一种智能遥控四驱植保机械及其控制方法与流程

本发明涉及农业机械技术领域，具体涉及一种智能遥控四驱植保机械及其控制方法。

背景技术：

目前，农用植保机械通常由人来驾驶，并且车身较重，配套的主动轮较宽，其有以下问题：首先，车身较重，作物田间通过性较差；其次，由人来驾驶，不仅增加了重量，所施用的农药往往还会对人造成伤害。合肥多加农业科技有限公司公开了一种水田植保机器人（专利号CN201420462253.6）和一种新型农用植保车（专利号CN201420480907.8）， 这两种技术产品都是遥控的，比较轻巧，田间通过性好，也不会对人造成伤害，但是它们在实际应用中还存在这样的问题：一、它们都采用普通轮毂电机做为驱动电机，但是普通的轮毂电机的扭力不够，在泥泞或凸凹不平的农田里难以运转，难以驱动植保车顺利前行；二、它们都需要转向装置，用转向舵机或转向电机来驱动转向机构，这样的结构比较复杂，并且轻巧型的机器上配置的舵机或电机扭力一般不大，而在泥泞或凸凹不平的农田里需要很大的扭力才能驱动转向，超负荷运转，容易使舵机或电机出现故障；第三，控制方法复杂，不仅要控制驱动部分，还要控制转向舵机（或电机）和刹车装置。因此，需要一种扭力较大、结构轻巧、控制简单、田间通过性好、高效安全的遥控智能植保机械及其控制方法。

技术实现要素：

发明要解决的技术问题是，提供一种能显著地降低植保机械的复杂程度、降低制造成本、提高可通过性和可操作性并同时可用于施肥、播种等农事操作的智能遥控四驱植保机械及其控制方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种智能遥控四驱植保机械，包括：车架、车轮、喷雾系统、控制系统和电池，还包括驱动电机、车轮支架，所述驱动电机可以是无刷有齿电机或中置电机，可安装在车轮上或车轮支架上或车架上，车轮设置在车架底部；所述喷雾系统包括泵电机，喷雾系统装在车架上；控制系统与驱动电机及泵电机连接；所述电池包括电机电池和泵电池，电机电池设置在车轮支架上或车架上，用于给驱动电机供电，泵电池设置在车架上，用于给泵电机供电。

进一步的，所述车轮包括左前轮、左后轮、右前轮、右后轮，每个车轮均由其上所安装的驱动电机独立驱动。

进一步的，所述车轮，包括左前轮、左后轮、右前轮、右后轮，均采用窄轮，轮宽1-7cm，使植保车容易在作物间通过。

进一步的，所述车轮，包括左前轮、左后轮、右前轮、右后轮，均设有齿或防滑构造，保证车轮在田间运行时不打滑空转。

进一步的，所述车架由碳纤维材料或密度较小的合金材料做成，大大减轻车身重量。

进一步的，所述控制系统包括遥控信号发射器、遥控信号接收器和主控制器，遥控信号接收器与主控制器相连，主控制器分别与各个无刷有齿电机及喷雾系统的泵电机连接。

进一步的，所述喷雾系统，包括药箱、泵、输液管、喷头、喷杆、喷杆支架，药箱、泵以及喷杆支架都安装在车架上，泵通过输液管与喷头相连，喷头装在喷杆上，喷杆通过喷杆支架安装在车架上。

一种智能遥控四驱植保机械控制方法，所述智能遥控四驱植保机械包括：车架、车轮、喷雾系统、控制系统和电池，车轮设置在车架底部，车轮包括左前轮、左后轮、右前轮、右后轮，每个车轮均由驱动电机独立驱动；喷雾系统装在车架上；控制系统包括遥控信号发射器、遥控信号接收器和主控制器，遥控信号接收器与主控制器相连，主控制器分别与各个驱动电机及喷雾系统的泵电机连接；所述电池包括电机电池和泵电池，电机电池设置在车轮支架上或车架上，用于给无驱动电机供电，泵电池设置在车架上，用于给泵供电；

所述主控制器由主控芯片、以及与主控芯片分别连接的电子罗盘、驱动电机控制器、泵控制器组成，所述驱动电机电机控制器分别与各个驱动电机相连，所述泵控制器分别与各个泵相连；

所述主控制器用于收接遥控器发来的运转信号和喷雾量信号，换算出各车轮转速、转向和各泵的喷量，使之保持协调；

所述每个车轮的转速分别由驱动电机控制器控制驱动电机来进行控制，实现起步、直行、转向、停止。

进一步的，具体包括以下步骤：

(1)根据起步模式、直行模式、转向模式、停止模式，遥控信号发射器发出相应信号给信号接收器，信号接收器接收相应信号后，传给主控芯片，主控芯片换算出各车轮的转速信号和转向信号，传给驱动电机控制器，来驱动各个驱动电机来实现转速调节和转向控制。

（2）当四轮的位移速度相同时，植保车直行；当左侧车轮慢且右侧车轮快时，植保车向左转；当右侧车轮慢且左侧车轮快时，植保车向右转。

（3）在直行模式下，电子罗盘参与方向矫正，当方向发生偏移时，电子罗盘自动检测到偏移，会发信号给主控芯片，主控芯片换算出各车轮的转速信号和转向信号，传给驱动电机控制器，控制各个轮子的转速，从而实现智能化自动控制直行。在转向模式下，电子罗盘不参与方向矫正。

（4）左右两边车轮的位移差越大，转向的角度就越大，转向的幅度就越小，反之，左右两边车轮的位移速度差越小，转向的角度就越小，转向的幅度就越大。（5）植保车的停止可通过短接电机的相线或给电机反向电流来实现，当遥控信号发射器发出缓慢停止或快速停止信号时，信号接收器接收相应信号后，传给主控芯片，主控芯片换算出各相应的停止信号并传递给驱动电机控制器，来驱动各个驱动电机来实现缓慢停止或快速停止。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和效果：

1、本发明相比于现有人驾驶的农用植保车，本发明采用遥控无人驾驶，使人远离农药的伤害，提高了安全性，同时也减轻了植保车的总体重量，降低了能耗，也缩减了制造成本。

2、本发明采用无刷有齿电机或中置电机驱动，并通过控制系统控制车辆的起步、直行、转向、停止，减少了传动装置、转向装置和刹车装置，简化了结构，减轻了重量，降低了操作难度，降低了成本。

3、本发明中植保车采用碳纤维或密度较小的材料，大大降低了车身重量，提高了植保车在作物田间的通过性，降低了植保机械对作物的伤害，利于农业生产增产增收。

4、本发明中植保车采用窄轮，大大提高了植保车在作物田间的通过性，促进农业植保机械的推广与应用，有利于农业生产全程机械化的实现。

5、本发明同时可应用于施肥、播种等农事操作，应用范围广，降低农业生产成本，提高效率，增加收益。

附图说明

图1为本发明实施方式一的结构示意图。

图2为本发明实施方式一的左视图。

图3为本发明实施方式一的俯视图。

图4为本发明实施方式二驱动方式图。

图5为本发明实施方式三驱动方式图。

图6为本发明的控制方法示意图。

图中：1-车架；2-车轮支架，3-左前轮；4-右前轮；5-左后轮；6-右后轮；7-电机电池；8-泵电池；9-药箱；10-泵；11-喷杆支架；12-喷嘴；13-喷杆；14-输液管；15-中置电机；16-中置电机控制器；17-主控制器；18-小链轮；19-链条；20-大链轮；21-传动齿轮；22-传动轴；23-传动锥形齿；24-从动锥形齿；25-无刷有齿电机。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于此。

实施例一

如图1、图2、图3所示，该实施方式采用的是无刷有齿电机25进行驱动。车轮支架2安装在车架1的下方；左前轮3、右前轮4、左后轮5、右后轮6分别安装在各自的车轮支架2上；无刷有齿电机25分别安装在左前轮3、右前轮4、左后轮5、右后轮6的四个车轮上；电机电池7分别安装在四个车轮支架2上，电机电池7由导线分别与四个轮子上的无刷有齿电机25相连，为无刷有齿电机25的运转提供动力；泵电池8、药箱9、泵10、喷杆支架11、主控制器17都安装在车架1的上方；泵电池8由导线与泵10相连；喷杆支架11安装在车架1的后方；喷杆13安装在喷杆支架11上；喷嘴12均布在喷杆13上；喷嘴12由输液管14与泵10相连；主控制器17由数据线分别与无刷有齿电机25和泵10相连。

如图1、图2、图3、图6所示，本发明的具体控制方法，作业时，操作员手持遥控器，当给出启动信号时，主控制器14接收到信号后，控制四个无刷有齿电机25的电源接通，无刷有齿电机25启动。当给出直行信号时，无刷有齿电机25带动左前轮3、右前轮4、左后轮5、右后轮6同时向前行驶。当给出倒车按钮信号时，无刷有齿电机25带动左前轮3、右前轮4、左后轮5、右后轮6同时向前反转，从而实现倒车。当给出左转信号，主控制器17接收到信号后，控制左前轮3和左后轮5的速度快于右前轮4和右后轮6的速度，实现左转向。当按下遥控器面板上的右转按钮，主控制器17接收到信号后，控制右前轮4和右后轮6的速度快于左前轮3和左后轮5的速度，实现右转向。当给出喷雾信号时，主控制器17接收到信号后，启动泵10进行喷雾作业。当给出停车信号时，主控制器17接收到信号后，控制无刷有齿电机25短接电机的相线或给电机反向电流，使其停止运行，进而机器停止运动。

实施例二

如图4所示，与实施方式一区别之处在于，驱动方式采用中置电机15进行驱动，传动机构采用链条19带动车轮转动。每一个中置电机15配有一个和中置电机驱动器16且两者用导线相连，两者都安装在每个车轮支架2中部的电机安装座上；小链轮18固定在中置电机15的转动轴上，大链轮20通过轴与各个主动轮相连，小链轮18与大链轮20用链条19连接；每一个中置电机15都配有一块独立电机电池17，电机电池17安装在每一的车轮支架2的正上方的车架1上。

当中置电机15旋转时，通过小链轮18带动链条19运动，链条19带动大链轮20转动，大链轮20带动各个车轮运转。其他的具体实施方式参照实施方式一。

实施例三

如图5所示，该实施方式的不同之处在于是把实施方式二的链条传动机构该为轴传动机构。传动齿轮箱固定在前轮支架2上，中置电机15固定在传动齿轮箱上，传动齿轮21的第一个齿轮固定在中置电机电机15的转动轴上，传动齿轮21最末端的齿轮上固定着传动轴22，传动轴22贯穿于前轮支架2，底端固定着传动锥形齿23，从动锥形齿24通过转动轴安装在各个车轮上，与传动锥形齿23啮合。

当中置电机15旋转时，通过传动齿轮21带动传动轴22转动，传动轴22转动时，底端的传动锥形齿23带动从动锥形齿24旋转，从而带动车轮转动。其他的具体实施方式参照实施方式一和实施方式二。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。