[发明专利]水稻直播机模块化自动驾驶控制装置及其控制方法

说明书

一种水稻直播机模块化自动驾驶控制装置及其控制方法，包括：作业管理终端系统、导航定位系统、主控制系统、无线通讯管理系统、转向控制及执行系统、速度控制及执行系统和档位控制及执行系统。本发明该装置便于用户根据实际情况灵活组态选用，能够让水稻直播机在复杂水田环境里无需输入播种土地大小而自动生成行走路径，提供厘米级精准按预定轨迹直线、曲线及拐弯、前进后退自动驾驶及自主作业。可实现水稻直播机能够在24小时在不同地形、地貌的复杂水田环境中自动行走、转向和作业。

技术领域

本发明涉及的是一种农业机械领域的技术，具体是一种水稻直播机模块化自动驾驶控制装置及其控制方法。

背景技术

水稻直播机因其节省人工和成本的优点，已被越来越多的农户接受。但原有的水稻直播机仍然是人工操作的方式，至少需要一人完成水稻直播机的驾驶，自动化程度不高，不能实现无人驾驶。水稻直播机的驾驶员要克服高温日照等恶劣的野外环境，播种质量受到驾驶员的经验影响，效率低，不利于农业现代化、无人化、智能化。同时，改革开放以来，农民大量进城，农村普遍遭遇劳动力流失和老龄化的尴尬处境。因此，水稻播种无人化是水稻种植业的发展趋势。

发明内容

本发明针对现有无人驾驶农机自适应能力较差，需要提前预设众多参数或借由无人机提供数据才能实现无人驾驶的缺陷，提出一种水稻直播机模块化自动驾驶控制装置及其控制方法，该装置便于用户根据实际情况灵活组态选用，能够让水稻直播机在复杂水田环境里无需输入播种土地大小而自动生成行走路径，提供厘米级精准按预定轨迹直线、曲线及拐弯、前进后退自动驾驶及自主作业。可实现水稻直播机能够在24小时在不同地形、地貌的复杂水田环境中自动行走、转向和作业。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种水稻直播机模块化自动驾驶控制装置，包括：作业管理终端系统、导航定位系统、主控制系统、无线通讯管理系统、转向控制及执行系统、速度控制及执行系统和档位控制及执行系统，其中：作业管理终端系统通过无线通讯管理系统向主控制系统输出规划路径作业信息并接收运行状态信息，导航定位系统输出水稻直播机方位信息至主控制系统，主控制系统分别从转向控制及执行系统、速度控制及执行系统和档位控制及执行系统接收方向盘角度、油门位置、换挡拨杆位置并输出输出转向控制量、速度控制量和档位控制量。

所述的作业管理终端系统包括：作业监控模块、路径规划模块以及由服务器远程通讯单元和主控器无线通讯单元组成的数据通讯模块，其中：作业监控模块接收来自数据通讯模块的主控器无线通讯单元的作业状况实时监控信息，路径规划模块接收来自主控器无线通讯单元的作业地块的位置信息并接收来自服务器远程通讯模块的作业GIS信息，生成作业路径并通过主控器无线通讯单元发送给主控器；路径规划模块另外通过手动设置作业路径并通过主控器无线通讯单元发送给主控制系统。

所述的导航定位系统中国北斗卫星导航系统，使用RTK差分全球定位，用于测量水稻直播机本体的厘米级精准位置，将位置信息发给所述的主控制系统进行分析和处理，以控制所述的水稻直播机行走或者转向。

所述的主控制系统包括：主处理单元以及分别与之相连的两个分别用于接收北斗导航定位信息和数据通讯的RS232接口、SD卡数据存储接口和用于对各动作执行单元的控制及位置姿态检测的CAN总线接口，其中：两个RS232接口、SD卡数据存储接口、CAN总线接口通过内部数据总线与主处理单元进行数据交换与通讯；主处理单元根据来自北斗导航系统提供的位置信息、路径规划系统提供的路径信息、转角传感器和车身倾角传感器的信息解析成用于控制转向控制及执行系统、速度控制及执行系统和档位控制及执行系统的运动的控制信息，实现水稻直播机的自动行走、转向、避障和作业。

所述的无线通讯管理系统包括：RS232接口，无线数传电台组，蓝牙通讯模块。通过RS232与主控制系统的第二RS232接口连接，将作业数据无线数传电台模组、蓝牙通讯模块发送给作业管理终端。