一種農(nóng)田作業(yè)機(jī)械專用直線行駛導(dǎo)航裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)田作業(yè)機(jī)械專用直線行駛導(dǎo)航裝置；屬于直線行駛導(dǎo)航裝置領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“精細(xì)農(nóng)業(yè)”，進(jìn)行農(nóng)情監(jiān)測、農(nóng)田作業(yè)的重要技術(shù)支持。在現(xiàn)代農(nóng)藝中，包括春耕起壟、播種等多項(xiàng)作業(yè)過程都需要農(nóng)田作業(yè)機(jī)械在行進(jìn)過程中保持直線行駛，對大地塊作業(yè)來講，其經(jīng)濟(jì)效益尤為明顯。以棉花精量直線播種為例，不僅節(jié)約種子，省去定苗工作量，而且作物植株分布均勻，通風(fēng)透光性好，能充分利用土壤的營養(yǎng)面積和水分，實(shí)現(xiàn)苗齊苗壯，達(dá)到提高產(chǎn)量的目的，故采用精量直線播種技術(shù)可以節(jié)約成本、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。農(nóng)田作業(yè)機(jī)械直線行駛導(dǎo)航裝置是實(shí)現(xiàn)棉花精量直線播種的技術(shù)核心之一，其工作性能的好壞直接影響播種質(zhì)量和出苗率。
[0003]目前，農(nóng)機(jī)導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域的導(dǎo)航方式多為GPS導(dǎo)航、機(jī)器視覺導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、電磁誘導(dǎo)導(dǎo)航等，這幾種導(dǎo)航方式在導(dǎo)航精度、復(fù)雜工況適應(yīng)性以及成本方面均存在其不足之處。應(yīng)用于農(nóng)田作業(yè)機(jī)械的直線行駛導(dǎo)航裝置，需要考慮農(nóng)機(jī)田間作業(yè)的復(fù)雜工況，既要確保直線行駛導(dǎo)航精度滿足要求，還需降低成本以便于推廣應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種農(nóng)田作業(yè)機(jī)械專用直線行駛導(dǎo)航裝置；目的在于提供一種農(nóng)田作業(yè)機(jī)械專用直線行駛導(dǎo)航裝置，該裝置可以獲取農(nóng)田作業(yè)機(jī)械偏離預(yù)設(shè)直線的角度，并直觀顯示于Android移動(dòng)終端，輔助駕駛員實(shí)現(xiàn)農(nóng)田作業(yè)機(jī)械的直線行駛，具有精度高、穩(wěn)定性好以及操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，可滿足農(nóng)田作業(yè)機(jī)械的直線行駛導(dǎo)航要求。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:6軸運(yùn)動(dòng)處理單元采集農(nóng)田作業(yè)機(jī)械偏轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，地磁測量單元采集地磁偏角數(shù)據(jù)，MCU微控制器單元負(fù)責(zé)將6軸運(yùn)動(dòng)處理單元和地磁測量單元采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理得到農(nóng)田作業(yè)機(jī)械偏離預(yù)設(shè)直線的角度，并將其通過W1-Fi無線通信單元上傳至Android移動(dòng)終端，充電鋰電池單元實(shí)現(xiàn)對6軸運(yùn)動(dòng)處理單元、地磁測量單元、MCU微控制器單元以及W1-Fi無線通信單元的獨(dú)立供電，Android移動(dòng)終端可實(shí)現(xiàn)直線導(dǎo)航數(shù)據(jù)的直觀顯示以及直線導(dǎo)航裝置的實(shí)時(shí)操控。
[0006]一種農(nóng)田作業(yè)機(jī)械專用直線行駛導(dǎo)航裝置，包括6軸運(yùn)動(dòng)處理單元、地磁測量單元、MCU微控制器單元、W1-Fi無線通信單元、充電鋰電池單元以及Android移動(dòng)終端；
[0007]所述6軸運(yùn)動(dòng)處理單元由3軸MEMS陀螺儀和3軸MEMS加速度計(jì)組成；所述6軸運(yùn)動(dòng)處理單元與MCU微控制器單元采用I2C通訊連接，用于測量農(nóng)田作業(yè)機(jī)械的偏轉(zhuǎn)角度；
[0008]所述地磁測量單元與MCU微控制器單元采用I2C通訊連接，用于測量地磁偏轉(zhuǎn)角度；
[0009]所述MCU微控制器單元通過W1-Fi無線通信單元與Android移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)無線通信連接，用于對6軸運(yùn)動(dòng)處理單元與地磁測量單元的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合以及預(yù)處理，并將導(dǎo)航數(shù)據(jù)無線上傳至Android移動(dòng)終端；
[0010]所述充電鋰電池單元采用大容量可充電鋰電池組，用于對6軸運(yùn)動(dòng)處理單元、地磁測量單元、MCU微控制器單元以及W1-Fi無線通信單元的獨(dú)立供電。
[0011]所述Android移動(dòng)終端用于實(shí)現(xiàn)直線導(dǎo)航數(shù)據(jù)的直觀顯示以及直線導(dǎo)航裝置的實(shí)時(shí)操控。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0013]1、利用6軸運(yùn)動(dòng)處理單元和地磁測量單元的配合實(shí)現(xiàn)對農(nóng)田作業(yè)機(jī)械偏離預(yù)設(shè)直線角度的測量，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，確保了導(dǎo)航精度；
[0014]2、采用W1-Fi無線通信與Android移動(dòng)終端等移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)田作業(yè)機(jī)械直線行駛導(dǎo)航信息的直觀顯示以及導(dǎo)航裝置的實(shí)時(shí)操控，操作簡便，極大地提高了靈活性和可擴(kuò)展性；
[0015]3、使用大容量可充電鋰電池組作為6軸運(yùn)動(dòng)處理單元、地磁測量單元、MCU微控制器單元以及W1-Fi無線通信單元的獨(dú)立供電電源。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低廉，具有體積小，可靠性尚等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0016]圖1是一種農(nóng)田作業(yè)機(jī)械專用直線行駛導(dǎo)航裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1:參照圖1。一種農(nóng)田作業(yè)機(jī)械專用直線行駛導(dǎo)航裝置，包括6軸運(yùn)動(dòng)處理單元、地磁測量單元、MCU微控制器單元、W1-Fi無線通信單元、充電鋰電池單元以及Android移動(dòng)終端；
[0018]所述6軸運(yùn)動(dòng)處理單元為應(yīng)美盛公司產(chǎn)品MPU6050，其與MCU微控制器單元采用I2C通訊連接，用于測量農(nóng)田作業(yè)機(jī)械的偏轉(zhuǎn)角度；
[0019]所述地磁測量單元為霍尼韋爾公司產(chǎn)品HMC5883L，其與MCU微控制器單元采用I2C通訊連接，用于測量地磁偏轉(zhuǎn)角度；
[0020]所述MCU微控制器單元為意法半導(dǎo)體公司產(chǎn)品STM32F103C8T6，其通過W1-Fi無線通信單元與Android移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)無線通信連接，用于對6軸運(yùn)動(dòng)處理單元與地磁測量單元的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合以及預(yù)處理，并將導(dǎo)航數(shù)據(jù)無線上傳至Android移動(dòng)終端；
[0021]所述充電鋰電池單元采用大容量可充電鋰電池組，用于對6軸運(yùn)動(dòng)處理單元、地磁測量單元、MCU微控制器單元以及W1-Fi無線通信單元的獨(dú)立供電；
[0022]所述Android移動(dòng)終端選用聯(lián)想S6000型平板電腦，安裝有TCP網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手通用應(yīng)用程序，用于實(shí)現(xiàn)直線導(dǎo)航數(shù)據(jù)的直觀顯示以及直線導(dǎo)航裝置的實(shí)時(shí)操控。
[0023]實(shí)施例2:以福田雷沃M254-E拖拉機(jī)為試驗(yàn)平臺，將6軸運(yùn)動(dòng)處理單元、地磁測量單元、MCU微控制器單元、W1-Fi無線通信單元以及充電鋰電池單元密封于防水盒中，將防水盒固定于拖拉機(jī)前配重架中心位置，將安裝有TCP網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手應(yīng)用程序的Android移動(dòng)終端放置于拖拉機(jī)駕駛臺，方便駕駛員觀察操作。將石灰劃線器安裝在拖拉機(jī)配重架下端，用來標(biāo)記拖拉機(jī)行走路徑。
[0024]首先在路面兩端確定2個(gè)點(diǎn)A、B，AB直線距離大于100m，在AB兩點(diǎn)間擺放一條白色尼龍線作為導(dǎo)航基準(zhǔn)線。將預(yù)設(shè)直線指向設(shè)定為AB直線方向，打開石灰劃線器開關(guān)，駕駛員開始拖拉機(jī)導(dǎo)航作業(yè)。將石灰劃線器記錄的拖拉機(jī)行走路徑與導(dǎo)航基準(zhǔn)線進(jìn)行比較，用米尺對測量兩者之間的垂直距離。取多組行程以及多組行駛速度作重復(fù)試驗(yàn)，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析比較。
[0025]經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，拖拉機(jī)行駛速度小于等于0.95m/s時(shí)，每50m直線跟蹤偏差小于7.8cm，滿足《農(nóng)業(yè)機(jī)械田間作業(yè)系列標(biāo)準(zhǔn)》以及現(xiàn)代農(nóng)藝要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種農(nóng)田作業(yè)機(jī)械專用直線行駛導(dǎo)航裝置，包括大容量可充電鋰電池組組成的充電鋰電池單元；其特征在于還包括由充電鋰電池單元供電的6軸運(yùn)動(dòng)處理單元、地磁測量單元、MCU微控制器單元、W1-Fi無線通信單元和Android移動(dòng)終端； 所述6軸運(yùn)動(dòng)處理單元由3軸MEMS陀螺儀和3軸MEMS加速度計(jì)組成；所述6軸運(yùn)動(dòng)處理單元與MCU微控制器單元采用I2C通訊連接，用于測量農(nóng)田作業(yè)機(jī)械的偏轉(zhuǎn)角度；所述地磁測量單元與MCU微控制器單元采用I2C通訊連接，用于測量地磁偏轉(zhuǎn)角度；所述MCU微控制器單元通過W1-Fi無線通信單元與Android移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)無線通信連接，用于對6軸運(yùn)動(dòng)處理單元與地磁測量單元的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合以及預(yù)處理，并將導(dǎo)航數(shù)據(jù)無線上傳至Android移動(dòng)終端； 所述Android移動(dòng)終端用于實(shí)現(xiàn)直線導(dǎo)航數(shù)據(jù)的直觀顯示以及直線導(dǎo)航裝置的實(shí)時(shí)操控。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種農(nóng)田作業(yè)機(jī)械專用直線行駛導(dǎo)航裝置，包括6軸運(yùn)動(dòng)處理單元、地磁測量單元、MCU微控制器單元、Wi-Fi無線通信單元、充電鋰電池單元以及Android移動(dòng)終端；本實(shí)用新型利用6軸運(yùn)動(dòng)處理單元與地磁測量單元的配合獲取農(nóng)田作業(yè)機(jī)械偏離預(yù)設(shè)行駛直線的角度，并通過Wi-Fi無線通信單元將MCU預(yù)處理過的直線導(dǎo)航數(shù)據(jù)上傳至Android移動(dòng)終端，Android移動(dòng)終端可實(shí)現(xiàn)直線導(dǎo)航信息的直觀顯與直線導(dǎo)航裝置的實(shí)時(shí)操控。它提供了一種操作簡便、穩(wěn)定性好、精度高的直線行駛導(dǎo)航裝置，專用于農(nóng)田作業(yè)機(jī)械的田間作業(yè)。
【IPC分類】G01C21/00
【公開號】CN204924256
【申請?zhí)枴緾N201520734667
【發(fā)明人】宋華魯, 宋占華, 張曉輝, 閆銀發(fā), 李法德, 孫學(xué)振
【申請人】山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月22日