操作計算機10中的圖像處理模塊、圖形顯示模塊通過通信控制模塊與視覺探測裝置21通信;遙操作計算機10中的運動控制模塊通過通信控制模塊與力探測裝置23通信;遙操作計算機10中的狀態(tài)監(jiān)測模塊通過通信控制模塊與狀態(tài)探測裝置22通信。
[0046]本發(fā)明中無線網(wǎng)絡(luò)為36、46、6?1?、￥丨打中的任一種。
[0047]作為改進(jìn)，農(nóng)業(yè)機械20中內(nèi)置有水溫計、油溫計、燃油量計；水溫計、油溫計、燃油量計均通過無線網(wǎng)絡(luò)與遙操作計算機10通信，以獲取拖拉機工作時的水溫、油溫與燃油余量等信息。
[0048]農(nóng)業(yè)機械20還可內(nèi)置GPS傳感器、激光雷達(dá)傳感器，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)中的多傳感器融合技術(shù)進(jìn)行自主導(dǎo)航;在作業(yè)環(huán)境并不復(fù)雜的情況下，操作人員未給出人工指令的時段農(nóng)業(yè)機械20可自主導(dǎo)航，當(dāng)給出人工指令后，農(nóng)業(yè)機械20根據(jù)遙操作計算機10的輸出指令給出相應(yīng)動作；
[0049]還可改造使遙操作的農(nóng)業(yè)機械20具有遙控點火、熄火、制動功能;改造原機農(nóng)機具升降操縱裝置實現(xiàn)電動遙控升降，以監(jiān)控農(nóng)業(yè)自主作業(yè)機械，更好的實現(xiàn)遠(yuǎn)程操縱。
[0050]—種基于無線網(wǎng)絡(luò)的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺的控制方法，包括以下步驟:[0051 ] I)遙操作計算機10通過無線網(wǎng)絡(luò)獲取力探測裝置23采集的農(nóng)業(yè)機械20車輪力信號或轉(zhuǎn)向阻力矩信號；
[0052]2)遙操作計算機10通過控制器輸出指令給路感電機，使操作人員具有實際駕駛的路感；
[0053]3)方向盤轉(zhuǎn)角力矩傳感器112將轉(zhuǎn)角與力矩信號輸出給控制器，控制器將信號輸出給遙操作計算機10，遙操作計算機10向農(nóng)業(yè)機械20提供控制反饋信號，使農(nóng)業(yè)機械相應(yīng)的做出轉(zhuǎn)向動作；
[0054]4)視覺探測裝置21的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給通信控制模塊，經(jīng)遙操作計算機10進(jìn)行分析后，通過圖像處理模塊及圖形顯示模塊進(jìn)一步處理，最終在圖形顯示裝置12中還原出現(xiàn)場圖像；
[0055]5)狀態(tài)探測裝置22的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給通信控制模塊，再經(jīng)遙操作計算機10進(jìn)行分析后，通過狀態(tài)監(jiān)測模塊的處理，對農(nóng)業(yè)機械20的工作狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測；
[0056]6)力探測裝置23的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給通信控制模塊，再經(jīng)遙操作計算機10進(jìn)行分析后，通過控制器113輸出指令至路感電機111，使操縱人員具有駕駛的路感，操縱人員根據(jù)路感操縱方向盤110，再經(jīng)運動控制模塊的處理，對農(nóng)業(yè)機械20輸出操作指令從而轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)機械20的轉(zhuǎn)向動作。
[0057]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實際應(yīng)用過程作出如下的進(jìn)一步說明。
[0058]結(jié)合圖1、2、3，農(nóng)業(yè)機械20上的正前方裝有前置攝像頭210，獲取農(nóng)業(yè)機械20正前方一定范圍內(nèi)的農(nóng)田環(huán)境圖像信息后，該圖像信息可以指導(dǎo)農(nóng)業(yè)機械20進(jìn)行視覺自主導(dǎo)航;農(nóng)業(yè)機械20上方安裝有頂置攝像機211 (為全景攝像機，如魚眼攝像頭)，獲取農(nóng)業(yè)機械20周圍的農(nóng)田環(huán)境信息后，特別是周圍是否有其他作業(yè)機械、莊稼、人、電線桿(架)等障礙物，操作人員根據(jù)所獲取的環(huán)境信息進(jìn)行路徑規(guī)劃、避障、調(diào)頭等。這兩部分視頻圖像信息(即視覺探測裝置21采集到的信息)與其它的諸如運行狀態(tài)、作業(yè)狀態(tài)的信息(即狀態(tài)探測裝置22、力探測裝置23采集到的信息)一起以TCP/IP通信協(xié)議傳輸至遙操作系統(tǒng)，經(jīng)遙操作計算機10處理后反饋至圖形顯示裝置12，操作人員根據(jù)顯示圖像可直觀地感知農(nóng)業(yè)機械周圍環(huán)境及正前方待作業(yè)區(qū)環(huán)境，同時可以對農(nóng)業(yè)機械的作業(yè)狀態(tài)進(jìn)行感知并監(jiān)控，待需要人的智能參與時操作操縱裝置11的方向盤110，操縱裝置11再將該操作指令傳遞給遙操作計算機10進(jìn)行計算分析，最后經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳遞至農(nóng)業(yè)機械20做出相應(yīng)的輸出動作指令。
[0059]其中，視覺探測裝置21傳遞的信息讓操作人員直接觀察到機械所處的農(nóng)田環(huán)境，并通過圖像處理增強視覺場景;狀態(tài)探測裝置22傳遞的信息讓操作人員實時了解農(nóng)業(yè)機械的工作狀態(tài)(速度、位姿等)，而力探測裝置23傳遞的信息則讓操作人員感受到遠(yuǎn)端農(nóng)業(yè)機械與農(nóng)田土壤的相互作用力，從而更好地操縱農(nóng)業(yè)機械。
[0060]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺，包括進(jìn)行農(nóng)田作業(yè)的農(nóng)業(yè)機械(20)，其特征在于:還包括通過無線網(wǎng)絡(luò)與農(nóng)業(yè)機械(20)進(jìn)行通信的遙操作系統(tǒng)； 所述遙操作系統(tǒng)包括遙操作計算機(10)、用于顯示農(nóng)業(yè)機械所處環(huán)境與狀態(tài)的圖形顯示裝置(12)、用于實現(xiàn)人機交互的操縱裝置(11)，所述遙操作計算機(10)分別與圖形顯示裝置(12)、操縱裝置(11)通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺，其特征在于:所述操縱裝置(11)包括方向盤(110)，所述方向盤(110)的輸出軸末端連接有路感電機(111)及方向盤轉(zhuǎn)角力矩傳感器(112)，所述方向盤轉(zhuǎn)角力矩傳感器(112)的信號輸出端通過控制器(113)與遙操作計算機(10)通信，所述路感電機(111)的信號輸入端通過控制器(113)與遙操作計算機(10)通信。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺，其特征在于:所述農(nóng)業(yè)機械(20)上設(shè)置有用于采集所處環(huán)境與自身狀態(tài)數(shù)據(jù)的探測裝置，探測裝置包括視覺探測裝置(21)、狀態(tài)探測裝置(22)、為操作人員提供路感的力探測裝置(23)，所述探測裝置通過無線網(wǎng)絡(luò)與遙操作計算機(1)通信。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺，其特征在于:所述視覺探測裝置(21)包括設(shè)置在農(nóng)業(yè)機械上正前方的前置攝像頭(210)、設(shè)置在農(nóng)業(yè)機械頂部的頂置攝像頭(211)，所述前置攝像頭(210)、頂置攝像頭(211)均通過無線網(wǎng)絡(luò)與遙操作計算機(10)通信。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺，其特征在于:所述狀態(tài)探測裝置(22)包括在農(nóng)業(yè)機械(20)上安裝的用于獲取運行時車速的光電編碼器、用于獲取運行時航向與位姿的數(shù)字羅盤與陀螺儀;光電編碼器、數(shù)字羅盤與陀螺儀均通過無線網(wǎng)絡(luò)與遙操作計算機(10)通信。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無線網(wǎng)絡(luò)的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺，其特征在于:所述力探測裝置(23)包括設(shè)置在車輪上的輪力傳感器和/或設(shè)在方向盤輸出軸上的轉(zhuǎn)向阻力矩傳感器，輪力傳感器、轉(zhuǎn)向阻力矩傳感器均通過無線網(wǎng)絡(luò)與遙操作計算機(10)通信。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺，其特征在于:所述遙操作計算機(10)內(nèi)置有控制農(nóng)業(yè)機械車輛運動的運動控制模塊、用于實時環(huán)境遠(yuǎn)程顯示的圖形顯示模塊、用于對實時環(huán)境進(jìn)行圖像處理的圖像處理模塊、用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信的通信控制模塊、用于對農(nóng)業(yè)機械實時監(jiān)測的狀態(tài)監(jiān)測模塊； 遙操作計算機(10)中的圖像處理模塊、圖形顯示模塊通過通信控制模塊與視覺探測裝置(21)通信;遙操作計算機(10)中的運動控制模塊通過通信控制模塊與力探測裝置(23)通信;遙操作計算機(10)中的狀態(tài)監(jiān)測模塊通過通信控制模塊與狀態(tài)探測裝置(22)通信。8.根據(jù)權(quán)利要求1?7任一項所述的一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺，其特征在于:所述農(nóng)業(yè)機械(20)中內(nèi)置有水溫計、油溫計、燃油量計、播種量計和/或施肥量計和/或噴藥量計;所述水溫計、油溫計、燃油量計、播種量計和/或施肥量計和/或噴藥量計均通過無線網(wǎng)絡(luò)與遙操作計算機(10)通信。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺，其特征在于:所述無線網(wǎng)絡(luò)為36、46、6?1?、￥丨打中的任一種。10.—種基于無線網(wǎng)絡(luò)的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)所述遙操作計算機(10)通過無線網(wǎng)絡(luò)獲取力探測裝置(23)采集的農(nóng)業(yè)機械(20)車輪力信號或轉(zhuǎn)向阻力矩信號； 2)遙操作計算機(10)通過控制器輸出指令給路感電機，使操作人員具有實際駕駛的路感； 3)方向盤轉(zhuǎn)角力矩傳感器(112)將轉(zhuǎn)角與力矩信號輸出給控制器，控制器將信號輸出給遙操作計算機(10)，遙操作計算機(10)向農(nóng)業(yè)機械(20)提供控制反饋信號； 4)視覺探測裝置(21)的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給通信控制模塊，經(jīng)遙操作計算機(10)進(jìn)行分析后，通過圖像處理模塊及圖形顯示模塊進(jìn)一步處理，最終在圖形顯示裝置(12)中還原出現(xiàn)場圖像； 5)所述狀態(tài)探測裝置(22)的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給通信控制模塊，再經(jīng)遙操作計算機(10)進(jìn)行分析后，通過狀態(tài)監(jiān)測模塊的處理，對農(nóng)業(yè)機械(20)的工作狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測； 6)所述力探測裝置(23)的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給通信控制模塊，再經(jīng)遙操作計算機(10)進(jìn)行分析后，通過控制器(113)輸出指令至路感電機(111)，使操縱人員具有駕駛的路感，操縱人員根據(jù)路感操縱方向盤(110)，再經(jīng)運動控制模塊的處理，對農(nóng)業(yè)機械(20)輸出操作指令接著轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)機械(20)的轉(zhuǎn)向動作。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的大田農(nóng)業(yè)機械遙操作控制平臺，包括進(jìn)行農(nóng)田作業(yè)的農(nóng)業(yè)機械，該操作平臺還包括通過無線網(wǎng)絡(luò)與農(nóng)業(yè)機械進(jìn)行通信的遙操作系統(tǒng)；遙操作系統(tǒng)包括遙操作計算機、用于顯示農(nóng)業(yè)機械所處環(huán)境與狀態(tài)的圖形顯示裝置、用于實現(xiàn)人機交互的操縱裝置，其中，遙操作計算機與圖形顯示裝置、操縱裝置均通信互聯(lián)，同時遙操作計算機與農(nóng)業(yè)機械通信互聯(lián)。本發(fā)明將遙操作技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機械自動化領(lǐng)域，在并不顯著增加農(nóng)業(yè)機械的成本的前提下，實現(xiàn)了對農(nóng)業(yè)機械的遠(yuǎn)程監(jiān)控與操縱，有利于自主式農(nóng)業(yè)機械智能化程度的提高，能夠有力地推進(jìn)中國的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。
【IPC分類】H04N7/18, G05B19/04
【公開號】CN105700406
【申請?zhí)枴緾N201610220119
【發(fā)明人】薛金林, 張欣欣, 范博文, 衛(wèi)瑤瑤
【申請人】南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2016年4月11日