本发明涉及一种温室设施农业自动化平台的设计方法，属于农业自动化技术领域。
背景技术：
设施农业是在人们生活水平不断提高的同时发展起来的，是在人为可控环境保护设施下的农业生产；目前已由简易塑料大棚、温室发展到具有人工环境控制设施的自动化、机械化程度极高的现代化大型温室和植物工厂；由于其投入高的特点，设施农业在具有高附加值、高效益、高科技含量的设施园艺领域发展迅速，其栽培主要对象为蔬菜、花卉和果树；设施农业是提高农业生产效率的最有效途径，现已经广泛应用于园艺植物和重要经济作物生产，并且应用范围日益广泛；设施农业机械，是指适合设施农业耕作、栽培、收获等农艺特点，并在各类设施中工作的农业机械；温室农业机械在从初始形态向高级形态发展的过程中，自动化和无人化一直是其发展的方向和追求的目标，其自动化程度的高低也代表着各国温室农业的发展水平；现代温室农业自动化技术主要包括温室环境的自动化控制技术和温室的自动化作业生产技术两个方面；温室农业自动化的关键技术是自动化作业生产技术，主要包括自动耕耘、育苗、栽培、施肥、病虫害防治、收获、包装以及搬运等繁琐的重复性作业；能有效减少劳动力的投入，保护人身安全健康，降低人工成本；但在温室农业环境自动化控制技术高速发展的同时，由于温室农业自身特点等因素的影响，自动化作业生产技术发展比较缓慢，设计研发出的比较成熟的自动化作业系统有限，成为制约温室农业快速发展的瓶颈。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提出了一种温室设施农业自动化平台的设计方法，降低农民的工作强度，解放农村劳动力，降低成本提高收益。
本发明的温室设施农业自动化平台的设计方法，所述方法包括以下步骤：
第一步，介绍设施农业和设施机械的背景，以及国内外发展状况；阐述针对目前国内状况而提出的自动化作业平台的构造，以及工作环境和工作原理，了解了目前通用的自动行走机构的导引方式；在此基础上针对自动化作业平台的工作要求，对自动化作业平台的悬挂接装置进行了深入的研究；
第二步，介绍悬挂装置各零部件的初步设计，做好运动学和动力学分析的基础工作；介绍180°转位原理和动力的来源；介绍该转位结构所用转位汽缸的设计参数和齿轮的设计参数；根据所用驱动方式，介绍了180°转位装置到位后停止和锁紧的方式；
a.缸径为64mm的汽缸在气压为0.7mpa条件下工作；
b.缸径为50mm的汽缸在气压为0.8mpa条件下工作；
通过对180°转位机构进行运动仿真验证两套方案中，汽缸推力是否可以使转位机构平稳转到位；从理论上分析转位机构平稳转动180“时所需力的大小，判断所选汽缸是否合适；
通过对仿真结果分析，得出悬挂装置180°转向时推力以132.68n为宜，压力为0.8mpa，汽缸缸径以50mm为宜；
第三步，首先介绍悬挂装置的升降机构、横移机构运动原理及动力来源；确定在升降机构、横移机构中均采用链条传动；由于现在是初步设计阶段，动力来源采用手摇驱动；其次对升降机构和横移机构到位后的停止和锁紧机构进行初步设计；最后对升降机构和横移机构进行运动仿真，验证机构所用驱动方式是否合理，在初步设计中采用手动驱动时，横移机构沿横梁移动时所需施加在手柄上的驱动力及升降机构平稳上下移动时所需施加在手柄上的驱动力是否超过操作者所能提供驱动力的范围；
通过对仿真结果分析，可以得出在5分钟内，操作者可以通过手轮盘驱动升降机构以低于50mm/s速度沿纵梁移动，通过手轮盘驱动横移机构以低于100mm/s速度沿横梁移动；
第四步，从概念设计、结构设计和零件设计三个阶段介绍农具库的初步设计，介绍农机具挂接部件的初步设计，且简要介绍农机具存放位置的确认与对准方式；初步设定农具库定架上横梁倾角分别为1.5°、2°和2.5°，通过对农具库进行运动仿真分析，从中找出一个较好的倾角；对农机具存放时进行运动仿真，目的是在总体坐标系y方向确定一个合适的驱动力，使农机具受到驱动力的作用后可以沿总体坐标系y方向平稳移动；
仿真结果表明农具库定架横梁倾角以1.5°为宜，沿总体坐标系y方向以227.9n力驱动农机具在农机具挂架上移动时，可以使农机具平稳移动。
本发明与现有技术相比较，本发明的温室设施农业自动化平台的设计方法，降低农民的工作强度，解放农村劳动力，降低成本提高收益；采用一个平台可以挂接不同的农具设备，实现一个作业平台可以对不同作物不同时期的不同作业需求，可以减少单一设备的重复投资，降低温室农业的成本；采用这种农机机体挂接方式从根本上解决工作效率低的难题，提高生产效率；构建与之相应的农具库后，结合整套控制系统，完全可以实现全面自动化作业。
具体实施方式
本发明的温室设施农业自动化平台的设计方法，所述方法包括以下步骤：
第一步，介绍设施农业和设施机械的背景，以及国内外发展状况；阐述针对目前国内状况而提出的自动化作业平台的构造，以及工作环境和工作原理，了解了目前通用的自动行走机构的导引方式；在此基础上针对自动化作业平台的工作要求，对自动化作业平台的悬挂接装置进行了深入的研究；
第二步，介绍悬挂装置各零部件的初步设计，做好运动学和动力学分析的基础工作；介绍180°转位原理和动力的来源；介绍该转位结构所用转位汽缸的设计参数和齿轮的设计参数；根据所用驱动方式，介绍了180°转位装置到位后停止和锁紧的方式；
a.缸径为64mm的汽缸在气压为0.7mpa条件下工作；
b.缸径为50mm的汽缸在气压为0.8mpa条件下工作；
通过对180°转位机构进行运动仿真验证两套方案中，汽缸推力是否可以使转位机构平稳转到位；从理论上分析转位机构平稳转动180“时所需力的大小，判断所选汽缸是否合适；
通过对仿真结果分析，得出悬挂装置180°转向时推力以132.68n为宜，压力为0.8mpa，汽缸缸径以50mm为宜；
第三步，首先介绍悬挂装置的升降机构、横移机构运动原理及动力来源；确定在升降机构、横移机构中均采用链条传动；由于现在是初步设计阶段，动力来源采用手摇驱动；其次对升降机构和横移机构到位后的停止和锁紧机构进行初步设计；最后对升降机构和横移机构进行运动仿真，验证机构所用驱动方式是否合理，在初步设计中采用手动驱动时，横移机构沿横梁移动时所需施加在手柄上的驱动力及升降机构平稳上下移动时所需施加在手柄上的驱动力是否超过操作者所能提供驱动力的范围；
通过对仿真结果分析，可以得出在5分钟内，操作者可以通过手轮盘驱动升降机构以低于50mm/s速度沿纵梁移动，通过手轮盘驱动横移机构以低于100mm/s速度沿横梁移动；
第四步，从概念设计、结构设计和零件设计三个阶段介绍农具库的初步设计，介绍农机具挂接部件的初步设计，且简要介绍农机具存放位置的确认与对准方式；初步设定农具库定架上横梁倾角分别为1.5°、2°和2.5°，通过对农具库进行运动仿真分析，从中找出一个较好的倾角；对农机具存放时进行运动仿真，目的是在总体坐标系y方向确定一个合适的驱动力，使农机具受到驱动力的作用后可以沿总体坐标系y方向平稳移动；
仿真结果表明农具库定架横梁倾角以1.5°为宜，沿总体坐标系y方向以227.9n力驱动农机具在农机具挂架上移动时，可以使农机具平稳移动。
本发明的温室设施农业自动化平台的设计方法，降低农民的工作强度，解放农村劳动力，降低成本提高收益；采用一个平台可以挂接不同的农具设备，实现一个作业平台可以对不同作物不同时期的不同作业需求，可以减少单一设备的重复投资，降低温室农业的成本；采用这种农机机体挂接方式从根本上解决工作效率低的难题，提高生产效率；构建与之相应的农具库后，结合整套控制系统，完全可以实现全面自动化作业。
上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。