本发明专利技术涉及一种基于温室内凹槽单轨自动化作业车及其控制方法；包括导向轨道、底盘、搭载平台、运动机构、反馈控制系统和蓄电池。所述的底盘用于固定和支撑搭载平台、运动机构、反馈控制系统和蓄电池；所述的搭载平台用于搭载机具和运输物料；所述的运动机构一方面用于驱动和控制作业车在轨道内的运动和停止，另一方面用于在轨道转弯处控制驱动轮的转动；所述的反馈控制系统用于定位作业车所在位置、控制作业车避障与报警、控制作业车自主运动到指定位置。本发明专利技术前后驱动轮独立控制，便于控制作业车在温室主过道和畦间过道内往复运动，工作过程中通过接近开关和绝对值编码器共同收集信号传送至单片机进行处理，并通过电子地图显示位置坐标，实现作业车的精确定位控制，自动化程度高、运输效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于温室内凹槽单轨自动化作业车及其控制方法，属于设施农业机械领域。技术背景日光温室是我国现代化农业的重要组成部分，温室农业机械化和精准化是温室未来发展的必然趋势。日光温室需要短期内进行播种、收获、灌溉、喷药等多种作业，同时还经常需要运输物料、工具等。目前我国温室作业机械设施自动化水平较落后，存在配套水平和智能化程度低、标准化工作不完善等缺陷。由于受现阶段设施农业发展特点的限制，温室内作业车技术一直未得到很好的创新。现有温室作业车多是功能单一且操作需人工干预，生产效率低。目前温室作业车的驱动一般有两种方式：一是人为控制，人力驱动作业车车轮在地面上运动；另一方式是搭建温室轨道，让温室作业车在轨道上运动。但两种驱动方式均存在一定不足，人为控制需人工操作，增加劳动强度和人工成本；搭建温室双轨道或电磁引导装置存在作业车转弯半径大、生产成本高和温室土地利用率低等突出问题。因此，迫切需要专利技术一种结构轻便、适应性高、智能化程度高、工作效率高的多功能温室作业车，实现搭载作业机具自动高效的完成作业，稳定快速运输物料和机具，精确控制作业车运行，对提高温室作业车通用性，减少劳动强度，降低生产成本，提高生产效率具有重大的经济和社会意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的缺陷，解决温室作业车智能化程度低、功能单一、占用耕地面积大的问题而专利技术的一种基于温室内凹槽单轨自动化作业车及其控制方法，具有搭载农用机具完成作业，自主运送物料和工具，多目标位置设定，精确定位控制运动和自主回程等多种复合功能。本专利技术采用的技术方案：一种基于温室内凹槽单轨多功能自动化作业车，包括导向轨道、底盘、搭载平台、运动机构、反馈控制系统和蓄电池。所述的导向轨道用于承载作业车运动，规划作业车运行轨迹；所述的底盘用于固定和支撑搭载平台、运动机构、反馈控制系统和蓄电池；所述的搭载平台用于搭载设施农用机具和运输物料；所述的运动机构一方面用于驱动和控制作业车在凹槽轨道内运动和停止，另一方面用于作业车在凹槽轨道转弯处控制驱动轮的转动；所述的反馈控制系统用于定位作业车所在位置并反馈到电子地图、控制作业车自动避障并报警、控制运动机构中各电机的工作状态以及控制作业车自主运动到指定工作位置。所述的导向轨道为带有凹槽的型钢，导向轨道包括直线型轨道和圆弧型轨道，导向轨道铺放在温室内的主过道和畦间过道上，并保持导向轨道上沿与温室地面水平，同时导向轨道上设有金属锚片。所述的运动机构包括驱动装置、从动装置、直流电机、电机固定架和固定螺钉。所述的驱动装置由轮毂电机驱动轮、车轮罩、清扫铲、连接架、锁紧螺母、减震弹簧、导轮和导轮固定架组成；所述的轮毂电机驱动轮为两个并分别安装在底盘前后端中间位置下方的车轮罩内；所述的车轮罩固定安装在轮毂电机驱动轮和连接架之间，车轮罩下方固定有导轮固定架；所述的导轮为两排并分别安装在导轮固定架上；所述的锁紧螺母固定安装在连接架两侧，用于将轮毂电机驱动轮和车轮罩锁紧到连接架内；所述的连接架为两个并分别固定连接在底盘前后两端的直流电机上，连接架两侧安装有减震弹簧；所述的清扫铲固定在车轮罩前端，其作用是清除凹槽轨道内的杂物；所述的从动装置由从动轮、车轮固定架、连接螺栓、连接螺母、固定轴和固定螺母组成；所述的车轮固定架是万向轮旋转架，车轮固定架为两个并分别通过连接螺栓和连接螺母固定在作业车底盘中间的左右两侧；所述的从动轮通过固定轴固定安装在车轮固定架内；所述的固定螺母安装在固定轴的两侧，用于固定从动轮和车轮固定架；所述的电机固定架为两个并通过固定螺钉分别固定在底盘前后两端的中间位置；所述的直流电机固定安装在电机固定架上。所述的反馈控制系统包括单片机、控制箱、直流电机控制器、接近开关、绝对值编码器、超声波传感器、Wi-Fi模块和平板电脑。所述的控制箱固定安装在底盘内部，用于放置单片机、Wi-Fi模块和直流电机控制器；无线路由器固定在温室后墙上；所述的直流电机控制器接收单片机PWM信号控制直流电机的启动、停止和正反转；所述的接近开关为四个并分别安装在作业车底盘前端和后端的左右两侧，其中左侧前后两个接近开关分别与轮毂电机驱动轮中轴线所在平面对齐，右侧两个接近开关分别安装在前后两个轮毂电机驱动轮的前面和后面，接近开关串接到单片机上，用于检测凹槽轨道两侧的金属信号；所述的绝对值编码器安装在轮毂电机驱动轮一侧，绝对值编码器串接到单片机上，用于确定轮毂电机驱动轮的转动角度，进而计算作业车的当前位置；所述的超声波传感器安装在作业车搭载平台前沿两侧，超声波传感器串接到单片机的模拟量信号输入接口，检测作业车前方是否有障碍信号；所述的Wi-Fi模块串接到单片机，与无线路由器进行通讯，实现与平板电脑的信号收发功能。本专利技术还提供了一种基于温室内凹槽单轨多功能自动化作业车的控制方法，包括如下步骤：1)作业车启动：当Wi-Fi模块接受到平板电脑发来的作业指令时，单片机处理Wi-Fi信号并分析规划运行路径，由单片机控制作业车的直流电机工作，使作业车开始运动；在作业车在轨运动过程中，通过单片机控制直流电机转速调节作业车行进速度。2)作业车轨道内直线运动：作业车接收到目标位置坐标后，按规划好的运动轨迹在凹槽轨道内运动，在作业车沿主过道和畦间过道的凹槽轨道行进过程中，单片机控制左侧接近开关检测经过的金属信号和绝对值编码器所记录的作业车行走距离以确定作业车运动位置，直至运动到目标位置。3)作业车轨道内弯道转向：在主过道和畦间过道的直线凹槽轨道交接处设有四分之一圆弧的弯道凹槽轨道，作业车沿凹槽轨道运动时，当右前侧接近开关检测到金属信号时，单片机控制直流电机带动前轮毂电机驱动轮转向，再通过延时程序控制后轮毂电机驱动轮转向，实现作业车整体转向；当右前侧接近开关再次检测到金属信号时，单片机控制直流电机反向转动，带动作业车整体转回到另一方向的直线运动。4)作业车工作位置转换运动：通过在平板电脑上设定多个目标位置，作业车可连续完成转移工作位置的工作，在畦间过道的直线凹槽轨道完成前一个工作后，单片机控制作业车的轮毂电机反转，作业车反向运动至右后侧接近开关检测到金属信号，单片机控制直流电机完成作业车弯道转向，作业车整体回到主过道的凹槽轨道；单片机再次控制作业车重复步骤2)和步骤3)运动至下一个目标位置。5)作业车返程：在作业车完成所有工作后，单片机接收到作业车反馈的所在位置X-Y坐标，单片机自主规划回程轨迹，并控制轮毂电机和直流电机运动，控制作业车返回到原点，完成所有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于温室内凹槽单轨自动化作业车，其特征在于包括导向轨道、底盘、搭载平台、运动机构、反馈控制系统和蓄电池；所述的导向轨道用于承载作业车运动，规划作业车运行轨迹；所述的底盘用于固定和支撑搭载平台、运动机构、反馈控制系统和蓄电池；所述的搭载平台用于搭载设施农用机具和运输物料；所述的运动机构一方面用于驱动和控制作业车在凹槽轨道内运动和停止，另一方面用于作业车在凹槽轨道转弯处控制驱动轮的转动；所述的反馈控制系统用于定位作业车所在位置并反馈到电子地图、控制作业车自动避障并报警、控制运动机构中各电机的工作状态以及控制作业车自主运动到指定工作位置；所述的导向轨道为带有凹槽的型钢，导向轨道包括直线型轨道和圆弧型轨道，导向轨道铺放在温室内的主过道和畦间过道上，导向轨道上沿与温室地面水平，导向轨道上设有金属锚片；所述的运动机构包括驱动装置、从动装置、直流电机、电机固定架和固定螺钉；所述的驱动装置由轮毂电机驱动轮、车轮罩、清扫铲、连接架、锁紧螺母、减震弹簧、导轮和导轮固定架组成；所述的轮毂电机驱动轮为两个并分别安装在底盘前后端中间位置下方的车轮罩内；所述的车轮罩固定安装在轮毂电机驱动轮和连接架之间，车轮罩下方固定有导轮固定架；所述的导轮分成两排安装在导轮固定架上；所述的锁紧螺母固定安装在连接架两侧，将轮毂电机驱动轮和车轮罩锁紧到连接架内；所述的连接架为两个并分别固定连接在底盘前后两端的直流电机上，连接架两侧安装有减震弹簧；所述的清扫铲固定在车轮罩前端，用于清除凹槽轨道内的杂物；所述的从动装置由从动轮、车轮固定架、连接螺栓、连接螺母、固定轴和固定螺母组成；所述的车轮固定架是万向轮旋转架，两个车轮固定架分别通过连接螺栓和连接螺母固定在作业车底盘中间的左右两侧；所述的从动轮通过固定轴固定安装在车轮固定架内；所述的固定螺母安装在固定轴的两侧，用于固定从动轮和车轮固定架；所述的电机固定架为两个并通过固定螺钉分别固定在底盘前后两端的中间位置；所述的直流电机固定安装在电机固定架上；所述的反馈控制系统包括单片机、控制箱、直流电机控制器、接近开关、绝对值编码器、超声波传感器、Wi‑Fi模块和平板电脑；所述的控制箱固定安装在底盘内部，用于放置单片机、Wi‑Fi模块和直流电机控制器；无线路由器固定在温室后墙上；所述的直流电机控制器接收单片机PWM信号控制直流电机的启动、停止和正反转；所述的接近开关为四个并分别安装在作业车底盘前端和后端的左右两侧，其中左侧前后两个接近开关分别与轮毂电机驱动轮中轴线所在平面对齐，右侧两个接近开关分别安装在前后两个轮毂电机驱动轮的前面和后面，接近开关串接到单片机上，用于检测凹槽轨道两侧的金属信号；所述的绝对值编码器安装在轮毂电机驱动轮一侧，绝对值编码器串接到单片机上，用于确定轮毂电机驱动轮的转动角度，进而计算作业车的当前位置；所述的超声波传感器安装在作业车搭载平台前沿两侧，超声波传感器串接到单片机的模拟量信号输入接口，检测作业车前方是否有障碍信号；所述的Wi‑Fi模块串接到单片机，与无线路由器进行通讯，实现与平板电脑的信号收发功能。...
【技术特征摘要】
1.一种基于温室内凹槽单轨自动化作业车，其特征在于包括导向轨道、底
盘、搭载平台、运动机构、反馈控制系统和蓄电池；所述的导向轨道用于承载
作业车运动，规划作业车运行轨迹；所述的底盘用于固定和支撑搭载平台、运
动机构、反馈控制系统和蓄电池；所述的搭载平台用于搭载设施农用机具和运
输物料；所述的运动机构一方面用于驱动和控制作业车在凹槽轨道内运动和停
止，另一方面用于作业车在凹槽轨道转弯处控制驱动轮的转动；所述的反馈控
制系统用于定位作业车所在位置并反馈到电子地图、控制作业车自动避障并报
警、控制运动机构中各电机的工作状态以及控制作业车自主运动到指定工作位
置；
所述的导向轨道为带有凹槽的型钢，导向轨道包括直线型轨道和圆弧型轨
道，导向轨道铺放在温室内的主过道和畦间过道上，导向轨道上沿与温室地面
水平，导向轨道上设有金属锚片；所述的运动机构包括驱动装置、从动装置、
直流电机、电机固定架和固定螺钉；所述的驱动装置由轮毂电机驱动轮、车轮
罩、清扫铲、连接架、锁紧螺母、减震弹簧、导轮和导轮固定架组成；所述的
轮毂电机驱动轮为两个并分别安装在底盘前后端中间位置下方的车轮罩内；所
述的车轮罩固定安装在轮毂电机驱动轮和连接架之间，车轮罩下方固定有导轮
固定架；所述的导轮分成两排安装在导轮固定架上；所述的锁紧螺母固定安装
在连接架两侧，将轮毂电机驱动轮和车轮罩锁紧到连接架内；所述的连接架为
两个并分别固定连接在底盘前后两端的直流电机上，连接架两侧安装有减震弹
簧；所述的清扫铲固定在车轮罩前端，用于清除凹槽轨道内的杂物；所述的从
动装置由从动轮、车轮固定架、连接螺栓、连接螺母、固定轴和固定螺母组成；
所述的车轮固定架是万向轮旋转架，两个车轮固定架分别通过连接螺栓和连接
螺母固定在作业车底盘中间的左右两侧；所述的从动轮通过固定轴固定安装在
车轮固定架内；所述的固定螺母安装在固定轴的两侧，用于固定从动轮和车轮
固定架；所述的电机固定架为两个并通过固定螺钉分别固定在底盘前后两端的
中间位置；所述的直流电机固定安装在电机固定架上；
所述的反馈控制系统包括单片机、控制箱、直流电机控制器、接近开关、
\t绝对值编码器、超声波传感器、Wi-Fi模块和平板电脑；所述的控制箱固定安装
在底盘内部，用于放置单片机、Wi-Fi模块和直流电机控制器；无线路由器固定
在温室后墙上；所述的直流电机控制器接收单片机PWM信号控制直流电机的启
动、停止和正反转；所述的接近开关为四个并分别安装在作业车底盘前端和后
【专利技术属性】
技术研发人员：苑进，李明，赵新学，李杨，刘雪美，候加林，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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