CN102393742A - 一种设施农业用轮式智能运输车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种设施农业用轮式智能运输车，包括：移动平台、导航***、障碍物探测***、物料承载装置及控制***；移动平台用于为轮式智能运输车提供动力；导航***位于移动平台的底盘前端，用于轮式智能运输车的自主导航；障碍物探测***位于轮式智能运输车的车身周围，用于检测轮式智能运输车周围预定距离内是否存在障碍物，并信号传送到控制***；物料承载装置位于移动平台的上方；控制***与导航***、障碍物探测***及移动平台电连接，用于接收导航***、障碍物探测***发送的信号并控制移动平台的动作。本发明提供的设施农业用轮式智能运输车可以实现在无人操作的情况下沿着规划路径将生产用资料安全的运送到多个指定工位。

Description

一种设施农业用轮式智能运输车
技术领域
本发明涉及一种轮式智能运输车，特别是涉及一种设施农业用轮式智能运输车。
背景技术
随着科学技术的不断进步，现代农业生产技术得到了突飞猛进的发展，尤其是以现代设施农业生产技术为标志的农业技术已经在全国各地得到了大面积的推广。现代设施农业中机械化生产程度也在不断提高，特别是在播种、育苗、移栽、施药及浇灌等方面，人工劳动已经很大程度被农业机械所取代，生产效率较传统耕作方式有了较大提高，产生了巨大的经济和社会效益。
设施农业各生产环节都已不同程度实现了机械化的同时，连接各环节的搬运物流技术却显得尤为薄弱。在大型的设施农业生产基地和园区，经常可以看到大批的工人搬着层层的育苗盘、抬着满载收获好果实的箱子、推着装有肥料的运输小车等现象，这样的生产现场与一栋栋现代化的温室显得极为不符，也耗费了大量的人力物力，增加了生产成本、阻碍了农业生产效率的进一步提高，是现代农业尤其是现代设施农业机械化与自动化生产中极为薄弱的环节。
目前在设施农业和植物工厂中，或用人工将生产用资料等从一个工位或生产环节搬运到另一个工位或生产环节，或使用轨道式空中运输小车进行搬运转移工作。人工搬运方式费时费力、成本较高；而轨道式运输小车受温室和植物工厂建筑环境的影响，很难做到在多个生产地点将不同的生产环节串联起来。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种设施农业用轮式智能运输车，可以实现在无人操作的情况下沿着规划路径将生产用资料安全的运送到多个指定工位。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种设施农业用轮式智能运输车，包括：移动平台、导航***、障碍物探测***、物料承载装置及控制***；
所述移动平台用于为所述轮式智能运输车提供动力；
所述导航***位于所述移动平台的底盘前端，用于所述轮式智能运输车的自主导航；
所述障碍物探测***位于所述轮式智能运输车的车身周围，用于检测轮式智能运输车周围预定距离内是否存在障碍物，并将障碍物信号传送到控制***；
所述物料承载装置位于所述移动平台的上方，用于承载需运输的物料；
所述控制***与所述导航***、障碍物探测***及移动平台电连接，用于接收所述导航***、障碍物探测***发送的信号并控制移动平台的动作；
所述轮式智能运输车上还设置有操作开关，所述操作开关与所述控制***电连接，用于给予所述轮式智能运输车继续行进的指令。
作为上述技术方案的优选，所述移动平台为四轮独立驱动模式，所述移动平台采用差速方式改变运动方向，所述移动平台连接有电源供给***，所述电源供给***与所述控制***均置于移动平台箱体内部。
作为上述技术方案的优选，所述导航***由置于车身的底盘前端处的磁导航线探测传感器组成，所述磁导航线探测传感器用于探测预先铺设于规划路径上的磁导航线及工位节点标志，并将探测到的信号传送至运输车控制***。
作为上述技术方案的优选，所述障碍物探测***包括车身周围规律布置的超声波雷达和/或红外测距传感器。
作为上述技术方案的优选，所述移动平台顶部还设有工作状态警示灯和/或报警器，所述工作状态警示灯和/或报警器与所述控制***电连接。
作为上述技术方案的优选，所述物料承载装置为多层苗盘或载物箱。
作为上述技术方案的优选，所述苗盘之间通过快速插装接口连接。
作为上述技术方案的优选，所述控制***包括移动平台控制模块、导航控制模块、避障控制模块及人机交互模块；
所述移动平台控制模块用于控制所述移动平台的电机驱动、控制、电源管理和数据管理；
所述导航控制模块用于接收所述导航线探测传感器探测到的智能运输车车身与预铺设的导航线的偏离位置及偏离角度的信息和工位节点标志信息，并将导航线及节点信息发送到移动平台控制模块；
所述避障控制模块用于接收障碍物探测***的感知数据并将障碍物信号发送移动平台控制模块从而控制智能运输车启停及遇障报警工作；
所述人机交互模块用于用户与运输车之间信息交互及用户对运输车进行设置及观察运输车的工作状态。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的一种设施农业用轮式智能运输车，包括：移动平台、导航***、障碍物探测***、物料承载装置及控制***；所述移动平台用于为所述轮式智能运输车提供动力；所述导航***位于所述移动平台的前端，用于所述轮式智能运输车的自主导航；所述障碍物探测***位于所述轮式智能运输车的车身周围，用于检测轮式智能运输车周围预定距离内是否存在障碍物，并将障碍物信号传送到控制***；所述物料承载装置位于所述移动平台的上方，用于承载需运输的物料；所述控制***与所述导航***、障碍物探测***及移动平台电连接，用于接收所述导航***、障碍物探测***发送的信号并控制移动平台的动作。本发明提供的设施农业用轮式智能运输车可以实现在无人操作的情况下沿着规划路径将生产用资料安全的运送到多个指定工位。
附图说明
图1是本发明实施例中的苗盘式设施农业用轮式智能运输车的结构示意图；
图2是本发明实施例中的载物箱式设施农业用轮式智能运输车的结构示意图；
图3是本发明实施例中控制***的功能模块示意图；
其中，1、移动平台；2、超声波雷达；3、红外测距传感器；4、磁导航线探测传感器；5、苗盘；6、苗盘快速插装接口；7、工作状态警示灯；8、“继续行进”按钮；9、载物箱；10、磁导航线；11、工位节点标志。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明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发明，但不用来限制本发明的范围。
结合图1及图2所示，为本实施例的一种设施农业用轮式智能运输车，包括：移动平台1、导航***、障碍物探测***、物料承载装置及控制***；移动平台1用于为轮式智能运输车提供动力；导航***位于移动平台1的底盘前端，用于轮式智能运输车的自主导航；障碍物探测***位于轮式智能运输车的车身周围，用于检测轮式智能运输车周围预定距离内是否存在障碍物，并将障碍物信号传送到控制***；物料承载装置位于移动平台1的上方，用于承载需运输的物料；控制***与导航***、障碍物探测***及移动平台1电连接，用于接收导航***、障碍物探测***发送的信号并控制移动平台1的动作；轮式智能运输车上还设置有操作开关，操作开关与控制***电连接，用于给予轮式智能运输车继续行进的指令。
本实施例中导航***主要的工作原理为基于电磁感应探测，该导航***也可以使用视觉探测原理等其他自主导航原理，但考虑到智能运输车工作环境的复杂性及运输成本，铺设磁导航线较为简便，所以本实施例优选用电磁感应导航***。该电磁感应导航***的磁导航线探测传感器4探测路面上预先铺设好的磁导航线10，使智能运输车在控制***的预设程序控制下，车身沿着磁导航线10行驶，完成智能运输车的自主导航功能。与此同时，电磁感应导航***的磁导航线探测传感器4在探测磁导航线10的同时还将探测磁导航线10上是否设有工位节点标志11。如果探测到工位节点标志11，表示智能运输车已到达预设的装卸地，电磁感应导航***将该信号传递给控制***，而后控制***根据预设程序控制运输车停车，以便等待该工位的工作人员或机械手将车身上物料承载装置中装载的生产用资料或果实卸下，或工作人员或机械手将整理好的生产用资料或果实放到智能运输车上。待装卸操作完毕后，工作人员或机械手启动智能运输车车身上的操作开关，本实施例中操作开关为图1及图2中所示的“继续行进”按钮8。而后智能运输车将继续沿着磁导航线10行驶，依次检测磁导航线上预先设置的各工位并按照预先设置决定在哪些工位需要停车。
各工位停车后的重新启动需要人工按下“继续行进”按钮8以使运输车继续沿着磁导航线10行驶。最终完成通过温室(植物工厂)智能运输车的自主导航运动和工位探测功能完成设施农业(植物工厂)各生产环节的串连。该操作开关也可以选用如光电式开关、拨位开关等。
运输车移动平台1为四轮独立驱动AVG小车，智能运输车控制***，主要负责运输车的运动控制、路径规划导航、避障控制及工位探测启停等工作，移动平台1连接有电源供给***，电源供给***与控制***均置于移动平台1箱体内部。本实施例中移动平台1为四轮独立驱动模式，移动平台1采用差速方式改变运动方向。选用四轮独立驱动模式的移动平台1可以适应温室(植物工厂)内复杂的环境，且采用差速方式改变运动方向使得移动平台1动作灵活，可控性好。
结合图1及图2，本实施例中主要设施与车身的位置关系具体为：移动平台箱体顶部安装载物箱9和苗盘5，苗盘通过快速插装接口6可实现多层苗盘的运输；移动平台1顶部还设有工作状态警示灯7及报警器，用以显示运输车是否正常工作或是否遇有障碍物等信息；车身的底盘前端处安装有磁导航线探测传感器4，车身四周按一定规律布置了超声波雷达2和红外测距传感器3。
根据智能运输车的工作环境，本实施例选用的物料承载装置为多层苗盘5(如图1所示)或载物箱9(如图2所示)。载物箱9和苗盘5的托架安装于移动平台1箱体顶部。苗盘5通过快速插装接口6可实现多层苗盘的运输。当不需运送育苗盘5时，载物箱9可装入待运送物品，当需要将苗盘5运送至指定工位时，将载物箱9拆下，将苗盘5安装至快速插装接口6即可，方便装卸，并对苗盘5起到很好的固定作用。
导航***由置于车身的底盘前端处的磁导航线探测传感器4组成，磁导航线探测传感器4用于探测预先铺设于规划路径上的磁导航线10及温室(植物工厂)内各工位处设有不同的工位节点标志11。导航***用于指导运输车行驶至工位处采集节点信息，并将探测到的信号传送至运输车控制***。
障碍物探测***包括车身周围规律布置的超声波雷达2和/或红外测距传感器3。移动平台1顶部还设有工作状态警示灯和/或报警器，工作状态警示灯7和/或报警器与控制***电连接。用于当智能运输车遇障碍物时工作状态警示灯7闪烁，报警器自动语音报警。障碍物探测***由车身四周按一定规律布置的超声波雷达2阵列和红外测距传感器3阵列组成。具体工作过程为：运输车行进过程中，路线前方出现障碍物或者行人通过时，障碍物探测***会感知到路线上的障碍并传送至运输车控制***。控制***控制工作状态警示灯7闪烁，报警器自动语音报警以告知工作人员移开障碍物或警示行人撤离运输车行走路线，同时运输车会自动停车，待障碍消除后自动继续前行。
如图3所示，控制***包括移动平台控制模块、导航控制模块、避障控制模块及人机交互模块；移动平台控制模块用于控制移动平台1的电机驱动、控制、电源管理和数据管理等；导航控制模块用于接收导航线探测传感器探测到的智能运输车车身与预铺设的导航线的偏离位置及偏离角度的信息和工位节点标志信息，并将导航线及节点信息发送到移动平台控制模块；避障控制模块用于接收障碍物探测***的感知数据并将障碍物信号发送移动平台控制模块从而控制智能运输车启停及遇障报警工作；人机交互模块用于用户与运输车之间信息交互及用户对运输车进行设置及观察运输车的工作状态，设置按钮、显示屏、指示灯等人机交互软硬件。智能运输车的控制***是整个运输车的控制核心。
具体的工作原理为：温室(植物工厂)智能运输车工作时，四轮独立驱动移动平台控制模块在控制下移动。导航控制模块通过车身的底盘前端处安装的磁导航线探测传感器4实时探测路面上预先铺设好的磁导航线10，磁导航线探测传感器4探测到智能运输车车身相对于磁导航线10的偏离位置及偏离角度信息，并将其传送至智能运输车移动平台控制模块。移动平台控制模块按照其内预设的导航控制算法计算出智能运输车此时应该如何改变运动状态使其重新回到规划路径。智能运输车沿磁导航线10行进的同时，磁导航线探测传感器4将实时检测工位节点11信息一并传送至移动平台控制模块，移动平台控制模块将按照预先设定控制移动平台控制模块从而控制智能运输车在需要停车的工位停车，该工位工人或机械手操作完毕后按下“继续行进”按钮8，智能运输车继续沿着磁导航线行驶。行驶途中，位于智能运输车车身四周的障碍物探测***不断检测车身周围一定距离范围内的障碍物信息，避障控制模块采集超声波雷达2和/或红外测距传感器3采集到的障碍物信息，如遇障碍物妨碍智能运输车作业，避障控制模块将根据预设程序发送停车指令到移动平台控制模块使车停止运动，并开启报警频闪灯及语音报警功能，待障碍物移开规划路径后，智能运输车自动检测到障碍物已经撤离，避障控制模块将发送指令到移动平台控制模块使其自动开启行车功能，智能运输车继续前行作业。
由以上实施例可以看出，本发明实施例通过采用一种设施农业用轮式智能运输车，包括：移动平台1、导航***、障碍物探测***、物料承载装置及控制***；所述移动平台1用于为所述轮式智能运输车提供动力；所述导航***位于所述移动平台1的前端，用于所述轮式智能运输车的自主导航；所述障碍物探测***位于所述轮式智能运输车的车身周围，用于检测轮式智能运输车周围预定距离内是否存在障碍物，并将障碍物信号传送到控制***；所述物料承载装置位于所述移动平台1的上方，用于承载需运输的物料；所述控制***与所述导航***、障碍物探测***及移动平台1电连接，用于接收所述导航***、障碍物探测***发送的信号并控制移动平台1的动作。本发明提供的设施农业用轮式智能运输车可以实现在无人操作的情况下沿着规划路径将生产用资料安全的运送到多个指定工位。
用于温室或植物工厂的设施农业用轮式智能运输车利用现代传感器技术和自动控制技术，在无人操作的情况下沿着规划路径将生产用资料安全的运送到多个指定工位，可以节省大量劳动力，降低生产成本和提高成产效率，是发展现代设施农业生产技术不可或缺的一个重要的纽带性环节。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种设施农业用轮式智能运输车，其特征在于，包括：移动平台、导航***、障碍物探测***、物料承载装置及控制***；
所述移动平台用于为所述轮式智能运输车提供动力；
所述导航***位于所述移动平台的底盘前端，用于所述轮式智能运输车的自主导航；
所述障碍物探测***位于所述轮式智能运输车的车身周围，用于检测轮式智能运输车周围预定距离内是否存在障碍物，并将障碍物信号传送到控制***；
所述物料承载装置位于所述移动平台的上方，用于承载需运输的物料；
所述控制***与所述导航***、障碍物探测***及移动平台电连接，用于接收所述导航***、障碍物探测***发送的信号并控制移动平台的动作；
所述轮式智能运输车上还设置有操作开关，所述操作开关与所述控制***电连接，用于给予所述轮式智能运输车继续行进的指令。
2.如权利要求1所述的设施农业用轮式智能运输车，其特征在于，所述移动平台为四轮独立驱动模式，所述移动平台采用差速方式改变运动方向，所述移动平台连接有电源供给***，所述电源供给***与所述控制***均置于移动平台箱体内部。
3.如权利要求1所述的设施农业用轮式智能运输车，其特征在于，所述导航***由置于车身的底盘前端处的磁导航线探测传感器组成，所述磁导航线探测传感器用于探测预先铺设于规划路径上的磁导航线及工位节点标志，并将探测到的信号传送至运输车控制***。
4.如权利要求1所述的设施农业用轮式智能运输车，其特征在于，所述障碍物探测***包括车身周围规律布置的超声波雷达和/或红外测距传感器。
5.如权利要求4所述的设施农业用轮式智能运输车，其特征在于，所述移动平台顶部还设有工作状态警示灯和/或报警器，所述工作状态警示灯和/或报警器与所述控制***电连接。
6.如权利要求1所述的设施农业用轮式智能运输车，其特征在于，所述物料承载装置为多层苗盘或载物箱。
7.如权利要求6所述的设施农业用轮式智能运输车，其特征在于，所述苗盘之间通过快速插装接口连接。
8.如权利要求1至7中任一项所述的设施农业用轮式智能运输车，其特征在于，所述控制***包括移动平台控制模块、导航控制模块、避障控制模块及人机交互模块；
所述移动平台控制模块用于控制所述移动平台的电机驱动、控制、电源管理和数据管理；
所述导航控制模块用于接收所述导航线探测传感器探测到的智能运输车车身与预铺设的导航线的偏离位置及偏离角度的信息和工位节点标志信息，并将导航线及节点信息发送到移动平台控制模块；
所述避障控制模块用于接收障碍物探测***的感知数据并将障碍物信号发送移动平台控制模块从而控制智能运输车启停及遇障报警工作；
所述人机交互模块用于用户与运输车之间信息交互及用户对运输车进行设置及观察运输车的工作状态。
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