CN107306594A - 三/四自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置 - Google Patents

三/四自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三/四自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置，包括车架上的集蔗箱，集蔗箱通球铰链副安装于车架上，车架上设有摆动杆可伸缩的变奇异位四连杆组件驱动集蔗箱向后、或向左、或向右卸载；或集蔗箱通过球铰链副安装于举升板上，举升板安装于车架上并通过举升液压缸向后翻转，举升板上设有摆动杆可伸缩的变奇异位四连杆组件驱动集蔗箱向后、或向左、或向右卸载。本发明可通过四连杆组件产生奇异位置的变换以及举升板的翻转，实现集蔗箱由平面单自由度到空间三自由度或四自由度的变化，其柔性化程度高，活动度大。

Description

三/四自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置
技术领域
本发明涉及甘蔗收割机部件结构，具体为一种三/四自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置。
背景技术
集蔗装置是甘蔗收割机的一个不可缺少的部件，主要实现甘蔗的收集和卸载工作，对甘蔗收割机自动化收割作业具有重要意义。
集蔗装置应具有车架上实现集蔗和卸载的功能，以结构简单、维护方便、节省劳动力、降低甘蔗收割作业成本、提高甘蔗收割机效率、降低甘蔗的损坏程度为设计原则。
国内种植地形较为复杂，根据各地甘蔗种植状况，集中研制的集蔗装置有一侧式倾卸集堆机构、双侧式倾卸集堆机构、三角形集堆机构和悬挂式集蔗机构等。
应用中表明，以上多种集蔗机构在甘蔗收割作业中未能实现收割作业的全自动化，表现为柔性化程度低，活动度低，不能适用于丘陵山区地带的甘蔗集蔗，甘蔗的自由卸载能力低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种柔性化程度高，活动度高，可适用于丘陵山区地带的甘蔗集蔗，并可实现自由卸载功能的三/四自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置。
技术方案一：能够解决上述技术问题的三自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置，其技术方案包括通过前、后车轮组行走的车架以及设于车架上的集蔗机构，所不同的是所述集蔗机构包括集蔗箱，所述集蔗箱的底部通过球铰链副安装于车架上，集蔗箱的前方或集蔗箱的左方或右方设有变奇异位四连杆组件驱动集蔗箱向后、或向右、或向左卸载；所述变奇异位四连杆组件包括转动杆、摆动伸缩杆和操控杆，所述转动杆的下端铰连于车架上，所述摆动伸缩杆的下端铰连于车架上的旋转副上，所述操控杆的一端通过球铰链副连接于集蔗箱对应的部位上，所述摆动伸缩杆的上端通过球铰链副连接于操控杆的杆体上，所述操控杆的另一端通过球铰链副连接于转动杆的上端。
进一步，所述转动杆或摆动伸缩杆为伺服电机驱动的主动杆，驱动转动杆的伺服电机设于车架上，驱动摆动伸缩杆的伺服电机设于旋转副上。
所述摆动伸缩杆优选采用液压伸缩杆。
技术方案二：能够解决上述技术问题的四自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置，其技术方案包括通过前、后车轮组行走的车架以及设于车架上的集蔗机构，所不同的是所述集蔗机构包括集蔗箱，所述集蔗箱的底部通过球铰链副安装于安装于举升板上，所述举升板底部的后端铰连于车架上，举升板的底部前端与车架之间设有将举升板向后翻转的举升液压缸，集蔗箱的前方、或左方、或右方设有变奇异位四连杆组件驱动集蔗箱向后、或向右、或向左卸载；所述变奇异位四连杆组件包括转动杆、摆动伸缩杆和操控杆，所述转动杆的下端铰连于车架上，所述摆动伸缩杆的下端铰连于车架上的旋转副上，所述操控杆的一端通过球铰链副连接于集蔗箱对应的部位上，所述摆动伸缩杆的上端通过球铰链副连接于操控杆的杆体上，所述操控杆的另一端通过球铰链副连接于转动杆的上端。
进一步，所述转动杆或摆动伸缩杆为伺服电机驱动的主动杆，驱动转动杆的伺服电机设于车架上，驱动摆动伸缩杆的伺服电机设于旋转副上。
所述摆动伸缩杆优选采用液压伸缩杆。
本发明的有益效果：
1、本发明三自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置结构中，可通过旋转副的转动而使四连杆组件产生奇异位置变换，实现机构由平面单自由度到空间三自由度的变换，其柔性化程度高，活动度大；集蔗箱由伺服电机和液压缸混合驱动，可控性高，柔性程度高，便于控制。
2、本发明四自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置结构中，可通过旋转副的转动而使四连杆组件产生奇异位置变换，实现机构由平面单自由度到空间三自由度的变换，其柔性化程度高，活动度大，其配合举升液压缸的伸缩，可实现大空间的卸载功能，实现空间四自由度运动；集蔗箱由伺服电机和液压缸混合驱动，可控性高，柔性程度高，便于控制；通过变奇异位四连杆组件和举升液压缸的配合使用，可实现空间四自由度运动，可在大空间内作业，实现全方位集蔗和卸载。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的立体结构示意图。
图2为图1实施方式中变奇异位四连杆组件的变位示意图。
图3为本发明另一种实施方式的立体结构示意图。
图号标识：1、车架；2、集蔗箱；3、前车轮组；4、后车轮组；5、球铰链副；6、转动杆；7、摆动伸缩杆；8、操控杆；9、举升板；10、旋转副；11、举升液压缸。
具体实施方式
下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
第一种实施方式：本发明三自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置，其结构包括车架1和集蔗箱2，所述车架1通过前、后悬架安装于前、后车轮组3、4上而实现拖动式行走；所述集蔗箱2为上大下小的梯形状箱体，集蔗箱2的布置为其长度方向沿前、后向，集蔗箱2底部中央通过球铰链副5支撑安装于车架1上，集蔗箱2左侧中部的车架1上设有驱动集蔗箱2向右、或向前、或向后翻转卸载的变奇异位四连杆组件；所述变奇异位四连杆组件包括处于左、右垂直面上的转动杆6、摆动伸缩杆7和操控杆8，所述转动杆6(靠后设置)的下端铰连于车架1上，所述摆动伸缩杆7(靠前设置)的下端铰连于车架1上设置的旋转副10(水平面上转动)，所述操控杆8向右上方斜置，操控杆8的前端通过球铰链副5连接于集蔗箱2的左侧面上，所述摆动伸缩杆7的上端通过球铰链副5连接于操控杆8的中前部杆体上，操控杆8的后端通过球铰链副5连接于转动杆6的上端；将摆动伸缩杆7设为伺服电机驱动的主动杆，所述伺服电机设于旋转副10上，所述摆动伸缩杆7采用液压伸缩杆，如图1所示。
如图1所示，转动杆6下端铰链点的回转轴线与摆动伸缩杆7下端铰链点的回转轴线相同，变奇异位四连杆组件为普通四连杆机构，在摆动伸缩杆7的摆动和伸缩的混合控制下驱动集蔗箱2向右卸载。
如图2所示，旋转副10转动90°，摆动伸缩杆7下端铰链点回转轴线与转动杆6下端的铰链点回转轴线变为垂直，变奇异位四连杆组件由平面单自由度变换到空间三自由度，在摆动伸缩杆7的摆动和伸缩的混合驱动下带动集蔗箱2作空间三自由度转动，可实现向左、或向右、或向后卸载。
第二种实施方式：本发明四自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置，其结构包括车架1和集蔗箱2，所述车架1通过前、后悬架安装于前、后车轮组3、4上而实现拖动式行走；所述集蔗箱2为上大下小的梯形状箱体，集蔗箱2的布置为其长度方向沿前、后向，集蔗箱2的底部中央通过球铰链副5支撑安装于举升板9上，所述举升板9底部的后端铰连于车架1上，举升板9的底部前端与车架1之间设有将举升板9向后翻转的举升液压缸11，集蔗箱2左侧中部的举升板9上设有驱动集蔗箱2向右、或向右、或向后翻转卸载的变奇异位四连杆组件；所述变奇异位四连杆组件包括处于左、右垂直面上的转动杆6、摆动伸缩杆7和操控杆8，所述转动杆6(靠后设置)的下端铰连于举升板9上，所述摆动伸缩杆7(靠前设置)的下端铰连于举升板9上设置的旋转副10(水平面上转动)，所述操控杆8向右上方斜置，操控杆8的前端通过球铰链副5连接于集蔗箱2的左侧面上，所述摆动伸缩杆7的上端通过球铰链副5连接于操控杆8的中前部杆体上，操控杆8的后端通过球铰链副5连接于转动杆6的上端；将摆动伸缩杆7设为伺服电机驱动的主动杆，所述伺服电机设于旋转副10上，所述摆动伸缩杆7采用液压伸缩杆，如图3所示。
当转动杆6下端铰链点的回转轴线与摆动伸缩杆7下端铰链点的回转轴线相同时，变奇异位四连杆组件为普通四连杆机构，在摆动伸缩杆7的摆动和伸缩的混合驱动下带动集蔗箱2向右卸载。
当旋转副10转动90°时，摆动伸缩杆7下端的铰链点回转轴线与转动杆6下端的铰链点回转轴线变为垂直，变奇异位四连杆组件由平面单自由度变换到空间三自由度，在摆动伸缩杆7的摆动和伸缩的混合驱动下带动集蔗箱2作空间三自由度转动，可实现向左、或向右或向后卸载，配合举升液压缸11的举升，可实现集蔗箱2的空间四自由度运动。

Claims (6)

1.三自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置，包括通过前、后车轮组(3、4)行走的车架(1)以及设于车架(1)上的集蔗机构，其特征在于：所述集蔗机构包括集蔗箱(2)，所述集蔗箱(2)的底部通过球铰链副(5)安装于车架(1)上，集蔗箱(2)的前方或集蔗箱(2)的左方或右方设有变奇异位四连杆组件驱动集蔗箱(2)向后、或向右、或向左卸载；所述变奇异位四连杆组件包括转动杆(6)、摆动伸缩杆(7)和操控杆(8)，所述转动杆(6)的下端铰连于车架(1)上，所述摆动伸缩杆(7)的下端铰连于车架(1)上的旋转副(10)上，所述操控杆(8)的一端通过球铰链副(5)连接于集蔗箱(2)对应的部位上，所述摆动伸缩杆(7)的上端通过球铰链副(5)连接于操控杆(8)的杆体上，所述操控杆(8)的另一端通过球铰链副(5)连接于转动杆(6)的上端。
2.根据权利要求1所述的三自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置，其特征在于：所述转动杆(6)或摆动伸缩杆(7)为伺服电机驱动的主动杆，驱动转动杆(6)的伺服电机设于车架(1)上，驱动摆动伸缩杆(7)的伺服电机设于旋转副(10)上。
3.根据权利要求1或2所述的三自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置，其特征在于：所述摆动伸缩杆(7)为液压伸缩杆。
4.四自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置，包括通过前、后车轮组(3、4)行走的车架(1)以及设于车架(1)上的集蔗机构，其特征在于：所述集蔗机构包括集蔗箱(2)，所述集蔗箱(2)的底部通过球铰链副(5)安装于安装于举升板(9)上，所述举升板(9)底部的后端铰连于车架(1)上，举升板(9)的底部前端与车架(1)之间设有将举升板(9)向后翻转的举升液压缸(11)，集蔗箱(2)的前方、或左方、或右方设有变奇异位四连杆组件驱动集蔗箱(2)向后、或向右、或向左卸载；所述变奇异位四连杆组件包括转动杆(6)、摆动伸缩杆(7)和操控杆(8)，所述转动杆(6)的下端铰连于车架(1)上，所述摆动伸缩杆(7)的下端铰连于车架(1)上的旋转副(10)上，所述操控杆(8)的一端通过球铰链副(5)连接于集蔗箱(2)对应的部位上，所述摆动伸缩杆(7)的上端通过球铰链副(5)连接于操控杆(8)的杆体上，所述操控杆(8)的另一端通过球铰链副(5)连接于转动杆(6)的上端。
5.根据权利要求4所述的四自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置，其特征在于：所述转动杆(6)或摆动伸缩杆(7)为伺服电机驱动的主动杆，驱动转动杆(6)的伺服电机设于车架(1)上，驱动摆动伸缩杆(7)的伺服电机设于旋转副(10)上。
6.根据权利要求4或5所述的四自由度变奇异位置混合驱动集蔗装置，其特征在于：所述摆动伸缩杆(7)为液压伸缩杆。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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