CN102501917B - 一种农用机器人移动平台电控液压驱动转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压驱动转向装置，具体来讲，是一种农用机器人移动平台电控液压驱动转向装置，包括支撑板、双作用单活塞杆缸、连杆、液压转向器、联轴器、步进电机、油箱、遥控器、三位四通电磁换向阀、摆线马达、过滤器、汽油机、双联齿轮泵、调速阀和单向阀。步进电机通过联轴器连接到转向器动力输入轴上，转向机构为平行四杆转向机构，通过遥控器控制步进电机转向及转角大小来改变活塞杆伸缩长度，从而控制车轮转弯方向及转角大小。通过遥控器调节三位四通电磁换向阀阀芯位置控制液压马达转向，实现四轮车前进、后退及停止。本发明在液压马达前增加了调速阀，可实现无级调速，且该装置结构简单，操作方便，成本较低。

Description

一种农用机器人移动平台电控液压驱动转向装置

技术领域

本发明涉及液压驱动转向装置，具体来讲，是一种农用机器人移动平台电控液压驱动转向装置。

背景技术

液压技术广泛应用于工业、农业、环保等领域，与电力、机械传动方式相比，液压传动具有可实现无级调速，元件布置灵活，易实现过载保护，工作平稳，元件能够自行润滑，使用寿命长，易实现标准化和通用化等优势，近年来随着液压驱动系统的元件和加工手段的完善, 液压驱动系统的性能和可靠性、寿命得到显著提高。采用液压驱动系统, 可显著提高系统机动性,大幅减少运动部件和传动系统零件数，在行走车辆中所采用液压驱动装置能实现快速无级调速，可使车辆柔和起步及停止，无冲击地变换行驶方向。

随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，四轮车在人们生活中有着广泛的应用，可代替人进行各种劳动，但在抢险救灾、炉渣清理、危房拆迁、船舱清理、垃圾清理等危险及环境恶劣场合已不适合人在车上用手直接控制车辆行驶、转向等，尤其是农田机器人田间自主作业，需要一种动力可靠的驱动方式，而采用遥控方式，通过遥控器控制车辆前进及转向是解决这一问题的有效途径。

发明内容

本发明目的是为解决上述领域存在的问题，提供一种液压驱动及转向装置，采用遥控方式控制四轮车实现前进、后退、停止，转向等功能。

为了实现上述目的，本发明的农用机器人移动平台电控液压驱动转向装置采用以下技术方案：

汽油机固定在四轮车上，为双联齿轮泵动力提供动力；双联齿轮泵动力输入轴通过联轴器与汽油机相连，齿轮泵大端进油口与油箱相连，齿轮泵通过汽油机带动泵进行工作，为驱动和转向装置提供液压油，将机械能转为液压能，齿轮泵大端出油口与单向阀进油口相连，控制液压油单向流动；调速阀进油口与单向阀出油口相连，用于调节液压油流量；三位四通电磁换向阀的进油口与调速阀相连，三位四通电磁换向阀的出油口接油箱，用于调节液压油流向；摆线马达进出油口分别接电磁换向阀的端口1和端口2，摆线马达的回油口接油箱，摆线马达的动力输出轴连接到四轮车后部一侧车轮上，用于带动车轮转动。

齿轮泵小端进油口与油箱相连，出油口接单向阀进油口；液压转向器开有四个油口，分别接单向阀出油口、油箱及双作用单活塞杆缸两端，用于调节液压油在双作用单活塞杆缸两端的流进与流出，步进电机固定在四轮车上，其输出轴通过联轴器连接到液压转向器输入轴上，为液压转向器提供转向动力，双作用单活塞杆缸尾部固定在四轮车上，用于推动车轮转动，其前部螺杆通过圆柱销连接到前轮一侧支撑板上，整个双作用单活塞杆缸可围绕尾部固定点转动；两前轮支撑板间通过连杆连接，连杆与支撑板间采用圆柱销连接，转向机构为平行四边形机构，通过遥控器调整步进电机转向来控制双作用单活塞杆缸不同侧液压油流进及流出，使车轮往不同方向转弯；通过调整步进电机转角大小来改变活塞杆伸缩长度，控制四轮车转角大小。

当按下遥控器不同按键时，可控制步进电机正反转及电磁换向阀阀芯移动；步进电机转动时，液压转向器根据步进电机转动大小输送的不同量的液压油，液压油经单向阀.流到液压转向器一侧，当步进电机转动时，液压油流向双作用单活塞杆缸，同时液压转向器另一侧的液压油流回油箱，从而推动双作用单活塞杆缸螺杆左右移动，带动支撑板摆动，支撑板带动连杆移动，实现两轮同步转动；电磁换向阀不通电时，阀芯位于电磁换向阀中部，摆线马达进出油口无液压油流动，摆线马达不转，四轮车停止；当控制阀芯运动到电磁换向阀一侧时，摆线马达正转，四轮车前进；当控制阀芯运动到电磁换向阀另一侧时，摆线马达反转，四轮车后退。

本发明的有益效果是：

1、使用遥控器控制四轮车的前进、后退、停止及车轮的转向，操纵方便灵活，且前进及后退速度可调，转弯半径较小；

2、全液压驱动转向装置具有行走平稳、转向灵活、性能稳定、故障率低等优点；采用远程无线控制，可把操作人员从恶劣的工作环境中解放出来；

3、此装置结构简单，可实现无级变速，工作效率较高；主要部件均为标准件，更换方便，适合大规模生产及应用。

附图说明

图1是电控液压驱动及转向装置原理图；

图中：1.车轮；2.支撑板；3.双作用单活塞杆缸；4.连杆；5.液压转向器；6.联轴器； 7.步进电机；8.油箱；9.遥控器；10. 摆线马达；11. 三位四通电磁换向阀；12.过滤器；13.汽油机；14.双联齿轮泵；15.调速阀；16.单向阀；17.进油口；18.出油口；19.端口1；20.端口2。

具体实施方式

通过以下对本发明的实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的及具体结构特征。

为了能够更清楚的理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明内容而非限制本发明的保护范围。

如图1所示，驱动转向部分以汽油机13为动力，汽油机13固定在四轮车上。汽油机13通过中间齿式联轴器6与CBW-F系列双联齿轮泵14联接，利用汽油机带动双联齿轮泵14工作，将汽油机输出机械能转化为齿轮泵输出的液压能，该齿轮泵有两个进油口，两个出油口，双联齿轮泵14的大端进油口经过滤器12与油箱8相连，双联齿轮泵14的出油口经过单向阀16、调速阀15连接三位四通电磁换向阀11，当使用遥控器9控制三位四通电磁换向阀11一端电磁铁上电时，阀芯受电磁铁的作用向该端移动，此时油路导通，由此可控制摆线马达10正转或反转；当三位四通电磁换向阀11两端都不上电时，阀芯靠弹簧作用回到中间，此时油路不通，摆线马达10停止转动，三位四通电磁换向阀11的端口1 19和端口2 20分别接摆线马达10进出油口，摆线马达10将双联齿轮泵14提供的液压能转变为机械能驱动车轮1前进，摆线马达10在内置的齿圈中安装了滚子，具有滚子的马达能提供较高的启动与运行扭矩，因而提高了效率，即使在很低的转速下输出轴也能产生稳定的输出，通过改变输入输出流量的方向使马达迅速换向，通过调节三位四通电磁换向阀11的阀芯的位置控制摆线马达10正反转及停止，从而控制四轮车前进、后退或停止，在双联齿轮泵14后安装单向阀16，利用单向阀16控制液压油单向流动；单向阀16后接调速阀15，通过调速阀15调节进出摆线马达10的液压油量，从而改变四轮车的行驶速度，实现无级调速，为保证摆线马达10处压力恒定，在摆线马达10的回油口接到油箱8，当摆线马达10处压力过高时，液压油回流到油箱8。

双联齿轮泵14的小端进油口经过滤油器与油箱8相连，出油口接单向阀16，单向阀16接液压转向器5；液压换向器5的四个油口分别接单向阀16的出油口、油箱8及双作用单活塞杆缸3两端，通过调节液压转向器5输入轴的转动方向可调节液压油在双作用单活塞杆缸3两端的流进与流出，液压转向器5固定在四轮车上，使用步进电机7提供动力，步进电机7的输出轴通过联轴器6连接到液压转向器5上输入轴上，使用双作用单活塞杆缸3推动车轮1转动，其尾部铰接固定在四轮车下侧，其前部螺杆通过圆柱销连接到前轮一侧车轮2上，双作用单活塞杆缸3与车轮2在同一平面内，整个双作用单活塞杆缸3可围绕尾部固定点转动；两前轮支撑板2间通过连杆4连接，连杆4与支撑板2间采用圆柱销连接，转向机构为平行四边形机构。

由单片机、无线发送及接收模块、电流放大芯片等组成无线控制系统，编写相关程序，实现按下遥控器9不同按键时，可控制步进电机7正反转及电磁换向阀阀芯的左右移动，使用遥控器9控制步进电机7转动时，液压转向器5根据步进电机7转动大小输送的不同量的液压油，液压油由油箱8流到液压转向器5的一侧，同时液压转向器5的另一侧的液压油流回油箱8，从而推动双作用单活塞杆缸3螺杆左右移动，带动车轮2摆动，车轮2带动连杆4移动，实现两轮同步转动，使用遥控器9控制电磁换向阀不通电时，阀芯位于电磁换向阀中部，摆线马达10进出油口无液压油流动，摆线马达10不转，四轮车停止；当控制阀芯运动到电磁换向阀一侧时，摆线马达10正转，四轮车前进；当控制阀芯运动到电磁换向阀另一侧时，摆线马达10反转，四轮车后退。

电控液压驱动转向装置可通过遥控器9控制四轮车的前进、后退、停止及车轮1的转向，并可通过调速阀15调节前进或后退速度大小，本发明在性能上安全可靠，操纵上方便灵活。 

Claims (2)

1.一种农用机器人移动平台电控液压驱动转向装置，所述装置安装在四轮车上，其特征在于：该装置包括双作用单活塞杆缸（3）、连杆（4）、液压转向器（5）、联轴器（6）、步进电机（7）、油箱（8）、遥控器（9）、摆线马达（10）、三位四通电磁换向阀（11）、汽油机（13）、双联齿轮泵（14）、调速阀（15）和单向阀（16）；汽油机（13）固定在四轮车上，双联齿轮泵（14）的动力输入轴通过联轴器（6）与汽油机（13）相连，双联齿轮泵（14）的大端进油口与油箱（8）相连，双联齿轮泵（14）的大端出油口与单向阀（16）的进油口相连，控制液压油单向流动；调速阀（15）的进油口与单向阀（16）的出油口相连，用于调节液压油流量；三位四通电磁换向阀（11）的进油口（17）与调速阀（15）相连，三位四通电磁换向阀（11）的出油口（18）接油箱（8）；摆线马达（10）的进出油口分别接三位四通电磁换向阀（11）的端口1（19）和端口2（20），摆线马达（10）的回油口接油箱（8），摆线马达（10）的动力输出轴连接到四轮车后部一侧车轮（1）上，用于带动车轮转动；双联齿轮泵（14）的小端进油口与油箱（8）相连，双联齿轮泵（14）的小端出油口接单向阀（16）的进油口；液压转向器（5）开有四个油口，分别接单向阀（16）的出油口、油箱（8）及双作用单活塞杆缸（3）的两端，用于调节液压油在双作用单活塞杆缸两端（3）的流进与流出，步进电机（7）固定在四轮车上，其输出轴通过联轴器（6）连接到液压转向器（5）的输入轴上，为液压转向器（5）提供转向动力，双作用单活塞杆缸（3）的尾部固定在四轮车上，用于推动车轮转动，双作用单活塞杆缸（3）的前部螺杆通过圆柱销连接到前轮一侧的支撑板（2）上，整个双作用单活塞杆缸（3）能围绕尾部固定点转动；两前轮的支撑板（2）间通过连杆（4）连接，连杆（4）与支撑板（2）间采用圆柱销连接，形成平行四边形的转向机构；遥控器（9）控制步进电机（7）和三位四通电磁换向阀（11）。

2.根据权利要求1所述的一种农用机器人移动平台电控液压驱动转向装置，其特征在于：双联齿轮泵（14）的大端进油口和小端进油口通过过滤器（12）与油箱（8）连接。

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