中国农业大学何进获国家专利权
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龙图腾网获悉中国农业大学申请的专利一种面向坡耕地的牵引式播种机主动纠偏方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117652244B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311711835.3,技术领域涉及:A01B69/00;该发明授权一种面向坡耕地的牵引式播种机主动纠偏方法及装置是由何进;李航;王庆杰;卢彩云;王超;杨文超;林涵;王泉玉;杨翰瑜;谭露;郭朝阳设计研发完成,并于2023-12-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种面向坡耕地的牵引式播种机主动纠偏方法及装置在说明书摘要公布了:本发明属于农业机械领域,具体涉及一种面向坡耕地的牵引式播种机主动纠偏方法及装置。驱动装置1、电源3、角度传感器4、控制箱5、天线7和监测装置8;所述驱动装置1包括:驱动减速电机安装架1‑1、驱动减速电机1‑2、转轴1‑3、转向减速电机1‑4、转向减速电机安装架1‑5、固定架1‑6、支撑梁1‑7和轮子1‑8;通过对驱动装置的设计,利用减速电机,实现了牵引式播种机在坡耕地播种时路径偏移的主动纠偏,主动纠偏装置是一种通用可拆卸装置,利用该装置可对传统牵引式播种机进行快速改造,使其适用于坡耕地。
本发明授权一种面向坡耕地的牵引式播种机主动纠偏方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种利用面向坡耕地的牵引式播种机主动纠偏装置的主动纠偏方法,所述面向坡耕地的牵引式播种机主动纠偏装置应用于通过铰接点与其前方的拖拉机6连接的牵引式播种机2上,包括:驱动装置1、电源3、角度传感器4、控制箱5、天线7和监测装置8; 所述驱动装置1左右对称地通过“U”形螺丝可拆卸地固定在牵引式播种机2的横梁上;所述角度传感器4安装在拖拉机6与牵引式播种机2的铰接点上;所述电源3通过螺栓可拆卸地安装在牵引式播种机2上;所述控制箱5通过螺栓可拆卸地安装在拖拉机6上;所述天线7通过螺栓可拆卸地安装在拖拉机6上; 所述驱动装置1包括:驱动减速电机安装架1-1、驱动减速电机1-2、转轴1-3、转向减速电机1-4、转向减速电机安装架1-5、固定架1-6、支撑梁1-7和轮子1-8; 所述驱动减速电机安装架1-1通过螺栓可拆卸地安装在转轴1-3上;所述驱动减速电机1-2通过螺栓可拆卸地安装在驱动减速电机安装架1-1上;所述转轴1-3通过螺栓可拆卸地安装在转向减速电机1-4的动力输出轴上;所述转向减速电机1-4通过螺栓可拆卸地安装在转向减速电机安装架1-5上;所述转向减速电机安装架1-5通过螺栓可拆卸地安装在支撑梁1-7上;所述支撑梁1-7通过螺栓可拆卸地安装在固定架1-6上;所述轮子1-8通过螺栓可拆卸地安装在驱动减速电机1-2的动力输出轴上; 所述驱动减速电机1-2通过数据线与控制箱5通讯连接;所述转向减速电机1-4通过数据线与控制箱5通讯连接;所述角度传感器4通过数据线与控制箱5通讯连接;所述控制箱5通过数据线与拖拉机6通讯连接;所述天线7通过数据线与控制箱5通讯连接;所述监测装置8与控制箱5无线通讯; 其特征在于:所述方法包括如下步骤: S1、在监测装置8中输入规划的拖拉机6的数据判定拖拉机6是否为转向状态的阈值T1以及纠偏阈值T2;监测装置8将数据传输到控制箱5中;控制箱5生成拖拉机6的理论行走路线通过公式1~8,得到数据[X3,Y3,α],并生成牵引式播种机2的理论行走路线C[X3,Y3,α]: 综合公式1~公式5,得到牵引式播种机2的理论行走路线C的数据[X3,Y3,α],表示为: 公式1~公式8中,L1为拖拉机6重心点到后轮轴地平面上投影的垂直距离,单位为m;L2为拖拉机6牵引点到后轮轴地平面上投影的垂直距离,单位为m;L3为牵引式播种机2牵引点到轮子1-8轮轴轴线地平面上投影的垂直距离,单位为m;X1为拖拉机6在地平面相对于作业前起始点的横坐标,单位为m;Y1为拖拉机6在地平面相对于作业前起始点的纵坐标,单位为m;X3为牵引式播种机2在地平面相对于作业前起始点的横坐标,单位为m;Y3为牵引式播种机2在地平面相对于作业前起始点的纵坐标,单位为m;α为牵引式播种机2相对于拖拉机6的理论偏转角度,单位为°;为拖拉机6的转向角,单位为°;为转弯过程中牵引式播种机2牵引点和转向原点Q与拖拉机6后轮轴地平面上投影线连线的夹角,单位为°;为转弯过程中牵引式播种机2的转弯角,单位为°; 其中,拖拉机6的理论行走路线A由组成,牵引式播种机2的理论行走路线C由[X3,Y3,α]组成; S2、主动纠偏装置启动,控制箱5根据输入的拖拉机6的理论行走路线A控制拖拉机6开始作业;天线7通过导航实时获取拖拉机6的位置坐标信息[X2,Y2]并传输到控制箱5中;拖拉机6将前进速度v实时传输到控制箱5中;角度传感器4将实际偏转角度θ实时传输到控制箱5中; S3、控制箱5根据步骤S1获取的拖拉机6的转向角步骤S2获取的数据[X2,Y2]和角度传感器4检测的实际偏转角度θ,生成拖拉机6的实际作业路线并通过以下公式计算得到牵引式播种机2的坐标数据[X4,Y4],并生成牵引式播种机2的实际行走路线D[X4,Y4,θ]: 综合公式1、10和11,得到牵引式播种机2的实际行走路线D的数据[X4,Y4],表示为: 公式9~13中,X2为拖拉机6在地平面相对于作业前起始点的实际横坐标,单位为m;Y2为拖拉机6在地平面相对于作业前起始点的实际纵坐标,单位为m;X4为牵引式播种机2在地平面相对于作业前起始点的实际横坐标,单位为m;Y4为牵引式播种机2在地平面相对于作业前起始点的实际纵坐标,单位为m;θ为角度传感器4实时获取的牵引式播种机2相对于拖拉机6的实际偏转角度,单位为°;为拖拉机6的转向角,单位为°;为转弯过程中牵引式播种机2牵引点和转向原点Q与拖拉机6后轮轴地平面上投影线连线的夹角,单位为°;为转弯过程中牵引式播种机2的转弯角,单位为°;L1为拖拉机6重心点到后轮轴地平面上投影的垂直距离,单位为m;L2为拖拉机6牵引点到后轮轴地平面上投影的垂直距离,单位为m;L3为牵引式播种机2牵引点到轮子1-8轮轴轴线地平面上投影的垂直距离,单位为m; 其中,拖拉机6的实际行走路线B由组成;牵引式播种机2的实际行走路线D由[X4,Y4,θ]组成; S4、控制箱5基于步骤S1、S2和S3中获取的数据进行计算,判断驱动装置1是否工作: S4.1、若|α|T1,判定拖拉机6为转向状态,驱动装置1工作进行辅助转向,驱动装置1工作时,电机的转速如公式14所示,其中,α为控制箱5基于位置坐标信息和拖拉机行走路线确定的牵引式播种机2相对于拖拉机6的理论偏转角度α;T1为判定拖拉机6是否为转向状态的阈值,取值范围为[T2,90°];T2为纠偏阈值,其取值范围为[0,T1]; 公式14中,δ为转向减速电机1-4的相对于初始状态的转角,单位为m;n为驱动减速电机1-2的转速,单位为rmin;θ为角度传感器4获取的角度,单位为m;v为拖拉机前进速度,单位为ms;k1为驱动装置1辅助转向时,δ相对于θ的换算系数,k2为驱动装置1辅助转向时,n相对于v的换算系数,k1和k2是数学模型中的换算系数,由电机减速比确定,不同电机减速比k1和k2不同,为大于0的实数; |α|T1,判定拖拉机6正在进行转向,驱动装置1工作进行辅助转向;此时,转向减速电机1-4工作,相对于初始状态转角为δ;驱动减速电机1-2工作,以n的转速转动; S4.2、若|α|T1,判定拖拉机6为非转向状态,驱动装置1工作进行主动纠偏,驱动装置1工作时,电机的转速如公式15和公式16所示: 公式15和公式16中,δ为转向减速电机1-4的相对于初始状态的转角,单位为°;n为驱动减速电机1-2的转速,单位为rmin;v为拖拉机前进速度,单位为ms;α为牵引式播种机2相对于拖拉机6的理论偏转角度,单位为°;θ为角度传感器4获取的角度,单位为°;k3为驱动装置1纠偏时,δ相对于θ的换算系数,k4为驱动装置1纠偏时,n相对于v的换算系数,k3和k4是数学模型中的换算系数,由电机减速比确定,不同电机减速比k3和k4不同,为大于0的实数;T2为纠偏阈值,单位为°,取值范围为[0,T1],其中,T1为判定拖拉机6是否为转向状态的阈值,单位为°; |α|,判定拖拉机6为非转向状态,驱动装置1工作进行主动纠偏; |θ|-α,转向减速电机1-4不工作;驱动减速电机1-2不工作; |θ|-α,转向减速电机1-4工作,相对于初始状态转角为δ;驱动减速电机1-2工作,以n的转速转动; S5、控制箱5将生成的拖拉机6的实际作业路线B和牵引式播种机2的实际行走路线D传输到监测装置8中并实时显示,工作人员根据拖拉机6的实际作业路线B和牵引式播种机2的实际行走路线D判断拖拉机6和牵引式播种机2是否处于正常工作状态;若拖拉机6和牵引式播种机2工作异常,工作人员利用监测装置8控制拖拉机6停止工作;工作人员根据拖拉机6的实际作业路线B和牵引式播种机2的实际行走路线D优化拖拉机6的理论行走路线A并输入到监测装置8中,重复步骤S1。
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