一种无人驾驶拖拉机作业的路径规划与精准作业方法技术

本发明专利技术提供了一种可全面覆盖作业地块、提高作业效率的无人驾驶拖拉机作业的路径规划与精准作业方法，实现了真正的全无人拖拉机作业。本发明专利技术能够针对目标作业地块实现全路径全规划，完全覆盖作业区域，可适应任何复杂地形，且规划路径符合当下拖拉机实际作业情况，无人拖拉机自动驾驶作业后无需人工进行二次补作业。针对拖拉机转弯半径过大而难以转向至目标作业行的实际情况，本发明专利技术提出了多种跨行作业方式，使得拖拉机能够顺利转向至目标作业行，且转向过程中方向盘不会出现急打方向盘的情况，使驾驶过程更加平稳、安全。安全。安全。

【技术实现步骤摘要】
一种无人驾驶拖拉机作业的路径规划与精准作业方法


[0001]本专利属于农业机械领域，涉及智能农用机械技术，更为具体的，涉及一种无人驾驶拖拉机作业的路径规划与精准作业方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着卫星定位技术的高速发展与成熟，农业领域内涌现了许多以卫星定位技术为基础的自动导航系统，极大地提高了农业生产和作业效率。然而，目前绝大多数搭载了自动导航系统产品的农机，仅可实现“无人直线”行驶，在倒车、掉头、转弯等复杂情况下仍需驾驶员手动操作方向盘，并未真正实现全无人自动驾驶。
[0003]全无人自动驾驶农机作业的难点在于，田块地形复杂多变，目前大多数导航系统对于作业地块的路径规划过于死板、单一，导致不同机型常常用同一路径，违背实际作业规律，且对于地块边界、顶点及规划路径拐角处等作业细节上未做出精准调整和控制，导致时常出现漏作业的情况，需人工进行二次作业。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术针对拖拉机及作业地块的特征，提供了一种可全面覆盖作业地块、提高作业效率的无人驾驶拖拉机作业的路径规划与精准作业方法，实现了真正的全无人拖拉机作业。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种无人驾驶拖拉机作业的路径规划与精准作业方法，包括路径规划步骤和精准作业步骤；
[0007]所述路径规划步骤包括如下子步骤：
[0008]步骤1：获取拖拉机的参数信息；
[0009]步骤2：根据作业田地的边界点定位信息确定田地边界；
[0010]步骤3：确定路径作业宽度d，根据拖拉机起始作业位置规划进圈位置，规划作业路径；所述作业路径包括若干回形外圈以及若干内圈平行线段，相邻外圈之间的间隔为路径作业宽度d，内圈平行线段间距离为路径作业宽度d；
[0011]所述精准作业步骤包括内圈作业步骤和外圈作业步骤：
[0012]所述内圈作业步骤包括如下子步骤：
[0013]步骤1：无人驾驶拖拉机自当前位置所在一侧进入内圈，选择靠近内圈中心的N号路径或N+1号路径进入内圈；
[0014]步骤2：拖拉机空跑至靠近内圈中心的路径下方并对齐N号路径或N+1号路径，拖拉机沿路径行驶至距离路径端点一段距离后，打开农具，开始沿当前路径作业；
[0015]步骤3：无人驾驶拖拉机沿N号路径或N+1号路径完成作业后，在该路径的作业停止位结束此条导航线作业；拖拉机停止，关闭农机具；
[0016]步骤4：根据车辆转弯半径规划转向路径，拖拉机向后倒车至转向路径的起始点；
随后车辆停止，控制方向盘转动，开始转向；按照转向路径跨M行或M+1行直接行驶至另一条路径；
[0017]步骤5：驶入另一条路径后，车辆停止，以车辆后退路线为基准，转动方向盘至指定位置，车轮转到需要角度后开始倒车，沿着该路径开始倒退，使农机具位置到达最边缘路径的作业位置开始点，此时车辆已经对齐该路径，控制拖拉机发动机转速达到工作转速，打开农机具，车辆前进，无人拖拉机开始在该路径作业，完成该路径直线作业；
[0018]重复步骤4
‑
5，完成各条内圈路径作业；
[0019]所述外圈作业步骤包括如下子步骤：
[0020]拖拉机自内圈最后一条路径的停止点转向驶入外圈中最靠内的外圈；拖拉机沿外圈导航线作业，该圈作业完成后向外继续扫圈，相邻外圈换圈时在当前作业完成圈拐角处多行驶一个导航线宽度后驶上下一外圈，直至完全所有外圈作业；
[0021]在每一条外圈拐角处通过以下方式转向：
[0022]在拖拉机完成外圈中一条边的作业后，关闭农机具，倒车至转向路径起始点，控制方向盘以安全的最小转弯半径转弯至下一作业行，沿作业行方向倒车至作业行起始作业位置。
[0023]进一步的，所述内圈平行线段与田地边界最长边平行，平行路径的两端延长至最外扫边圈的短边，且与最内扫边圈长边的距离为d。
[0024]进一步的，所述内圈平行线段包括若干个内圈单元。
[0025]进一步的，所述内圈作业步骤的步骤2中，拖拉机进入田地边界后先沿着短边外圈空跑，当拖拉机从外圈行驶至初始路径时，降低车速；当拖拉机前进至按照转弯半径算出的转向路径起始点时，车辆停止，控制方向盘转动，使车轮转向角度达到设定值后，车辆前进转向至初始路径。
[0026]进一步的，所述内圈作业步骤的步骤2中，无人拖拉机行沿着按照转弯半径算出的转向路径驶至初始路径后，车辆停止，以车辆后退路线为基准，转动方向盘至指定位置，车轮转到需要角度后开始倒车，沿着初始路径开始倒退，使农机具作业位置到达作业开始点。
[0027]进一步的，作业路径两端分别延长某段距离l，l＝农机具宽度*系数。
[0028]进一步的，当内圈平行线段包括若干个内圈单元时，对于每个单元按照内圈作业步骤1
‑
5 操作直至作业完成后，跨行至下一内圈单元继续作业，直至所有内圈单元作业完成。
[0029]进一步的，当存在内圈单元内路径条数不符合2N时，在进入最后一条路径时采用以下两种特殊跨行方式中的任意一种实现相邻路径跨行：
[0030]跨行方式一：
[0031]步骤1：拖拉机沿该单元倒数第二条直线路径完成作业后，在该路径作业停止位结束此条导航线作业，拖拉机停止，停止农机具；
[0032]步骤2：根据车辆转弯半径规划转向路径，拖拉机向后倒车至转向路径的起始点；车辆停止，控制方向盘转动，按照转向路径行驶至与外边界平行的最外圈扫边路径,开始转向；当拖拉机转向行驶至最外圈扫边路径后，拖拉机向后倒车至转向路径的起始点；车辆停止，控制方向盘转动，开始转向，按照转向路径直接行驶至该单元最后一条路径；
[0033]步骤3：驶入该单元最后一条路径后，车辆停止，以车辆后退路线为基准，转动方向
盘至指定位置，车轮转到需要角度后开始倒车，沿着最后一条路径开始倒退，使旋耕机旋耕位置到达该路径的作业位置开始点，此时车辆已经对齐该路线；控制拖拉机发动机转速达到工作转速，打开辅助动力输出，打开农机具，车辆前进，无人拖拉机开始在该路径作业；
[0034]跨行方式二：
[0035]规划三段弧形转弯路径，拖拉机在第一段弧起始点停止，控制拖拉机向前且向远离目的路径方向的一侧转向，到达第一段弧与第二段弧连接点后，向前且向接近目的路径方向的一侧转向，到达第二段弧与第三段弧连接点后，向前且向对齐目的路径的方向转向，驶入目的路径，到达第三段弧末端后，车辆停止，打开农机具，车辆前进完成作业。
[0036]进一步的，外圈拐角转向时，转向路径起始点与拐角点距离为
[0037]进一步的，拖拉机从内圈向外圈行驶时，采用跨行方式一转向入外圈。
[0038]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：
[0039]1.本专利技术能够针对目标作业地块实现全路径全规划，完全覆盖作业区域，可适应任何复杂地形，且规划路径符合当下拖拉机实际作业情况，无人拖拉机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人驾驶拖拉机作业的路径规划与精准作业方法，包括路径规划步骤和精准作业步骤；其特征在于：所述路径规划步骤包括如下子步骤：步骤1：获取拖拉机的参数信息；步骤2：根据作业田地的边界点定位信息确定田地边界；步骤3：确定路径作业宽度d，根据拖拉机起始作业位置规划进圈位置，规划作业路径；所述作业路径包括若干回形外圈以及若干内圈平行线段，相邻外圈之间的间隔为路径作业宽度d，内圈平行线段间距离为路径作业宽度d；所述精准作业步骤包括内圈作业步骤和外圈作业步骤：所述内圈作业步骤包括如下子步骤：步骤1：无人驾驶拖拉机自当前位置所在一侧进入内圈，选择靠近内圈中心的N号路径或N+1号路径进入内圈；步骤2：拖拉机空跑至靠近内圈中心的路径下方并对齐N号路径或N+1号路径，拖拉机沿路径行驶至距离路径端点一段距离后，打开农具，开始沿当前路径作业；步骤3：无人驾驶拖拉机沿N号路径或N+1号路径完成作业后，在该路径的作业停止位结束此条导航线作业；拖拉机停止，关闭农机具；步骤4：根据车辆转弯半径规划转向路径，拖拉机向后倒车至转向路径的起始点；随后车辆停止，控制方向盘转动，开始转向；按照转向路径跨M行或M+1行直接行驶至另一条路径；步骤5：驶入另一条路径后，车辆停止，以车辆后退路线为基准，转动方向盘至指定位置，车轮转到需要角度后开始倒车，沿着该路径开始倒退，使农机具位置到达最边缘路径的作业位置开始点，此时车辆已经对齐该路径，控制拖拉机发动机转速达到工作转速，打开农机具，车辆前进，无人拖拉机开始在该路径作业，完成该路径直线作业；重复步骤4
‑
5，完成各条内圈路径作业；所述外圈作业步骤包括如下子步骤：拖拉机自内圈最后一条路径的停止点转向驶入外圈中最靠内的外圈；拖拉机沿外圈导航线作业，该圈作业完成后向外继续扫圈，相邻外圈换圈时在当前作业完成圈拐角处多行驶一个导航线宽度后驶上下一外圈，直至完全所有外圈作业；在每一条外圈拐角处通过以下方式转向：在拖拉机完成外圈中一条边的作业后，关闭农机具，倒车至转向路径起始点，控制方向盘以安全的最小转弯半径转弯至下一作业行，沿作业行方向倒车至作业行起始作业位置。2.根据权利要求1所述的无人驾驶拖拉机作业的路径规划与精准作业方法，其特征在于：所述内圈平行线段与田地边界最长边平行，平行路径的两端延长至最外扫边圈的短边，且与最内扫边圈长边的距离为d。3.根据权利要求1所述的无人驾驶拖拉机作业的路径规划与精准作业方法，其特征在于：所述内圈平行线段包括若干个内圈单元。4.根据权利要求1所述的无人驾驶拖拉机作业的路径规划与精准作业方法，其特征在于：所述内圈作业步骤的步骤2中，拖拉机进入田地边界后先沿着短边外圈空跑，当拖拉机
从外圈行驶至初始路径时，降低车速；当拖拉机前...

【专利技术属性】
技术研发人员：李吉，刘波，王飞虎，
申请(专利权)人：易枭零部件科技襄阳有限公司东风资产管理有限公司东风井关农业机械有限公司，
类型：发明
国别省市：