一种北斗导航无人驾驶全液压多功能拖拉机及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种北斗导航无人驾驶全液压拖拉机及其控制方法，包括拖拉机本体、液压系统、传感器集成系统、控制系统以及北斗GPS导航系统。一种北斗导航无人驾驶全液压多功能拖拉机，具深耕深松、种植、施肥、土地平整、田间管理等多种功能，克服了现有农用拖拉机功能单一的缺陷，其控制方法，实现拖拉机能够24小时在不同地形、地貌的情况下自主行走、避障、转向、作业。

Beidou navigation unmanned full hydraulic multifunctional tractor and control method thereof

The invention discloses a compass navigation unmanned full hydraulic tractor and a control method thereof, which comprises a tractor body, a hydraulic system, a sensor integration system, a control system and a Beidou GPS navigation system. A Beidou navigation unmanned hydraulic multifunction tractor, with the functions of deep plowing, planting, fertilizing, land leveling, field management, overcoming the defects of existing agricultural tractor with single function, the control method can realize the tractor 24 hours in different shape, landform under the condition of autonomous walking and obstacle avoidance, steering and operation.

【技术实现步骤摘要】
一种北斗导航无人驾驶全液压多功能拖拉机及其控制方法
本专利技术涉及农用机械
，特别涉及一种北斗导航无人驾驶全液压多功能拖拉机及其控制方法。
技术介绍
拖拉机是目前应用最广泛的农业机械，由于地形因素的影响，南方众多丘陵地方难以实现大型农业器械的普及，传统的拖拉机是人工操作、轮式行走结构，对道路和农田的要求较高，下了雨后，几乎难以作业，而且人工机器很难做到行走线路笔直均匀、影响了播种的均匀和数量、增大了作物风阻力，使作物易倒伏，从而影响了产量。随着农民外出打工的浪潮兴起，农民朋友对传统的农耕方式提出了新的要求。他们需要一种能够轻松作业的耕整机。这样遥控耕整机就有了市场前景。遥控耕整机在拥有了上述手扶式耕整机的特点外，摒弃手扶式耕整机劳动强度大，可持续生产能力差以及受环境因素影响大的缺点。目前也有一些无人驾驶农业机械的结构报道，但是这些机械结构普遍存在结构复杂、制造成本高以及使用范围小、使用要求高等缺点，为改善这些问题，中国《农业无人驾驶耕整机》申请号：201420053908.4，公布了一种农业无人驾驶耕整机，整耕机上的各个操控功能都有相应的电机以及电动推杆实现相应的操作动作，所有的电动推杆都能通过遥控器实现伸缩功能，从而实现对耕整机的遥控控制，但在避开障碍物方面却没有对应的功能，而且人工通过遥控器遥控，难以做到精准导航牵引，且只能在白天使用。为改善操作精准和提高机器利用率，中国专利《一种无人驾驶拖拉机电控系》申请号为：201220718117.X，公布了采用将DGPS导航和电子地图相结合，通过，自动规划出合理行驶路径的无人驾驶拖拉机电控系可实现昼夜连续作业，使农机驾驶员摆脱单调重复的劳动，农机使用人员可同时操作多台无人驾驶拖拉机，提高了生产效率，但这种控制系统的装置的控制精度不高，难以实用，且如何改造拖拉机也没有说明。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种北斗导航无人驾驶全液压多功能拖拉机，结构简单，能够厘米级精准导航，生成行走路径，在无人驾驶的情况下在不同地形、地貌安全行驶。为实现上述目的，本专利技术提供了一种北斗导航无人驾驶全液压拖拉机，包括：拖拉机本体，液压系统，其安装在所述拖拉机本体中，用于为所述拖拉机本体传递动力和运动；传感器集成系统，用于感知采集并传递所述拖拉机本体所位置、行驶速度、行驶方向以及作业状况的数据信息；控制系统以及北斗GPS导航系统；其中，所述北斗GPS导航系统，其用于测量所述拖拉机本体的厘米级精准位置，将位置信息发送到所述控制系统存储和处理，以指引所述拖拉机进行行走或转向；所述控制系统，接收所述传感器集成系统传递的数据信息、北斗GPS系统传递的位置信息以及地面站下达的控制数据，解析成所述拖拉机的控制信息，存储，以控制所述液压系统动力输送的大小和方向，来控制所述拖拉机本体执行行走、转向、避障及作业。优选地，上述技术方案中，所述液压系统为一个封闭的系统，其包括：发动机、至少1个液压变量泵、多路分流器、至少2个液压行走马达、液压缸、工作液压马达、液压油箱、散热器、油路控制阀门组以及多条液压管；所述液压变量泵与所述发动机连接，所述液压变量泵，可选闭式液压变量泵，其出油口分别通过所述液压管直接连接到液压行走马达的进油口，其进油口与所述油箱或所述液压行走马达的出油口连接，所述液压变量泵另一路出油口连接所述多路分流器的输入口，所述多路分流器的各路输出口分别连接所述油路控制阀门组的输入端，所述油路控制阀门组的输出端分别与所述工作液压马达以及所述液压缸的入油口连接，所述工作液压马达、以及所述液压缸的出油口与所述散热器连接，所述散热器与所述液压油箱连接，所述液压油箱的出油口经过滤后与所述液压变量泵和所述液压定量泵的进油口连接。优选地，上述技术方案中，所述北斗GPS导航系统包括：地面站、通信单元、卫星基站、数传电台、卫星移动接收站；所述地面站实时通过所述通信单元传送控制数据至所述控制系统，并接收所述控制系统发送的位置、速度、方向角、运行参数数据，分析，储存，以控制所述拖拉机的运行；所述基站将接收到的卫星数据通过所述通信单元直接发送至所述拖拉机上安置的所述卫星移动接收站远程数传单元接收，所述卫星移动接收站将接收到的卫星数据解析出精度达到厘米级位置数据信息传递至所述控制系统，使控制系统实时精确得到拖拉机所在位置和方向。优选地，卫星移动接收站为双天线的矢量卫星移动接收站优选地，上述技术方案中，所述拖拉机本体包括：机架、行走机构、后悬挂单元以及测速编码器；所述机架的下方设置有包括履带或车轮的所述行走机构，所述测速编码器安置在所述行走机构的转动轴上，用于测量所述行走机构的转动轴的脉冲数，并传输至所述控制系统，计算出所述拖拉机的所述行走机构的行走速度、行走距离和左右行走偏差；所述机架的后方设置有可控的高低后悬挂单元，用于悬挂农用机具。优选地，上述技术方案中，所述控制系统将所述北斗GPS导航系统和所述拖拉机本体中的测速编码器分别测定出的所述拖拉机左右履带在地块行走的距离并传递至所述控制系统，所述控制系统根据左右履带在地块行走的距离计算出左右履带的速度并进行比较得出相差值来确定拖拉机行驶方向；所述控制系统将获得的左右履带在地块行走的距离和确定的方向与所述北斗GPS导航系统测出的距离和方向互为参照，当拖拉机行走的距离或方向发生偏差时，所述控制系统控制调整所述发动机、液压系统的动力输出大小和方向，以改变拖拉机的行驶的速度和方向来纠偏拖拉机本体位置。本专利技术的另一个目的在于提供一种北斗导航无人驾驶全液压多功能拖拉机的控制方法，实现拖拉机能够24小时在不同地形、地貌的情况下自主行走、避障、转向、作业。为实现上述目的，北斗导航无人驾驶全液压拖拉机的控制方法包括如下步骤：步骤1，利用北斗卫星系统，通过人工北斗测量杆或人工测量获取作业地块的大小、形状和障碍物位置数据，连同地块编号、作业内容、业主信息一起录入到安装有控制软件的电脑地面站或手机APP的控制终端中，生成作业要求并储存；步骤2，拖拉机行驶至作业地块的起点，通过北斗GPS导航系统获取拖拉机所在起点位置的经纬度、方位角，并结合步骤1中的作业地块的大小、形状、障碍物位置输入到控制终端，以生成地块的行走路径和作业要求，传输至所述控制系统存储；步骤3，发动拖拉机，所述控制系统自动控制拖拉机按照作业要求和生成地块的行走路径执行直走、转向、避障和作业，直至完成。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术的北斗导航无人驾驶全液压多功能拖拉机，结构简单，能够精准导航，生成行走路径，在无人驾驶的情况下在不同地形、地貌安全行驶，适用于各种面积的地块，适用面广，无人驾驶后，空出的驾驶室空间可改为储物箱放置种子或农药或肥料，与后悬挂单元结合，可悬挂不同的农用工具实现深耕深松、种植、施肥、土地平整、田间管理等多种功能，灵活方便、满足用户的不同需求。2、将北斗GPS导航系统和传感器集成系统应用到无人驾驶拖拉机，结合控制系统可实现拖拉机作业播行端直、接行准确、转弯半径小，1000米播行偏差不超过3厘米，24小时全天候作业，有效提高了作业质量，缩短了作业周期。还可以通过设定农田边界和行驶路径避免重复和遗漏作业，同时可记录行驶路径和测量不同地形、不同地貌的农田，适用于各种面积的地块，而且能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种北斗导航无人驾驶全液压拖拉机，其特征在于，包括：拖拉机本体，液压系统，其安装在所述拖拉机本体中，用于为所述拖拉机本体传递动力和运动；传感器集成系统，用于感知、采集并传递所述拖拉机本体所在位置、行驶速度、行驶方向以及作业状况的数据信息；控制系统以及北斗GPS导航系统；其中，所述北斗GPS导航系统，其用于测量所述拖拉机本体的厘米级精准位置，将位置信息发送到所述控制系统存储和处理，以指引所述拖拉机进行行走或转向；所述控制系统，接收所述传感器集成系统传递的数据信息、所述北斗GPS系统传递的位置信息以及地面站下达的控制数据，解析成所述拖拉机的控制信息，存储，以控制所述液压系统动力输送的大小和方向，来控制所述拖拉机本体执行行走、转向、避障及作业。

【技术特征摘要】
1.一种北斗导航无人驾驶全液压拖拉机，其特征在于，包括：拖拉机本体，液压系统，其安装在所述拖拉机本体中，用于为所述拖拉机本体传递动力和运动；传感器集成系统，用于感知、采集并传递所述拖拉机本体所在位置、行驶速度、行驶方向以及作业状况的数据信息；控制系统以及北斗GPS导航系统；其中，所述北斗GPS导航系统，其用于测量所述拖拉机本体的厘米级精准位置，将位置信息发送到所述控制系统存储和处理，以指引所述拖拉机进行行走或转向；所述控制系统，接收所述传感器集成系统传递的数据信息、所述北斗GPS系统传递的位置信息以及地面站下达的控制数据，解析成所述拖拉机的控制信息，存储，以控制所述液压系统动力输送的大小和方向，来控制所述拖拉机本体执行行走、转向、避障及作业。2.根据权利要求1所述的北斗导航无人驾驶全液压拖拉机，其特征在于，所述液压系统为一个封闭的系统，其包括：发动机、至少1个液压变量泵、多路分流器、至少2个液压行走马达、液压缸、工作液压马达、液压油箱、散热器、油路控制阀门组以及多条液压管；所述液压变量泵与所述发动机连接，所述液压变量泵，其出油口分别通过所述液压管直接连接到液压行走马达的进油口，其进油口与所述油箱或所述液压行走马达的出油口连接，所述液压变量泵另一路出油口连接所述多路分流器的输入口，所述多路分流器的各路输出口分别连接所述油路控制阀门组的输入端，所述油路控制阀门组的输出端分别与所述工作液压马达以及所述液压缸的入油口连接，所述工作液压马达、以及所述液压缸的出油口与所述散热器连接，所述散热器与所述液压油箱连接，所述液压油箱的出油口经过滤后与所述液压变量泵和所述液压定量泵的进油口连接。3.根据权利要求1所述的北斗导航无人驾驶全液压拖拉机，其特征在于，所述北斗GPS导航系统包括：地面站、通信单元、卫星基站、数传电台、卫星移动接收站；所述地面站实时通过所述通信单元传送控制数据至所述控制系统，并接收所述控制系统发送的位置、速度、方向角、运行参数数据，分析，储存，以监测所述拖拉机的运行；所述基站将接收到的卫星数据通过所述数传电台直接发送至所述拖拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟，
申请(专利权)人：黄伟，
类型：发明
国别省市：广西,45