(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210859627.7 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 深圳市现代农业装备研究院 地址 518000 广东省深圳市罗湖区桂园街 道桂园路39号 (72)发明人 孟祥宝　李明军　潘明　谭俭辉　 钟国雄　 (74)专利代理 机构 深圳市中兴达专利代理有限 公司 44637 专利代理师 黄美玲 (51)Int.Cl. G01N 1/08(2006.01) G01D 21/02(2006.01) E21B 44/02(2006.01) E21B 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种电动式土 壤取样器控制装置及其方法 (57)摘要 本发明公开了一种电动式土壤取样器控制 装置及其方法， 控制装置包括安装盒、 运动控制 器、 电机驱动器、 数据采集系统、 人机交互模块、 供电模块、 定位模块； 运动控制器接收到数据采 集模块的数据， 进行分析和筛选， 传输至人机交 互模块进行显示； 运动控制器接受到操控信号， 经过决策和处理， 下发运动指令给电机驱动器， 控制电机运动； 相关信息反馈至运动控制器， 控 制器进行计算和决策， 对电机进行速度和功率匹 配， 从而实现取土装置的自适应控制。 本发明通 过轻量化的设计使各模块在安装盒上合理布局， 产品具有重量轻、 体积小、 便于用户操作的特点， 通过设计控制装置及控制方法实现了土壤取样 的精细化、 自动化、 智能化和自适应控制。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115307955 A 2022.11.08 CN 115307955 A 1.一种电动式土壤取样器控制装置及其方法， 其特征在于， 包括： 安装盒， 运动控制器 及分别与其电路连接的电机驱动器、 数据采集系统、 人机交互模块、 供电模块、 定位模块； 所 述运动控制器、 电机驱动器、 数据采集系统、 定位模块分别固定于所述安装盒内， 所述人机 交互模块固定 于所述安装盒上侧； 所述运动控制器， 用于与外 部单元的通讯、 决策以及下发指令； 所述电机驱动器， 接收运动控制器的指令， 与电动式土壤取样器的 电机电连接并驱动 其运转， 由电机带动电动式土壤取样器的取土 机构作业； 所述数据采集系统， 通过传感技 术进行数据采集； 所述定位模块， 用于进行定位 监测； 所述供电模块， 用于供电； 所述人机交 互模块， 用于 显示和监控取样器的基本参数和故障信息 。 2.根据权利要求1所述的控制装置及其方法， 其特征在于， 所述运动控制器分别与电机 驱动器、 数据采集系统、 人机交互模块、 供电模块、 定位模块通过CAN总线或RS485通信 方式 进行连接； 所述运动控制器包括主控单元， 所述主控单元安装有主控程序、 对设备进 行决策 调度和规划控制， 所述运动控制器分别与电机驱动器、 数据采集系统、 人机交互模块、 供电 模块、 定位模块 通过抗干扰电路连接， 运动控制器通过螺柱固定在所述 安装盒内。 3.根据权利要求2所述的控制装置及其方法， 其特征在于， 所述数据采集系统包括数据 采集模块、 传感器， 所述数据采集模块通过螺柱固定在安装盒内、 设于所述运动控制器上， 采用CAN总线方式与传感器进 行数据传输， 传感器将数据采集后经数据采集模块， 发送至运 动控制器； 所述传感器包括土壤温度传感器、 湿度传感器、 硬度传感器、 电机转速传感器、 功率传 感器、 电量传感器、 钻头钻进的压力 传感器； 所述钻头钻进的压力 传感器设于电动式土壤取 样器的钻头上。 4.根据权利要求3所述的控制装置及其方法， 其特征在于， 所述安装盒上侧设有带显示 孔、 操控安装孔的操控面板， 所述人机交互模块包括操控钮、 显示屏， 所述操控钮、 显示屏分 别固定安装于操控安装孔、 显示 孔上； 所述显示屏采用触摸显示屏； 所述操控钮包括急停按钮、 电机启动和停止按钮、 电机正转和反转按钮、 电机调速旋 钮。 5.根据权利要求4所述的控制装置及其方法， 其特征在于， 所述控制装置还包括外部客 户端， 所述 运动控制器还 包括无线通信模块， 所述无线通信模块与外 部客户端数据连接 。 6.根据权利要求5所述的控制装置及其方法， 其特征在于， 所述定位模块采用螺栓 固定 在安装盒内部的一个侧壁上， 包括北斗 定位单元和/或GP S定位单元； 所述供电模块 安装在安装盒内底部， 采用螺 栓固定； 所述电机驱动器通过螺栓固定于安装盒内部， 位于所述运动控制器下方、 供电模块上 方， 其接收运动控制器的指令， 控制电机的运动。 7.根据权利要求1 ‑6所述的控制装置及其方法， 其特 征在于， 具体包括如下步骤： S1.启动控制装置， 运动控制器与电机驱动器、 数据采集系统、 人机交互模块、 供电模 块、 定位模块建立电路连接， 主控单 元按程序设置进行自检；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115307955 A 2S2.运动控制器接收到人机交互模块或外部客户端传来的控制指令， 经主控单元分析 处理后， 发送指令 至所述电机驱动器； S3.电机驱动 器收到传来的指令数据， 驱动电动式土壤取样器的电机完成正、 反转或调 速动作， 电机带动电动式土壤取样器的齿轮机构运动， 从而控制钻头向下钻进、 退刀； S4.运动控制器接收数据采集系统传来的数据， 电机的运动状态通过电机驱动器所设 的编码器反馈至运动控制器， 钻头钻进的压力传感器将钻进力信息反馈至运动控制器， 运 动控制器对信息数据进 行分析和处理， 根据钻进力的大小， 控制电机驱动器， 自动匹配电机 转速和功率， 实现对电动式土壤取样器的自适应钻进； S5.运动控制器经过分析和处理后， 将结果传输至人机交互模块， 发送至显示屏进行显 示。 8.根据权利要求7所述的控制装置及其方法， 其特征在于， 所述控制方法还包括S6步 骤， 具体为： 所述主控单元 的主控程序包括安全模块， 并预设有报警参数， 当取样器发生故 障时， 安全模块将故障报警信息同步 发送至显示屏； 当故障严重时， 主控单元控制取样 器停 止运行。 9.根据权利要求8所述的控制装置及其方法， 其特征在于， 所述控制方法的S5步骤中， 运动控制器接收到传感器的土壤温湿度、 钻进力、 电机转速数据， 经过筛选和处理后， 将结 果发送至 显示屏和/或外 部客户端显示。 10.根据权利要求9所述的控制装置及其方法， 其特征在于， 所述主控单元的主控程序 接收到压力传感器反馈的信息后， 根据钻进力的大小， 控制电机驱动器， 自动匹配电机转速 和功率， 实现取土器的自适应钻进。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115307955 A 3