專利名稱：無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)，通過(guò)激光測(cè)距原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物邊界的探測(cè)，并將信息通過(guò)總線傳送給負(fù)責(zé)信號(hào)分析處理的微控制器。由微控制器對(duì)執(zhí)行器件發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合收割機(jī)的無(wú)人駕駛下的自動(dòng)導(dǎo)航。
背景技術(shù)：
我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備自動(dòng)化和智能化是實(shí)現(xiàn)我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)耕作規(guī)?；那疤岷透?，具有廣闊的發(fā)展前景。雖然我國(guó)在農(nóng)業(yè)裝備機(jī)械化方面取得了顯著成就，但在自動(dòng)化、信息化和智能化方面還處在起步階段。自主導(dǎo)航的無(wú)人駕駛技術(shù)是農(nóng)機(jī)裝備自動(dòng)化和智能化建設(shè)的重要內(nèi)容之一。如果農(nóng)業(yè)機(jī)械無(wú)人駕駛可以實(shí)現(xiàn)的話，不僅可以解放勞動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，而且可以大大提高農(nóng)作物收割的效率，提高駕駛安全性等。無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)的自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)有全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航、機(jī)器視覺(jué)導(dǎo)航、無(wú)線電導(dǎo)航、超聲波導(dǎo)航、激光導(dǎo)航和電纜導(dǎo)航等。我國(guó)福田雷沃重工在歐美自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的具體情況，采用三維技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，集全球衛(wèi)星定位、GPS自動(dòng)導(dǎo)航、電控液壓自動(dòng)轉(zhuǎn)向、作業(yè)機(jī)具自動(dòng)升降、油門開度自動(dòng)調(diào)節(jié)和緊急遙控熄火等多項(xiàng)自動(dòng)化功能于一體，能夠保證直線導(dǎo)航跟蹤精度小于5cm，自動(dòng)對(duì)行精度小于10cm，轉(zhuǎn)向輪偏角控制精度小于I度，實(shí)現(xiàn)了拖拉機(jī)自動(dòng)控制精密播種、施肥、起壟及灑藥等作業(yè)，大大提高了拖拉機(jī)作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化。但是基于全球定位系統(tǒng)的自動(dòng)導(dǎo)航收割機(jī)是通過(guò)接受四顆不同衛(wèi)星信號(hào)以決定車輛的位置，由于一些環(huán)境的影響，如障礙物、遠(yuǎn)離差分信號(hào)基站、多路徑干擾等，因此有時(shí)GPS即全球定位系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)無(wú)法達(dá)到自動(dòng)導(dǎo)航要求的最小偏差。國(guó)外在該領(lǐng)域最新發(fā)展?fàn)顩r是德國(guó)的CALSS公司提供的一種在收獲時(shí)沿作物邊沿行走的基于激光導(dǎo)航的聯(lián)合收割機(jī)，以及荷蘭的CNH Global公司開發(fā)的一種自動(dòng)推進(jìn)的料堆攤平機(jī)的導(dǎo)航系 統(tǒng)。以上都是基于激光導(dǎo)航技術(shù)，通過(guò)激光發(fā)射與接收來(lái)判斷并控制農(nóng)業(yè)機(jī)械的前進(jìn)方向，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航下的無(wú)人駕駛。我國(guó)的現(xiàn)有導(dǎo)航技術(shù)存在如下不足:
1.在小麥聯(lián)合收割領(lǐng)域，農(nóng)機(jī)裝備的自動(dòng)化和智能化程度低。2.基于GPRS組合導(dǎo)航的無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)成本高，原理復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度大。3.自動(dòng)導(dǎo)航精度較低，抗干擾能力差，不能高效地自動(dòng)尋找小麥邊界。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)，來(lái)彌補(bǔ)我國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)空白以及國(guó)外已使用的基于全球定位系統(tǒng)的自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)的不足。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是:
本發(fā)明主要構(gòu)成是一個(gè)自動(dòng)行進(jìn)的聯(lián)合收割機(jī)，其上安裝有激光傳感器和角度傳感器、微處理器、GPRS模塊、自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置。它通過(guò)激光傳感器對(duì)小麥邊界的探測(cè)，確定小麥的邊界位置，這個(gè)是通過(guò)激光傳感器和轉(zhuǎn)軸上的角度傳感器共同確定的。之后將邊界的位置信息通過(guò)總線傳送給為微處理器，微處理器經(jīng)過(guò)分析計(jì)算發(fā)出指令，控制全液壓轉(zhuǎn)向器和電磁換向閥一同控制轉(zhuǎn)向油缸，實(shí)現(xiàn)進(jìn)油量和左右油缸進(jìn)油量多少的控制，從而實(shí)現(xiàn)車輪的左右轉(zhuǎn)角大小的控制。該調(diào)節(jié)調(diào)整過(guò)程是閉環(huán)控制，可以不斷地將車輪的角度情況反饋給微處理器，使聯(lián)合收割機(jī)的前進(jìn)方向不斷調(diào)整，穩(wěn)定性強(qiáng)。通過(guò)GPRS模塊將收割機(jī)的各種數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)程控制平臺(tái)，同理，遠(yuǎn)程控制平臺(tái)也可以通過(guò)無(wú)線發(fā)射控制指令，實(shí)現(xiàn)雙向控制。相比基于GPS/GPRS技術(shù)的農(nóng)機(jī)裝備自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，該發(fā)明實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)精度高，成本低，穩(wěn)定性強(qiáng)。該基于激光導(dǎo)航技術(shù)的無(wú)人駕駛小麥?zhǔn)崭畹墓ぷ鞑襟E主要是:
首先，激光傳感器工作，對(duì)小麥邊界進(jìn)行橫向掃描。通過(guò)發(fā)射和接收信號(hào)，根據(jù)已收割小麥和未收割小麥距激光傳感器的距離不同，從而發(fā)射和接收信號(hào)的時(shí)間會(huì)有差別，最終可判斷出小麥的邊界信息，該邊界信息是一個(gè)角度值，表示小麥邊界和聯(lián)合收割機(jī)前進(jìn)角度之間的夾角。 其次，由微處理器對(duì)角度傳感器傳輸過(guò)來(lái)的角度信息進(jìn)行判斷分析，計(jì)算得到收割機(jī)車輪需要調(diào)整的角度和方向。最后，微處理器根據(jù)處理得到的調(diào)整角度和方向，對(duì)電液驅(qū)動(dòng)的全液壓控制閥和電磁閥發(fā)出信號(hào)，控制左右油缸進(jìn)油量，控制聯(lián)合收割機(jī)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角的大小，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)合收割機(jī)的自主導(dǎo)航。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)，包括激光傳感器和角度傳感器、微處理器、GPRS模塊和自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于:所述激光傳感器安裝在聯(lián)合收割機(jī)的切割器的右側(cè)支架上，并通過(guò)總線與微處理器相連；所述角度傳感器安裝在支撐激光傳感器的支架上，測(cè)量其轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，它通過(guò)總線與微處理器相連；所述GPRS模塊直接和微處理器通過(guò)排線相連進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通訊；所述自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置包含電磁換向閥、全液壓轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向油缸和車輪，所述電磁換向閥和全液壓轉(zhuǎn)向器通過(guò)總線和微處理器相連，另一端和轉(zhuǎn)向油缸相連；所述微處理器安裝在聯(lián)合收割機(jī)的駕駛艙內(nèi)；所述激光傳感器探測(cè)出農(nóng)作物邊界，并將邊界位置以角度傳感器輸出的角度信號(hào)發(fā)送給微處理器進(jìn)行儲(chǔ)存和計(jì)算，向聯(lián)合收割機(jī)發(fā)出指令，控制全液壓轉(zhuǎn)向器中液體的流向和流量，最終達(dá)到控制聯(lián)合收割機(jī)左右前進(jìn)的效果，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航；所述微處理器可以通過(guò)GPRS模塊和遠(yuǎn)程控制終端實(shí)現(xiàn)通訊，保證了數(shù)據(jù)傳輸和指令控制的實(shí)時(shí)性。所述激光傳感器是采用DMETIX AG公司的激光測(cè)距傳感器DLS-B(H)，它可通過(guò)對(duì)小麥地的掃描確定已收割小麥和未收割小麥的邊界。所述微處理器是采用三星公司的ARM9系列微處理器S3C2440A，該微處理器接受各模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算分析后，對(duì)各個(gè)模塊發(fā)送控制指令。所述GPRS模塊是所述ARM9系列微處理器S3C2440A上自帶的一個(gè)常用的GPRS模塊，通過(guò)總線直接連接到微處理器接口，通過(guò)該模塊和遠(yuǎn)程控制中心實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，便于對(duì)聯(lián)合收割機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。所述角度傳感器是采用瑞普REP絕對(duì)值編碼器JSP3806旋轉(zhuǎn)編碼器，用于測(cè)量傳送農(nóng)作物的邊界信息，角度測(cè)量精度很高，使用串口通信。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn):
1.在聯(lián)合收割領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)作業(yè)的自動(dòng)化和智能化，達(dá)到聯(lián)合收割機(jī)的無(wú)人駕駛。
2.通過(guò)改進(jìn)了的基于激光導(dǎo)航技術(shù)的無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)可以實(shí)現(xiàn)高效作業(yè)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。3.相比于全球定位系統(tǒng)，該發(fā)明基于激光技術(shù)的無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)實(shí)現(xiàn)成本低，算法相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)容易掌握。4.該聯(lián)合收割機(jī)上安裝的是激光傳感器，通過(guò)激光測(cè)距原理和相關(guān)算法尋找小麥的邊界，抗干擾能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)小麥邊沿的精確定位。5.對(duì)小麥的邊界定位精度可以達(dá)到5cm，轉(zhuǎn)向輪偏角控制精度小于I度，精度極聞。6.該發(fā)明中應(yīng)用了 GPRS模塊，可以將微處理器獲得的信息隨時(shí)發(fā)送給遠(yuǎn)程控制中心，同時(shí)該模塊也可接受遠(yuǎn)程控制中心的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)控制。


圖1基于激光導(dǎo)航技術(shù)的無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)俯視圖 圖2無(wú)人駕駛的聯(lián)合收割 機(jī)的激光導(dǎo)航控制系統(tǒng)框圖
圖3激光測(cè)距的原理圖
圖4無(wú)人駕駛的聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航的原理圖 圖5無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)原理框圖
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:
實(shí)施例一:
參見(jiàn)圖1 圖5，本無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)，包括激光傳感器和角度傳感器、微處理器、GPRS模塊和自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于:所述激光傳感器安裝在聯(lián)合收割機(jī)的切割器的右側(cè)支架上，并通過(guò)總線與微處理器相連；所述角度傳感器安裝在支撐激光傳感器的支架上，測(cè)量其轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，它通過(guò)總線與微處理器相連；所述GPRS模塊直接和微處理器通過(guò)排線相連進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通訊；所述自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置包含電磁換向閥、全液壓轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向油缸和車輪，所述電磁換向閥和全液壓轉(zhuǎn)向器通過(guò)總線和微處理器相連，另一端和轉(zhuǎn)向油缸相連；所述微處理器安裝在聯(lián)合收割機(jī)的駕駛艙內(nèi)；所述激光傳感器探測(cè)出農(nóng)作物邊界，并將邊界位置以角度傳感器輸出的角度信號(hào)發(fā)送給微處理器進(jìn)行儲(chǔ)存和計(jì)算，向聯(lián)合收割機(jī)發(fā)出指令，控制全液壓轉(zhuǎn)向器中液體的流向和流量，最終達(dá)到控制聯(lián)合收割機(jī)左右前進(jìn)的效果，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航；所述微處理器可以通過(guò)GPRS模塊和遠(yuǎn)程控制終端實(shí)現(xiàn)通訊，保證了數(shù)據(jù)傳輸和指令控制的實(shí)時(shí)性。實(shí)施例二:
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下:
所述激光傳感器是采用DMETIX AG公司的激光測(cè)距傳感器DLS-B (H)，它可通過(guò)對(duì)小麥地的掃描確定已收割小麥和未收割小麥的邊界。所述微處理器是采用三星公司的ARM9系列微處理器S3C2440A，該微處理器接受各模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算分析后，對(duì)各個(gè)模塊發(fā)送控制指令。所述GPRS模塊是所述ARM9系列微處理器S3C2440A上自帶的一個(gè)常用的GPRS模塊，通過(guò)總線直接連接到微處理器接口，通過(guò)該模塊和遠(yuǎn)程控制中心實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，便于對(duì)聯(lián)合收割機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。所述角度傳感器是采用瑞普REP絕對(duì)值編碼器JSP3806旋轉(zhuǎn)編碼器，用于測(cè)量傳送農(nóng)作物的邊界信息，角度測(cè)量精度很高，使用串口通信。實(shí)施例三:
本無(wú)人駕駛的聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理如下:
如圖1所示，帶有微處理器5和自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置7的小麥?zhǔn)崭顧C(jī)I在麥田間收割小麥。小麥?zhǔn)崭顧C(jī)I上安裝著切割器2，激光傳感器3通過(guò)支架安裝在切割器2的右端，使其收割時(shí)盡量靠近小麥的邊界，這樣可以保證激光傳感器3的掃描光線的中心軸是和小麥邊界8的方向是一致的，就可以使微處理器5在控制車輪的自動(dòng)轉(zhuǎn)向的過(guò)程有很大的優(yōu)勢(shì)，并且會(huì)簡(jiǎn)化幾何關(guān)系。聯(lián)合收割機(jī)的后輪4用來(lái)驅(qū)動(dòng)?；诩す鈱?dǎo)航技術(shù)的無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)I是普通的聯(lián)合收割機(jī)，其行駛在小麥田里。本例中的激光傳感器3采用DMETIX AG公司的激光測(cè)距傳感器DLS-B (H)，它通過(guò)發(fā)射和接受信號(hào)10，來(lái)探測(cè)已收割和未收割農(nóng)作物的邊界，通過(guò)兩者的高度不同，到激光傳感器的距離不同，得到輸出電壓高低的差異，當(dāng)?shù)玫絺鞲衅鬏敵鲭妷禾儠r(shí)，我們便獲得農(nóng)作物的邊界位置，該位置以中斷信號(hào)觸發(fā)微處理器記錄此時(shí)的角度值。該專利中使用的是三星公司的ARM9系列微處理器S3C2440A，其外圍電路豐富、引腳多。通過(guò)微處理器5對(duì)小麥邊界的判定，發(fā)出控制信號(hào)，控制車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，進(jìn)而控制電動(dòng)全液壓轉(zhuǎn)向器7，控制轉(zhuǎn)向油缸兩側(cè)的進(jìn)油量，進(jìn)而控制車輪4的左右轉(zhuǎn)角。圖2是激光導(dǎo)航控制系統(tǒng)框圖，把激光傳感器安裝在聯(lián)合收割機(jī)的切割器的固定轉(zhuǎn)軸上，周期性地對(duì)農(nóng)作物邊界進(jìn)行掃描，將獲得的距離信息。本專利中應(yīng)用的激光傳感器的輸出是電壓輸出，電壓和距離是成正比，即激光測(cè)得的距離越大，輸出的電壓越大。通過(guò)設(shè)計(jì)的控制算法將距離轉(zhuǎn)化為高低電平即電平。當(dāng)掃描到未收割的農(nóng)作物時(shí)，微處理器得到的是“O”電平，當(dāng)掃描到已收割的農(nóng)作物時(shí)，微處理器顯示的是“I”。微處理器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理分析，探測(cè)出當(dāng)下的農(nóng)作物邊界，之后對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出相應(yīng)指令，步進(jìn)電機(jī)和電磁轉(zhuǎn)向閥共同對(duì)全液壓轉(zhuǎn)向器實(shí)現(xiàn)高精度的控制，進(jìn)而可以控制轉(zhuǎn)向油缸，控制左右油箱進(jìn)油量的多少，最終實(shí)現(xiàn)聯(lián)合收割機(jī)左右輪的轉(zhuǎn)向和行進(jìn)速度。圖3是激光傳感器的 工作原理 圖，
I和匕是激光傳感器發(fā)射的光和遇到障礙物后返回的光線，圖中δ表示了激光從發(fā)射器出來(lái)到接收器的時(shí)間間隔。通過(guò)這個(gè)時(shí)間可以計(jì)算出障礙物到激光傳感器的距離。基于距離突變，判斷小麥的邊界，再通過(guò)電信號(hào)的形式傳送給微處理器進(jìn)行處理。圖4是無(wú)人駕駛的聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航的原理圖，從圖中可以看到激光傳感器3安裝在切割器2的右側(cè)(同理，可以將其安裝在左側(cè))，它發(fā)出的定位光束10對(duì)小麥邊界8的兩側(cè)(即已收割和未收割的區(qū)域)進(jìn)行掃描。11是激光傳感器的轉(zhuǎn)軸，激光傳感器繞該軸對(duì)麥田橫向掃描。12是激光傳感器和水平面的夾角。在激光傳感器掃描過(guò)的區(qū)域可以看到
掃到小麥穗上的光線4和4的長(zhǎng)度是一樣的，因而從發(fā)射到返回的時(shí)間4和％是一樣的，
但是當(dāng)激光傳感器掃描到未收割的小麥時(shí)，掃描光線蜷就比禹和4短，即從發(fā)出到接受它
發(fā)射的時(shí)間％就比11和6短，可以通過(guò)時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)確定小麥的邊界。當(dāng)時(shí)間發(fā)生突變時(shí)，此時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，微處理器記錄下此 時(shí)的角度信息即小麥邊界的位置信息，最后發(fā)出控制指令控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。圖5是無(wú)人駕駛的聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理框圖，微處理器接收激光傳感器測(cè)得的小麥邊界信號(hào)a，通過(guò)計(jì)算獲得聯(lián)合收割機(jī)相應(yīng)的調(diào)整角度，將信號(hào)b傳送給液壓控制閥，再通過(guò)液壓控制閥來(lái)控制車輪，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合收割機(jī)的自動(dòng)導(dǎo)航行進(jìn)。在微處理器接收信號(hào)和發(fā)送命令的同時(shí)，將聯(lián)合收割機(jī)上的行進(jìn)速度等相關(guān)參數(shù)通過(guò)總線傳輸給GPRS模塊，GPRS模塊再與控制中心進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)合收割機(jī)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)地操控。值得提出的是通過(guò)安裝在切割器2上的定位裝置的定位信號(hào)10，可以探測(cè)出小麥邊界的位置，從而可以獲得小麥邊界8和小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的縱軸9的角度，最終應(yīng)用到自動(dòng)轉(zhuǎn)向的控制中。這樣可以使小麥?zhǔn)崭顧C(jī)的縱軸9和小麥邊界8保持平行。最終處理器3可以有效地控制上述提到的轉(zhuǎn)角，最理想的情況是使轉(zhuǎn)角為O度，即不用調(diào)整小麥?zhǔn)崭顧C(jī)I的輪子的轉(zhuǎn)角，直接沿著直線行進(jìn)。既減少了操作的復(fù)雜度，又有效地提高了小麥的收割的速度。另外，可以將傳感器3測(cè)得的小麥邊界8和聯(lián)合收割機(jī)的角度信息不斷地存儲(chǔ)到處理器3的內(nèi)存中，進(jìn)而通過(guò)處理器3來(lái)控制自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)即液壓控制閥，實(shí)現(xiàn)小麥?zhǔn)崭顧C(jī)I的自動(dòng)導(dǎo)航。值得注意的是掃描得到的小麥邊界線的平均值是在一個(gè)特定時(shí)間段內(nèi)得到的掃描數(shù)據(jù)的滑動(dòng)平均值，根據(jù)這個(gè)滑動(dòng)平均`值可以提高對(duì)小麥邊界探測(cè)的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)，包括激光傳感器(3)和角度傳感器(6)、微處理器(5)、GPRS模塊和自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置(7)，其特征在于:所述激光傳感器(3)安裝在聯(lián)合收割機(jī)(I)的切割器(2)的右側(cè)支架上，并通過(guò)總線與微處理器(5)相連；所述角度傳感器(6)安裝在支撐激光傳感器(3)的支架上，測(cè)量其轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，它通過(guò)總線與微處理器(5)相連；所述GPRS模塊直接和微處理器(5)通過(guò)總線相連進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通訊；所述自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置(7)包含電磁換向閥、全液壓轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向油缸和車輪(4)，所述電磁換向閥和全液壓轉(zhuǎn)向器通過(guò)總線和微處理器(5)相連，另一端和轉(zhuǎn)向油缸相連；所述微處理器(5)安裝在聯(lián)合收割機(jī)(I)的駕駛艙內(nèi)；所述激光傳感器(3)探測(cè)出農(nóng)作物邊界(8)，并將邊界位置以角度傳感器(6)輸出的角度信號(hào)發(fā)送給微處理器(5)進(jìn)行儲(chǔ)存和計(jì)算，向聯(lián)合收割機(jī)(I)發(fā)出指令，控制全液壓轉(zhuǎn)向器中液體的流向和流量，最終達(dá)到控制聯(lián)合收割機(jī)左右前進(jìn)的效果，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航；所述微處理器(5)可以通過(guò)GPRS模塊和遠(yuǎn)程控制終端實(shí)現(xiàn)通訊，保證了數(shù)據(jù)傳輸和指令控制的實(shí)時(shí)性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述激光傳感器(3)是采用DMETIX AG公司的激光測(cè)距傳感器DLS-B (H)，它可通過(guò)對(duì)小麥地的掃描確定已收割小麥和未收割小麥的邊界。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述微處理器(5 )是采用三星公司的ARM9系列微處理器S3C2440A，該微處理器接受各模塊發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算分析后，對(duì)各個(gè)模塊發(fā)送控制指令。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述GPRS模塊是所述ARM9系列微處理器S3C2440A上自帶的一個(gè)常用的GPRS模塊，通過(guò)總線直接連接到微處理器接口，通過(guò)該模塊和遠(yuǎn)程控制中心實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，便于對(duì)聯(lián)合收割機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的無(wú)人駕駛聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于:所述角度傳感器(6)是采用瑞普REP絕對(duì)值編碼器JSP3806旋轉(zhuǎn)編碼器，用于測(cè)量傳送農(nóng)作物的邊界信息，角度測(cè)量精度很高，使用串口通信。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)人駕駛的聯(lián)合收割機(jī)的激光導(dǎo)航系統(tǒng)。它包括激光傳感器和角度傳感器、微處理器、GPRS模塊和自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，激光傳感器安裝在聯(lián)合收割機(jī)的切割器的右側(cè)支架上，并通過(guò)總線與微處理器相連；角度傳感器安裝在支撐激光傳感器的支架上，測(cè)量其轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，它通過(guò)總線與微處理器相連；GPRS模塊直接和微處理器通過(guò)總線相連進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通訊；自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置包含電磁換向閥、全液壓轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向油缸和車輪，電磁換向閥和全液壓轉(zhuǎn)向器通過(guò)總線和微處理器相連，另一端和轉(zhuǎn)向油缸相連；微處理器安裝在聯(lián)合收割機(jī)的駕駛艙內(nèi)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了農(nóng)作物收割領(lǐng)域的自動(dòng)化、智能化和精細(xì)化，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高農(nóng)作物收割的效率、操作精度和駕駛安全性。
文檔編號(hào)A01D41/12GK103155758SQ20131007714
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月12日
發(fā)明者苗中華, 胡曉東, 周廣興, 李闖 申請(qǐng)人:上海大學(xué)