履带式割草机无人驾驶系统及割草机的制作方法

1.本实用新型属于割草机技术领域，涉及一种履带式割草机无人驾驶系统及割草机。


背景技术：

2.割草机的种类比较多，履带式割草机作为其中一种，由于其功率大、动力强，在除草、开荒中起着举足轻重的作用，被广泛应用于机场、球场、荒地开荒、果园、公园等场景。
3.现有的履带式割草机在除草过程中，大都通过人工遥控操作来控制，该方式面临以下问题：1、遥控操作复杂，遥控信号传输距离有限，需要人工伴随履带式割草机工作；2、人工控制在进行长时间工作后，很难达到高精度的工作要求，履带式割草机不可避免的出现行驶偏差，致使履带式割草机出现漏割或重复作业，效率低，直接导致生产成本和人力成本的增加；3、尤其是在林地、果园或坡度较大的地域进行除草时，障碍物较多，人员行走困难，伴随履带式割草机工作方式变得十分困难。


技术实现要素：

4.为了克服背景技术中的不足，本实用新型提供一种履带式割草机无人驾驶系统，目的在于，在履带式割草机上设置无人驾驶系统，实现履带式割草机的无人驾驶作业，不仅可以提高割草精度，减少重复作业，还可以提高割草的标准化程度，提高除草效率，降低生产成本，降低操作人员的劳动强度，节约人力成本。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种履带式割草机无人驾驶系统，包括用于安装在履带式割草机本体上的无人驾驶控制终端、rtk高精度天线和4g天线，以及通过4g网络与所述无人驾驶控制终端进行无线通讯的手持式电子设备；所述rtk高精度天线和4g天线均与所述无人驾驶控制终端电信号连接；
7.所述4g天线安装于履带式割草机的顶部，用于建立无人驾驶控制终端与所述手持式电子设备之间的无线通讯；
8.所述rtk高精度天线安装在履带式割草机本体的顶部中轴线上，用于向所述无人驾驶控制终端提供履带式割草机本体的方位信息；
9.所述手持式电子设备内设有控制程序，用于编辑包括路径规划在内的工作指令，并将所述工作指令发通过所述4g天线发送给所述无人驾驶控制终端；
10.所述无人驾驶控制终端内集成了无人驾驶控制器和导航装置；所述无人驾驶控制器与整车控制器vcu电信号连接，所述整车控制器vcu用于根据无人驾驶控制器的指令控制履带式割草机行走和割草作业；所述导航装置用于根据接收的所述工作指令和所述方位信息引导履带式割草机按照规划的路径进行割草作业。
11.作为一种优化技术方案，还包括激光雷达；所述激光雷达安装在履带割草机的前端顶部，用于扫描机体前方障碍物，并将所述障碍物信息传递给所述无人驾驶控制终端；所
述无人驾驶控制终端还用于根据接收的所述障碍物信息，修订规划路径，控制履带式割草机避开所述障碍物；所述无人驾驶控制器通过两路can通信接口分别与整车控制器vcu和激光雷达进行数据交互。
12.作为一种优化技术方案，所述导航装置为组合导航装置，包括用于提供姿态信息的惯导装置和用于提供位置信息的gnss装置。
13.作为一种优化技术方案，所述rtk高精度天线包括前后布置的两个天线，其中后置天线为用于接收卫星定位信息的主天线，前置天线为用于提供机体方向信息的副天线。
14.作为一种优化技术方案，为防止发射信号时相邻天线相互干扰，所以相邻天线应有一米以上的间隔距离。所述前置天线与后置天线之间的间距大于一米。
15.作为一种优化技术方案，所述手持式电子设备为手机或平板电脑任意一种；优选为手机，所述控制程序为手机内安装的app程序。
16.本实用新型还提供一种无人驾驶的履带式割草机，所述无人驾驶的履带式割草机包括以上任意一项所述的履带式割草机无人驾驶系统。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.(1)基于4g通讯的遥控方式，大大提高了无线信号的传输距离，为履带式割草机超视距的遥控操作奠定了基础，也为利用4g手机进行控制奠定了基础；
19.(2)手持式电子设备具有智能化和方便携带的优点，不仅能够通过智能化的控制程序简化遥控操作，还便于工作人员携带；
20.(3)基于rtk定位技术，在10km的范围内仍然可以保持足够的定位精度，使得履带式割草机长时间或较长的距离工作时，仍然具有高精度，直线精度可以达到
±
2.5cm，减少了行驶偏差，避免出现漏割或重复作业；
21.(4)当履带式割草机配备激光雷达时，能够检测比如果园里的行人、果树等障碍物，从而提高了在林地、果园等复杂环境下工作的适应能力。
22.(5)组合导航的方式，在保证导航精度的同时，使测量值冗余，提高整个系统的可靠性。
23.本实用新型实现履带式割草机的无人驾驶作业，不仅可以提高割草精度，减少重复作业，还可以提高割草的标准化程度，提高除草效率，降低生产成本，降低操作人员的劳动强度，节约人力成本。
附图说明
24.图1为本实用新型的实施例1的无人驾驶系统的连接结构示意图；
25.图2为本实用新型的实施例1的无人驾驶系统的工作流程图。
26.图中：1客户端手机、2无人驾驶控制终端、3rtk高精度天线、4 4g天线、5激光雷达、6整车控制器vcu；其中箭头表示相互连接的两个元器件的电信号传输方向。
具体实施方式
27.下面结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分优选实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并
非旨在限制本实用新型的保护范围。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.实施例1：请参阅图1-2；
29.本实用新型提供如下技术方案：一种履带式割草机无人驾驶系统，请参见图1，包括安装有专用app的客户端手机1、无人驾驶控制终端2(集成了无人驾驶控制器和组合导航)、rtk高精度天线3、4g天线4以及激光雷达5；其中客户端手机1用来给割草机下发任务、控制割草机的各项运动(代替遥控功能)和查看割草机的工况；无人驾驶控制终端2不仅集成了组合导航功能，还用来接收感知传感器激光雷达5的信号和4g通信的功能，还负责与整车控制器vcu 6通信；rtk高精度天线3用来获取割草机的定位和定向信息；激光雷达5用于获取割草机前方的环境信息，感知障碍物。
30.其中，所述的客户端手机1是用来设置作业区域，并通过4g网络把任务下发到无人驾驶控制终端2，无人驾驶控制终端2通过两路can通信接口分别与整车控制器vcu 6和激光雷达5进行数据交互，rtk高精度通过线束连接到无人驾驶控制终端2的相应端口上；另外，在非无人驾驶模式下，还可通过客户端手机1对割草机实施相应的操控(代替遥控功能)，比如前进、后退、割台升降等；还可通过其界面查看油量、时速等车辆信息。
31.本实施例的履带式割草机的无人驾驶系统硬件包括：无人驾驶控制终端2、rtk高精度天线3、4g天线4以及激光雷达5；其中将无人驾驶控制终端2通过螺丝固定在车身上，将rtk高精度天线3通过强磁铁或者3m强力胶稳固安装在割草机的顶部中轴线上，两天线布置时一前一后且距离要大于1米，后置天线为主天线提供卫星定位信息，前置天线为副天线提供方向信息；本施例通过将惯导装置提供的姿态信息和gnss提供的位置姿态信息相结合，能够长久保持姿态信息的高精度，为控制终端的纠偏控制提供可靠的保障；4g天线4安装于履带式割草机的顶部且不能被遮挡，与无人驾驶控制终端2相连，接收客户端手机1的通信指令；激光雷达5安装在割草机的前端顶部，与无人驾驶控制终端2相连，用来扫描前方行人、垃圾桶等障碍物信息，以便控制终端规划路径避开障碍物。
32.需要说明的是，本实施例仅从本系统的原理进行了介绍，对于一些细节，例如为建立4g通讯的基站、驱动电信号元件工作的电源、用于差分定位的差分基站、控制履带式割草机转向和制动的电控系统等，不是这些细节可以省略，而是这些细节不涉及本系统的工作原理，且均为现有技术，而未作详述。
33.作业时，工作流程请参考图2，打开作为手持式电子设备的客户端手机1，通过4g网络连接无人驾驶控制终端2，选择好作业区域后，会自动计算出优选的作业路径，以及起始点和收边路径，然后下发给无人驾驶控制终端2；将履带式割草机遥控开至作业区域内的起始点，切换至无人驾驶模式即可进行自动作业；作业过程中，可通过前方顶部安装的激光雷达5，检测障碍物(比如果园里的行人、果树等)，实现避障作业；作业过程中无人驾驶控制终端2定时向整车vcu发送指令，查看割草机的时速、油量等状态数据，再通过app界面显示出来，便于操作人员查看割草机的实时工况；区域作业完成后割草机自动停在路径终点，自动
保存作业数据，便于后期查看和调用。
34.此外，割草机在非工作区域内，可以切换至非无人驾驶模式，通过app界面操控割草机前后、左右的移动以及割台的升降等操作，代替遥控操作，而且通过4g网络通信，信号更稳定，也不受距离限制。
35.本实施例的履带式割草机无人驾驶系统，直线精度可以达到
±
2.5cm，有效地提高了作业效率；加装无人驾驶系统后，不仅节省了成本和劳动力，而且在恶劣环境下也可使用，误差也不会增大。
36.本实用新型未详述部分为现有技术；对于本领域的普通技术人员而言，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。