[发明专利]一种微耕机智能移动作业控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于农业机械技术领域，具体地说，涉及一种微耕机智能移动作业控制系统及方法。

背景技术

微耕机以小型柴油机或汽油机为动力，具有重量轻，体积小，结构简单等特点。微耕机广泛适用于平原、山区、丘陵的旱地、水田、果园等。配上相应机具可进行抽水、发电、喷药、喷淋等作业，还可牵引拖挂车进行短途运输，微耕机可以在田间自由行使，便于用户使用和存放，省去了大型农用机械无法进入山区田块的烦恼，是广大农民消费者替代牛耕的最佳选择。

现有技术中的微耕机存在作业效率低，精度差的缺陷。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种微耕机智能移动作业控制系统及方法，完成对微耕机的转向、速度和挂接机具的升降操作。通过控制决策和路径规划，该系统可自主完成所设定的工作，为设施农业环境下微耕机做业的智能化提供了一种思路。

其技术方案如下：

一种微耕机智能移动作业控制系统，包括1个主控单元和3个功能控制单元，其中，

电子罗盘和GPS接收器是微耕机位置传感器模块，负责实时发送微耕机的位置与速度信息；

主控单元是整个系统的核心单元，负责根据GPS数据信息、电子罗盘数据以及当前微耕机车轮的转角、速度和配套作业机具升降信息做出控制决策；

功能控制单元选用单片机作为主控制器，实现各功能控制单元传感器信息的采集以及接受主控制器节点的命令驱动直流电机，分别实现转向控制、变速控制以及机具升降控制；

整个控制通信载体为CAN总线，遵循CAN总线数据通信协议。

优选地，所述CAN总线的控制器和收发器分别采用MCP2515和MCP2551。

优选地，所述主控制器节点设计采用ARM1176ZJF-S内核32位处理器，S3C6410芯片。

优选地，所述电子罗盘和GPS接收器硬件分别采用HMR3000和Trimble5700。

优选地，所述功能控制单元包括转向控制单元、变速控制单元和耕作机具升降控制单元3个部分，均由微控制器MCU、收发器MCP2515和电压转换电路组成，所述电压转换电路给功能控制节点供电，步进电机驱动装置用来驱动执行机构的电机使微耕机完成转向、变速、挂接机具的升降，高速光电耦合器主要用来隔离控制器与CAN收发器的信号防止电平干扰；MCU选用P87C591；MCP2515作为一种标准的高速CAN收发器，是CAN协议控制器和物理总线之间的接口，为总线提供差动发送性能，为控制器提供差动接收性能，微控制器MCU和收发器MCP2515之间通过6N137高速光电耦合器实现总线上各节点的电气隔离，总线的两端分别配接1个120Ω的匹配电阻，是为有效提高数据通信的抗干扰性。

一种微耕机智能移动作业控制方法，包括以下步骤：

(1)首先主控单元采集GPS、电子罗盘和角度传感器数据；

(2)根据当前跟踪的路径，计算出微耕机的转向、速度以及机具升降的控制量，将信息发送至处理器进行数据处理与控制决策；

(3)主控制单元与功能控制单元通过CAN总线实时接收数据和发送指令；

(4)功能控制单元实时采集现场环境数据发送给主控制单元并随时准备接收控制指令；

(5)执行机构根据决策控制完成相应的动作。

本发明的有益效果：

本发明完成对微耕机的转向、速度和挂接机具的升降操作。通过控制决策和路径规划，该系统可自主完成所设定的工作，为设施农业环境下微耕机做业的智能化提供了一种思路。

附图说明

图1是本发明微耕机智能移动作业控制系统的结构示意图；

图2是功能控制单元结构示意图；

图3是微耕机智能移动作业控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

参照图1，一种微耕机智能移动作业控制系统，包括1个主控单元和3个功能控制单元，其中，

电子罗盘和GPS接收器是微耕机位置传感器模块，负责实时发送微耕机的位置与速度信息；

主控单元是整个系统的核心单元，负责根据GPS数据信息、电子罗盘数据以及当前微耕机车轮的转角、速度和配套作业机具升降信息做出控制决策；

功能控制单元选用单片机作为主控制器，实现各功能控制单元传感器信息的采集以及接受主控制器节点的命令驱动直流电机，分别实现转向控制、变速控制以及机具升降控制；