CN106612776A - 一种播种与施肥车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种播种与施肥车，包括车体、行走装置、播种施肥装置、控制***、电源***、GPS导航模块、摄像头模块、激光传感器和通信模块。所述行走装置安装在车体两侧和车体前端，包括车轮、电机和减速机构；所述播种施肥装置安装在车体后端和车体底部，包括吸粮装置、犁沟装置、播种装置和平土装置。其特征在于所述行走装置驱动车体进行全方位运动；所述播种施肥装置驱动车体进行播种施肥工作；所述GPS导航模块实现车体自主导航；所述摄像头模块连用于获取播种施肥的位置区域信息；所述激光传感器确保车体不会破坏农作物；所述通信模块用于获取远程控制信息。本发明具有灵活度高、适应性强、自动化水平高的特点，在农业方面应用范围广泛。

Description

一种播种与施肥车
技术领域
本发明涉及现代化农业技术领域，特别是一种播种与施肥车。
背景技术
在科学技术高速发展的今天，农业现代化的本质也就是农业的科学技术化。目前我国的智能化农业技术已经达到很高水平，能够做到生产过程高度机械化和智能化。近几年，物联网、移动互联网和云计算技术的发展带动了农业的蓬勃发展，这种新型的智能农业控制***是把高科技管理模式融进农业工作中，实现设备和设备之间的控制，人工的远程控制和通讯功能，最终实现设备、安防设备以及通信设备通过无线网络连接到智能控制***中，由控制***对农业设备和安防等设备进行异地监视和控制，为人们营造出更美好的生活环境。
智能农业的发展目标以转变农业发展方式，提高农业规模化、产业化、标准化、集约化、信息化水平为目标，构建以互联网技术装备为基础、高新科技为支撑、现代经营为特征，劳动生产率高、土地产出率高、综合效益高的现代农业产业体系，提高农业现代化水平。在现代化农业快速发展的今天，尽管机械化的设备已经初具规模，但其只适用于大面积的农业生产，对于以个人家庭为单位的农业生产，大型机械并不能真正发挥其作用。农民在播种与施肥过程中，需要耗费大量的体力劳动，而且效率不高，目前的有关播种与施肥的农业机械设备自动化水平不高，在工作过程中需要农民参与进行控制，不能做到真正的智能化与自动化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种播种与施肥车，使播种与施肥车具有灵活度高、适应性强、自动化程度高的特点，能够自主完成农业上的播种与施肥任务。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种播种与施肥车，包括车体、行走装置、播种施肥装置、控制***、电源***、GPS导航模块、摄像头模块、激光传感器和通信模块；所述行走装置安装在车体两侧和前端，包括车轮、电机和减速机构；所述播种施肥装置安装在车体后端和底部，包括吸粮装置、犁沟装置、播种装置和平土装置；所述摄像头模块安装在车体的正前方；所述激光传感器安装在激光传感器支架的正上方，激光传感器支架设置在车体的正前方；所述GPS导航模块和所述通信模块分别安装在激光传感器支架的两侧；
所述控制***和电源***、行走装置连接，从而驱动车体进行全方位运动；所述控制***和电源***、播种施肥装置连接，从而驱动车体进行播种施肥工作；所述控制***和GPS导航模块连接实现车体自主导航；所述控制***和摄像头模块连接用于获取播种施肥的位置区域信息；所述控制***和激光传感器连接确保车体不破坏农作物；所述控制***和通信模块连接用于获取远程控制信息。
进一步地，所述行走装置包括电机支架、齿轮减速器、电机、连接轴、车轮；其中，车轮依次安装在所述车体的两侧，车体采用前驱驱动方式；车轮通过连接轴连接安装在车体后方，作为行走装置的从动轮结构；电机安装在电机支架上方，电机与齿轮减速器连接，用于对行走装置进行减速调节；齿轮减速器通过连接轴与车轮相连，用于给车轮提供驱动力。
进一步地，所述播种施肥装置包括吸粮装置、吸粮管道、播种漏斗、挡板架、挡板、存料箱、犁沟装置、播种装置、平土装置；其中，吸粮装置包括吸粮管道和吸粮器，安装在车体的后方，用于将种子或肥料吸入存料箱中；播种漏斗安装在车体的中部，用于给种子或肥料提供下滑通道，从而实现播种或施肥；存料箱安装在车体的前方上侧，用于存储种子或肥料；播种漏斗和挡板架安装在存料箱的后方，通过调节存料箱的开度来改变供给播种漏斗的物料量；
所述犁沟装置、播种装置、平土装置安装在车体的底部；其中犁沟装置、播种装置、平土装置安装在同一轴线上；犁沟装置包括轴支架、连通轴、联轴器、电机支座上；联轴器用于连接连通轴和伺服电机；连通轴固定在轴支架上；轴支架和电机支座均固定在车体底部；
所述犁沟头随连通轴进行旋转；根据犁沟的深度，伺服电机控制犁沟头进行旋转，以达到所需要的角度进行犁沟作业；播种装置包括圆形挡板、连接轴、电机支座、伺服电机、联轴器，伺服电机通过电机支座固定在车体底部；伺服电机通过联轴器与连接轴相连接；连接轴与圆形挡板连接；圆形挡板在伺服电机的驱动下进行旋转，来控制播种漏斗的出口大小，根据实际需求来动态调节播种或施肥的实际供给量；
所述平土装置包括平土板，所述平土板与车体之间呈所需角度并安装在车体的底部；平土板用于在播种或施肥完成后进行平土工作。
进一步地，所述控制***包括主控制***、电源控制***、直流电机控制***，主控制***和GPS导航模块连接实现车体自主导航；主控制***和摄像头模块连接用于获取播种施肥的位置区域信息；主控制***和激光传感器连接使车体不破坏农作物；主控制***和通信模块连接用于获取远程控制信息；主控制***与播种施肥装置连接用于实现播种与施肥工作；电源控制***与电源***连接，用于对整个电源***进行控制，从而给所述行走装置、播种施肥装置、控制***、GPS导航模块、摄像头模块、激光传感器和通信模块供电；所述直流电机控制***用于控制行走装置进行全方位运动。
进一步地，所述电源***包括超级电容、直流电源，用于给整个电机负载和IC器件供电；所述直流电源由200～240V的交流电进行充电；所述超级电容由直流电源进行充电；所述电源***根据负载情况决定超级电容和直流电源的工作状态；所述超级电容从电机负载上获取能量；所述超级电容存储再生制动能量并提供峰值能量，与直流电源组成混合动力源，在车体起动和加速时利用超级电容提供辅助电流，在平稳运行时利用直流电源单独供能，在制动时利用超级电容吸收能量，保证直流电源工作在安全充放电的电流范围之内。
进一步地，所述GPS导航模块用于车体的自主导航，实现车体的自主播种或施肥任务，并确保车体不驶出工作区域。
进一步地，所述摄像头模块采用高清摄像头采集前方图像，进行图像识别，判断需要播种施肥的位置区域信息，将信息传送给所述控制***。
进一步地，所述激光传感器通过测量车体和农作物之间的距离，控制行进轨迹，使车体不破坏农作物。
进一步地，所述通信模块包括无线发射模块和无线接收模块，用于控制端和车体之间的数据通讯；所述无线通信模块具有无线唤醒功能和组网功能。
本发明与现有技术相比，其优点为：(1)灵活性强，采用前驱动力输出，车体小巧轻便，易于进行家庭式的农业生产任务；(2)适用性强，可以用于多种农作物的播种与施肥任务，采用激光传感器可以确保在施肥过程中不会破坏农作物；(3)自动化水平高，采用GPS导航模块可以实现车体的自主行走，采用摄像头模块可以实现工作区域位置信息的获取，采用通信模块可以实现远程控制或者任务信息的传达，提高了农业机械的自动化水平。
附图说明
图1是本发明一种播种与施肥车的结构示意图。
图2是本发明播种与施肥车的行走装置结构示意图。
图3是本发明播种与施肥车的播种施肥装置在车体上部结构示意图。
图4是本发明播种与施肥车的播种施肥装置在车体底部结构示意图。
图5是本发明播种与施肥车的播种施肥装置中犁沟装置结构示意图。
图6是本发明播种与施肥车的播种施肥装置中播种装置结构示意图。
图7是本发明播种与施肥车的控制***工作示意图。
附图标识：1为车体，2为行走装置，3为播种施肥装置，4为控制***，5为电源***，6为GPS导航模块，7为摄像头模块，8为激光传感器，9为通信模块，21为电机支架，22为齿轮减速器，23为电机，24为连接轴，25为车轮，31为吸粮装置，32为吸粮管道，33为播种漏斗，34为挡板架，35为挡板，36为存料箱，37为犁沟装置，38为播种装置，39为平土装置，40为圆形挡板，41为连接轴，42为平土板，43为电机支座，44为伺服电机，45为联轴器，46为轴支架，47为连通轴，48为联轴器，49为电机支座，50为伺服电机，51为犁沟头，81为激光传感器支架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，为本发明一种播种与施肥车的结构示意图，所述播种与施肥车包括车体1、行走装置2、播种施肥装置3、控制***4、电源***5、GPS导航模块6、摄像头模块7、激光传感器8和通信模块9；所述行走装置2安装在车体1两侧和前端，包括车轮、电机和减速机构；所述播种施肥装置3安装在车体1后端和底部，包括吸粮装置31、犁沟装置37、播种装置38和平土装置39；所述摄像头模块7安装在车体1的正前方；所述激光传感器8安装在激光传感器支架81的正上方，激光传感器支架81设置在车体1的正前方；所述GPS导航模块6和所述通信模块9分别安装在激光传感器支架81的两侧。
所述控制***4和电源***5、行走装置2连接，从而驱动车体1进行全方位运动；所述控制***4和电源***5、播种施肥装置3连接，从而驱动车体1进行播种施肥工作；所述控制***4和GPS导航模块6连接实现车体自主导航；所述控制***4和摄像头模块7连接用于获取播种施肥的位置区域信息；所述控制***4和激光传感器8连接确保车体不破坏农作物；所述控制***4和通信模块9连接用于获取远程控制信息。
如图2所示，为本发明一种播种与施肥车的行走装置结构示意图，所述行走装置2包括电机支架21、齿轮减速器22、电机23、连接轴24、车轮25；其中，车轮25依次安装在所述车体1的两侧，车体1采用前驱驱动方式；车轮25通过连接轴24连接安装在车体1后方，作为行走装置2的从动轮结构；电机23安装在电机支架21上方，电机23与齿轮减速器22连接，用于对行走装置2进行减速调节；齿轮减速器22通过连接轴24与车轮25相连，用于给车轮25提供驱动力。
如图3～6所示，本发明一种播种与施肥车的播种施肥装置结构示意图，所述播种施肥装置3包括吸粮装置31、吸粮管道32、播种漏斗33、挡板架34、挡板35、存料箱36、犁沟装置37、播种装置38、平土装置39；其中，吸粮装置31包括吸粮管道32和吸粮器，安装在车体1的后方，用于将种子或肥料吸入存料箱36中；播种漏斗33安装在车体1的中部，用于给种子或肥料提供下滑通道，从而实现播种或施肥；存料箱36安装在车体1的前方上侧，用于存储种子或肥料；播种漏斗33和挡板架34安装在存料箱36的后方，通过调节存料箱36的开度来改变供给播种漏斗33的物料量；
所述犁沟装置37、播种装置38、平土装置39均安装在车体1的底部，其中，犁沟装置37、播种装置38、平土装置39安装在同一轴线上，从而确保工作之间的协调性；所述犁沟装置37包括轴支架46、连通轴47、联轴器48、电机支座49、伺服电机50、犁沟头51，伺服电机50固定在电机支座49上；联轴器48用于连接连通轴47和伺服电机50；连通轴47固定在轴支架46上；轴支架46和电机支座49均固定在车体1底部。
所述犁沟头51可随连通轴47进行旋转；根据实际需要犁沟的深度，伺服电机50可以控制犁沟头51进行旋转，以达到所需要的角度进行犁沟作业。所述播种装置38包括圆形挡板40、连接轴41、电机支座43、伺服电机44、联轴器45，伺服电机44通过电机支座43固定在车体1底部；伺服电机44通过联轴器45与连接轴41连接；连接轴41与圆形挡板40连接；圆形挡板40可在伺服电机44的驱动下进行旋转，来控制播种漏斗33的出口大小，根据实际需求来动态调节播种或施肥的实际供给量。
所述平土装置39包括平土板42，平土板42与车体1成一定角度并安装在车体1的底部；平土板42用于在播种或施肥完成后进行平土工作。
如图7所示，为本发明一种播种与施肥车的控制***工作示意图，所述控制***4包括主控制***、电源控制***、直流电机控制***，主控制***和GPS导航模块6连接实现车体1自主导航；主控制***和摄像头模块7连接用于获取播种施肥的位置区域信息；主控制***和激光传感器8连接使车体不破坏农作物；主控制***和通信模块9连接用于获取远程控制信息；主控制***与播种施肥装置3连接用于实现播种与施肥工作；电源控制***与电源***5连接，用于对整个电源***5进行控制，从而给所述行走装置2、播种施肥装置3、控制***4、GPS导航模块6、摄像头模块7、激光传感器8和通信模块9供电；所述直流电机控制***用于控制行走装置2进行全方位运动。
所述电源***5包括超级电容、直流电源，用于给整个电机负载和IC器件供电。所述直流电源由200～240V的交流电进行充电；所述超级电容由直流电源进行充电；电源***根据负载情况决定超级电容和直流电源的工作状态；超级电容从电机负载上产生能量获取，以此提高能源的利用效率。超级电容存储再生制动能量并提供峰值能量，与所述直流电源组成混合动力源，在车体起动和加速时利用超级电容的高比功率提供辅助电流，在平稳运行时利用直流电源单独供能，在制动时利用超级电容吸收能量，保证直流电源工作在安全充放电的电流范围之内。
所述GPS导航模块6用于车体1的自主导航，实现车体1的自主播种或施肥任务，并能确保车体1不会驶出工作区域。
所述摄像头模块7采用高清摄像头采集前方图像，进行图像识别判断需要播种施肥的位置区域信息，将信息传送给所述控制***4。
所述激光传感器8通过测量车体1和农作物之间的距离，控制行进轨迹，来确保车体不破坏农作物。
所述通信模块9包括无线发射模块和无线接收模块，主要用于实现控制端和车体之间的数据通讯；所述无线通信模块具有无线唤醒功能和组网功能。
综上所述，本发明一种播种与施肥车，具有灵活度高、适应性强、自动化水平高的特点，首先，本发明采用前驱动力输出，车体小巧轻便，易于进行家庭式的农业生产任务；其次，可以用于多种农作物的播种与施肥任务，采用激光传感器可以确保在施肥过程中不会破坏农作物；最后，采用GPS导航模块可以实现车体的自主行走，采用摄像头模块可以实现工作区域位置信息的获取，采用通信模块可以实现远程控制或者任务信息的传达，极大的提高了农业机械的自动化水平。在农业方面，可以用于农作物的播种任务和农作物的施肥任务，应用范围极广。本发明极大的降低了农民的工作强度，并提高了工作效率，极大地促进了现代农业的机械化和自动化发展水平。

Claims (9)

1.一种播种与施肥车，其特征在于，包括车体(1)、行走装置(2)、播种施肥装置(3)、控制***(4)、电源***(5)、GPS导航模块(6)、摄像头模块(7)、激光传感器(8)和通信模块(9)；所述行走装置(2)安装在车体(1)两侧和前端，包括车轮、电机和减速机构；所述播种施肥装置(3)安装在车体(1)后端和底部，包括吸粮装置(31)、犁沟装置(37)、播种装置(38)和平土装置(39)；所述摄像头模块(7)安装在车体(1)的正前方；所述激光传感器(8)安装在激光传感器支架(81)的正上方，激光传感器支架(81)设置在车体(1)的正前方；所述GPS导航模块(6)和所述通信模块(9)分别安装在激光传感器支架(81)的两侧；
所述控制***(4)和电源***(5)、行走装置(2)连接，从而驱动车体(1)进行全方位运动；所述控制***(4)和电源***(5)、播种施肥装置(3)连接，从而驱动车体(1)进行播种施肥工作；所述控制***(4)和GPS导航模块(6)连接实现车体自主导航；所述控制***(4)和摄像头模块(7)连接用于获取播种施肥的位置区域信息；所述控制***(4)和激光传感器(8)连接确保车体不破坏农作物；所述控制***(4)和通信模块(9)连接用于获取远程控制信息。
2.根据权利要求1所述的播种与施肥车，其特征在于，所述行走装置(2)包括电机支架(21)、齿轮减速器(22)、电机(23)、连接轴(24)、车轮(25)；其中，车轮(25)依次安装在所述车体(1)的两侧，车体(1)采用前驱驱动方式；车轮(25)通过连接轴(24)连接安装在车体(1)后方，作为行走装置(2)的从动轮结构；电机(23)安装在电机支架(21)上方，电机(23)与齿轮减速器(22)连接，用于对行走装置(2)进行减速调节；齿轮减速器(22)通过连接轴(24)与车轮(25)相连，用于给车轮(25)提供驱动力。
3.根据权利要求1所述的播种与施肥车，其特征在于，所述播种施肥装置(3)包括吸粮装置(31)、吸粮管道(32)、播种漏斗(33)、挡板架(34)、挡板(35)、存料箱(36)、犁沟装置(37)、播种装置(38)、平土装置(39)；其中，吸粮装置(31)包括吸粮管道(32)和吸粮器，安装在车体(1)的后方，用于将种子或肥料吸入存料箱(36)中；播种漏斗(33)安装在车体(1)的中部，用于给种子或肥料提供下滑通道，从而实现播种或施肥；存料箱(36)安装在车体(1)的前方上侧，用于存储种子或肥料；播种漏斗(33)和挡板架(34)安装在存料箱(36)的后方，通过调节存料箱(36)的开度来改变供给播种漏斗(33)的物料量；
所述犁沟装置(37)、播种装置(38)、平土装置(39)安装在车体(1)的底部；其中犁沟装置(37)、播种装置(38)、平土装置(39)安装在同一轴线上；犁沟装置(37)包括轴支架(46)、连通轴(47)、联轴器(48)、电机支座(49)、伺服电机(50)、犁沟头(51)，伺服电机(50)安装在电机支座(49)上；联轴器(48)用于连接连通轴(47)和伺服电机(50)；连通轴(47)固定在轴支架(46)上；轴支架(46)和电机支座(49)均固定在车体(1)底部；
所述犁沟头(51)随连通轴(47)进行旋转；根据犁沟的深度，伺服电机(50)控制犁沟头(51)进行旋转，以达到所需要的角度进行犁沟作业；播种装置(38)包括圆形挡板(40)、连接轴(41)、电机支座(43)、伺服电机(44)、联轴器(45)，伺服电机(44)通过电机支座(43)固定在车体(1)底部；伺服电机(44)通过联轴器(45)与连接轴(41)相连接；连接轴(41)与圆形挡板(40)连接；圆形挡板(40)在伺服电机(44)的驱动下进行旋转，来控制播种漏斗(33)的出口大小，根据实际需求来动态调节播种或施肥的实际供给量；
所述平土装置(39)包括平土板(42)，所述平土板(42)与车体(1)之间呈所需角度并安装在车体(1)的底部；平土板(42)用于在播种或施肥完成后进行平土工作。
4.根据权利要求1所述的播种与施肥车，其特征在于，所述控制***(4)包括主控制***、电源控制***、直流电机控制***，主控制***和GPS导航模块(6)连接实现车体(1)自主导航；主控制***和摄像头模块(7)连接用于获取播种施肥的位置区域信息；主控制***和激光传感器(8)连接使车体不破坏农作物；主控制***和通信模块(9)连接用于获取远程控制信息；主控制***与播种施肥装置(3)连接用于实现播种与施肥工作；电源控制***与电源***(5)连接，用于对整个电源***(5)进行控制，从而给所述行走装置(2)、播种施肥装置(3)、控制***(4)、GPS导航模块(6)、摄像头模块(7)、激光传感器(8)和通信模块(9)供电；所述直流电机控制***用于控制行走装置(2)进行全方位运动。
5.根据权利要求1所述的播种与施肥车，其特征在于，所述电源***(5)包括超级电容、直流电源，用于给整个电机负载和IC器件供电；所述直流电源由200～240V的交流电进行充电；所述超级电容由直流电源进行充电；所述电源***(5)根据负载情况决定超级电容和直流电源的工作状态；所述超级电容从电机负载上获取能量；所述超级电容存储再生制动能量并提供峰值能量，与直流电源组成混合动力源，在车体起动和加速时利用超级电容提供辅助电流，在平稳运行时利用直流电源单独供能，在制动时利用超级电容吸收能量，保证直流电源工作在安全充放电的电流范围之内。
6.根据权利要求1所述的播种与施肥车，其特征在于，所述GPS导航模块(6)用于车体(1)的自主导航，实现车体(1)的自主播种或施肥任务，并确保车体(1)不驶出工作区域。
7.根据权利要求1所述的播种与施肥车，其特征在于，所述摄像头模块(7)采用高清摄像头采集前方图像，进行图像识别，判断需要播种施肥的位置区域信息，将信息传送给所述控制***(4)。
8.根据权利要求1所述的播种与施肥车，其特征在于，所述激光传感器(8)通过测量车体(1)和农作物之间的距离，控制行进轨迹，使车体不破坏农作物。
9.根据权利要求1所述的播种与施肥车，其特征在于，所述通信模块(9)包括无线发射模块和无线接收模块，用于控制端和车体之间的数据通讯；所述无线通信模块具有无线唤醒功能和组网功能。
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