鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 羅文華

智能型多功能茶園作業(yè)機(jī)遙控裝置的研究

鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 羅文華

近年來，茶園專用農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展迅速，茶葉生產(chǎn)過程的多數(shù)環(huán)節(jié)，如耕地、施肥、深松等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)，這些先進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械的投入使用，為中國(guó)的茶葉生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持，很大程度上減輕了茶農(nóng)的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)茶葉生產(chǎn)的提質(zhì)降耗，增產(chǎn)增收效果顯著。但是在特殊地理環(huán)境下的茶葉生產(chǎn)，像山坡地茶樹中后期的中耕、深松、施肥、植保、修剪、采茶等作業(yè)，由于行間距及坡度的影響，能夠進(jìn)入茶行作業(yè)的機(jī)械很少，甚至根本無法實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)?，F(xiàn)今電子信息技術(shù)特別是遙控技術(shù)的發(fā)展，給農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展帶來了新的機(jī)遇，將遙控技術(shù)引入茶園管理機(jī)可以實(shí)現(xiàn)茶園管理機(jī)遙控作業(yè)，由于操作者可以遠(yuǎn)離作業(yè)現(xiàn)場(chǎng),遙控操作對(duì)提高作業(yè)的安全性、舒適性和生產(chǎn)效率以及減少操作者勞動(dòng)強(qiáng)度都有著極其重要的作用。

1 遙控發(fā)射與遙控接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)

茶園作業(yè)機(jī)械通過發(fā)動(dòng)機(jī)將動(dòng)力直接傳輸?shù)秸{(diào)速行走系統(tǒng)，利用遙控系統(tǒng)控制傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)履帶，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、加速、減速、轉(zhuǎn)彎、停止等功能，從而使履帶機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)行走。各作業(yè)功能是通過發(fā)射裝置遙控手柄按鈕向接收器發(fā)送命令，實(shí)現(xiàn)中耕、深松、施肥、植保、側(cè)邊修剪等操作作業(yè)工序。

1.1 遙控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

整個(gè)遙控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由遙控部分和車內(nèi)計(jì)算機(jī)控制部分組成，遙控部分實(shí)際是2臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的通訊，車內(nèi)計(jì)算機(jī)控制指的是計(jì)算機(jī)接收操作者發(fā)出的指令,并依車速等外界條件,通過控制直流電機(jī)的輸入電流,實(shí)現(xiàn)對(duì)方向盤的控制,輸入電流大小反應(yīng)在方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度上,而輸入電流的脈沖頻率,則反應(yīng)在方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢上。圖1所示：

圖1

1.2 遙控變速器

操作人員通過遙控器手柄模擬加速踏板，手柄信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換后經(jīng)計(jì)算機(jī)編碼，再進(jìn)行載波調(diào)制以及信號(hào)放大,然后通過其自身的發(fā)射天線以無線電波的形式進(jìn)行發(fā)射；車內(nèi)計(jì)算機(jī)通過傳感器采集油門位置和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào),根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特性,確定發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率，或根據(jù)遙控指令電控系統(tǒng)可以自動(dòng)改變變速器的傳動(dòng)比，從而改變車速，充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到節(jié)能的目的。圖2所示：

圖2

1.3 遙控作業(yè)機(jī)具

操作人員通過遙控器功能開關(guān)，選擇作業(yè)項(xiàng)目，開關(guān)信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)編碼，再進(jìn)行載波調(diào)制以及信號(hào)放大,然后通過其自身的發(fā)射天線以無線電波的形式進(jìn)行發(fā)射；車內(nèi)計(jì)算機(jī)接收操作者發(fā)出的指令，依據(jù)作業(yè)要求，通過電磁閥控制液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)機(jī)具動(dòng)力驅(qū)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)修剪、植保、中耕、深松和施肥等功能操作。圖3所示：

圖3

2 控制流程

在遙控茶園管理機(jī)行走系統(tǒng)的遙控操作中,采用整機(jī)開環(huán)控制,局部計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制,將各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信息反饋到局部控制計(jì)算機(jī)中,以選擇最優(yōu)的控制方式，其遙控控制流程如圖4所示：

無線遙控茶園管理機(jī)是將無線遙控技術(shù)與茶園管理機(jī)、液壓及自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，組成中包括用于無線遙控指令發(fā)射的遙控發(fā)射機(jī)、用于無線遙控指令接收的遙控接收機(jī)。無線遙控發(fā)射機(jī)對(duì)遙控系統(tǒng)的控制指令信號(hào)進(jìn)行編碼、載波調(diào)制以及信號(hào)放大，然后通過其自身的發(fā)射天線以無線電波的形式進(jìn)行發(fā)射；無線遙控接收機(jī)將接收到的無線電信號(hào)放大、解調(diào)、譯碼、驅(qū)動(dòng)后送給輸出電路。茶園管理機(jī)上的各種電一機(jī)械(液壓)轉(zhuǎn)換元件在輸出電路的控制下分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行元件及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，最終完成各功能部件的預(yù)定動(dòng)作。采用一定范圍內(nèi)的遠(yuǎn)程遙控駕駛技術(shù)，使作業(yè)機(jī)具在陡坡茶園、株枝較矮的果園以及設(shè)施農(nóng)業(yè)中通過性強(qiáng)、安全性高，從而可形成多功能茶園作業(yè)機(jī)械智能化控制新模式。

圖4

2016-9-30）

鹽城市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專項(xiàng)引導(dǎo)資金項(xiàng)目（YK2015029）