一種自動施肥機及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自動施肥機，包括：運載車；施肥機構，其設置在運載車頂部，包括：肥料箱和設置在肥料箱下方的出料裝置；動力裝置，其采用蓄電池箱，為施肥機提供動力源；以及中控箱，其設置在運載車底部，連接施肥機構和運載車，能夠自動調整施肥間距、施肥量和施肥速度，充分提高了施肥效率，還提供了一種自動施肥機控制方法，通過精準控制施肥機的施肥速度，實現(xiàn)施肥量的精準控制。
【專利說明】
-種自動施肥機及其控制方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機械領域，具體設及一種施肥機及其控制方法。
【背景技術】
[0002] 我國現(xiàn)在的農(nóng)田施肥方式基本W(wǎng)人工為主，機器為輔;對于處于農(nóng)作物生長期需 要施肥的農(nóng)田，為了不損壞農(nóng)作物難W使用大型施肥機械，自動化程度不高、施肥技術單一 且落后;現(xiàn)在大多數(shù)肥料采用丟肥，即直接灑到地面上便可很好的讓地面吸收，但一般的施 肥機不能有效地調整施肥間距、施肥量和施肥速度，造成了巨大的勞動量，效率低下。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明設計開發(fā)了一種自動施肥機，解決了上述【背景技術】中的缺陷，能夠自動調 整施肥間距、施肥量和施肥速度，充分提高了施肥效率。
[0004] 本發(fā)明還有一個目的是提供了一種自動施肥機控制方法，通過調節(jié)施肥機的施肥 速度，進而控制得到目標施肥量。
[0005] 本發(fā)明提供的技術方案為：
[0006] -種自動施肥機，包括：
[0007] 運載車；
[000引施肥機構，其設置在所述運載車頂部，所述施肥結構還包括:肥料箱和設置在所述 肥料箱下方的出料裝置；
[0009] 動力裝置，其采用蓄電池箱，為施肥機提供動力；W及
[0010] 中控箱，其設置在所述運載車底部，連接所述施肥機構和運載車，包括：
[0011] 數(shù)據(jù)采集處理裝置，用于檢測運載車行駛速度和方向W及施肥機構的施肥速度；
[0012] 微處理器，其連接所述數(shù)據(jù)采集處理裝置，并能夠將所述數(shù)據(jù)采集裝置檢測到的 數(shù)據(jù)利用無線傳輸傳遞給無線終端，并能夠接收無線終端的控制信號；
[0013] 控制裝置，其連接所述施肥機構和運載車，接收所述微處理器傳遞的控制信號，用 于調整施肥間距及施肥速度。
[0014] 優(yōu)選的是，所述運載車還包括：
[001引承重底盤；
[0016] 車輪，其采用實屯、花紋輪胎，設置在所述承重底盤底部；
[0017] 轉向機構，其由轉向電機驅動，設置在所述車輪的前輪位置，用于調整所述運載車 運動方向。優(yōu)選的是，所述承重底盤采用折彎板。
[0018] 優(yōu)選的是，所述肥料箱為箱體結構，并在一側靠近底端位置設置有兩個出料口。
[0019] 優(yōu)選的是，還包括攬拌裝置，其設置在所述肥料箱內部，W促進肥料下送。
[0020] 優(yōu)選的是，所述出料裝置包括：
[0021 ]軟套管，其為可折疊式軟管，套設在所述出料口位置；
[0022]下料管，連接所述軟套管；
[0023] 突出連接塊，其設置在所述出料裝置底部，內部設置有圓孔，所述軟套管和下料管 穿過所述圓孔；
[0024] 卡銷，其設置在所述下料管和軟套管連接位置；
[0025] 卡槽，其套設在所述突出連接塊上，所述卡銷能夠在所述卡槽內橫向移動并通過 所述卡槽固定。
[0026] 優(yōu)選的是，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括：
[0027] 前置攝像頭，其設置在所述運載車前方，用于監(jiān)控所述運載車運動軌跡；
[0028] 邊距傳感器，其設置在所述運載車兩側，用于檢測施肥機與塊間旁農(nóng)作物的間距；
[0029] 肥面?zhèn)鞲衅?，其設置在所述肥料箱內部，用于檢測肥料下降高度和下降速度。
[0030] 本發(fā)明的目的還可W由一種自動施肥機的控制方法實現(xiàn)，包括：
[0031] 所述微處理器進行數(shù)據(jù)接收，并將所述數(shù)據(jù)傳遞給手機終端，其中包括:通過所述 邊距傳感器檢測施肥機與塊旁農(nóng)作物的間距，所述肥面?zhèn)鞲衅鳈z測肥料下降高度和下降速 度，前置攝像頭監(jiān)控運載車行進路線；
[0032] 手機終端，根據(jù)所述數(shù)據(jù)和預設的目標施肥量，計算出施肥機的施肥速度和施肥 間距，并將控制信號傳遞給控制裝置；
[0033] 所述控制裝置接收手機終端傳遞的控制信號，調整施肥機的施肥速度和施肥間 距，進而控制得到目標施肥量。
[0034] 優(yōu)選的是，所述施肥機的施肥速度為，
[0035]
[0036] 其中C為糖率系數(shù)，R為下料管內徑山為肥料箱內肥面高度，V功肥面下降速度，Q 為目標施藥量;g為重力加速度，L為卡槽寬度，li為施肥間距，P為單位體積的肥料質量。
[0037] 所述施肥間距為，li = sa+sb+s-2m
[0038] 其中，Sa左邊距傳感器與左塊旁農(nóng)作物的間距，Sb右邊距傳感器與右塊旁農(nóng)作物的 間距，S為兩邊距傳感器距離，m為地面肥料與農(nóng)作物建議距離。
[0039] 本發(fā)明所述的有益效果
[0040] 1、本發(fā)明提供的一種自動施肥機。使用范圍較廣泛，采用動力強勁小車底盤與施 肥機相結合，具有很強的機動性和越野性能，能夠適應多種田間路面狀況。
[0041] 2、本發(fā)明提供的一種自動施肥機是基于Arduino的單片機控制系統(tǒng)及手機智能終 端控制，結合反饋信息W及實際情況，根據(jù)需求智能自動控制小車行進與施肥機工作，控制 施肥間距、施肥量和施肥速度;充分提高施肥效率，解放勞動力。
[0042] 3、本發(fā)明采用模塊化、系統(tǒng)化、標準化的設計理念:所有零部件設計及選用在技術 參數(shù)上保持一致性。
[0043] 4、本發(fā)明還自動施肥機控制方法，通過精準控制施肥機的施肥速度，實現(xiàn)施肥量 的精準控制。
【附圖說明】
[0044] 圖1為本發(fā)明所述的自動施肥機的結構示意圖。
[0045] 圖2為本發(fā)明所述的施肥機構結構示意圖。
[0046] 圖3為本發(fā)明所述的出料口結構示意圖。
[0047] 圖4為本發(fā)明另一實施例的控制原理示意圖。
【具體實施方式】
[0048] 下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明，W令本領域技術人員參照說明書文 字能夠據(jù)W實施。
[0049] 如圖1所示，本發(fā)明提供的自動施肥機，包括:運載車、施肥機構、動
[0050] 力裝置和中控箱。
[0051] 其中，運載車包括:承重底盤110,作為一種優(yōu)選，承重底盤110和運載車骨架均采 用折彎板，耗材少且強度高；
[0052] 車輪120，其采用實屯、花紋輪胎，設置在承重底盤110底部；
[0053] 轉向機構130,其由轉向電機140驅動，設置在車輪120的前輪位置，用于調整運載 車的運動方向。
[0054] 如圖2、3所示，施肥機構，其設置在運載車頂部，包括：
[0055] 肥料箱210，其為箱體結構，并在一側靠近底端位置設置有兩個出料口 220，作為一 種優(yōu)選，肥料箱210內設置有攬拌裝置211，促進肥料下送;W及
[0056] 出料裝置，其設置在肥料箱210下方的；
[0057] 軟套管230，其為可折疊式軟管，套設在出料口 220位置；
[0化引下料管240,連接軟套管230;
[0059] 突出連接塊250,其設置在出料裝置底部，內部設置有圓孔，軟套管230和下料管 240穿過所述圓孔。
[0060] 卡銷270，其設置在下料管240和軟套管230連接位置；
[0061] 卡槽160,其套設在所述突出連接塊上，所述卡銷能夠在所述卡槽內橫向移動并通 過所述卡槽固定。
[0062] 出料口 220位于施肥機構的后端兩邊，卡裝于肥料箱210突出連接塊250中，通過可 軟套管230與肥料箱出料口 220連接；軟套管230和肥料管240連通并能夠穿過突出連接塊 250,在突出連接塊250的圓孔內移動，卡銷270固定在軟套管230和下料管240的連接處，因 此通過移動卡銷270可改變軟套管230的伸縮長度，卡銷270能夠橫向移動并通過卡槽260固 定，下料管240也可自行旋轉，通過卡銷270橫向移動和下料管240旋轉共同調節(jié)施肥間距。
[0063] 動力裝置300,其采用蓄電池箱，為施肥機提供動力源;主要通過主電動機310傳出 動力經(jīng)過減速裝置320帶動裝置前行及經(jīng)過鏈條330帶動肥料箱210中攬拌裝置211的轉動， 同時通過轉向電機140傳出動力帶動轉向機構130實現(xiàn)轉向。W及
[0064] 中控箱400，其設置在運載車底部，連接施肥機構和運載車，包括：
[0065] 數(shù)據(jù)采集處理裝置，用于檢測運載車行駛速度和方向W及施肥機構的施肥速度； 其包括
[0066] 前置攝像頭510，其設置在運載車前方，用于監(jiān)控運載車運動軌跡；
[0067] 邊距傳感器520，其設置在運載車兩側，用于檢測施肥機與塊間旁農(nóng)作物的間距；
[0068] 肥面?zhèn)鞲衅?30,其設置在所述肥料箱210內部，用于檢測肥料下降高度和下降速 度。
[0069] 微處理器，其連接數(shù)據(jù)采集處理裝置，并能夠將數(shù)據(jù)采集裝置檢測到的數(shù)據(jù)利用 無線傳輸數(shù)據(jù)傳遞給無線終端，并能夠接收無線終端的控制信號；
[0070] 控制裝置，其連接施肥機構和運載車，接收微處理器傳遞的控制信號，用于調整施 肥間距及施肥速度。
[0071] 施肥機在塊間按設定路線前行時，前置攝像頭510采集的路況信息與蓄電量共同 組成反饋信號I，肥面?zhèn)鞲衅?30測得的肥料面高度及下降速度組成了反饋信號Π ，邊置傳 感器530測得的路線偏差信息為反饋信號虹，基于Arduino的控制系統(tǒng)(微處理器)對反饋信 號i、n、m進行識別處理，做出相應的調節(jié)，保證反饋后的正常工作。
[0072] 當遇到障礙時，可人為在手機控制終端通過辨別前置攝像頭510傳輸?shù)膱D像信息 來遠程操控，改變動力級數(shù)進行越障，W適應各種田間路面。
[0073] 邊距傳感器520主要用來邊距測量，保證裝置正常前進，具體原理是通過感觸塊間 旁農(nóng)作物，產(chǎn)生壓力給予警報，經(jīng)放大電路，A/D轉換電路，傳送至微處理器進行反饋調節(jié)， 經(jīng)電路控制轉向電機140帶動轉向機構130運動改變裝置前輪角度。
[0074] -種自動施肥機的控制方法，包括W下步驟：
[0075] 所述微處理器進行數(shù)據(jù)接收，并將所述數(shù)據(jù)傳遞給手機終端，其中包括:通過邊距 傳感器520檢測施肥機與塊旁農(nóng)作物的間距，肥面?zhèn)鞲衅?30檢測肥料下降高度和下降速 度，前置攝像頭510監(jiān)控運載車行進路線；
[0076] 手機終端，根據(jù)數(shù)據(jù)和預設的目標施肥量，計算出施肥機的施肥速度和施肥間距， 并將控制信號傳遞給控制裝置。
[0077] 控制裝置接收手機終端傳遞的控制信號，調整施肥機的施肥速度和施肥間距，進 而控制得到目標施肥量。
[0078] 其中，施肥機的施肥速度
[0079]
[0080] 其中C為糖率系數(shù)，其為3.1?/品;R為下料管內徑，其單位為m; hi為肥料箱內肥面高 度，其單位為m; VI為肥面下降速度，其單位為m/s ; Q為目標施肥量;其單位為Kg; g為重力加 速度，其單位為m/s2;L為卡槽寬度，其單位為m;li為施肥間距，其單位為m，P為單位體積的肥 料質量，其單位為Kg/m3。
[0081 ] 其中施肥間距為，li = sa+sb+s-2m
[0082]其中，sa左邊距傳感器與左塊旁農(nóng)作物的間距，其單位為m;sb右邊距傳感器與右塊 旁農(nóng)作物的間距，其單位為m; S為兩邊距傳感器距離，其單位為m ;m為地面肥料與農(nóng)作物建 議距離，其單位為m。
[0083] 如圖3所示，在另一實施例中，上述所述的工作方式的實現(xiàn)基于本裝置的控制方 法，目的為實現(xiàn)小車和施肥的智能控制：
[0084] 步驟1，輸入變量為反饋信號I、Π 、虹所傳遞的路況信息、肥料面高度及下降速度 和路線偏差信息所轉換成的數(shù)字信息；
[0085] 步驟2,將輸入變量的數(shù)字信息與中控箱400中的控制器中設定的施肥標準和施肥 路線做出比較并進行判斷，計算出偏差，如有偏差將啟動提醒和報警程序；
[0086] 步驟3,控制器根據(jù)算出的偏差，按照設定的計算程序計算出需要調整的數(shù)據(jù)，并 發(fā)出相應的命令信息到主電機310和轉向電機140等被控單元；
[0087] 步驟4,主電機310和轉向電機140根據(jù)命令信息改變運轉速度或者方向，同時偏差 信息不斷被反饋和計算，直到滿足設定標準并解除提醒和報警程序，最終實現(xiàn)對施肥及其 路線的智能控制。
[0088] 盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列 運用，它完全可W被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地 實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限 于特定的細節(jié)和運里示出與描述的圖例。
【主權項】
1. 一種自動施肥機，其特征在于，包括： 運載車； 施肥機構，其設置在所述運載車頂部，所述施肥結構還包括:肥料箱和設置在所述肥料 箱下方的出料裝置； 動力裝置，其采用蓄電池箱，為施肥機提供動力；以及 中控箱，其設置在所述運載車底部，連接所述施肥機構和運載車，包括： 數(shù)據(jù)采集處理裝置，用于檢測運載車行駛速度和方向以及施肥機構的施肥速度； 微處理器，其連接所述數(shù)據(jù)采集處理裝置，并能夠將所述數(shù)據(jù)采集裝置檢測到的數(shù)據(jù) 利用無線傳輸傳遞給無線終端，并能夠接收無線終端的控制信號； 控制裝置，其連接所述施肥機構和運載車，接收所述微處理器傳遞的控制信號，用于調 整施肥間距及施肥速度。2. 根據(jù)權利要求1所述的自動施肥機，其特征在于，所述運載車還包括： 承重底盤； 車輪，其采用實心花紋輪胎，設置在所述承重底盤底部； 轉向機構，其由轉向電機驅動，設置在所述車輪的前輪位置，用于調整所述運載車運動 方向。3. 根據(jù)權利要求2所述的自動施肥機，其特征在于，所述承重底盤采用折彎板。4. 根據(jù)權利要求1所述的自動施肥機，其特征在于，所述肥料箱為箱體結構，并在一側 靠近底端位置設置有兩個出料口。5. 根據(jù)權利要求4所述的自動施肥機，其特征在于，還包括攪拌裝置，其設置在所述肥 料箱內部，以促進肥料下送。6. 根據(jù)權利要求1或5所述的自動施肥機，其特征在于，所述出料裝置包括： 軟套管，其為可折疊式軟管，套設在所述出料口位置； 下料管，連接所述軟套管； 突出連接塊，其設置在所述出料裝置底部，內部設置有圓孔，所述軟套管和下料管穿過 所述圓孔； 卡銷，其設置在所述下料管和軟套管連接位置； 卡槽，其套設在所述突出連接塊上，所述卡銷能夠在所述卡槽內橫向移動并通過所述 卡槽固定。7. 根據(jù)權利要求1所述的自動施肥機，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括： 前置攝像頭，其設置在所述運載車前方，用于監(jiān)控所述運載車運動軌跡； 邊距傳感器，其設置在所述運載車兩側，用于檢測施肥機與垅旁農(nóng)作物的間距； 肥面?zhèn)鞲衅鳎湓O置在所述肥料箱內部，用于檢測肥料下降高度和下降速度。8. 根據(jù)權利要求1所述的自動施肥機，其特征在于，所述無線終端為手機。9. 一種自動施肥機的控制方法，其特征在于，包括： 所述微處理器進行數(shù)據(jù)接收，并將所述數(shù)據(jù)傳遞給手機終端，其中包括:通過所述邊距 傳感器檢測施肥機與垅旁農(nóng)作物的間距，所述肥面?zhèn)鞲衅鳈z測肥料下降高度和下降速度， 前置攝像頭監(jiān)控運載車行進路線； 手機終端，根據(jù)所述數(shù)據(jù)和預設的目標施肥量，計算出施肥機的施肥速度和施肥間距， 并將控制信號傳遞給控制裝置； 所述控制裝置接收手機終端傳遞的控制信號，調整施肥機的施肥速度和施肥間距，進 而控制得到目標施肥量。10.根據(jù)權利要求9所述的自動施肥機的控制方法，其特征在于，所述施肥機的施肥速 度為，其中c為糙率系數(shù)，R為下料管內徑，In為肥料箱內肥面高度，Vl為肥面下降速度，Q為目 標施藥量;g為重力加速度，L為卡槽寬度，h為施肥間距，P為單位體積的肥料質量； 所述施肥間距為，1 i = sa+sb+s_2m 其中，sa左邊距傳感器與左垅旁農(nóng)作物的間距，Sb右邊距傳感器與右垅旁農(nóng)作物的間 距，s為兩邊距傳感器距離，m為地面肥料與農(nóng)作物建議距離。
【文檔編號】G05B19/042GK105917828SQ201610269789
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】雷雨龍, 劉增印, 王書杰
【申請人】吉林大學