专利名称：一种多机器协作的小麦收割系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小麦收割系统，特别是涉及一种多机器协作的小麦收割系统。
背景技术：
我国的小麦联合收割机起步于20世纪60年代末、70年代初，发展一直较缓慢，随着农村经济体制的改革发展，农村劳动力转移，农民收入水平提高，收割机生产步入了新的快速发展的阶段。我国早期以从苏联、美国和加拿大等国家进口及模仿为主。很多连接或支承部位没有经过详细的计算，而是根据发达国家已造好的收割机的尺寸设计制造的，使得收割机体积庞大，质量偏大。大型小麦收割机是非常复杂的机械设备，大型收割机的使用对土地的平整和规模有很高的要求，大家熟知的华北平原、三江平原等重要的小麦产区很早就使用联合收割机进行生产。现在国内很多院校都开始尝试设计制造小型小麦收割机。这些院校设计适合当地土地环境和生产力的小型收割机，这种收割机价格低，维修简单，使用方便，适合各种地形，保养要求低。但是这种小型的小麦收割机，效率比较低，在时令极强的大规模收获季节往往不能满足收获的需要。发明内容
针对上述现有小麦收割机存在的问题与缺陷，本发明基于无线通信技术，通过使用多台收割机、运输车协同作业，相互配合，减少了作业人员，大大的提高了作业效率。
本发明是通过如下方案实现的，一种多机器协作的小麦收割系统，包括:一台领航小麦收割机、若干跟随小麦收割机、若干小麦运输车、无线通信系统和一台故障维护车。其中，所述的领航小麦收割机由人工驾驶，它在收割小麦的同时为车辆编队领航。所述的若干个跟随小麦收割机根据接收到的领航机器人的状态信息、控制信息以及相邻机器人的状态信息，和领航收割机一起构成一定队形的编队并跟随领航收割机同步运动。所述的若干小麦运输车(其数量少于收割机数量)根据各个收割机小麦收割量，靠近收割机并与其配合，装载、运输和卸载小麦，跟随小麦收割机和小麦运输车都通过接收到的状态信息和控制信息而自动跟随驾驶。所有收割机、运输车都通过无线通信方式相连接，交换状态信息和控制信息。所述的故障维护车停放在仓库旁边，当任何一台车辆发生故障时，由人工驾驶至故障处进行维修。各个车上的无线通信模块相互通信建立了无线通信系统。
所述的状态信息包括:收割机和运输车的位置、速度、车轮转角、小麦装载量信息以及与其它相邻的收割 机或运输车的距离。
所述的控制信息包括:速度控制信息、转角控制信息、前进倒退信息、装载与卸载信息、队形信息。
本发明具有以下优点:
1、多台机器，一人驾驶，大大的节省了人力资源，节省了劳动成本；2、避免了设计单个大型小麦收割机的复杂过程，可以简单改装一些现有的中小型收割机，大大减少了投入；3、多机协作，使得收割效率成倍提高，对于农时抢收具有巨大的意义；4、收割机与运输车配合，进一步降低了人的劳动强度，具有一定的实用价值。
图1是多机器协作小麦收割系统的组成示意图。
图2是收割机编队左转弯时的收割机系统队形示意图。
图3是收割机编队右转弯时的收割机系统队形示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式
进一步详细说明:
如图1,本实施例包括:一台领航小麦收割机、若干跟随小麦收割机、若干小麦运输车、无线通信系统和一台故障维护车。其中，所述的领航小麦收割机由人工驾驶，它在收割小麦的同时为车辆编队领航。若干个跟随小麦收割机根据接收到的领航机器人的状态信息、控制信息以及相邻机器人的状态信息，构成一定队形的编队跟随领航收割机同步运动。若干小麦运输车(其数量一般少于收割机数量)根据各个收割机小麦收割量，靠近收割机并与其配合，装载、运输和卸载小麦，跟随小麦收割机和小麦运输车都通过接收到的状态信息和控制信息而自动跟随驾驶。所有收割机、运输车都通过无线通信方式相连接，交换状态信息和控制信息。故障维护车停放在仓库旁边，当任何一台车辆发生故障时由人工驾驶至故障处进行维修。所述的状态信息包括:收割机和运输车的位置、速度、车轮转角、小麦装载量信息以及与其它相邻的收割机或运输车的距离信息、自身故障信息。所述的控制信息包括:速度控制信息、转角控制信息、前进倒退信息、装载与卸载信息、队形信息。
收割机工作前，驾驶员根据收割小麦的需要来选择工作的跟随收割机、运输车的个数，在运输车上设置仓库位置坐标，并且在领航机器人的控制面板上设定该多机器人系统的初始队形(队形库中有三种可选队形:图1所示的中间领航，图2所示的右侧领航，图3所示的左侧领航)。队形的选择要考虑麦田的边界对转弯的影响，若是不考虑麦田边界的影响可以采用中间领航方式，若是编队从麦田右侧靠麦田边界开始作业需要采用右侧领航方式，若是编队从麦田左侧靠麦田边界开始作业需要采用左侧领航方式(即领航机器人总是靠着边界行驶) ，这样便于驾驶和避免漏割，且在收割过程中仅向同一方向连续转弯就可以保证对麦田中麦子的收割。各个跟随收割机和运输车根据领航机器人的队形命令以及附近机器的状态命令，自动驾驶调整位置以达到设定队形。收割机的队形为固定队形，下次调整命令之前将会保持初始队形；运输车的队形则为可变队形，设定为初始队形后可以改变。设定好队形后，驾驶员开始驾驶领航收割机，领航收割机开始收割小麦，同时在控制面板上实时的显示编队的状态信息，以供驾驶员参考。所述的跟随收割机接收其自身各个传感器测定的状态信息、无线通信模块传输来的其它机器的状态信息，进行信息融合和处理，并通过无线通信模块发送给领航收割机，同时它也通过无线通信模块接收来自领航收割机的控制命令，实现跟随运动。领航收割机通过无线通信系统时刻监视各个收割机的小麦装载量，当其中一台行驶的收割机其收割的小麦的装载达到了规定的值，则通过无线通信模块将该指令发送给领航机器人，在领航收割机显示器上显示，并通过扬声器语言提示驾驶员，驾驶员根据上述信息，发出命令，使得小麦装载量达到了规定的值的收割机和附近的小麦运输车直接建立无线链接。然后，该收割机发出控制命令，运输车自动驾驶到相应的收割机尾部，与其同步行驶，装载货物后，自动驾驶至仓库完成卸载；若同时有三台以上的收割机达到规定的收割量，则整个收割机编队需要全部停下，等待运输车完全卸载后，方可继续行驶。当某一台收割机发生故障，该收割机报警装置响起，收割机编队马上停止行驶，原地等待维修；当运输车发生故障而收割机未发生故障，则该运输车报警装置响起，停在原地等待维修，收割机继续工作。以上可以实现野外环境的小麦收割。
根据上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更与修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡在本发明的精神和原则之 内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多机器协作的小麦收割系统,其特征在于,包括:一台领航小麦收割机、若干跟随小麦收割机、若干小麦运输车、无线通信系统和一台故障维护车，其中，所述的领航小麦收割机由人工驾驶，它在收割小麦的同时为车辆编队领航；若所述的若干个跟随小麦收割机根据接收到的领航机器人的状态信息、控制信息以及相邻机器人的状态信息，和领航收割机一起构成一定队形的编队并跟随领航收割机同步运动；所述的若干小麦运输车(其数量少于收割机数量)根据各个收割的数量，靠近收割机并与其配合，装载、运输和卸载小麦，跟随小麦收割机和小麦运输车都通过接收到的状态信息和控制信息而自动跟随驾驶；所述的所有收割机、运输车都通过无线通信方式相连接，交换状态信息和控制信息；所述的故障维护车停放在仓库旁边，当任何一台车辆发生故障时，由人工驾驶至故障处进行维修；各个车上的无线通信模块相互通信建立了无线通信系统； 所述的状态信息包括:收割机和运输车的位置、速度、车轮转角、小麦装载量信息以及与其它相邻的收割机或运输车的距离信息、自身故障信息； 所述的控制信息包括:速度控制信息、转角控制信息、前进倒退信息、装载与卸载信息、队形信息。
全文摘要
本发明涉及一种多机器协作的小麦收割系统。本系统包括一台领航小麦收割机、若干跟随小麦收割机、若干小麦运输车、一台维修车和无线通信系统。本发明使用一台人工驾驶的收割机领航，多台自动驾驶收割机跟随来收割小麦；采用小麦运输车配合收割机作业，以自动装载、运输和卸载收割的小麦。其优点是多台机器，一人驾驶，节省了劳动成本；避免了单个大型小麦收割机设计的复杂设计；多机协作，使得收割效率成倍的提高，对于农时抢收具有巨大的意义；收割机与运输车配合作业，进一步降低了人的劳动强度，具有一定的实用价值。
文档编号A01D34/00GK103181263SQ20131007728
公开日2013年7月3日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者杨福增, 周渝, 王涛, 田玉凤, 王元杰, 刘虹玉, 张梦芸 申请人:西北农林科技大学