[發明專利]一種控制無人操作施肥機自動行進的裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201611207599.1
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106843205B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 樊心民;孫永志;黃小東;張建心;李厚榮
• 申請（專利權）人: 濰坊學院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;A01C15/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 李江;張儉偉

本發明公開了一種控制無人操作施肥機自動行進的裝置，其特征在于：包括與施肥機固定連接的長條狀構件，長條狀構件的長度方向與施肥機的行進方向一致，長條狀構件上設有三個傳感器，三個傳感器沿長條狀構件的長度方向分布。本發明采用上述方案控制原理與結構簡單，數據處理量非常少，降低了傳感器處理數據的難度；使施肥機方向控制更平穩、準確；有時相鄰兩株玉米的橫向位置偏差比較大，如果用單點傳感器監測與控制施肥機的行進方向極有可能引起施肥機劇烈轉向；本發明使用的條狀多點傳感器系統以多株玉米秸稈為基準就能使施肥機轉向更平穩。

技術領域

本發明涉及農業機械技術領域，尤其涉及一種控制無人操作施肥機自動

行進的裝置及控制方法。

背景技術

我國是世界上人口最多的農業大國，玉米、小麥、高粱等糧食產量對我國經濟與社會發展具有重要影響。科學高效施肥是保障糧食穩產、增產的重要措施之一。由于我國農業人口眾多，過去，為農作物施肥主要借助于人力和畜力（牛、馬、驢、騾等）。但是，隨著人口城鎮化化進程的不斷加速，尤其進入21世紀后，農業勞動力不足問題已日漸凸顯。因此，施肥方式急需向機械化、自動化方向發展。

依據目前施肥機械發展水平，從整體性能分析，施肥機械主要包括三大系統，即動力系統、肥料箱及流量控制系統、行進方向控制系統，隨著對這三大系統的不斷改進，我國先后研制與發展了三種施肥機械：

第一種，二人步行操作。一人或牲畜（由人牽著）在前面牽引，一人掌握施肥機扶手，二人協作完成施肥。顯然，這種施肥方式，機械化程度低，占用人力多，施肥效率低。

第二種，一人步行操作。采用機械牽引（汽油機等），由一人掌握施肥機扶手控制施肥機前進方向。這種施肥機機械化程度比較高，但是，它的施肥速度直接受限于操作人員的體力，故施肥效率也比較低。

第三種，采用較大型機械。一人坐在機械上操控機械前進方向完成施肥過程。目前，這種施肥方式機械化程度最高，耗費人力最低，施肥效率也最高。但是，這種施肥機械也有限制，比如，玉米抽雄穗前后10～15天是施攻粒肥的最佳時期，但是由于此時玉米秸稈非常高以致無法利用該機械進行施肥。此時可以利用第一種或第二種機械施攻粒肥，但是，由于玉米秸稈高，葉子茂密，天氣比較炎熱，此時步行施肥，這對施肥人員的體力與耐力無疑是一種巨大的考驗。

由上述分析可知，目前施肥機存在效率低、自動化程度低、適用范圍窄等問題。究其原因主要是由于施肥機的行進方向尚不能實現自動化造成的，盡管動力系統、肥料箱及流量控制系統已經比較成熟，完全可以實現機械化與自動化。因此，本發明人提出一種無需人工操控即可使機械自動行進的裝置及方法，這將有助于施肥機的完全機械化與自動化。

為敘述方便，本發明方案設計以玉米施肥機為例。為使玉米施肥機穩定前行而不對玉米造成破壞，前文所述三種施肥機都是由人實時操控實現。若要解放人力實現完全自動化，用傳感器代替人是一種有效途徑，據此已有兩種設計方案：

第一種，以地壟為基準。利用超聲波或紅外傳感器監測施肥機與地壟的距離以控制施肥機行進方向。然而，現實情況是并非每一行玉米都有地壟，即使有也可能非常矮，且大部分在耕作或風吹雨淋過程中遭到不同程度，因此，以地壟為基準控制施肥機行進方向非常困難甚至不現實。

第二種，以玉米秸稈為基準。在施肥機左右兩側某一位置各安裝一個（超聲波、紅外、圖像、壓力等）傳感器，利用兩個傳感器監測施肥機與兩行玉米秸稈的相對距離，從而控制施肥機行進方向。然而，與連續墻體不同，一行玉米中相鄰兩棵玉米之間都有一定的間距而且間距不均勻，有的還比較大（比如缺苗位置），這無疑給傳感器數據處理帶來巨大挑戰，另外，玉米葉非常多這也會嚴重干擾傳感器的數據采集與控制精度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種控制無人操作