本實(shí)用新型屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于空間定位的田間作業(yè)裝置。

背景技術(shù)：

農(nóng)作物的種植是要求保證一定密度的，因此其播種和移栽都需要在田間定位。

以水稻為例，機(jī)械插秧時(shí)，采用分插速度和插秧機(jī)行進(jìn)速度機(jī)械或電控聯(lián)動的方法，行進(jìn)速度快則分插快，行進(jìn)速度慢則分插慢，從而保證秧苗的株距符合生產(chǎn)要求。這里，插秧機(jī)的每一次插秧動作，相當(dāng)于對田間特定位置的一次標(biāo)記。

水稻穴直播是一種廣泛應(yīng)用的栽培方式，已有的技術(shù)也都是采用排種速度和播種機(jī)行進(jìn)速度機(jī)械或電控聯(lián)動的方法，行進(jìn)速度快則排種快，行進(jìn)速度慢則排種慢，從而保證播種間距距符合生產(chǎn)要求。播種機(jī)的每一次播種，也相當(dāng)于用種子對田間特定位置的一次標(biāo)記。

由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)申請的申請?zhí)枮镃N201510944704.9的實(shí)用新型專利申請“自走式水稻直播機(jī)”，是通過光電編碼器將輪胎的轉(zhuǎn)速信息采集起來并傳回給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)控制當(dāng)前行駛速度下排種輪的轉(zhuǎn)動。

由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)申請的申請?zhí)枮镃N201410216875.5的實(shí)用新型專利申請“一種單體仿形式稻麥兼用精量穴播機(jī)”，是通過行走機(jī)械動力輸出端與穴播式播種機(jī)構(gòu)相連，實(shí)現(xiàn)行駛速度和排種輪轉(zhuǎn)動的機(jī)械聯(lián)動。

科研單位在對作物進(jìn)行嚴(yán)格的田間測試試驗(yàn)中，往往要設(shè)置規(guī)范的小區(qū)和間距。許多作物手工移栽的田間試驗(yàn)中，為了在田間標(biāo)記小區(qū)和間距，往往采用人工在田間點(diǎn)石灰、拉繩子、劃行子、插樁子等辦法，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，也不利于田間操作。

另一方面，互聯(lián)網(wǎng)帶來的農(nóng)業(yè)智慧化浪潮，是以計(jì)算機(jī)為中心，對當(dāng)前信息技術(shù)的的綜合集成，集感知、傳輸、控制、作業(yè)為一體，節(jié)省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人力成本，提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)控制能力。

在農(nóng)事生產(chǎn)環(huán)節(jié)，北斗導(dǎo)航主要應(yīng)用與拖拉機(jī)、播種機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械上，主要產(chǎn)品為慣性組合(GNSS+DR)導(dǎo)航產(chǎn)品。

以遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)為一體的3S技術(shù)為智慧農(nóng)業(yè)提供技術(shù)支撐。

RS技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中利用高分辨率傳感器，采集地面空間分布的地物光譜反射或輻射信息，在不同的作物生長期，實(shí)施全面監(jiān)測，根據(jù)光譜信息，進(jìn)行空間定性、定位分析，為定位處方農(nóng)作提供大量的田間時(shí)空變化信息。

GPS可以提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航、定位、定時(shí)服務(wù)，為農(nóng)機(jī)作業(yè)提供高效導(dǎo)航信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實(shí)用新型提供一種方便可靠的基于空間定位的田間作業(yè)裝置，滿足農(nóng)作物種植的生產(chǎn)需要。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種基于空間定位的田間作業(yè)裝置，包括行走裝置、標(biāo)記裝置、姿態(tài)感知裝置，所述行走裝置包括左電動輪、右電動輪，所述左電動輪、右電動輪通過橋接裝置連接，標(biāo)記裝置安裝在橋接裝置的下方，或者安裝在橋接裝置的延長外側(cè)上；在橋接裝置或標(biāo)記裝置上安裝姿態(tài)感知裝置，所述左電動輪、右電動輪上設(shè)置驅(qū)動電機(jī)。

姿態(tài)感知裝置，是通過檢測及計(jì)算確定感知行走裝置的空間位置和姿態(tài)，包括傾斜程度和方向，并依據(jù)行走裝置的速度、方向、加速度和傾斜等確定標(biāo)記裝置的田間位置數(shù)據(jù)，包括速度、方向、加速度和傾斜等，再計(jì)算和預(yù)測出標(biāo)記裝置的實(shí)際或當(dāng)前空間位置和相應(yīng)作業(yè)的空間位置；預(yù)測，完成作業(yè)動作會有延時(shí)。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，所述左電動輪、右電動輪上與橋接裝置的連接處分別設(shè)置定位信號接收和控制裝置、電池和配重調(diào)節(jié)裝置。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，所述姿態(tài)感知裝置是加速度傳感器、陀螺儀、GPS天線、超聲波距離傳感器、影像傳感器、紅外傳感器、激光測距傳感器。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，所述姿態(tài)感知裝置安裝在延長的橋接裝置外側(cè)上，或者左電動輪、右電動輪的外側(cè)。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，一種基于空間定位的田間作業(yè)裝置，還包括：

中央處理器，所述中央處理器與姿態(tài)感知裝置、標(biāo)記裝置、驅(qū)動電機(jī)連接；

導(dǎo)航處理器，所述導(dǎo)航處理器與中央處理器連接；

所述導(dǎo)航處理器連接動態(tài)接收器、校正接收器。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，所述橋接裝置上方設(shè)置接收器天線，所述接收器天線用于接收中央處理器的信號。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，所述標(biāo)記裝置是種子排種器、或劃行器，或播種機(jī)，或插標(biāo)牌機(jī)，或插秧機(jī)秧爪、或打樁器、或投料器。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，一種基于空間定位的田間作業(yè)裝置，還包括：稻田基準(zhǔn)站，所述稻田基準(zhǔn)站用于中央處理器、導(dǎo)航處理器的連接。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，所述導(dǎo)航處理器接收信號的衛(wèi)星是GPS、或者北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、或者伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，一種基于空間定位的田間作業(yè)裝置，還包括：無線通訊模塊，所述無線通訊模塊與手機(jī)、電腦連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：一種基于空間定位的田間作業(yè)裝置接收衛(wèi)星信號，同時(shí)接收基準(zhǔn)站信號，由導(dǎo)航處理器計(jì)算確定作業(yè)裝置在田間的空間位置；精度可以實(shí)現(xiàn)厘米級，如＜2厘米；加速度傳感器和陀螺儀傳感器檢測作業(yè)裝置的姿態(tài)，依據(jù)姿態(tài)數(shù)據(jù)確定標(biāo)記裝置的位置；中央處理器依據(jù)要求(如相應(yīng)距離位置)控制相應(yīng)的動作(如前進(jìn)后退、轉(zhuǎn)向、加速減速、打標(biāo)、排種、劃線等)。

本作業(yè)裝置的標(biāo)記裝置的動作獨(dú)立于行走裝置，而受控于田間位置感知裝置，左電動輪、右電動輪分別由中央處理器控制，有利于解決驅(qū)動輪跑偏、打滑、制動的問題，使行走和標(biāo)記動作沒有聯(lián)動，更加穩(wěn)定。

附圖說明

圖1是一種基于空間定位的田間作業(yè)裝置立體結(jié)構(gòu)簡圖。

圖2是一種基于空間定位的田間作業(yè)裝置正視示意圖。

圖3是投射式種子排種器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是一種基于空間定位的田間作業(yè)裝置控制系統(tǒng)示意圖。

圖5是稻田劃行器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是稻田播種機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是稻田插標(biāo)牌機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-左電動輪；2-姿態(tài)感知裝置；3-標(biāo)記裝置；4-橋接裝置；5-右電動輪；6-驅(qū)動電機(jī)；7-接收器天線；8-定位信號接收和控制裝置；9-電池和配重調(diào)節(jié)裝置；10-劃行器；11-播種器；12-標(biāo)牌；13-標(biāo)牌推進(jìn)裝置；14-往復(fù)運(yùn)動的擊打錘；15-插在稻田的標(biāo)牌。

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

如圖1、圖2、圖3所示，一種基于空間定位的田間作業(yè)裝置，包括行走裝置、標(biāo)記裝置3、姿態(tài)感知裝置2，所述行走裝置包括左電動輪1、右電動輪5，所述左電動輪1、右電動輪5通過橋接裝置4連接，標(biāo)記裝置3安裝在橋接裝置4的下方，或者安裝在橋接裝置4的延長外側(cè)上；在橋接裝置4或標(biāo)記裝置3上安裝姿態(tài)感知裝置2，所述左電動輪1、右電動輪5上設(shè)置驅(qū)動電機(jī)6；圖3中的標(biāo)記裝置3是投射式排種器。

如圖4、圖5所示，所述左電動輪1、右電動輪5上與橋接裝置4的連接處分別設(shè)置定位信號接收和控制裝置8、電池和配重調(diào)節(jié)裝置9。

所述姿態(tài)感知裝置2是加速度傳感器、陀螺儀、GPS天線、超聲波距離傳感器、影像傳感器、紅外傳感器、激光測距傳感器。

一種基于空間定位的田間作業(yè)裝置控制系統(tǒng)，包括：

中央處理器，所述中央處理器與姿態(tài)感知裝置2、標(biāo)記裝置3、驅(qū)動電機(jī)6連接；

導(dǎo)航處理器，所述導(dǎo)航處理器與中央處理器連接；

所述導(dǎo)航處理器連接動態(tài)接收器、校正接收器。

所述橋接裝置4上方設(shè)置接收器天線7，所述接收器天線7用于接收中央處理器的信號。

便于精確確定位置，設(shè)置稻田基準(zhǔn)站，所述稻田基準(zhǔn)站用于中央處理器、導(dǎo)航處理器的連接，稻田基準(zhǔn)站設(shè)置在作業(yè)地附近。

所述導(dǎo)航處理器接收信號的衛(wèi)星是GPS、或者北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、或者伽利略導(dǎo)航衛(wèi)星。

增加無線通訊模塊，可以和手機(jī)、電腦等連接，實(shí)現(xiàn)無線控制可數(shù)據(jù)交換，方便使用。

圖3的標(biāo)記裝置3是投射式種子排種器，當(dāng)姿態(tài)感知裝置2感知到設(shè)定的位置時(shí)，觸發(fā)排種器排種。

圖5的標(biāo)記裝置3是劃行器10，當(dāng)姿態(tài)感知裝置2感知到設(shè)定的位置時(shí)觸發(fā)劃行器10劃行。

圖6的標(biāo)記裝置3是播種器11，當(dāng)姿態(tài)感知裝置2感知到設(shè)定的位置時(shí)觸發(fā)播種器11播種。

圖7的標(biāo)記裝置3是稻田插標(biāo)牌機(jī)，稻田插標(biāo)牌機(jī)包括標(biāo)牌12；標(biāo)牌推進(jìn)裝置13；往復(fù)運(yùn)動的擊打錘14；當(dāng)姿態(tài)感知裝置2感知到設(shè)定的位置時(shí)觸發(fā)標(biāo)牌推進(jìn)裝置13稻田中插入標(biāo)牌，15-插在稻田的標(biāo)牌。

標(biāo)記裝置3還可以是一個插秧機(jī)秧爪，當(dāng)姿態(tài)感知裝置2感知到設(shè)定的位置時(shí)，觸發(fā)秧爪插秧。

標(biāo)記裝置3還可以是一個打樁器，當(dāng)姿態(tài)感知裝置2感知到設(shè)定的位置時(shí)，觸發(fā)打樁器打樁。

標(biāo)記裝置3還可以是是一個投料器，當(dāng)姿態(tài)感知裝置2感知到設(shè)定的位置時(shí)，觸發(fā)投料器投放標(biāo)記物料。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“軸向”、“徑向”、“周向”等；指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本實(shí)用新型的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“實(shí)施例”、“具體實(shí)施例”、“示例”或“具體示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個或多個實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。