CN110786221A - 一种无人驾驶车药分离高地隙作业*** - Google Patents

一种无人驾驶车药分离高地隙作业*** Download PDF

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Abstract

本发明专利为一种无人驾驶车药分离高地隙作业***，本发明包括自走式高地隙多功能作业车以及自走式作业补给车。其中，自走式高地隙多功能作业车主要由轮毂电机、底盘、车体定制钢板、支架臂、差分GPS、控制台、喷管、转动底盘、支架管等组成，所述喷管横向位于车体前方，所述底盘位于车体下方，内有电机驱动器、整车控制器，所述车体为定制钢板与各部件焊接而成，所述控制台与差分GPS、转动底盘焊接一体，转动底盘上焊接支架管。自走式作业补给车主要由轮毂电机、底盘、车体、差分GPS、控制台、卷盘仓、发电机、药箱、电线、PE管。所述卷盘仓内有输送带，输送带内含有电线与PE软管，卷盘仓内置卷盘控制器、松紧控制器。

Description

一种无人驾驶车药分离高地隙作业***
技术领域
本发明专利涉及农业机械领域，尤其涉及自走式高地隙多功能作业车领域。适用与农田作业、灌溉、施肥等作业，具体是一种自走式车药分离高地隙作业车***及方法。
背景技术
农业作业、灌溉、施肥过程中，农业工作者往往是最重要的因素。农业工作者需要全程操作工具，在这过程中他们往往会接触到大量的农药，无疑会带来健康风险。同时，大部分农作季节处于夏季，以及农田的区域过大、操作工具体积过大、操作过程复杂等因素都将会极大地增加所需人力，工作效率也会降低。
鉴于目前农业装备的智能化发展，农业领域自走式高地隙多功能作业车的成果越来越丰富，以及上诉当前所存在的情况，本发明专利提出了一种自走式车药分离高地隙作业车***及方法。所涉及的相关技术或领域包括：GPS通信、电机驱动、自主行驶、轮毂电机、路径规划、控制台等。
发明内容
本发明专利的目的就是为了解决上诉现有技术中存在的问题，而提供一种用于农田作业、灌溉、施肥等作业的一种自走式车药分离高地隙作业车***及方法。所涉及的相关技术或领域包括：GPS通信、电机驱动、自主行驶、轮毂电机、路径规划、控制台等。
本发明专利是通过如下技术方案实现的：一种自走式车药分离高地隙作业车***，包括自走式高地隙多功能作业车和自走式作业补给车；
所述自走式高地隙多功能作业车包括支架臂(3)、车体定制钢板(16)、差分GPS(4)、控制台(5)、喷管(2)、转动底盘(6)、支架管(7)；车体定制钢板(16)上部设有控制台(5)和转动底盘(6)，转动底盘(6)上端固定连接支架管(7)，车体定制钢板(16)前侧通过支架臂(3)安装喷管(2)，车体定制钢板(16)前侧上方设有差分GPS(4)；所述喷管(2)、支架臂(3)、车体定制钢板(16)、控制台(5)、转动底盘(6)、支架管(7)内部均预留有中空部分并且依次相连通；
所述自走式作业补给车包括车体钢板(18)、第二差分GPS(11)、第二控制台(13)、卷盘仓(9)、发电机(12)、药箱(10)、输送带(8)；车体钢板(18)上部设有第二控制台(13)、卷盘仓(9)、发电机(12)、药箱(10)，所述药箱(10)集成药泵；车体钢板(18)前侧上方设有第二差分GPS(11)；
输送带(8)内集成电线(19)、PE管(20)，输送带(8)盘绕在卷盘仓(9)上；通过卷盘仓(9)释放回收输送带(8)；输送带(8)一端的电线(19)和发电机(12)相连，同侧端的PE管(20)和药箱(10)相连；输送带(8)另一端的电线(19)通过支架管(7)和控制台(5)相连，同侧端的PE管(20)通过支架管(7)连通至喷管(2)，此外，发电机(12)还和第二控制台(13)相连。
进一步，车体定制钢板(16)底部中间设有底盘(14)，车体定制钢板(16)底部四角安装有轮毂电机(1)；车体钢板(18)底部中间设有第二底盘(15)，车体钢板(18)底部四角安装有第二轮毂电机(17)。
进一步，所述卷盘仓(9)内置卷盘控制器、松紧控制器，当包括自走式高地隙多功能作业车和自走式作业补给车距离相互远离时，卷盘控制器、松紧控制器控制输送带(8)处于不断拉出的状态；当包括自走式高地隙多功能作业车和自走式作业补给车距离相互接近时，卷盘控制器、松紧控制器控制输送带(8)处于不断被收回的状态。
进一步，所述自走式高地隙多功能作业车行驶时，车上的差分GPS(4)会将其位置信息发送至自走式作业补给车上的第二差分GPS(11)。
进一步，所述控制台(5)与第二控制台(13)均内置电机驱动器，均和发电机相连；当发电机(12)工作时，控制台(5)根据车上的差分GPS(4)所提供的位置信息控制自走式高地隙多功能作业车的行驶方向；第二控制台(13)会根据车上的第二差分GPS(11)所接受到的自走式高地隙多功能作业车位置信息来控制发电机以及药泵的工作状态；第二差分GPS(11)也将根据自走式高地隙多功能作业车上的差分GPS(4)所提供的位置信息，控制自身的行驶状态。
进一步，所述转动底盘(6)会带动支架管(7)同时转动(该设计经过了大量的经验获取，最大的设计特点在于在自走式高地隙多功能作业车转弯时，使得输送带不被车辆轮毂所压到，或者当转弯时避免和轮毂发生缠绕，不需要人为辅助干扰提高车辆的自动化性)；所述喷管(2)方向为自走式高地隙多功能作业车的车头处，支架管(7)则朝向自走式高地隙多功能作业车车尾方向倾斜一定角度；所述转动底盘(6)内置固定轴，使转动底盘(6)与支架管(7)只能左右转动一定的角度。
进一步，所述控制台(5)用于读取差分GPS(4)所提供的位置信息，根据差分GPS(4)所提供的位置信息规划自走式高地隙多功能作业车的行驶路径；控制台(5)内置转向***，控制自走式高地隙多功能作业车的转向功能。
进一步，所述第二控制台(13)用于读取第二差分GPS(11)所提供的位置信息；还用于控制自走式作业补给车上发电机(12)的工作状态、控制自走式作业补给车上药泵的工作状态、控制自走式作业补给车上卷盘仓(9)内卷盘控制器、松紧控制器的工作状态、控制自走式作业补给车上第二轮毂电机(17)和电机驱动器工作状态；根据第二差分GPS(11)所提供的位置信息规划自走式作业补给车的行驶路径。
进一步，所述自走式高地隙多功能作业车和自走式作业补给车上的控制台均内置算法代码，根据自走式高地隙多功能作业车和自走式作业车的位置信息，来实时地规划行驶路线。
本发明具有以下有益效果：
节省劳动成本：该***在作业过程中，大部分过程无需人工操作；
降低健康风险：该***在作业过程中，实现了人、药分离；
应用广：应用场景不局限于喷雾，还可以灌溉、施肥，同时也不受限于农田面积大小；
能源、环境友好：该***动力来源全部为电力，不会引起环境污染。
附图说明
图1一种自走式车药分离高地隙作业车***工作示意图；(a)为自走式高地隙多功能作业车；(b)为自走式作业补给车；
图2一种自走式车药分离高地隙作业车***中自走式高地隙多功能作业车侧视图；
图3一种自走式车药分离高地隙作业车***中自走式作业补给车前视图；
图4一种自走式车药分离高地隙作业车***中自走式作业补给车后视图；
图5一种自走式车药分离高地隙作业车***中自走式作业补给车后视图；
图6一种自走式车药分离高地隙作业车***中输送带内结构示意图；
图7一种自走式车药分离高地隙作业车***中工作两车行驶路线图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
如图1所示，一种自走式车药分离高地隙作业车***工作示意图。自走式高地隙多功能作业车和自走式作业补给车位于田埂交叉口处，途中车头方向即为刚开始的行驶方向。药箱(10)中装入药液，发电机(12)储有电量。打开发电机(12)工作开关，发电机(12)给自走式作业补给车上的第二控制台(13)、第二差分GPS(11)、药泵、电机驱动器、第二轮毂电机(17)、卷盘控制器、松紧控制器提供电力，给自走式高地隙多功能作业车上的控制台(5)、差分GPS(4)、电机驱动器、轮毂电机(1)提高电力。自走式高地隙多功能作业车上的差分GPS(4)将位置信息传送给自走式高地隙多功能作业车上的控制台(5)和自走式作业补给车上的第二控制台(13)，以此判断是否符合行驶条件和作业条件。符合行驶条件和作业条件时，自走式高地隙多功能作业车上的控制台(5)打开电机驱动器、轮毂电机(1)的工作开关，自走式作业补给车上的第二控制台(13)打开药泵开关，至此，自走式高地隙多功能作业车开始行驶、作业工作。
本发明的发明点在于上述两种车上的部件间的功能实现及连接；该车型的驱动和行走模式的实施例可以参见发明专利申请：一种多地隙自转向机构，申请号为201710467123.X。
当自走式高地隙多功能作业车行驶到转角处时，此时的位置信息已被自走式高地隙多功能作业车上的差分GPS(4)和自走式作业补给车上的第二差分GPS(11)获取，进而被自走式高地隙多功能作业车上的控制台(5)和自走式作业补给车上的第二控制台(13)所读取，自走式高地隙多功能作业车上的控制台(5)开启转向***沿着被作业的农田一侧转向，自走式作业补给车上的第二控制台(13)关闭药泵开关。转弯过程中，转动底盘不会随着车体的转向而变动。转弯完成后，自走式高地隙多功能作业车继续向前行驶，直至第二个转角处。在第二个转角处，与在上一个转角处一样，此时的位置信息已被自走式高地隙多功能作业车上的差分GPS(4)和自走式作业补给车上的第二差分GPS(11)获取，进而被自走式高地隙多功能作业车上的控制台(5)和自走式作业补给车上的第二控制台(13)所读取。在转弯过程中，转动底盘不会随着车体的转向而变动。走式高地隙作业车上的控制台(5)开启转向***沿着被作业的农田一侧转向，转弯完成后，自走式作业补给车上的第二控制台(13)打开药泵开关和电机驱动器、第二轮毂电机(17)。自走式高地隙多功能作业车开始行驶和作业工作，同时，自走式作业补给车向前行驶。自走式高地隙多功能作业车和自走式作业补给车到达田埂交叉口时，此时的位置信息已被自走式高地隙多功能作业车上的差分GPS(4)和自走式作业补给车上的第二差分GPS(11)获取，进而被自走式高地隙多功能作业车上的控制台(5)和自走式作业补给车上的第二控制台(13)所读取。自走式高地隙多功能作业车上的控制台(5)关闭车上的电机驱动器、轮毂电机(1)的工作开关，自走式作业补给车上的第二控制台(13)关闭药泵和电机驱动器、第二轮毂电机(17)的工作开关。自走式高地隙多功能作业车停止行驶和作业工作，自走式作业补给车停止行驶。然后，自走式高地隙多功能作业车是否继续转向、作业，是否重复上述动作，取决于实际情况，并根据实际情况在作业车和补给车的控制台中写入相关决策代码。
如图2所示，自走式高地隙多功能作业车主要由轮毂电机(1)、底盘(14)、车体定制钢板(16)、支架臂(3)、差分GPS(4)、控制台(5)、喷管(2)、转动底盘(6)、支架管(7)等组成，所述喷管(2)横向位于车体前方，所述底盘(14)位于车体下方，内有电机驱动器、整车控制器，所述车体为定制钢板。控制台(5)与差分GPS(4)、转动底盘(6)焊接一体，转动底盘(6)上焊接支架管(7)。所述转动底盘(6)、支架管(7)焊接一体，且转动底盘(6)有中空部分，与支架管(7)焊接处打孔互通；控制台(5)有中空部分且与转动底盘(6)焊接，且焊接处打孔互通；车体定制钢板(16)有中空部分且与控制台(5)焊接，且焊接处打孔互通；车体定制钢板(16)前端为喷管(2)，由支架臂(3)焊接,其中支架臂(3)实为一根中空钢管，与喷管(2)、车体定制钢板(16)焊接处均打孔互通。输送带(8)穿过支架管(7)，进入旋转底盘(6)并穿过中空部分，进入控制台(5)并穿过中空部分，进入车体定制钢板(16)并穿过中空部分，进入并穿过支架臂(3)，进入喷管(2)。转动底盘(6)可以带动支架管(7)转动，发生在自走式高地隙多功能作业车每次转弯的时候。所述转动底盘(6)内置固定轴,转动的最大角度为90度，由内部转轴实现；所述支架臂(3)为可伸缩；
如图3和图4所示，自走式作业补给车主要由第二轮毂电机(17)、第二底盘(15)、车体钢板(18)、第二差分GPS(11)、第二控制台(13)、卷盘仓(9)、发电机(12)、药箱(10)、电线(19)、PE软管(20)。卷盘仓(9)内有输送带，输送带内含有电线(19)与PE软管(20)，卷盘仓(9)内置卷盘控制器、松紧控制器，药箱(10)内集成药泵。自走式作业补给车上的发电机(12)与第二轮毂电机(17)、第二底盘(15)、第二差分GPS(11)、第二控制台(13)、卷盘仓(9)、药箱(10)等部件均有电路连通，以此，为上述自走式作业补给车的主要部件供电。除此之外，另有电线(19)用来与PE软管集成在输送带中，以此给自走式高地隙多功能作业车上的各部件供电。在打开自走式作业补给车上的发电机(12)工作开关后，自走式高地隙多功能作业车上的控制台(5)和自走式作业补给车上的第二控制台(13)将会依据GPS位置信息，控制自走式高地隙多功能作业车的作业、行驶、转弯等状态，以及控制自走式作业补给车上的卷盘控制器、松紧控制器、药泵、发电机(12)及其行驶状态。
如图6所示，输送带内为电线(19)和PE软管(20)，其余空间有绝缘物质隔开。如上所述，这根电线(19)连接自走式作业补给车上的发电机，PE软管(20)连接自走式作业补给车上的药箱。在卷盘仓的副仓处进入仓内的输送带，后随着输送带进入并穿过自走式高地隙多功能作业车上的支架管和转动底盘，又随之进入自走式高地隙多功能作业车上的控制台内的中空部分，后再进入自走式高地隙多功能作业车的车体的中空部分。在自走式高地隙多功能作业车的车体内，输送带开口，电线(19)与PE软管(20)分离。其中电线连接自走式高地隙多功能作业车上的控制台，由控制台连接自走式高地隙多功能作业车上的差分GPS、底盘。以此，给自走式高地隙多功能作业车上的各部件供电。PE软管(20)穿过车体内部的中空部分进入并穿过支架臂，最终连接喷管。
如图7所示，为第一次转弯前的自走式高地隙多功能作业车，B为第一次转弯后的自走式高地隙多功能作业车，C为第二次转弯后的自走式高地隙多功能作业车，D、E为行驶到汇合点的自走式高地隙多功能作业车和自走式作业补给车。自走式高地隙多功能作业车和自走式作业补给车在运作前，应被放置在田埂的交叉口处。在打开自走式作业补给车上的发电机工作开关后，自走式高地隙多功能作业车将开始行驶，并且进行作业工作，此时的输送带处于不断拉处状态；第一次转弯后，支架管与车体所成的角度发生变化，变化幅度约为90度。直到汇合点，支架管与车体所成的角度保持不变。整个过程的作业状态如下：A中的自走式高地隙多功能作业车小车处于行驶和作业状态；B中的自走式高地隙多功能作业车仅为行驶状态；C中的自走式高地隙多功能作业车处于行驶和作业状态。在自走式高地隙多功能作业车第二次转完后，自走式多功能作业补给车也开始向汇合点行驶。即整个工作中，有两次作业状态，两次作业工作的面积完全覆盖一块农田(可以根据实际情况调整喷管的长度)。

Claims (9)

1.一种自走式车药分离高地隙作业车***，其特征在于，包括自走式高地隙多功能作业车和自走式作业补给车；
所述自走式高地隙多功能作业车包括支架臂(3)、车体定制钢板(16)、差分GPS(4)、控制台(5)、喷管(2)、转动底盘(6)、支架管(7)；车体定制钢板(16)上部设有控制台(5)和转动底盘(6)，转动底盘(6)上端固定连接支架管(7)，车体定制钢板(16)前侧通过支架臂(3)安装喷管(2)，车体定制钢板(16)前侧上方设有差分GPS(4)；所述喷管(2)、支架臂(3)、车体定制钢板(16)、控制台(5)、转动底盘(6)、支架管(7)内部均预留有中空部分并且依次相连通；
所述自走式作业补给车包括车体钢板(18)、第二差分GPS(11)、第二控制台(13)、卷盘仓(9)、发电机(12)、药箱(10)、输送带(8)；车体钢板(18)上部设有第二控制台(13)、卷盘仓(9)、发电机(12)、药箱(10)，所述药箱(10)集成药泵；车体钢板(18)前侧上方设有第二差分GPS(11)；
输送带(8)内集成电线(19)、PE管(20)，输送带(8)盘绕在卷盘仓(9)上；通过卷盘仓(9)释放回收输送带(8)；输送带(8)一端的电线(19)和发电机(12)相连，同侧端的PE管(20)和药箱(10)相连；输送带(8)另一端的电线(19)通过支架管(7)和控制台(5)相连，同侧端的PE管(20)通过支架管(7)连通至喷管(2)，此外，发电机(12)还和第二控制台(13)相连。
2.根据权利要求1所述的一种自走式车药分离高地隙作业车***，其特征在于，车体定制钢板(16)底部中间设有底盘(14)，车体定制钢板(16)底部四角安装有轮毂电机(1)；车体钢板(18)底部中间设有第二底盘(15)，车体钢板(18)底部四角安装有第二轮毂电机(17)。
3.根据权利要求1所述的一种自走式车药分离高地隙作业车***，其特征在于，所述卷盘仓(9)内置卷盘控制器、松紧控制器，当包括自走式高地隙多功能作业车和自走式作业补给车距离相互远离时，卷盘控制器、松紧控制器控制输送带(8)处于不断拉出的状态；当包括自走式高地隙多功能作业车和自走式作业补给车距离相互接近时，卷盘控制器、松紧控制器控制输送带(8)处于不断被收回的状态。
4.根据权利要求1所述的一种自走式车药分离高地隙作业车***，其特征在于，所述自走式高地隙多功能作业车行驶时，车上的差分GPS(4)会将其位置信息发送至自走式作业补给车上的第二差分GPS(11)。
5.根据权利要求1所述的一种自走式车药分离高地隙作业车***，其特征在于，
所述控制台(5)与第二控制台(13)均内置电机驱动器，均和发电机相连；当发电机(12)工作时，控制台(5)根据车上的差分GPS(4)所提供的位置信息控制自走式高地隙多功能作业车的行驶方向；第二控制台(13)会根据车上的第二差分GPS(11)所接受到的自走式高地隙多功能作业车位置信息来控制发电机以及药泵的工作状态；第二差分GPS(11)也将根据自走式高地隙多功能作业车上的差分GPS(4)所提供的位置信息，控制自身的行驶状态。
6.根据权利要求1所述的一种自走式车药分离高地隙作业车***，其特征在于，所述转动底盘(6)会带动支架管(7)同时转动；所述喷管(2)方向为自走式高地隙多功能作业车的车头处，支架管(7)则朝向自走式高地隙多功能作业车车尾方向倾斜一定角度；所述转动底盘(6)内置固定轴，使转动底盘(6)与支架管(7)只能左右转动一定的角度。
7.根据权利要求1所述的一种自走式车药分离高地隙作业车***，其特征在于，所述控制台(5)用于读取差分GPS(4)所提供的位置信息，根据差分GPS(4)所提供的位置信息规划自走式高地隙多功能作业车的行驶路径；控制台(5)内置转向***，控制自走式高地隙多功能作业车的转向功能。
8.根据权利要求1所述的一种自走式车药分离高地隙作业车***，其特征在于，所述第二控制台(13)用于读取第二差分GPS(11)所提供的位置信息；还用于控制自走式作业补给车上发电机(12)的工作状态、控制自走式作业补给车上药泵的工作状态、控制自走式作业补给车上卷盘仓(9)内卷盘控制器、松紧控制器的工作状态、控制自走式作业补给车上第二轮毂电机(17)和电机驱动器工作状态；根据第二差分GPS(11)所提供的位置信息规划自走式作业补给车的行驶路径。
9.根据权利要求1和8所述的一种自走式车药分离高地隙作业车***，其特征在于，所述自走式高地隙多功能作业车和自走式作业补给车上的控制台均内置算法代码，根据自走式高地隙多功能作业车和自走式作业车的位置信息，来实时地规划行驶路线。
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