CN110481674A - 田间全向移动作业平台 - Google Patents

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张超
宋建农
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王超
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
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Abstract

本发明涉及一种田间全向移动作业平台。该作业平台包括机架、转向机构和行走驱动机构；机架为龙门式结构，包括一矩形机架平台以及四个分别位于机架平台的四个角部的机架立柱；机架平台用于安装各种不同的执行部件；每一个机架立柱的底端均设置有转向机构和行走驱动机构；转向机构包括舵机、舵机支架、舵机齿轮、固定齿轮和轴承座；行走驱动机构包括轴承、驱动电机、轮胎、齿圈、行走齿轮和电机支架。本发明可以很好地完成直行、侧行、斜行以及原地转向等运动，并且控制简单，可解决传统作业平台转弯半径大和掉头、换行等作业适应性差的问题，龙门式的结构布局可以实现垄间作业和跨垄作业，通过挂接不同执行部件，完成对作物的多种作业任务。

Description

田间全向移动作业平台
技术领域
本发明属于农业机械领域，具体涉及一种田间全向移动作业平台。
背景技术
田间移动作业平台可以通过挂接不同执行部件，实现对温室或大田作物的修剪、喷药、采收等作业。不同作物种植行距、垄距不同，同一作物不同时期生长高度也不相同。传统作业平台存在作业转弯半径大，掉头、换行难等适应性差的问题。
为更好服务农业生产需求，提供多功能、适应性更强的田间作业平台，近年来，一些学者也开展了相关研究。
例如，中国发明专利申请(申请号：201811500920.4)公开了一种多功能田间作业机械，其作业平台的行走功能由铺设在田间相互平行的导轨实现，平台只能实现在预定轨道上的直线行驶，运动形式固定。
中国发明专利申请(申请号：201910020164.3)公开了一种四轮独立转向驱动的伸缩式田间作业平台，其转向控制由安装在侧架上的舵机旋转，通过上端实心轴、空心轴和下端实心轴将扭矩传递给减震机构，带动减震机构旋转，车轮固定在减震机构上，从而随减震机构摆动，实现转向控制，结构相对复杂。
中国发明专利申请(申请号：201610023914.9)公开了一种田间电动自走式操作平台，采用四轮行走机构，其中2个轮系分别采用低速电机加电动车后桥驱动车轮的方式，另外2轮为万向轮，转弯时，停止一侧车轮电机并刹车，转弯半径较小，但非原地转向。
中国发明专利申请(申请号：201611027499.0)公开了一种用于田间作业的多地隙自转向机构，由2个带回转机构的底盘和4个带有轮毂电机的轮胎构成。回转机构由设在车平台上的轴承连同轴承下端的支撑柱及减震部件(或底盘平台及车桥)实现回转运动，其每排两个轮子固定在同一个转向支撑柱上，不能实现单独控制，且转向支撑柱的高度会对作业平台的地隙有不良影响。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种四轮独立驱动，可以实现原地转向，通过挂接不同执行部件，对温室或大田作物完成修剪、喷药、采收等多种作业任务的田间全向移动作业平台。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种田间全向移动作业平台，包括机架3，所述机架3为龙门式结构，包括一矩形机架平台5以及四个分别位于机架平台5的四个角部的机架立柱31；所述机架平台5用于安装各种不同的执行部件4，所述作业平台进一步包括转向机构1和行走驱动机构2。
每一个机架立柱31的底端均设置有转向机构1和行走驱动机构2。
所述转向机构1包括舵机11、舵机支架15、舵机齿轮12、固定齿轮13和轴承座14；所述固定齿轮13固接在机架立柱31的底端，所述轴承座14固接在固定齿轮13的下端面上；所述舵机支架15为“U”形结构，具有水平布置的上安装臂151和下安装臂152，所述上安装臂151的上端面固接有转向轴16，所述转向轴16安装在轴承座14内；所述舵机11固接在上安装臂151的端部，所述舵机齿轮12固接在舵机11的动力输出轴上，并与固定齿轮13相互啮合。
所述行走驱动机构2包括轴承21、驱动电机23、轮胎24、齿圈25、行走齿轮26和电机支架27；所述电机支架27为一水平设置的中空圆柱体，其一端面与舵机支架15的下安装臂152的端部固接；所述驱动电机23安装在所述电机支架27的圆柱体内，且驱动电机23的动力输出轴水平且偏心地从所述圆柱体的端面穿出；所述行走齿轮26固接在驱动电机23的动力输出轴上；所述轴承21套设在电机支架27的圆柱体的外表面上，所述轮胎24套设在轴承21外侧，所述行走齿轮26与固接在轮胎24的内表面的齿圈25相互啮合。
所述作业平台进一步包括控制系统，所述控制系统安装在机架平台5上，并分别与转向机构1的舵机11、行走驱动机构2的驱动电机23及执行部件4连接。
所述机架平台5的高度能够调节，所述四个机架立柱31之间的间距能够调节。
所述轴承21通过轴承端盖22定位在电机支架27的圆柱体的外表面上。
所述电机支架27的圆柱体的外表面上设有多个轴承21，相邻的轴承21之间设有挡圈28。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的田间全向移动作业平台可以很好地完成直行、侧行、斜行以及原地转向等运动，并且控制简单，可解决传统作业平台转弯半径大和掉头、换行等作业适应性差的问题。龙门式的结构布局可以实现垄间作业和跨垄作业。
附图说明
图1为本发明的田间全向移动作业平台的立体结构示意图；
图2为本发明的田间全向移动作业平台的正视结构示意图；
图3为转向机构1和行走驱动机构2的结构示意图；
图4为转向机构1和行走驱动机构2的剖视图；
图5为转向机构1和行走驱动机构2的分解结构示意图。
其中的附图标记为：
1转向机构 11舵机
12舵机齿轮 13固定齿轮
14轴承座 15舵机支架
151上安装臂 152下安装臂
16转向轴
2行走驱动机构 21轴承
22轴承端盖 23驱动电机
24轮胎 25齿圈
26行走齿轮 27电机支架
28挡圈 3机架
31机架立柱
4执行部件 5机架平台
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
如图1和图2所示，一种田间全向移动作业平台，包括转向机构1、行走驱动机构2、机架3和控制系统。
机架3为龙门式结构，包括一矩形机架平台5以及四个分别位于机架平台5的四个角部的机架立柱31。所述机架平台5的高度能够调节，所述四个机架立柱31之间的间距能够调节。
所述机架平台5用于安装各种不同的执行部件4。
每一个机架立柱31的底端均设置有转向机构1和行走驱动机构2。
如图3、图4和图5所示，所述转向机构1包括舵机11、舵机支架15、舵机齿轮12、固定齿轮13和轴承座14。所述固定齿轮13固接在机架立柱31的底端，所述轴承座14固接在固定齿轮13的下端面上。所述舵机支架15为“U”形结构，具有水平布置的上安装臂151和下安装臂152，所述上安装臂151的上端面固接有转向轴16，所述转向轴16安装在轴承座14内。所述舵机11固接在上安装臂151的端部，所述舵机齿轮12固接在舵机11的动力输出轴上，并与固定齿轮13相互啮合。
所述行走驱动机构2包括轴承21、驱动电机23、轮胎24、齿圈25、行走齿轮26和电机支架27。所述电机支架27为一水平设置的中空圆柱体，其一端面与舵机支架15的下安装臂152的端部固接；所述驱动电机23安装在所述电机支架27的圆柱体内，且驱动电机23的动力输出轴水平且偏心地从所述圆柱体的端面穿出；所述行走齿轮26固接在驱动电机23的动力输出轴上。所述轴承21套设在电机支架27的圆柱体的外表面上，所述轮胎24套设在轴承21外侧，所述行走齿轮26与固接在轮胎24的内表面的齿圈25相互啮合。
优选地，所述轴承21通过轴承端盖22定位在电机支架27的圆柱体的外表面上。
进一步地，所述电机支架27的圆柱体的外表面上设有多个轴承21，相邻的轴承21之间设有挡圈28。
舵机11驱动舵机齿轮12转动，舵机齿轮12进而驱动固定齿轮13转动，使得舵机支架15以转向轴16为圆心转动，实现轮系转向，齿轮啮合可实现任意角度相对转动，从而实现田间全向移动作业平台直行、侧行、斜行以及原地转向等运动。
驱动电机23驱动行走齿轮26转动，齿圈25会绕齿轮26转动，进而带动轮胎24转动，实现行走功能。
机架3采用龙门式结构布局，可以实现垄间作业和跨垄作业，机架3采用型材搭建，方便调节(如型材角件)，可根据温室或大田实际情况，调整适宜行距与作业高度。
机架平台5用于安装各种不同执行部件4，以实现特定作业要求，图示仅为采摘手的一个实例说明。
所述控制系统分别与转向机构1的舵机11、行走驱动机构2的驱动电机23及执行部件4连接，控制系统安装于机架平台5上(此处仅指明各部件动作原理是由控制系统控制，该发明不对控制系统进行设计，故在图中也未显示)。
田间全向移动作业平台，采用了全新转向机构1及行走驱动机构2，该种方式结构紧凑、控制简单，可实现原地任意角度转向，实现平台直行、侧行、斜行或各个方向的特殊前进要求，田间环境适应能力强，能够解决传统作业平台存在作业转弯半径大，掉头、换行难等问题。

Claims (5)

1.一种田间全向移动作业平台，包括机架(3)，所述机架(3)为龙门式结构，包括一矩形机架平台(5)以及四个分别位于机架平台(5)的四个角部的机架立柱(31)；所述机架平台(5)用于安装各种不同的执行部件(4)，其特征在于：所述作业平台进一步包括转向机构(1)和行走驱动机构(2)；
每一个机架立柱(31)的底端均设置有转向机构(1)和行走驱动机构(2)；
所述转向机构(1)包括舵机(11)、舵机支架(15)、舵机齿轮(12)、固定齿轮(13)和轴承座(14)；所述固定齿轮(13)固接在机架立柱(31)的底端，所述轴承座(14)固接在固定齿轮(13)的下端面上；所述舵机支架(15)为“U”形结构，具有水平布置的上安装臂(151)和下安装臂(152)，所述上安装臂(151)的上端面固接有转向轴(16)，所述转向轴(16)安装在轴承座(14)内；所述舵机(11)固接在上安装臂(151)的端部，所述舵机齿轮(12)固接在舵机(11)的动力输出轴上，并与固定齿轮(13)相互啮合；
所述行走驱动机构(2)包括轴承(21)、驱动电机(23)、轮胎(24)、齿圈(25)、行走齿轮(26)和电机支架(27)；所述电机支架(27)为一水平设置的中空圆柱体，其一端面与舵机支架(15)的下安装臂(152)的端部固接；所述驱动电机(23)安装在所述电机支架(27)的圆柱体内，且驱动电机(23)的动力输出轴水平且偏心地从所述圆柱体的端面穿出；所述行走齿轮(26)固接在驱动电机(23)的动力输出轴上；所述轴承(21)套设在电机支架(27)的圆柱体的外表面上，所述轮胎(24)套设在轴承(21)外侧，所述行走齿轮(26)与固接在轮胎(24)的内表面的齿圈(25)相互啮合。
2.根据权利要求1所述的田间全向移动作业平台，其特征在于：所述作业平台进一步包括控制系统，所述控制系统安装在机架平台(5)上，并分别与转向机构(1)的舵机(11)、行走驱动机构(2)的驱动电机(23)及执行部件(4)连接。
3.根据权利要求1所述的田间全向移动作业平台，其特征在于：所述机架平台(5)的高度能够调节，所述四个机架立柱(31)之间的间距能够调节。
4.根据权利要求1-3任一项所述的田间全向移动作业平台，其特征在于：所述轴承(21)通过轴承端盖(22)定位在电机支架(27)的圆柱体的外表面上。
5.根据权利要求1-3任一项所述的田间全向移动作业平台，其特征在于：所述电机支架(27)的圆柱体的外表面上设有多个轴承(21)，相邻的轴承(21)之间设有挡圈(28)。
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