准直行走系统研究与电动蔬菜播种机应用

当前我国设施温室建筑面积已经超过3500khm2,但是设施农业机械以及相关配套设施水平较低,与国外相去甚远。为了增强综合竞争力,我国已经着手大力发展设施农业机械与精准农业,精准农业的关键是准直行走技术,温室内蔬菜播种机准直行走不仅能够提高土地使用率,而且可以节约种子,保证成熟期一致,为蔬菜自动化收割创造条件。目前设施机械一般采用柴油机或汽油机为动力,尾气成为温室污染的重要原因,研究设计可用于温室的电动准直蔬菜播种机,具有广阔的应用前景。本论文的主要研究内容如下:(1)通过分析精准农业中电动农业机械的发展现状和农业机械自动导航技术,对比农机GPS导航定位系统、基于机器视觉导航系统、多传感器融合导航系统和激光引导系统,选用性价比高的激光引导系统作为电动蔬菜播种机的准直行走系统。(2)电动准直蔬菜播种整机总体方案的确定,采用三维建模软件进行整机结构设计,通过零部件装配与运动干涉检测,实现机械结构优化设计;通过对驶阻力与驱动功率的分析与计算,选择霍尔无刷直流电机为驱动电机;根据工作时长,计算电池所需容量。(3)激光引导系统采用可360°垂直扫描的激光发射器,设计的激光接收器为双面PSD(Position-Sensitive Detector)接收器,播种机换行后接收器的另一侧开始接收激光引导信号;为了实现激光接收器快速对中,设计了6V直流电机驱动的激光接收器自动对中装置。(4)接收信号通过PLC控制器控制行走系统,行走系统包括两筒式独立驱动轮与串排式随动轮组,可实现较大地面附着力与灵活转向;通过控制筒式独立驱动轮电磁刹车实现差速,达到较小的转弯半径;为减少人为地表扰动与减低劳动强度,加装了无线遥控装置,播种机正常工作时可遥控调速自动行走。(5)进行无线遥控调速距离与准直行走精度试验,试验结果表明:无线遥控调速距离满足在一般规模的温室内使用;以最大工作效率播种,准直行走精度也能够满足精准农业对准直精度的要求。