[发明专利]一种基于温室内凹槽单轨自动化作业车及其控制方法

权利要求书

1.一种基于温室内凹槽单轨自动化作业车，其特征在于包括导向轨道、底盘、搭载平台、运动机构、反馈控制系统和蓄电池；所述的导向轨道用于承载作业车运动，规划作业车运行轨迹；所述的底盘用于固定和支撑搭载平台、运动机构、反馈控制系统和蓄电池；所述的搭载平台用于搭载设施农用机具和运输物料；所述的运动机构一方面用于驱动和控制作业车在凹槽轨道内运动和停止，另一方面用于作业车在凹槽轨道转弯处控制驱动轮的转动；所述的反馈控制系统用于定位作业车所在位置并反馈到电子地图、控制作业车自动避障并报警、控制运动机构中各电机的工作状态以及控制作业车自主运动到指定工作位置；

所述的导向轨道为带有凹槽的型钢，导向轨道包括直线型轨道和圆弧型轨道，导向轨道铺放在温室内的主过道和畦间过道上，导向轨道上沿与温室地面水平，导向轨道上设有金属锚片；所述的运动机构包括驱动装置、从动装置、直流电机、电机固定架和固定螺钉；所述的驱动装置由轮毂电机驱动轮、车轮罩、清扫铲、连接架、锁紧螺母、减震弹簧、导轮和导轮固定架组成；所述的轮毂电机驱动轮为两个并分别安装在底盘前后端中间位置下方的车轮罩内；所述的车轮罩固定安装在轮毂电机驱动轮和连接架之间，车轮罩下方固定有导轮固定架；所述的导轮分成两排安装在导轮固定架上；所述的锁紧螺母固定安装在连接架两侧，将轮毂电机驱动轮和车轮罩锁紧到连接架内；所述的连接架为两个并分别固定连接在底盘前后两端的直流电机上，连接架两侧安装有减震弹簧；所述的清扫铲固定在车轮罩前端，用于清除凹槽轨道内的杂物；所述的从动装置由从动轮、车轮固定架、连接螺栓、连接螺母、固定轴和固定螺母组成；所述的车轮固定架是万向轮旋转架，两个车轮固定架分别通过连接螺栓和连接螺母固定在作业车底盘中间的左右两侧；所述的从动轮通过固定轴固定安装在车轮固定架内；所述的固定螺母安装在固定轴的两侧，用于固定从动轮和车轮固定架；所述的电机固定架为两个并通过固定螺钉分别固定在底盘前后两端的中间位置；所述的直流电机固定安装在电机固定架上；

所述的反馈控制系统包括单片机、控制箱、直流电机控制器、接近开关、绝对值编码器、超声波传感器、Wi-Fi模块和平板电脑；所述的控制箱固定安装在底盘内部，用于放置单片机、Wi-Fi模块和直流电机控制器；无线路由器固定在温室后墙上；所述的直流电机控制器接收单片机PWM信号控制直流电机的启动、停止和正反转；所述的接近开关为四个并分别安装在作业车底盘前端和后端的左右两侧，其中左侧前后两个接近开关分别与轮毂电机驱动轮中轴线所在平面对齐，右侧两个接近开关分别安装在前后两个轮毂电机驱动轮的前面和后面，接近开关串接到单片机上，用于检测凹槽轨道两侧的金属信号；所述的绝对值编码器安装在轮毂电机驱动轮一侧，绝对值编码器串接到单片机上，用于确定轮毂电机驱动轮的转动角度，进而计算作业车的当前位置；所述的超声波传感器安装在作业车搭载平台前沿两侧，超声波传感器串接到单片机的模拟量信号输入接口，检测作业车前方是否有障碍信号；所述的Wi-Fi模块串接到单片机，与无线路由器进行通讯，实现与平板电脑的信号收发功能。

2.如权利要求1所述的一种基于温室内凹槽单轨自动化作业车的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)作业车启动：当Wi-Fi模块接受到平板电脑发来的作业指令时，单片机处理Wi-Fi信号并分析规划运行路径，由单片机控制作业车的直流电机工作，使作业车开始运动；在作业车在轨运动过程中，通过单片机控制直流电机转速调节作业车行进速度；

2)作业车轨道内直线运动：作业车接收到目标位置坐标后，按规划好的运动轨迹在凹槽轨道内运动，在作业车沿主过道和畦间过道的凹槽轨道行进过程中，单片机控制左侧接近开关检测经过的金属信号和绝对值编码器所记录的作业车行走距离以确定作业车运动位置，直至运动到目标位置；

3)作业车轨道内弯道转向：在主过道和畦间过道的直线凹槽轨道交接处设有四分之一圆弧的弯道凹槽轨道，作业车沿凹槽轨道运动时，当右前侧接近开关检测到金属信号时，单片机控制直流电机带动前轮毂电机驱动轮转向，再通过延时程序控制后轮毂电机驱动轮转向，实现作业车整体转向；当右前侧接近开关再次检测到金属信号时，单片机控制直流电机反向转动，带动作业车整体转回到另一方向的直线运动；

4)作业车工作位置转换运动：通过在平板电脑上设定多个目标位置，作业车可连续完成转移工作位置的工作，在畦间过道的直线凹槽轨道完成前一个工作后，单片机控制作业车的轮毂电机反转，作业车反向运动至右后侧接近开关检测到金属信号，单片机控制直流电机完成作业车弯道转向，作业车整体回到主过道的凹槽轨道；单片机再次控制作业车重复步骤2)和步骤3)运动至下一个目标位置；

5)作业车返程：在作业车完成所有工作后，单片机接收到作业车反馈的所在位置X-Y坐标，单片机自主规划回程轨迹，并控制轮毂电机和直流电机运动，控制作业车返回到原点，完成所有工作。