[发明专利]一种控制无人操作施肥机自动行进的装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种控制无人操作施肥机自动行进的装置，其特征在于：包括与施肥机固定连接的长条状构件，长条状构件的长度方向与施肥机的行进方向一致，长条状构件上设有三个传感器，三个传感器沿长条状构件的长度方向分布。本发明采用上述方案控制原理与结构简单，数据处理量非常少，降低了传感器处理数据的难度；使施肥机方向控制更平稳、准确；有时相邻两株玉米的横向位置偏差比较大，如果用单点传感器监测与控制施肥机的行进方向极有可能引起施肥机剧烈转向；本发明使用的条状多点传感器系统以多株玉米秸秆为基准就能使施肥机转向更平稳。

技术领域

本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及一种控制无人操作施肥机自动

行进的装置及控制方法。

背景技术

我国是世界上人口最多的农业大国，玉米、小麦、高粱等粮食产量对我国经济与社会发展具有重要影响。科学高效施肥是保障粮食稳产、增产的重要措施之一。由于我国农业人口众多，过去，为农作物施肥主要借助于人力和畜力（牛、马、驴、骡等）。但是，随着人口城镇化化进程的不断加速，尤其进入21世纪后，农业劳动力不足问题已日渐凸显。因此，施肥方式急需向机械化、自动化方向发展。

依据目前施肥机械发展水平，从整体性能分析，施肥机械主要包括三大系统，即动力系统、肥料箱及流量控制系统、行进方向控制系统，随着对这三大系统的不断改进，我国先后研制与发展了三种施肥机械：

第一种，二人步行操作。一人或牲畜（由人牵着）在前面牵引，一人掌握施肥机扶手，二人协作完成施肥。显然，这种施肥方式，机械化程度低，占用人力多，施肥效率低。

第二种，一人步行操作。采用机械牵引（汽油机等），由一人掌握施肥机扶手控制施肥机前进方向。这种施肥机机械化程度比较高，但是，它的施肥速度直接受限于操作人员的体力，故施肥效率也比较低。

第三种，采用较大型机械。一人坐在机械上操控机械前进方向完成施肥过程。目前，这种施肥方式机械化程度最高，耗费人力最低，施肥效率也最高。但是，这种施肥机械也有限制，比如，玉米抽雄穗前后10～15天是施攻粒肥的最佳时期，但是由于此时玉米秸秆非常高以致无法利用该机械进行施肥。此时可以利用第一种或第二种机械施攻粒肥，但是，由于玉米秸秆高，叶子茂密，天气比较炎热，此时步行施肥，这对施肥人员的体力与耐力无疑是一种巨大的考验。

由上述分析可知，目前施肥机存在效率低、自动化程度低、适用范围窄等问题。究其原因主要是由于施肥机的行进方向尚不能实现自动化造成的，尽管动力系统、肥料箱及流量控制系统已经比较成熟，完全可以实现机械化与自动化。因此，本发明人提出一种无需人工操控即可使机械自动行进的装置及方法，这将有助于施肥机的完全机械化与自动化。

为叙述方便，本发明方案设计以玉米施肥机为例。为使玉米施肥机稳定前行而不对玉米造成破坏，前文所述三种施肥机都是由人实时操控实现。若要解放人力实现完全自动化，用传感器代替人是一种有效途径，据此已有两种设计方案：

第一种，以地垄为基准。利用超声波或红外传感器监测施肥机与地垄的距离以控制施肥机行进方向。然而，现实情况是并非每一行玉米都有地垄，即使有也可能非常矮，且大部分在耕作或风吹雨淋过程中遭到不同程度，因此，以地垄为基准控制施肥机行进方向非常困难甚至不现实。

第二种，以玉米秸秆为基准。在施肥机左右两侧某一位置各安装一个（超声波、红外、图像、压力等）传感器，利用两个传感器监测施肥机与两行玉米秸秆的相对距离，从而控制施肥机行进方向。然而，与连续墙体不同，一行玉米中相邻两棵玉米之间都有一定的间距而且间距不均匀，有的还比较大（比如缺苗位置），这无疑给传感器数据处理带来巨大挑战，另外，玉米叶非常多这也会严重干扰传感器的数据采集与控制精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种控制无人操作