可选用履带式燃油运输车。

在实际使用场景下，用户可将本实用新型的无人驾驶植保喷施系统，置于待喷施区域的起点位置，通过计算机输入待喷施区域、路径规划、喷施计划、行走计划等参数，随后完成无人驾驶自动喷施。

喷施机构5还包括用于调整喷头喷施俯仰角度和前后方向的角度调节器54。当出现行走机构行走经过或接近已走过地点时、或是待喷施农作物高度发生变化时、或是其它情况时，计算机可根据激光雷达传来的环境数据，计算最佳喷施效果下的喷头俯仰角度和方向，并通过角度调节器调节实现。

应当说明的是，当计算最佳喷施效果下的喷头俯仰角度和方向时，最优的，还需考虑环境中的风速和风向，因而，本实用新型的无人驾驶植保喷施系统还包括风速传感器7，风速传感器与计算机相连，风速传感器将风速和风向信息发送至计算机，计算机据此矫正最佳喷施效果的分析结果。

为了提高喷施效果，喷头53可以设置为静电喷头。通过静电喷头的感应电荷作用，使喷出的液滴带电，带电液滴在静电吸附的作用下，吸附于农作物叶片的正反两面，不仅降低了喷施液体的浪费率，还提高了农作物表面喷施面积，提高了喷施效果。

为了防止缺液情况下的设备空转，喷施机构还包括液位传感器55，液位传感器与计算机相连。当液位传感器监测到液体箱内的待喷施液体不足时，将液位信息发送至计算机，计算机控制行走机构移动至设定位置，以便补充待喷施液体。

为了能够实时监测设备运转状况，并实现远程控制，本实用新型的无人驾驶植保喷施系统还包括通讯模块8，通讯模块与计算机相连。计算机通过通讯模块与手机、电脑等其它智能终端相互交互数据；依据传输距离的远近和使用场景的不同，通讯模块可以设置为移动通信模块、或蓝牙模块、或无线模块，即智能终端通过移动通信网络、或者蓝牙连接、或者局域网无线传输与无人驾驶植保喷施系统的计算机相连。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，其特征在于：包括计算机、与计算机输入端相连接的卫星定位机构和相对定位传感器、以及与计算机输出端相连接的行走机构和喷施机构；

其中，所述卫星定位机构包括基准接收机和动态接收机，所述相对定位传感器包括设置在行走机构上的里程计和惯性传感器；所述喷施机构包括水泵、以及分别与水泵输入端和输出端相连的液体箱和喷头。

2.根据权利要求1所述的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，其特征在于：相对定位传感器还包括磁罗盘和光码盘，所述磁罗盘和光码盘与计算机相连。

3.根据权利要求1所述的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，其特征在于：还包括激光雷达，所述激光雷达与计算机相连。

4.根据权利要求1所述的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，其特征在于：所述喷施机构还包括用于调整喷头喷施俯仰角度和前后方向的角度调节器。

5.根据权利要求4所述的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，其特征在于：还包括风速传感器，所述风速传感器与计算机相连。

6.根据权利要求1所述的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，其特征在于：所述喷头为静电喷头。

7.根据权利要求1所述的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，其特征在于：所述喷施机构还包括液位传感器，所述液位传感器与计算机相连。

8.根据权利要求1所述的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，其特征在于：还包括通讯模块，所述通讯模块与计算机相连。

9.根据权利要求8所述的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，其特征在于：所述通讯模块为移动通信模块、或蓝牙模块、或无线模块。

10.根据权利要求1所述的基于卫星定位技术的无人驾驶植保喷施系统，其特征在于：所述行走机构包括燃油动力车、燃气动力车、电动车、燃料电池动力车、以及混合动力车。