CN206639041U - 一种基于空间定位的田间作业装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于空间定位的田间作业装置。包括行走装置、标记装置(3)、姿态感知装置(2)，所述行走装置包括左电动轮(1)、右电动轮(5)，所述左电动轮(1)、右电动轮(5)通过桥接装置(4)连接，标记装置(3)安装在桥接装置(4)的下方，或者安装在桥接装置(4)的延长外侧上；在桥接装置(4)或标记装置(3)上安装姿态感知装置(2)，所述左电动轮(1)、右电动轮(5)上设置驱动电机(6)；还包括：中央处理器，所述中央处理器与姿态感知装置(2)、标记装置(3)、驱动电机(6)连接；导航处理器，所述导航处理器与中央处理器连接。本装置的标记装置(3)的动作独立于行走装置，而受控于姿态感知装置(2)，使行走和标记动作没有联动，更加稳定；由导航处理器计算确定机器人在田间的空间位置；精度可以实现厘米级。

Description

一种基于空间定位的田间作业装置

技术领域

本实用新型属于农业机械自动化技术领域，具体涉及一种基于空间定位的田间作业装置。

背景技术

农作物的种植是要求保证一定密度的，因此其播种和移栽都需要在田间定位。

以水稻为例，机械插秧时，采用分插速度和插秧机行进速度机械或电控联动的方法，行进速度快则分插快，行进速度慢则分插慢，从而保证秧苗的株距符合生产要求。这里，插秧机的每一次插秧动作，相当于对田间特定位置的一次标记。

水稻穴直播是一种广泛应用的栽培方式，已有的技术也都是采用排种速度和播种机行进速度机械或电控联动的方法，行进速度快则排种快，行进速度慢则排种慢，从而保证播种间距距符合生产要求。播种机的每一次播种，也相当于用种子对田间特定位置的一次标记。

由山东农业大学申请的申请号为CN201510944704.9的实用新型专利申请“自走式水稻直播机”，是通过光电编码器将轮胎的转速信息采集起来并传回给控制***，由控制***控制当前行驶速度下排种轮的转动。

由华南农业大学申请的申请号为CN201410216875.5的实用新型专利申请“一种单体仿形式稻麦兼用精量穴播机”，是通过行走机械动力输出端与穴播式播种机构相连，实现行驶速度和排种轮转动的机械联动。

科研单位在对作物进行严格的田间测试试验中，往往要设置规范的小区和间距。许多作物手工移栽的田间试验中，为了在田间标记小区和间距，往往采用人工在田间点石灰、拉绳子、划行子、插桩子等办法，费时费工，也不利于田间操作。

另一方面，互联网带来的农业智慧化浪潮，是以计算机为中心，对当前信息技术的的综合集成，集感知、传输、控制、作业为一体，节省农业生产人力成本，提高农产品的品质控制能力。

在农事生产环节，北斗导航主要应用与拖拉机、播种机等农业机械上，主要产品为惯性组合(GNSS+DR)导航产品。

以遥感(RS)、地理信息***(GIS)、全球定位***(GPS)为一体的3S技术为智慧农业提供技术支撑。

RS技术在智慧农业中利用高分辨率传感器，采集地面空间分布的地物光谱反射或辐射信息，在不同的作物生长期，实施全面监测，根据光谱信息，进行空间定性、定位分析，为定位处方农作提供大量的田间时空变化信息。

GPS可以提供实时、全天候和全球性的导航、定位、定时服务，为农机作业提供高效导航信息。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种方便可靠的基于空间定位的田间作业装置，满足农作物种植的生产需要。

本实用新型的技术解决方案是：一种基于空间定位的田间作业装置，包括行走装置、标记装置、姿态感知装置，所述行走装置包括左电动轮、右电动轮，所述左电动轮、右电动轮通过桥接装置连接，标记装置安装在桥接装置的下方，或者安装在桥接装置的延长外侧上；在桥接装置或标记装置上安装姿态感知装置，所述左电动轮、右电动轮上设置驱动电机。

姿态感知装置，是通过检测及计算确定感知行走装置的空间位置和姿态，包括倾斜程度和方向，并依据行走装置的速度、方向、加速度和倾斜等确定标记装置的田间位置数据，包括速度、方向、加速度和倾斜等，再计算和预测出标记装置的实际或当前空间位置和相应作业的空间位置；预测，完成作业动作会有延时。

根据本实用新型实施例，所述左电动轮、右电动轮上与桥接装置的连接处分别设置定位信号接收和控制装置、电池和配重调节装置。

根据本实用新型实施例，所述姿态感知装置是加速度传感器、陀螺仪、GPS天线、超声波距离传感器、影像传感器、红外传感器、激光测距传感器。

根据本实用新型实施例，所述姿态感知装置安装在延长的桥接装置外侧上，或者左电动轮、右电动轮的外侧。

根据本实用新型实施例，一种基于空间定位的田间作业装置，还包括：

中央处理器，所述中央处理器与姿态感知装置、标记装置、驱动电机连接；

导航处理器，所述导航处理器与中央处理器连接；

所述导航处理器连接动态接收器、校正接收器。

根据本实用新型实施例，所述桥接装置上方设置接收器天线，所述接收器天线用于接收中央处理器的信号。

根据本实用新型实施例，所述标记装置是种子排种器、或划行器，或播种机，或插标牌机，或插秧机秧爪、或打桩器、或投料器。

根据本实用新型实施例，一种基于空间定位的田间作业装置，还包括：稻田基准站，所述稻田基准站用于中央处理器、导航处理器的连接。

根据本实用新型实施例，所述导航处理器接收信号的卫星是GPS、或者北斗导航卫星、或者伽利略导航卫星。

根据本实用新型实施例，一种基于空间定位的田间作业装置，还包括：无线通讯模块，所述无线通讯模块与手机、电脑连接。

本实用新型的有益效果是：一种基于空间定位的田间作业装置接收卫星信号，同时接收基准站信号，由导航处理器计算确定作业装置在田间的空间位置；精度可以实现厘米级，如＜2厘米；加速度传感器和陀螺仪传感器检测作业装置的姿态，依据姿态数据确定标记装置的位置；中央处理器依据要求(如相应距离位置)控制相应的动作(如前进后退、转向、加速减速、打标、排种、划线等)。

本作业装置的标记装置的动作独立于行走装置，而受控于田间位置感知装置，左电动轮、右电动轮分别由中央处理器控制，有利于解决驱动轮跑偏、打滑、制动的问题，使行走和标记动作没有联动，更加稳定。

附图说明

图1是一种基于空间定位的田间作业装置立体结构简图。

图2是一种基于空间定位的田间作业装置正视示意图。

图3是投射式种子排种器结构示意图。

图4是一种基于空间定位的田间作业装置控制***示意图。

图5是稻田划行器结构示意图。

图6是稻田播种机结构示意图。

图7是稻田插标牌机结构示意图。

图中：1-左电动轮；2-姿态感知装置；3-标记装置；4-桥接装置；5-右电动轮；6-驱动电机；7-接收器天线；8-定位信号接收和控制装置；9-电池和配重调节装置；10-划行器；11-播种器；12-标牌；13-标牌推进装置；14-往复运动的击打锤；15-插在稻田的标牌。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1、图2、图3所示，一种基于空间定位的田间作业装置，包括行走装置、标记装置3、姿态感知装置2，所述行走装置包括左电动轮1、右电动轮5，所述左电动轮1、右电动轮5通过桥接装置4连接，标记装置3安装在桥接装置4的下方，或者安装在桥接装置4的延长外侧上；在桥接装置4或标记装置3上安装姿态感知装置2，所述左电动轮1、右电动轮5上设置驱动电机6；图3中的标记装置3是投射式排种器。

如图4、图5所示，所述左电动轮1、右电动轮5上与桥接装置4的连接处分别设置定位信号接收和控制装置8、电池和配重调节装置9。

所述姿态感知装置2是加速度传感器、陀螺仪、GPS天线、超声波距离传感器、影像传感器、红外传感器、激光测距传感器。

一种基于空间定位的田间作业装置控制***，包括：

中央处理器，所述中央处理器与姿态感知装置2、标记装置3、驱动电机6连接；

导航处理器，所述导航处理器与中央处理器连接；

所述导航处理器连接动态接收器、校正接收器。

所述桥接装置4上方设置接收器天线7，所述接收器天线7用于接收中央处理器的信号。

便于精确确定位置，设置稻田基准站，所述稻田基准站用于中央处理器、导航处理器的连接，稻田基准站设置在作业地附近。

所述导航处理器接收信号的卫星是GPS、或者北斗导航卫星、或者伽利略导航卫星。

增加无线通讯模块，可以和手机、电脑等连接，实现无线控制可数据交换，方便使用。

图3的标记装置3是投射式种子排种器，当姿态感知装置2感知到设定的位置时，触发排种器排种。

图5的标记装置3是划行器10，当姿态感知装置2感知到设定的位置时触发划行器10划行。

图6的标记装置3是播种器11，当姿态感知装置2感知到设定的位置时触发播种器11播种。

图7的标记装置3是稻田插标牌机，稻田插标牌机包括标牌12；标牌推进装置13；往复运动的击打锤14；当姿态感知装置2感知到设定的位置时触发标牌推进装置13稻田中***标牌，15-插在稻田的标牌。

标记装置3还可以是一个插秧机秧爪，当姿态感知装置2感知到设定的位置时，触发秧爪插秧。

标记装置3还可以是一个打桩器，当姿态感知装置2感知到设定的位置时，触发打桩器打桩。

标记装置3还可以是是一个投料器，当姿态感知装置2感知到设定的位置时，触发投料器投放标记物料。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等；指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于空间定位的田间作业装置，包括行走装置、标记装置(3)、姿态感知装置(2)，其特征在于，所述行走装置包括左电动轮(1)、右电动轮(5)，所述左电动轮(1)、右电动轮(5)通过桥接装置(4)连接，标记装置(3)安装在桥接装置(4)的下方，或者安装在桥接装置(4)的延长外侧上；在桥接装置(4)或标记装置(3)上安装姿态感知装置(2)，所述左电动轮(1)、右电动轮(5)上设置驱动电机(6)。

2.根据权利要求1所述的一种基于空间定位的田间作业装置，其特征在于所述左电动轮(1)、右电动轮(5)上与桥接装置(4)的连接处分别设置定位信号接收和控制装置(8)、电池和配重调节装置(9)。

3.根据权利要求1所述的一种基于空间定位的田间作业装置，其特征在于所述姿态感知装置(2)是加速度传感器、陀螺仪、GPS天线、超声波距离传感器、影像传感器、红外传感器、激光测距传感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于空间定位的田间作业装置，其特征在于所述姿态感知装置(2)安装在延长的桥接装置(4)外侧上，或者左电动轮(1)、右电动轮(5)的外侧。

5.根据权利要求1所述的一种基于空间定位的田间作业装置，其特征在于还包括：

中央处理器，所述中央处理器与姿态感知装置(2)、标记装置(3)、驱动电机(6)连接；

导航处理器，所述导航处理器与中央处理器连接；

所述导航处理器连接动态接收器、校正接收器。

6.根据权利要求5所述的一种基于空间定位的田间作业装置，其特征在于所述桥接装置(4)上方设置接收器天线(7)，所述接收器天线(7)用于接收中央处理器的信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于空间定位的田间作业装置，其特征在于所述标记装置是种子排种器、或划行器(10)，或播种机(11)，或插标牌机，或插秧机秧爪、或打桩器、或投料器。

8.根据权利要求5所述的一种基于空间定位的田间作业装置，其特征在于还包括：稻田基准站，所述稻田基准站用于中央处理器、导航处理器的连接。

9.根据权利要求5所述的一种基于空间定位的田间作业装置，其特征在于所述导航处理器接收信号的卫星是GPS、或者北斗导航卫星、或者伽利略导航卫星。

10.根据权利要求1所述的一种基于空间定位的田间作业装置，其特征在于还包括：无线通讯模块，所述无线通讯模块与手机、电脑连接。