一种无人协同卸粮及转运作业方法与流程

1.本发明涉及农用机械自主作业技术领域，更具体地说，涉及一种无人协同卸粮及转运作业方法。


背景技术：

[0002]“农机无人驾驶技术”是指集成卫星定位、环境感知、远程通信、总线网络和智能控制等技术，实现按规划路径进行无人驾驶作业。近几年，随着农机导航自动驾驶系统在我国的黑龙江、新疆、内蒙古等省、自治区广泛应用，一些农机导航自动驾驶系统的生产企业以及一些高校和科研院所对农机导航系统进行了深度开发，在智能控制、定位、通信等方面与农业机械进行了有效结合，加快了农机无人化发展进程。特别是近两年，农业生产规模化逐步形成，标准化农田建设快速发展，农业生产从劳动密集型、低能高成本，迫切向高质、高效、低成本转型升级，在国家倡导智慧农场的前提下，促进了无人化农场的产生。
[0003]
近年来，以导航自动驾驶为代表的农机无人化技术显著发展，无人农机在一定程度上降低了人工劳动强度，但综合作业效率提升并不明显，尤其是在卸粮环节。目前，无人收获仍多采用固定点卸粮方式，此种方式下一般仍是通过人工驾驶或遥控操作无人收获机的方式从粮满作业点转移到卸粮点进行卸粮，卸粮完成后再由人工驾驶或遥控操作回到原作业点继续进行无人收割作业。主要问题及缺点有以下几点：固定点卸粮方式下，无人收获机直线收割作业中粮仓随时可能满粮，收获机到卸粮点和卸粮完成后回到原位继续作业均易受未割谷物隔断造成转移不便且转移路径较长，导致未割谷物易被碾压造成减产损失且整个收获过程效率降低；收获机粮仓满粮后，若运粮车未就位则需要持续等待运粮车就位并卸粮后才能继续作业，严重制约了收割进度；整个卸粮过程需要人工参与，无法实现全无人自动卸粮，人工没有得到真正解放。导致上述问题的主要原因主要包括以下几点：固定点卸粮方式源于人工驾驶收割作业传统，随着农机无人化作业进程的发展，卸粮方式并未创新与无人收获相匹配；任意点粮满进行卸粮的路径自主转移涉及全域动态路径规划，目前技术尚不成熟、技术成本较高。


技术实现要素：

[0004]
1.要解决的技术问题
[0005]
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种无人收获机协同卸粮路径规划与自主作业方法，本发明给出的协同卸粮转运方案，在保证高效收获的同时，提供了现阶段更为可行实用的解决方案，提出的无人卸粮转运模式，有效解决了传统收获机转移卸粮的作业时间浪费，并有效解决了因为运粮车的运力不足而导致收获机粮满后田间卸粮等待的时间，进一步保障收获机不间断作业，很大程度上提升了无人收获机综合作业效率，相较于传统的有人运粮车卸粮，此卸粮过程无需人工参与，解决了无人收获过程中卸粮环节的人工占用问题，进一步解放了人力。
[0006]
2.技术方案
[0007]
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
[0008]
一种无人协同卸粮及转运作业方法，所述方法包括如下步骤：
[0009][0010]
s1、自主出库：无人收获机自主出库时向运粮车下达出库指令，运粮车自动点火启动并沿预规划路径自主出库，运粮车实时接收无人收获机运行状态与行走速度，并根据速度进行安全跟随控制；
[0011]
s2、停车等待：为不影响收获机无人收割作业，在收获机安全作业区之外(运粮车工作路径上)设置卸粮等待点，当运粮车到达等待点后即停车熄火，等待收获机卸粮；
[0012]
s3、自主接粮：无人收获机回到卸粮线(与运粮车在田间的工作路径平行)停车等待卸粮时，向运粮车下达卸粮指令并告知运粮车其当前位置(经纬度信息)；运粮车收到该指令后自动点火，并沿其工作路径向收获机移动；移动过程中无人卸粮车根据收获机位置和自身的高精度定位实时计算距收获机的位置，当到达收获机可靠卸粮区内时自动停车(卸粮区是以收割机尾部卸粮筒为圆心，卸粮壁长l为半径的圆形区域)，同时通信告诉收获机已到达卸粮点可以卸粮，此时收获机自动开始卸粮；
[0013]
s4、返回等待：收获机卸粮完成后(粮仓低位传感器信号消失)通讯告知运粮车卸粮完成，运粮车即开始自动沿工作路径向等待点移动，若运粮车粮位未达到其卸粮粮位，则运粮车到达等待点后将自动熄火，等待收获机下次卸粮；
[0014]
s5、自主卸粮：若运粮车粮位已经到达其卸粮粮位，运粮车到达等待点后将不再停车熄火，而是继续向停在路边的运粮车移动(运粮车的位置为固定位置，预先已经在运粮车的导航系统内采集并标记)，当到达运粮车有效卸粮区内，运粮车自动停车，并展开卸粮壁自主卸粮；卸粮完成后(运粮车低位粮位传感器信号消失)，运粮车收起卸粮壁并向卸粮等待点移动，等待无人收获机下次卸粮；
[0015]
s6、自主入库：当无人收获机完成所有收割作业后，通讯告知运粮车收割完成，运粮车完成最后一次卸粮后即沿作业路径向机库转移，开始自主入库，到达机库后，运粮车自动停车熄火，整个卸粮转运流程结。
[0016]
3.有益效果
[0017]
相比于现有技术，本发明的优点在于：
[0018]
(1)本方案本发明给出的协同卸粮转运方案，在保证高效收获的同时，提供了现阶段更为可行实用的解决方案，提出的无人卸粮转运模式，有效解决了传统收获机转移卸粮的作业时间浪费，并有效解决了因为运粮车的运力不足而导致收获机粮满后田间卸粮等待的时间，进一步保障收获机不间断作业，很大程度上提升了无人收获机综合作业效率，相较于传统的有人运粮车卸粮，此卸粮过程无需人工参与，解决了无人收获过程中卸粮环节的人工占用问题，进一步解放了人力。
附图说明
[0019]
图1为本发明无人收获机协同卸粮路径规划与自主作业的方法流程图；
[0020]
图2为为本发明提供的田块、路径规划以及卸粮地规划的示意图。
具体实施方式
[0021]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅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做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。
[0022]
实施例1：
[0023]
请参阅图1-2，一种无人协同卸粮及转运作业方法，方法包括如下步骤：
[0024]
s1、自主出库：无人收获机自主出库时向运粮车下达出库指令，运粮车自动点火启动并沿预规划路径自主出库，运粮车实时接收无人收获机运行状态与行走速度，并根据速度进行安全跟随控制；
[0025]
s2、停车等待：为不影响收获机无人收割作业，在收获机安全作业区之外(运粮车工作路径上)设置卸粮等待点，当运粮车到达等待点后即停车熄火，等待收获机卸粮；
[0026]
s3、自主接粮：无人收获机回到卸粮线(与运粮车在田间的工作路径平行)停车等待卸粮时，向运粮车下达卸粮指令并告知运粮车其当前位置(经纬度信息)；运粮车收到该指令后自动点火，并沿其工作路径向收获机移动；移动过程中无人卸粮车根据收获机位置和自身的高精度定位实时计算距收获机的位置，当到达收获机可靠卸粮区内时自动停车(卸粮区是以收割机尾部卸粮筒为圆心，卸粮壁长l为半径的圆形区域)，同时通信告诉收获机已到达卸粮点可以卸粮，此时收获机自动开始卸粮；
[0027]
s4、返回等待：收获机卸粮完成后(粮仓低位传感器信号消失)通讯告知运粮车卸粮完成，运粮车即开始自动沿工作路径向等待点移动，若运粮车粮位未达到其卸粮粮位，则运粮车到达等待点后将自动熄火，等待收获机下次卸粮；
[0028]
s5、自主卸粮：若运粮车粮位已经到达其卸粮粮位，运粮车到达等待点后将不再停车熄火，而是继续向停在路边的运粮车移动(运粮车的位置为固定位置，预先已经在运粮车的导航系统内采集并标记)，当到达运粮车有效卸粮区内，运粮车自动停车，并展开卸粮壁自主卸粮；卸粮完成后(运粮车低位粮位传感器信号消失)，运粮车收起卸粮壁并向卸粮等待点移动，等待无人收获机下次卸粮；
[0029]
s6、自主入库：当无人收获机完成所有收割作业后，通讯告知运粮车收割完成，运粮车完成最后一次卸粮后即沿作业路径向机库转移，开始自主入库，到达机库后，运粮车自动停车熄火，整个卸粮转运流程结。
[0030]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种无人协同卸粮及转运作业方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：s1、自主出库：无人收获机自主出库时向运粮车下达出库指令，运粮车自动点火启动并沿预规划路径自主出库，运粮车实时接收无人收获机运行状态与行走速度，并根据速度进行安全跟随控制；s2、停车等待：为不影响收获机无人收割作业，在收获机安全作业区之外(运粮车工作路径上)设置卸粮等待点，当运粮车到达等待点后即停车熄火，等待收获机卸粮；s3、自主接粮：无人收获机回到卸粮线(与运粮车在田间的工作路径平行)停车等待卸粮时，向运粮车下达卸粮指令并告知运粮车其当前位置(经纬度信息)；运粮车收到该指令后自动点火，并沿其工作路径向收获机移动；移动过程中无人卸粮车根据收获机位置和自身的高精度定位实时计算距收获机的位置，当到达收获机可靠卸粮区内时自动停车(卸粮区是以收割机尾部卸粮筒为圆心，卸粮壁长l为半径的圆形区域)，同时通信告诉收获机已到达卸粮点可以卸粮，此时收获机自动开始卸粮；s4、返回等待：收获机卸粮完成后(粮仓低位传感器信号消失)通讯告知运粮车卸粮完成，运粮车即开始自动沿工作路径向等待点移动，若运粮车粮位未达到其卸粮粮位，则运粮车到达等待点后将自动熄火，等待收获机下次卸粮；s5、自主卸粮：若运粮车粮位已经到达其卸粮粮位，运粮车到达等待点后将不再停车熄火，而是继续向停在路边的运粮车移动(运粮车的位置为固定位置，预先已经在运粮车的导航系统内采集并标记)，当到达运粮车有效卸粮区内，运粮车自动停车，并展开卸粮壁自主卸粮；卸粮完成后(运粮车低位粮位传感器信号消失)，运粮车收起卸粮壁并向卸粮等待点移动，等待无人收获机下次卸粮；s6、自主入库：当无人收获机完成所有收割作业后，通讯告知运粮车收割完成，运粮车完成最后一次卸粮后即沿作业路径向机库转移，开始自主入库，到达机库后，运粮车自动停车熄火，整个卸粮转运流程结。

技术总结
本发明公开了一种无人协同卸粮及转运作业方法，属于农用机械自主作业技术领域，本发明给出的协同卸粮转运方案，在保证高效收获的同时，提供了现阶段更为可行实用的解决方案，提出的无人卸粮转运模式，有效解决了传统收获机转移卸粮的作业时间浪费，并有效解决了因为运粮车的运力不足而导致收获机粮满后田间卸粮等待的时间，进一步保障收获机不间断作业，很大程度上提升了无人收获机综合作业效率，相较于传统的有人运粮车卸粮，此卸粮过程无需人工参与，解决了无人收获过程中卸粮环节的人工占用问题，进一步解放了人力。进一步解放了人力。进一步解放了人力。


技术研发人员：刘政 金诚谦 杨腾祥 王廷恩 齐彦栋 刘岗微 冯玉岗 张光跃 陈满 倪有亮 徐金山 袁文胜 钱震杰
受保护的技术使用者：农业农村部南京农业机械化研究所
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/8/16