[發明專利]一種基于智能機器人的水稻直播裝置與方法

有效

• 申請號: 201910257714.3
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN109964596B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 楊文武;葉揚青;王在滿;何杰;方龍羽;何思禹;許鵬;劉順財;黃登攀
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: A01C7/00
• 分類號: A01C7/00;A01C7/20;G05D1/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

本發明涉及一種基于智能機器人的水稻直播裝置，包括機身殼體、激光雷達掃描系統、控制系統、動力系統、行走機構、傳動機構、播種機構；激光雷達掃描系統將掃描到的距離信息生成點云數據傳輸到控制系統；控制系統用于繪制完整的水田柵格地圖及控制水稻直播裝置行走；動力系統，為行走機構和播種機構提供驅動力；行走機構，帶動機身殼體行走；播種機構，安裝在機身殼體上實現播種；傳動機構，連接動力系統和播種機構。還涉及一種基于智能機器人的水稻直播方法。本發明能夠改善現有大型機械不適合進入的丘陵水田及大量單面積偏小的水田，屬于農作物種植器械技術領域。

技術領域

本發明涉及農作物種植器械技術領域，具體涉及一種基于智能機器人的水稻直播裝置與方法。

背景技術

水稻是我國主要的糧食作物，在農業生產中占有重要的地位。目前水稻的種植方式主要有移栽、拋秧和直播，移栽、拋秧需提前育秧，程序復雜、勞動強度大，且移栽對作業機械的要求較高，拋秧已不符合現階段農業生產的要求。水稻直播作業程序簡單，勞動強度相對較小，近年來隨著水稻直播機械化體系的不斷完善，大田水稻直播的機械化水平不斷提高，但對于水稻集中的秦嶺—淮河以南地區，特別是丘陵山區地域的水稻機械化種植幾乎為空白。主要由于丘陵山區海拔高、坡度大、地塊小，田間機械化作業的難度較大。同時，隨著我國老齡化的加劇以及城市化的不斷推進，造成農村勞動力缺乏，以致作業效率和經濟效益偏低，人們種地的積極性不高，造成大量農田的荒廢，為此，作為我國糧食作物的重要來源實現丘陵山區田塊作業的機械化、智能化迫在眉睫。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種基于智能機器人的水稻直播裝置和方法，實現對水田塊地圖的構建，自動路徑規劃，并按照規劃路徑對水田進行播種作業。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于智能機器人的水稻直播裝置，包括機身殼體、激光雷達掃描系統、控制系統、動力系統、行走機構、傳動機構、播種機構；激光雷達掃描系統安裝在機身殼體的頂部，對水田區域進行360度空間掃描，將掃描到的距離信息生成點云數據傳輸到控制系統；控制系統包括信號分析模塊，信號分析模塊用于對點云數據處理運算得到單個時刻的局部柵格地圖，利用沿邊行走繪制柵格地圖算法對當前局部柵格地圖與已繪制的局部柵格地圖進行幀間匹配，得到更大范圍的局部柵格地圖，直至完成邊界檢測，繪制完整的水田柵格地圖；動力系統，為行走機構和播種機構提供驅動力；行走機構，帶動機身殼體行走；播種機構，安裝在機身殼體上實現播種；傳動機構，連接動力系統和播種機構，實現行走速度與播種速度之間的調節。

作為一種優選，控制系統包括柵格地圖繪制模塊、控制行走模塊和播種系統工作模塊；信號分析模塊與激光雷達掃描系統、控制系統均相接，激光雷達掃描系統將掃描到的點云數據傳輸到控制系統，控制系統將當前點云數據進行濾波、去噪聲，生成當前時刻的柵格地圖，將當前時刻的柵格地圖與已繪制的局部柵格地圖進行幀間匹配，并更新局部柵格地圖；控制行走模塊與動力系統、行走機構均相接，動力系統為行走機構提供動力，控制行走模塊輸出PWM波及正反轉信號至行走機構，控制行走機構的行走速度及方向；播種系統工作模塊與行走機構、傳動機構均相接，播種系統工作模塊讀取行走機構兩個減速直流電機編碼器讀數算出水稻直播裝置的行走速度，并根據水稻直播裝置的行走速度及穴距之間的關系確定傳動機構減速直流電機的旋轉速度，輸出PWM波至傳動機構電機驅動器，控制傳動機構減速直流電機旋轉。傳動機構減速直流電機通過鏈傳動機構使播種機構傳動軸旋轉帶動型孔輪式排種器進行播種。

作為一種優選，行走機構包括兩個電機驅動器、兩個減速直流電機、兩個編碼器、兩個驅動輪、兩個從動輪、一根轉動軸；一個驅動輪位于左前方，一個驅動輪位于右前方，兩個從動輪位于左后方和右后方，兩個從動輪通過轉動軸相接；一個電機驅動器與一臺減速直流電機相接，一臺減速直流電機驅動一個驅動輪轉動，一個編碼器檢測一個驅動輪的轉速。