一種自動施肥機及其控制方法
【專利摘要】本發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 ]本發明屬于農業機械領域，具體設及一種施肥機及其控制方法。
【背景技術】
[0002] 我國現在的農田施肥方式基本W人工為主，機器為輔;對于處于農作物生長期需 要施肥的農田，為了不損壞農作物難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;現在大多數肥料采用丟肥，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。
【發明內容】
[0003] 本發明設計開發了一種自動施肥機，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，通過調節施肥機的施肥 速度，進而控制得到目標施肥量。
[0005] 本發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] 數據采集處理裝置，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，其連接所述數據采集處理裝置，并能夠將所述數據采集裝置檢測到的 數據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。優選的是，所述承重底盤采用折彎板。
[0018] 優選的是，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] 優選的是，所述數據采集裝置包括：
[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作物的間距；
[0029] 肥面傳感器，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] 本發明的目的還可W由一種自動施肥機的控制方法實現，包括：
[0031] 所述微處理器進行數據接收，并將所述數據傳遞給手機終端，其中包括:通過所述 邊距傳感器檢測施肥機與塊旁農作物的間距，所述肥面傳感器檢測肥料下降高度和下降速 度，前置攝像頭監控運載車行進路線；
[0032] 手機終端，根據所述數據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] 優選的是，所述施肥機的施肥速度為，
[0035]
[0036] 其中C為糖率系數，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作物的間距，Sb右邊距傳感器與右塊旁農作物的 間距，S為兩邊距傳感器距離，m為地面肥料與農作物建議距離。
[0039] 本發明所述的有益效果
[0040] 1、本發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、本發明提供的一種自動施肥機是基于Arduino的單片機控制系統及手機智能終 端控制，結合反饋信息W及實際情況，根據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、本發明采用模塊化、系統化、標準化的設計理念:所有零部件設計及選用在技術 參數上保持一致性。
[0043] 4、本發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，實現施肥量 的精準控制。
【附圖說明】
[0044] 圖1為本發明所述的自動施肥機的結構示意圖。
[0045] 圖2為本發明所述的施肥機構結構示意圖。
[0046] 圖3為本發明所述的出料口結構示意圖。
[0047] 圖4為本發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W實施。
[0049] 如圖1所示，本發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 動力經過減速裝置320帶動裝置前行及經過鏈條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] 數據采集處理裝置，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作物的間距；
[0068] 肥面傳感器530,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，其連接數據采集處理裝置，并能夠將數據采集裝置檢測到的數據利用 無線傳輸數據傳遞給無線終端，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，肥面傳感器530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(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，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傳輸的圖像信息 來遠程操控，改變動力級數進行越障，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 旁農作物，產生壓力給予警報，經放大電路，A/D轉換電路，傳送至微處理器進行反饋調節， 經電路控制轉向電機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據接收，并將所述數據傳遞給手機終端，其中包括:通過邊距 傳感器520檢測施肥機與塊旁農作物的間距，肥面傳感器530檢測肥料下降高度和下降速 度，前置攝像頭510監控運載車行進路線；
[0076] 手機終端，根據數據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，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作物的間距，其單位為m;sb右邊距傳感器與右塊 旁農作物的間距，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基于本裝置的控制方 法，目的為實現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字信息；
[0085] 步驟2,將輸入變量的數字信息與中控箱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,控制器根據算出的偏差，按照設定的計算程序計算出需要調整的數據，并 發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，最終實現對施肥及其 路線的智能控制。
[0088] 盡管本發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明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地 實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限 于特定的細節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： 數據采集處理裝置，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，其連接所述數據采集處理裝置，并能夠將所述數據采集裝置檢測到的數據 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. 根據權利要求1所述的自動施肥機，其特征在于，所述數據采集裝置包括： 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作物的間距； 肥面傳感器，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。8. 根據權利要求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據接收，并將所述數據傳遞給手機終端，其中包括:通過所述邊距 傳感器檢測施肥機與垅旁農作物的間距，所述肥面傳感器檢測肥料下降高度和下降速度， 前置攝像頭監控運載車行進路線； 手機終端，根據所述數據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，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作物的間距，Sb右邊距傳感器與右垅旁農作物的間 距，s為兩邊距傳感器距離，m為地面肥料與農作物建議距離。
【文檔編號】G05B19/042GK105917828SQ201610269789
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月27日
【發明人】雷雨龍, 劉增印, 王書杰
【申請人】吉林大學