[发明专利]一种田间自走机械的自动对行装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于一种田间自走机械，具体涉及一种基于触须仿形检测的田间自走及鞋的自动对行装置和对这种装置的控制方法。

背景技术

自2013年4月新疆采用新型无人驾驶自动播种机车实现田间实施精准播种以来，农业智能化备受关注。而目前我国在农业生产方面由于农村劳动力人口锐减，农业机械自动化程度过低，致使种地成为一种难题，许多田地开始荒芜，基于以上原因，以及当前对高杆作物的小型化田间作业的需求，需要研制可用于田间的智能自走机器小车平台。但是当前许多智能小车作业时置身于复杂恶劣的环境中，致使移动和精确定位控制技术变得相当复杂，并且此问题至今未能得到有效解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于触须仿形检测的田间自走机械的自动对行装置，通过将农作物相对于作业车的方位和土壤环境等特殊信息转变为单片机可以接受的数字信号，实现对作业车的自动对行、自动调速、有障碍物的自动后退，并且可以通过WIFI网络使用远程遥控通信装置实现对作业车的人工控制。同时，作业平台可以接多维外设，可以连接进行施肥、撒药、除草、摘心、收割、播种的机械设备，从而实现作业车的无人操控下的高精度、高节能目标。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种田间自走机械的自动对行装置，包括作业车，还包括：

柔性触须传感装置，用于产生与作物接触时感应产生阻值信号；

信号采集模块，其连接柔性触须传感装置的信号输出端，用于采集柔性触须传感装置发送的信号；

单片机，其连接信号采集模块，用于接收信号采集模块转换的数字信号；

舵机、电机、远程通信遥控装置、光栅传感器，其连接在单片机上，用于进行对作业车行进过程中的速度和方位进行调整和控制；

所述远程通信遥控装置通过WIFI网络与作业车通信，所述远程通信遥控装置上具有显示模块、开关按钮、左转按钮、右转按钮，所述远程通信遥控装置上的显示模块显示作业车的速度，开关按钮控制作业车的启动和停止，左转按钮和右转按钮可同时对速度和转向进行调整。

所述柔性触须传感装置包括两个位于作业车前端交叉朝向的触须传感器，所述触须传感器上装有柔性钢丝，所述两个触须传感器感应效果相同。

所述信号采集模块为24位高精度模数转换芯片。

所述自走平台能够外接多维设备，所述自走平台能够外接施肥、撒药、除草、摘心、收割、播种的机械设备。

一种对权利要求1的田间自走机械的自动对行装置的控制方法，包括以下步骤，

ST1：分析几种高杆的作物的叶子、枝条、茎秆的硬度，建立硬度数据库；

ST2：在柔性触须传感装置与叶子、枝条、茎秆接触过程中触须传感器产生的阻值变化送入信号采集模块，转换为数字信号送入单片机中进行分析；

ST3：通过ST2中单片机分析的结果，建立上述作物与作业车之间不同距离和方位的阻值信号和作业车舵机转舵角度和速度的关系模型；

ST4：根据ST3建立的关系模型，单片机对所连接的舵机转向和电机速度进行实时控制；

ST5:利用光栅传感器实时监测车行速度，反馈给单片机，以精确控制车行速度。

在ST1中采用定量分析法对农作物的叶子、枝条、茎秆的硬度进行分析，在ST3中采用定量分析法建立作物与作业车之间不同距离和方位的阻值信号和作业车舵机转舵角度和的速度调控关系模型，所述的定量分析方法包括最小二乘法、正态分布法、多元线性回归法。

所述的ST2步骤包含以下步骤，

8-1：排除传感器因长期使用的不够灵敏问题，通过调整信号采集模块所反馈的两个触须传感器阻值所转化成的数字所划分的区间；

8-2：排除两个传感器感应相同时阻值不完全相同的问题，步骤D中第一个分析对象信号采集模块所反馈的是两个触须传感器阻值所转化成的数字，所以两个数字对应的区间范围设定的不同即可。

所述步骤ST5中对速度的监控和调节可通过以下两种方式单独或者结合实现：

（1）：使用光栅传感器监测作业车的速度数据，将速度数据反馈给单片机，如果此时的速度与ST3中设定的标准速度有偏差，在偏差允许的范围内通过负反馈调节使作业车的速度满足标准速度。

（2）：通过远程通信遥控装置进行监控，使用WIFI网络通过远程通信遥控装置监测作业车的速度，如果作业车作业过程中发生意外，通过远程通信遥控装置发出信号强制作业车断电，或者再启动，并且可以通过左转按钮和右转按钮对小车进行加速、减速、左转、右转调节。