CN102626015A - 可作机架升降运动的步行式水稻插秧机辅助行走装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种步行式水稻插秧机的辅助行走装置。所要解决的技术问题是提供的插秧机能在无人驾驶状态下平稳行走，同时又能作机架的升降运动，以适应无人驾驶的需要。技术方案是：可作机架升降运动的步行式水稻插秧机辅助行走装置，其特征在于：该辅助行走装置包括设置在插秧机后部的用于调节方向的尾轮，该尾轮的尾轮架通过一对称伸缩四杆机构安装在插秧机后部的秧盘下方，所述辅助行走装置还设有一连杆机构，该连杆机构的前端与机架上的升降油缸连接，后端与所述对称伸缩四杆机构连接以带动机架升降。
Description
技术领域
本发明涉及一种农业机械的辅助行走装置，尤其是步行式水稻插秧机的辅助行走装置，可使步行式水稻插秧机在无人驾驶状态下平稳行走，同时又能使机架作平稳的升降运动。
背景技术
我国水稻种植地区中，丘陵山地占有较大比重。步行式水稻插秧机由于其轻巧灵活、价格低廉、维护简单且不失效率等优点，非常适合丘陵山地区域使用，市场前景广阔。插秧机在工作时，一般沿直线路径前进，直到水田尽头才拉动左右离合器转向掉头。步行式水稻插秧机依靠左右两个行走轮和下面三个浮板附着于泥土，来保证机身的平稳而不会左右倾斜；其中机体下方的浮板连接升降油缸，具有地面仿形功能；发动机的动力传递到两个行走轮实现前进和后退。由于水田环境复杂，左右行走轮受到的摩擦阻力不同，插秧机往往会偏离直线或预定的路径，需要人工控制左右离合器或通过施加不同力拖动左右扶手上来实时的调整方向，以保证其沿预定路径行驶。当地面不平整时，仿形机构触发机体升降或需要手动升降机体时，需要操作人员把住扶手来保持机体的前后平衡。然而，手扶操作的劳动强度大，操作人员工作环境恶劣，迫切需要进行步行式插秧机的无人驾驶自主行走作业研究。而无人驾驶插秧机的实现，首先需要一个支撑机构代替人把住扶手平稳升降的作用，从而也可以在视觉导航自主行走模式下，保证摄取视频信息的摄像头捕捉到有效的图像，以保证路径识别的正确有效。
发明内容
本发明的目的是要克服上述背景技术的不足，通过在手扶式插秧机上加装辅助行走装置，使得插秧机能在无人驾驶状态下平稳行走，同时又能作机架的升降运动，以适应无人驾驶的需要。
本发明采用的技术方案是：可作机架升降运动的步行式水稻插秧机辅助行走装置，其特征在于：该辅助行走装置包括设置在插秧机后部的用于调节方向的尾轮，该尾轮的尾轮架通过一对称伸缩四杆机构安装在插秧机后部的秧盘下方，所述辅助行走装置还设有一连杆机构，该连杆机构的前端与机架上的升降油缸连接，后端与所述对称伸缩四杆机构连接以带动机架升降。
所述对称伸缩四杆机构包括对称布置在尾轮架左右两侧的两个平行四边形机构，两平行四边形机构的节点之间分别通过铰接轴连接以保持同步运动，其中第一铰接轴与第三铰接轴处于对角线位置，第二铰接轴与第四铰接轴处于对角线位置，第一铰接轴和第二铰接轴固定在秧盘下方的机架上，第一铰接轴和第三铰接轴上分别安装有一尾轮轴套，所述尾轮架的上部可滑动地安装在两尾轮轴套中。
所述连杆机构包括依序铰接的叉体、摆臂和推杆；所述叉体后部的分叉端插入两平行四边形机构之间并铰接在第三铰接轴上，叉体的前部与摆臂的下端铰接，摆臂的中部铰接在机架的横梁上，摆臂的上端与推杆的尾端铰接，推杆的前端与升降油缸的活塞杆连接。
所述平行四边形机构包括依次循环铰接连成封闭图形的第一连杆、秧盘、第三连杆、第四连杆。
本发明的工作原理是：加装尾轮后，插秧机就能在发动机驱动下运动；在遇到地面不平整的情况时，插秧机中配备的地面仿形浮板即触发升降油缸的活塞杆伸缩（也可人工操作升降控制杆或由外部信号触发升降油缸运动），带动升降臂转动，从而带动机架前部作升降运动；
同时，升降油缸活塞杆伸缩触发前述连杆机构运动，连杆机构将活塞杆的伸缩运动传递到平行四边形机构，使平行四边形机构中的第一铰接轴和第三铰接轴之间的距离发生变化，并且尾轮架在水平方向也发生位移，两个方向的运动合成并在尾轮的支撑下，平行四边形机构带动机架后部做相应的升降运动，从而实现机架前、后部同时升降。
本发明的有益效果是：本发明通过连杆机构带动平行四边形机构运动，从而实现机架前、后部同时升降，确保插秧机在无人驾驶状态下，能更平稳的行走，同时确保了机架上安装的视频摄像头的视角不发生变化，实现了对前进方向路况不间断地捕获有效监控信息，为步行式水稻插秧机的无人驾驶提供了保证，从而控制插秧机沿正确路径自主行走；采用本辅助行走装置后，也降低了操作人员的劳动强度，并且本发明结容易实现，成本也比较低，具有较好的市场前景。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图之一。
图2是本发明的立体结构示意图之二。
图3是本发明的工作状态示意图之一。
图4是本发明的工作状态示意图之二。
图5是本发明中叉体的立体结构示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图所示的实施例进一步说明，但本实用消息并不局限于以下实施例。
如图1、图2所示，本发明所述的可作机架升降运动的步行式水稻插秧机辅助行走装置，包括设置在插秧机后部的用于调节方向的尾轮1，该尾轮的尾轮架2通过一对称伸缩四杆机构安装在插秧机后部的秧盘19下方，所述辅助行走装置还设有一连杆机构，该连杆机构的前端与机架10上的升降油缸9连接，后端与所述对称伸缩四杆机构连接以带动秧盘升降（秧盘固定在机架后部，即带动机架后部升降）。
所述对称伸缩四杆机构包括对称布置在尾轮架左右两侧的两个平行四边形机构，每个平行四边形机构包括依次循环铰接连成封闭图形的第一连杆20、秧盘19（秧盘同时作为两个平行四边形机构的第二连杆）、第三连杆22、第四连杆21。两平行四边形机构的节点之间分别通过铰接轴连接以保持同步运动，例如，第三铰接轴18的左端铰接着左侧平行四边形机构的第三连杆、第四连杆，第三铰接轴的右端铰接着右侧平行四边形机构的第三连杆、第四连杆，其它节点与此类似；其中第一铰接轴17与第三铰接轴18处于平行四边形的对角线位置，第二铰接轴16与第四铰接轴4也处于平行四边形的对角线位置，第一铰接轴和第二铰接轴固定在秧盘下方的机架上，第一铰接轴和第三铰接轴上分别固定有一尾轮轴套3，所述尾轮架为常规尾轮架，其上部可滑动地安装在两尾轮轴套中（显然，尾轮架还可在两尾轮轴套中转动）。
所述连杆机构主要用于机架前后的同步运动，即将插秧机前部的运动传递至后部，使得机架前、后部同时升降以保证插秧机平稳行走。所述连杆机构包括依序铰接的叉体15、摆臂5和推杆7；所述叉体由相互连接的的分叉15-2（为避免与浮板安装块以及尾轮架碰撞）和可拆卸短杆15-1组成，所述分叉的开口朝后布置，该分叉插入两平行四边形机构之间并铰接在第三铰接轴上，可拆卸短杆的前端与摆臂的下端铰接。
为了保持运动的平稳性，所述摆臂由对称布置在机架横梁左右两侧的两条摆杆组成，两条摆杆的中部铰接在横梁11上，两条摆杆的上下两端分别通过连接轴6连接，摆杆下端的连接轴与所述可拆卸短杆的前端铰接（可采用轴套铰接），摆杆上端的连接轴与所述连杆的后端铰接（可采用轴套铰接）。所述推杆的前端与升降油缸的活塞杆8连接。
所述升降油缸水平地安装在机架上，机架的左右两侧分别设置有升降臂12以及安装在升降臂上的行走轮14，此部分的结构及工作原理与常规步行式水稻插秧机类似，在此不作重复介绍。
尚需说明的是：本发明仅对步行式水稻插秧机的行走机构进行改进，而该插秧机的其余各个机构（包括发动机、减速箱、浮板等）仍然可沿用；所以图中发动机、减速箱、浮板等其它机构均予省略。
以上所述的各铰接处均为转动副，因此当油缸活塞杆作伸缩运动时，连杆机构能够使机架后部以尾轮为支点做相应的上升或下降运动，从而实现机架前部与后部一同平稳升降的功能（整个连杆机构以活塞杆伸缩的水平运动实现机架后部的竖直升降运动）。
如图3和图4所示，升降机构工作时工况如下。当步行式水稻插秧机遇到地面凸起时，地面仿形浮板触发升降油缸活塞杆伸出（也可人工操作升降控制杆上升或由外部信号触发升降机构上升），推杆向机身后运动（图3中虚线箭头所示方向），摆臂以定位铰接轴13为支撑点顺时针转动（以图3为基准），拉动叉体向前运动，带动两平行四边形机构收拢，第一铰接轴和第三铰接轴之间距离变大，因此会向上顶推机架后部，此时尾轮在叉体的作用下也会朝着机架前部发生一定距离的水平位移（摆动约5-15cm），这两个方向的运动合成后，机架尾部会以尾轮架为支点向上运动（图3中实线箭头所示方向，此时第一铰接轴上的尾轮轴套沿着尾轮架上升）。活塞杆伸出同时也带动了升降臂做顺时针转动，从而带动机架前部向上运动，实现了机架前部和后部一同平稳升起。
当插秧机遇到地面下沉时，仿形浮板触发升降油缸活塞杆收缩，如图4中虚线箭头所示方向，也可人工操作升降控制杆下降或由外部信号触发升降机构下降），实现机架后部下降（图4 中实线箭头所示方向）；同时，活塞杆收缩带动升降臂逆时针转动，实现机架前部和后部一同平稳下降。同理，在此过程中尾轮在叉体的作用下会朝着机架后部发生一定距离的水平位移（摆动约5-15cm）。尚需说明的是：通常情况下（插秧机放置在水平面时），以第一铰接轴和第一连杆的其中一个交点为基准作一条垂线，所述尾轮轴套的轴线位于该垂线的后侧（即尾轮架位于垂线的后侧），当叉体向前运动时，该尾轮架朝着垂线摆动，从而高度上升，朝上顶推机架；当叉体向后运动时的情况与此相反。
本发明可适用于不用类型的轮式手扶农业机械，机体前后部分的升降幅度在一定范围内可调。
Claims (4)
1.可作机架升降运动的步行式水稻插秧机辅助行走装置，其特征在于：该辅助行走装置包括设置在插秧机后部的用于调节方向的尾轮（1），该尾轮的尾轮架（2）通过一对称伸缩四杆机构安装在插秧机后部的秧盘（19）下方，所述辅助行走装置还设有一连杆机构，该连杆机构的前端与机架（10）上的升降油缸（9）连接，后端与所述对称伸缩四杆机构连接以带动机架升降。
2.根据权利要求1所述的可作机架升降运动的步行式水稻插秧机辅助行走装置，其特征在于：所述对称伸缩四杆机构包括对称布置在尾轮架左右两侧的两个平行四边形机构，两平行四边形机构的节点之间分别通过铰接轴连接以保持同步运动，其中第一铰接轴（17）与第三铰接轴（18）处于对角线位置，第二铰接轴（16）与第四铰接轴（4）处于对角线位置，第一铰接轴和第二铰接轴固定在秧盘下方的机架上，第一铰接轴和第三铰接轴上分别安装有一尾轮轴套（3），所述尾轮架的上部可滑动地安装在两尾轮轴套中。
3.根据权利要求1或2所述的可作机架升降运动的步行式水稻插秧机辅助行走装置，其特征在于：所述连杆机构包括依序铰接的叉体（15）、摆臂（5）和推杆（7）；所述叉体后部的分叉端插入两平行四边形机构之间并铰接在第三铰接轴上，叉体的前部与摆臂的下端铰接，摆臂的中部铰接在机架的横梁（11）上，摆臂的上端与推杆的尾端铰接，推杆的前端与升降油缸的活塞杆（8）连接。
4.根据权利要求3所述的可作机架升降运动的步行式水稻插秧机辅助行走装置，其特征在于：所述平行四边形机构包括依次循环铰接连成封闭图形的第一连杆（20）、秧盘（19）、第三连杆（21）、第四连杆（21）。
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