收获机的路径控制系统、方法、装置以及存储介质 专利技术说明

控制;调节装置的制造及其应用技术1.本发明涉及特种车辆自动控制技术领域，尤其涉及一种收获机的路径控制系统、方法、装置以及存储介质。背景技术：2.导航技术在农业机械领域得到了广泛应用，可以实现车辆行走的精准控制，目前，收获机械的自动导航辅助驾驶技术已投入应用，使得收获作业的效率得到了极大的提升。3.在现有技术中，往往是通过雷达和激光传感器的信息融合实现收获机的自动驾驶；利用定位系统实现收获机的直线往复式自动导航。然而，在现有技术中，仅仅涉及对收获机收获机直线行走部分的路径规划和导航控制，在到达收获边缘后，车辆的转弯般多在作业区域外的地头进行，考虑到收获机作业地块多为不规则地块，转弯控制半径过大，导致狭窄地头难以转弯，因此，转弯部分往往难以进行快速导航自动规划控制，而是需要进行复杂的转弯计算。综上所述，现有技术中，难以实现收获机的自动转弯。技术实现要素：4.本发明提供一种收获机的路径控制系统、方法、装置以及存储介质，用以解决难以实现收获机自动转弯的问题，实现收获机的转弯控制。5.本发明提供一种收获机的路径控制方法，包括以下步骤：6.控制收获机沿第一预设路线以直线模式行进至待转弯地点；7.在到达待转弯地点后，控制收获机按照弧形路径，以转弯模式倒退，使得收获机的车头指向第二预设路线；8.控制收获机沿第二预设路线以直线模式行进。9.根据本发明提供的收获机的路径控制方法，控制收获机按照弧形路径，以转弯模式倒退的步骤之前还包括：10.控制收获机继续以直线模式行进至缓冲位置；11.运动至缓冲位置后，控制收获机按照弧形路径，以转弯模式倒退。12.根据本发明提供的收获机的路径控制方法，控制收获机继续以直线模式行进至缓冲位置的步骤包括：13.获取收获机的车宽；14.根据收获机车宽，获取缓冲位置与待转弯位置之间的移动距离；15.根据移动距离，控制收获机以直线模式行进。16.根据本发明提供的收获机的路径控制方法，控制收获机按照弧形路径，以转弯模式倒退的步骤包括：17.获取收获机车宽；18.根据收获机车宽，获取弧形路径的弧形半径；19.根据弧形半径，控制收获机以转弯模式倒退。20.根据本发明提供的收获机的路径控制方法，收获机包括左右驱动轮以及驱动左右驱动轮转动的左右离合器摩擦片；21.直线模式的控制方法包括：22.控制左右离合器摩擦片与左右驱动轮完全结合，控制左右驱动轮同速转动。23.根据本发明提供的收获机的路径控制方法，收获机包括左右驱动轮以及驱动左右驱动轮转动的左右离合器摩擦片；24.转弯模式的控制方法包括：25.控制左右离合器摩擦片与左右驱动轮产生不同的结合程度，控制左右驱动轮差速转动。26.本发明还提供一种收获机的路径控制装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的收获机的路径控制程序，收获机的路径控制程序配置为实现根据上述任一项的收获机的路径控制方法。27.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现根据上述任一项收获机的路径控制方法。28.本发明还提供一种收获机的路径控制系统，包括：29.收获机本体；30.左右驱动轮，设于收获机本体上，用以带动收获机本体的履带运动；31.左右离合器摩擦片，设于收获机本体上，用以与左右驱动轮结合驱动左右驱动轮转动，与左右驱动轮分离以停止驱动左右驱动轮转动；以及，32.控制装置，控制装置为根据上述的控制装置。33.根据本发明提供的收获机的路径控制系统，收获机的路径控制系统还包括：34.转向液压油缸，与左右离合器摩擦片连接，用以液压控制左右离合器摩擦片与左右驱动轮的结合程度；以及，35.电磁比例阀，与转向液压油缸连接，用以控制转向液压油缸的流量。36.在本发明提供的收获机的路径控制方法中，收获机沿第一预设路线直线行驶，在达到待转弯地点后，控制收获机以弧形路径倒退，使其车头指向第二预设路线，在完成到车后，控制收获机沿第二预设路线行进，通过前进-弧线倒退-继续前进的方式，形成类似鱼尾形状的转弯轨迹，实现小范围的转向，且仅需要进行一次倒车即可完成转向，便于即时演算和自动控制，适应狭窄地块，减少转向半径，不需要留有地头区域，避免传统往复式作业对固定地头区域的重复碾压。附图说明37.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。38.图1为本发明提供的一种收获机的路径控制方法的流程框图；39.图2为图1中收获机的路径控制方法移动路径示意图；40.图3为图2中a处收获机路径的活动示意图；41.图4为本发明中转弯半径与履带线速度之间的关系示意图；42.图5为图4中的差速驱动控制方向示意图；43.图6为本发明提供的一种收获机的路径控制装置的结构框图；44.图7为本发明提供的一种收获机的路径控制系统的结构示意图图。45.附图标记：46.100、收获机的路径控制系统；2、左右驱动轮；3、左右离合器摩擦片；4、转向液压油缸；5、电磁比例阀。具体实施方式47.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。48.请参阅图1，本发明提供一种收获机的路径控制方法，包括以下步骤：49.s10、控制收获机沿第一预设路线以直线模式行进至待转弯地点；50.s20、在到达待转弯地点后，控制收获机按照弧形路径，以转弯模式倒退，使得收获机的车头指向第二预设路线；51.s30、控制收获机沿第二预设路线以直线模式行进。52.在本发明提供的收获机的路径控制方法中，收获机沿第一预设路线直线行驶，在达到待转弯地点后，控制收获机以弧形路径倒退，使其车头指向第二预设路线，在完成到车后，控制收获机沿第二预设路线行进，通过前进-弧线倒退-继续前进的方式，形成类似鱼尾形状的转弯轨迹，实现小范围的转向，且仅需要进行一次倒车即可完成转向，便于即时演算和自动控制，适应狭窄地块，减少转向半径，不需要留有地头区域，避免传统往复式作业对固定地头区域的重复碾压。53.请参阅图2，本发明提供的收获机的路径控制方法中，通过前进-弧线倒退-继续前进的方式，形成类似鱼尾形状的转弯轨迹，使得转弯所需要的空间大大减小，便于进行进行路径规划。54.进一步的，步骤s20之前还包括：55.s201、控制收获机继续以直线模式行进至缓冲位置；56.s202、运动至缓冲位置后，控制收获机按照弧形路径，以转弯模式倒退。57.在本实施例中，为了实现地块的满割，在到达转弯地点后，说明此时已经完成了第一预设路线上的所有作物的收割，为了避免收获机转向时碾压到周围的作物，导致收获时出现损耗，在到车之前，控制收获机继续向前活动至缓冲位置，使得收获机脱离地块作物区域，此时进行到车不会影响正常的作物生长区域，保证收获机的满割。58.具体的，请参阅图3，步骤s201包括：59.s2011、获取收获机的车宽；60.s2012、根据收获机车宽，获取缓冲位置与待转弯位置之间的移动距离；61.s2013、根据移动距离，控制收获机以直线模式行进。62.本发明中，提供一具体计算公式，在本实施例中，移动距离的计算满足一下关系式：[0063][0064]其中，l'为移动距离，w′为收获机车宽，ds为收获机的沿弧形半径方向的打滑距离，θ′为缓冲位置与弧形路径半径之间的夹角。[0065]需要说明的是，由于收获机一般为履带式结构，在沿弧线运动的过程中，会产生一定程度的侧滑，因此，在计算移动距离时，需要考虑到侧滑打滑距离。[0066]在本实施例中，综合考虑收获机的车宽、根据预设的转弯指向，进行移动距离的计算，保证收获机的准确转向倒退。[0067]同样的，步骤s202包括：[0068]s2021、获取收获机车宽；[0069]s2022、根据收获机车宽，获取弧形路径的弧形半径；[0070]s2023、根据弧形半径，控制收获机以转弯模式倒退。[0071]本发明中，提供一具体计算公式，在本实施例中，弧形半径的计算满足一下关系式：[0072][0073]其中，r为弧形半径，w′为收获机车宽，ds为收获机的沿弧形半径方向的打滑距离，θ′为缓冲位置与弧形路径半径之间的夹角。[0074]在本实施例中，综合考虑收获机的车宽、根据预设的转弯指向，进行移动距离的计算，保证收获机的准确转向角度。[0075]另一方面，收获机包括左右驱动轮以及驱动左右驱动轮转动的左右离合器摩擦片；[0076]直线模式的控制方法包括：[0077]控制左右离合器摩擦片与左右驱动轮完全结合，控制左右驱动轮同速转动。[0078]在本实施例中，通过离合器摩擦片控制驱动轮的转动，在左、右两侧的离合器摩擦片与左右驱动轮完全结合时，左、右两侧履带驱动轮同速转动。[0079]同样的，转弯模式的控制方法包括：[0080]控制左右离合器摩擦片与左右驱动轮产生不同的结合程度，控制左右驱动轮差速转动。[0081]当收获机行走过程需要转向时，控制离合器摩擦片发生一定程度的分离，实现两侧差速转向，其中，离合器摩擦片的结合程度决定了转向半径的大小，结合的越紧，转向半径越大，当摩擦片完全分离时，实现单边制动转向。[0082]需要说明的是，当收获机行走过程中，需要停止时，控制左右两侧离合器摩擦片同时完全分离，左右两侧驱动轮的动力源被切断，履带停止转动，实现停车制动。[0083]另外，需要说明的是，根据转向半径不同，需要控制左右两侧的履带产生不同的差速。[0084]请参阅图4，具体的，在本实施例中，半径与履带线速度的关系如下：[0085][0086]其中，vl、vr为左、右履带线速度，xicrl、xicrr为左、右履带转向瞬心坐标横坐标值，x0为车身线速度，ωz为车身角速度。[0087]其中，请参阅图5，履带运动过程的瞬时运动可等效于理想的差速驱动控制模型。[0088]本发明实施例还提供一种控制器，图5示例了该控制器的实体结构示意图，如图5所示，该控制器可以包括：处理器(processor)1001、通信接口(communicationsinterface)1002、存储器(memory)1003和通信总线1004，其中，处理器1001，通信接口1002，存储器1003通过通信总线1004完成相互间的通信。[0089]处理器1001可以调用存储器1003中的逻辑指令，以执行上述方法：控制收获机沿第一预设路线以直线模式行进至待转弯地点；在到达待转弯地点后，控制收获机按照弧形路径，以转弯模式倒退，使得收获机的车头指向第二预设路线；控制收获机沿第二预设路线以直线模式行进。[0090]此外，上述的存储器1003中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。[0091]需要说明的是，本实施例中的控制器在具体实现时可以为服务器，也可以为pc机，还可以为其他设备，只要其结构中包括如图5所示的处理器1001、通信接口1002、存储器1003和通信总线1004，其中处理器1001、通信接口1002、存储器1003通过通信总线1004完成相互间的通信，且处理器1001可以调用存储器1003中的逻辑指令以执行上述方法即可。本实施例不对控制器的具体实现形式进行限定。[0092]另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的收获机的路径控制方法，该方法包括：控制收获机沿第一预设路线以直线模式行进至待转弯地点；在到达待转弯地点后，控制收获机按照弧形路径，以转弯模式倒退，使得收获机的车头指向第二预设路线；控制收获机沿第二预设路线以直线模式行进。[0093]又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法实施例提供的收获机的路径控制方法。[0094]以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。[0095]基于上述收获机的路径控制方法，请参阅图6，本发明还提供一种收获机的路径控制系统100，包括收获机本体、左右驱动轮2、左右离合器摩擦片3以及控制装置；左右驱动轮2设于收获机本体上，用以带动收获机本体的履带运动；左右离合器摩擦片3设于收获机本体上，用以与左右驱动轮2结合驱动左右驱动轮2转动，与左右驱动轮2分离以停止驱动左右驱动轮2转动；控制装置为上述的控制装置。[0096]在本实施例中，通过离合器摩擦片控制收获机本体活动，通过控制两侧离合器的结合程度，使得两侧的驱动轮产生转速差，进而事先转向，无需设置额外的转向轮结构，通过差速控制，实现了履带收获机转向过程非单边制动转向的功能，达到了差速转向的目的，且可以一定程度的避免单边制动造成的侧滑的问题，提高了收获作业精度。[0097]进一步的，收获机的路径控制系统100还包括转向液压油缸4以及电磁比例阀5；转向液压油缸4与左右离合器摩擦片3连接，用以液压控制左右离合器摩擦片3与左右驱动轮2的结合程度；电磁比例阀5与转向液压油缸4连接，用以控制转向液压油缸4的液压流量。[0098]由电磁比例阀5、转向液压油缸4及离合器摩擦片3构成的差速控制液压转向系统，当收获机行走过程需要转向时，电磁阀通过控制转向液压油缸流量使对应一侧的离合器摩擦片发生一定程度的分离，实现两侧差速转向，实现离合器摩擦片3的精准控制。[0099]具体的，电磁比例阀5在接收控制器信号后，通过控制转向油缸4流量来控制离合器摩擦片3的结合状态与结合程度，当左、右两侧离合器摩擦片3完全结合时，左、右两侧驱动轮驱动履带同速转动，实现前进或后退，其中前进、后退状态由变速箱挡位决定；[0100]当左、右两侧离合器摩擦片3同时完全分离时，左右两侧履带动力源均切断，实现停车制动；[0101]当收获机行走过程需要转向时，电磁比例阀5通过控制转向液压油缸流量，使对应一侧的离合器摩擦片3发生一定程度的分离，实现两侧差速转向。[0102]最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。









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