CN111103888A - 一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车及控制方法，其中多功能运输车包括安装有轨道轮和陆地轮的车架，以及通过升降装置安装在所述车架上方的升降平台，所述轨道轮高于陆地轮，车架上还固设有驱动所述轨道轮转动的动力电机和驱动所述陆地轮转动的驱动电机，本发明通过轮毂电机和转向电机实现陆地轮行走，并实现了陆地轮独立转向，解决普通连栋温室轨道运输车在地面运输时转向困难的问题；采用工字电感进行电磁导航，路径规划更加灵活，可根据实际需要进行调整；小车沿电磁线方向前进，利用陆地轮的90度转向，可以在地面行驶与轨道行驶之间的快速对接，解决了运输车进行轨道对接费时费力的问题，从而实现运输车陆地和轨道上两用。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，尤其涉及到一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车及控制方法。
背景技术
近几年温室种植业逐渐发展壮大，已经成为农业生产结构调整和增加农民收入的重要产业，且我国蔬菜果实生产量、蔬菜果实消费量大。温室蔬菜果实种植业的迅速发展对于现代蔬菜果实的采摘运输效率提出了新的要求。目前我国温室蔬菜果实的采摘运输作业主要采用人工进行采摘、搬运，如果搬运操作不当会对农产品造成损伤，不仅降低了工作效率，同时还加大了工作人员的劳动强度；对于立体栽培植株较高的果实，采摘困难，作业强度高，效率低。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车及控制方法，利用电磁导航进行地面运输，通过转向电机实现驱动轮的独立旋转，从而在轨道和地面间行走自由快速切换；辅助工作人员在大棚内完成空中打叉、绑蔓、摘果、运输等温室日常管理工作；提高了作业效率，降低了作业强度，满足大型温室的采摘、运输要求。
本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车，包括安装有轨道轮和陆地轮的车架，以及通过升降装置安装在所述车架上方的升降平台，所述轨道轮高于陆地轮，车架上还固设有驱动所述轨道轮转动的动力电机和驱动所述陆地轮转动的驱动电机。
本方案的设置可以通过驱动电机驱动陆地轮转动而实现运输车在地面的行走，通过动力电机带动轨道轮转动而实现运输车在轨道上的行走，通过设置的升降平台可以提供采摘的站立支撑，可以放置采摘下的果实，通过升降装置可以实现升降平台高度的调整，适应采摘的高度要求，解决了高空果实难以采摘的问题，提高了采摘效率，同时减轻了采摘者的劳动强度。
作为优化，所述车架的前端和后端安装有红外感应器。本优化方案通过设置红外感应器进行感应避障，能够对前后方障碍物进行判断，从而使运输车在遇到障碍物后缓慢停止。
作为优化，所述驱动电机为安装在陆地轮上的轮毂电机，轮毂电机上安装有光电编码器。本优化方案通过轮毂电机驱动陆地轮转动，陆地轮和轮毂电机形成轮毂电机轮，通过设置光电编码器，方便控制运输车在地面的行驶速度。
作为优化，还包括位于陆地轮两侧且安装在陆地轮轮轴上的减震装置，陆地轮两侧的减震装置上端通过法兰盘固接，法兰盘上固接有连接转向电机的转向轴。本优化方案通过转向电机带动转向轴转动，可以实现陆地轮的独立转向；通过在陆地轮两侧分别设置减震装置，保证轮子处于同一平面，可以适应不平整路面的行驶，在运动过程中保持独立转向的稳定性。
作为优化，所述车架上固定有两组工字电感，以及与工字电感电连接的检波运放机器，检波运放机器电性连接主控制板，主控制板电性连接转向电机。本优化方案利用工字电感检测电磁线的走向，检测信号经检波运放后送入主控制板，从而控制电机使小车沿电磁线铺设方向前进，内部设有光电编码器，控制转弯时的速度问题，防止冲出电磁线的范围
作为优化，所述升降平台的顶面边缘固设有支撑杆，以及与支撑杆、升降平台固接的护栏。本优化方案通过在升降平台上设置支撑杆和护栏，提高了作业的安全系数，防止运输物掉落。
作为优化，所述升降平台的承压部分安装有压力传感器。本优化方案通过设置压力传感器，在达到升降平台允许的最大承重后发出报警信号，以确保操作人员的安全。
作为优化，所述支撑杆上固设有操作平台。本优化方案将操作平台设置在支撑杆上，使得操作者站立在升降平台时即可对运输车及升降装置进行控制操作，使操作更加方便。
本方案还提供一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车的控制方法，包括如下方面：
a、工字电感感应电动势的大小与工字电感距电磁线的距离存在对应关系，采集两侧电感的感应电动势，将采集值经过归一化算法优化处理，判断采集值与限定值之间的误差大小，若其误差大于规定范围，则判断为偏离电磁线，根据偏离的误差正负判断为左偏还是右偏，进而控制转向电机转向实现巡线转弯动作，使运输车沿电磁线铺设方向前进；
在转弯时，利用光电编码器采集被测角位移，并输出数字信号给单片机，利用PID控制算法，通过单片机给轮毂电机提供一个具有一定频率的可调的PWM脉冲信号来控制电机转速，防止冲出电磁线的范围；
b、通过车架前、后两端安装的红外传感器监测行驶路径是否有障碍物，并使运输车在遇到障碍物后缓慢停止；
c、通过升降平台内部设置的感应重量的压力传感器，在达到升降平台允许的最大承重后发出报警信号，确保使用安全；
d、通过轮毂电机驱动陆地轮转动，实现运输车在地面行驶，并通过光电编码器控制行使速度；到达轨道时，利用转向电机的旋转，完成运输车从地面到轨道的对接，轨道轮移动至轨道上后，通过动力电机驱动轨道轮前进和后退，从而实现运输车在陆地和轨道上两用。
本发明的有益效果为：
1、通过轮毂电机和转向电机实现陆地轮行走，并实现了陆地轮独立转向，解决普通连栋温室轨道运输车在地面运输时转向困难的问题；采用工字电感进行电磁导航，路径规划更加灵活，可根据实际需要进行调整；小车沿电磁线方向前进，利用陆地轮的90度转向，可以在地面行驶与轨道行驶之间的快速对接，解决了运输车进行轨道对接费时费力的问题，从而实现运输车陆地和轨道上两用，提高运输效率，降低了作业强度；
2、采用工字电感及检波运放作为巡线系统监测装置，相对于其他类型的传感器成本更加低廉；
3、采用红外传感器避障，在运输车行驶过程中碰到障碍物时减速并缓慢停止，保证了在地面运输时操作人员及大棚工作人员的安全；
4、通过液压升降平台解决了对于立体栽培植株较高的果实采摘困难的问题，通过调节升降平台的高度，适应了采摘果实的高度要求，提高了采摘的工作效率，降低了采摘者的劳动强度；在升降平台上装有压力传感器，当达到升降平台的最大受力时，启动报警装置，保证工作人员在高空采摘时人身安全。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明的升降装置结构示意图；
图3为本发明驱动轮结构示意图；
图4为整机控制系统流程图；
图5为巡线系统工作流程图；
图6红外避障工作流程图；
图中所示：
1、操作平台，2、升降平台，2.1、底板，2.2、导轨，2.3、滑块，3、升降装置，4、车架，5、陆地轮，6、控制器，7、电瓶，8、油箱， 9、动力电机，10、轨道轮，11、红外感应器，12、液压缸，13、活塞推杆，14、护栏，15、支撑杆，16、轮毂电机，17、减震装置，18、法兰盘，19、转向轴。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
如图1所示一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车，包括安装有轨道轮10和陆地轮5的车架4，以及通过升降装置3安装在所述车架上方的升降平台2，所述轨道轮高于陆地轮，车架上还固设有驱动所述轨道轮转动的动力电机9、驱动所述陆地轮转动的驱动电机、与动力电机9电连接的控制器6，以及提供电能的电瓶7。升降平台的顶面边缘固设有支撑杆15，以及与支撑杆15、升降平台2固接的护栏14，支撑杆上固设有与控制器6电连接的操作平台1，操作平台上设有控制按钮，通过操作平台的控制按钮实现在轨道上的前进、后退，升降平台的高度调节。
如图2所示，升降装置3为剪叉式升降装置，剪叉式升降装置的驱动为液压驱动，液压驱动具有结构紧凑、运行平稳、推力大的特点，升降平台的启动装置通过操作平台上的按钮完成。本实施例的升降装置3包括与车架4固定连接的底板2.1和安装在底板2.1上的导轨2.2，以及与导轨2.2连接的滑块2.3。升降平台2在调节高度时，液压缸12的活塞推杆13做伸缩运动，带动滑块2.3在导轨2.2上运动，通过升降支架带动升降平台运动。升降支架通过销轴进行连接。升降平台上的承压部分安装有压力传感器，达到升降平台的最大承受力时，通过报警装置进行提醒。升降平台2通过升降支架进行铰接，液压缸12与活塞推杆13连接在升降支架内，并与油箱8进行连接，用于储存液压油的油箱8固定安装在车架上。
驱动电机为安装在陆地轮上的轮毂电机16，轮毂电机上安装有光电编码器，陆地轮可以实现独立转向。轮毂电机16和陆地轮形成轮毂电机轮，陆地轮两侧设有安装在陆地轮轮轴上的减震装置17，陆地轮两侧的减震装置上端通过法兰盘18固接，法兰盘18上固接有连接转向电机的转向轴19。轮毂电机负责驱动轮的前进后退，通过螺纹连接将减震装置17固定在轮毂电机轮两侧，减震装置17内设有减震弹簧，采用双弹簧结构保证轮子处于同一平面，在受压运动过程中保持独立转向轮的稳定性。法兰盘18两侧开有螺孔，减震装置通过螺纹连接固定在法兰盘18上。法兰盘开四个螺孔来固定转向轴19，使转向轴19紧密控制陆地轮的转动。转向电机通过与转向轴19进行连接来控制陆地轮的转向，使陆地轮可以实现90度转向。在运输车行驶过程中，利用光电编码器采集被测角位移，输出数字信号给单片机，利用PID控制算法，通过单片机给小车电机提供一个具有一定频率的可调的PWM脉冲信号来控制电机转速。到达轨道时，转向机构通过转向电机可以实现正、负90度旋转，从而快速解决地面到轨道的对接问题；到达轨道后通过动力电机驱动后轨道轮前进和后退，从而实现运输车在陆地和轨道上两用。
车架的前端和后端安装有红外感应器11，车架上固定有两组工字电感，以及与工字电感电连接的检波运放机器，检波运放机器电性连接主控制板，主控制板电性连接转向电机。在地面运输线路铺设电磁线。巡线系统包括工字电感、检波运放机器固定安装结构，利用工字电感检测电磁线的走向，检测信号经检波运放后送入主控制板，从而控制电机，使小车沿电磁线铺设方向前进。内部设有光电编码器，控制转弯时的速度问题，防止冲出电磁线的范围。
本实施例连栋温室陆地轨道两用多功能采摘运输车的整机控制系统框架图如图4所示，控制系统包括电源、主控制器、信号采集装置、驱动装置、升降平台控制模块和人机交互装置。
根据本实施例运输车的组成，本实施例连栋温室陆地轨道两用多功能运输车的控制方法，包括如下方面：
a、电磁导航的具体过程如图5所示，工字电感感应电动势的大小与工字电感距电磁线的距离存在对应关系，采集两侧电感的感应电动势，将采集值经过归一化算法优化处理，判断采集值与限定值之间的误差大小，若其误差大于规定范围，则判断为偏离电磁线，根据偏离的误差正负判断为左偏还是右偏，进而控制转向电机转向实现巡线转弯动作，使运输车沿电磁线铺设方向前进；
在转弯时根据速度通过光电编码器控制转弯速度，防止由于速度过大冲出电磁线的范围，具体地，光电编码器采集被测角位移，并输出数字信号给单片机，利用PID控制算法，通过单片机给轮毂电机提供一个具有一定频率的可调的PWM脉冲信号来控制电机转速，防止冲出电磁线的范围；工字电感分为前后两组，在前进状态下，以前方工字电感采集值作为判断依据；在倒车状态下，以后方工字电感采集值作为判断依据，以实现前进和后退两种状态下的巡线转弯动作；
b、通过车架前、后两端安装的红外传感器监测行驶路径是否有障碍物，并使运输车在遇到障碍物后缓慢停止；采用红外传感器避障的工作过程如图6所示，在运输车的前后两端安装有红外传感器11，通电后红外对管被启动，当检测到红外对管一定距离内有障碍物出现时，发射器发出的红外光线反射回来被接收器接收，通过电压芯片分析后输出相应信号，单片机将信号传输给电机，从而使运输车碰到障碍物后缓慢停止，以确保操作人员的安全。
c、通过升降平台内部设置的感应重量的压力传感器，在达到升降平台允许的最大承重后发出报警信号；
d、通过轮毂电机驱动陆地轮转动，实现运输车在地面行驶，并通过光电编码器控制行使速度；到达轨道时，利用转向电机的旋转，完成运输车从地面到轨道的对接，轨道轮移动至轨道上后，通过动力电机驱动轨道轮前进和后退，从而实现运输车在陆地和轨道上两用。
当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (9)
1.一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车，其特征在于：包括安装有轨道轮（10）和陆地轮（5）的车架（4），以及通过升降装置（3）安装在所述车架上方的升降平台（2），所述轨道轮高于陆地轮，车架上还固设有驱动所述轨道轮转动的动力电机（9）和驱动所述陆地轮转动的驱动电机。
2.根据权利要求1所述的一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车，其特征在于：所述车架的前端和后端安装有红外感应器（11）。
3.根据权利要求1所述的一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车，其特征在于：所述驱动电机为安装在陆地轮上的轮毂电机（16），轮毂电机上安装有光电编码器。
4.根据权利要求3所述的一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车，其特征在于：还包括位于陆地轮两侧且安装在陆地轮轮轴上的减震装置（17），陆地轮两侧的减震装置上端通过法兰盘（18）固接，法兰盘（18）上固接有连接转向电机的转向轴（19）。
5.根据权利要求4所述的一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车，其特征在于：所述车架上固定有两组工字电感，以及与工字电感电连接的检波运放机器，检波运放机器电性连接主控制板，主控制板电性连接转向电机。
6.根据权利要求1所述的一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车，其特征在于：所述升降平台的顶面边缘固设有支撑杆（15），以及与支撑杆（15）、升降平台（2）固接的护栏（14）。
7.根据权利要求6所述的一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车，其特征在于：所述升降平台的承压部分安装有压力传感器。
8.根据权利要求6所述的一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车，其特征在于：所述支撑杆上固设有操作平台（1）。
9.一种连栋温室陆地轨道两用多功能运输车的控制方法，其特征在于，包括如下方面：
a、工字电感感应电动势的大小与工字电感距电磁线的距离存在对应关系，采集两侧电感的感应电动势，将采集值经过归一化算法优化处理，判断采集值与限定值之间的误差大小，若其误差大于规定范围，则判断为偏离电磁线，根据偏离的误差正负判断为左偏还是右偏，进而控制转向电机转向实现巡线转弯动作，使运输车沿电磁线铺设方向前进；
在转弯时，利用光电编码器采集被测角位移，并输出数字信号给单片机，利用PID控制算法，通过单片机给轮毂电机提供一个具有一定频率的可调的PWM脉冲信号来控制电机转速，防止冲出电磁线的范围；
b、通过车架前、后两端安装的红外传感器监测行驶路径是否有障碍物，并使运输车在遇到障碍物后缓慢停止；
c、通过升降平台内部设置的感应重量的压力传感器，在达到升降平台允许的最大承重后发出报警信号；
d、通过轮毂电机驱动陆地轮转动，实现运输车在地面行驶，并通过光电编码器控制行使速度；到达轨道时，利用转向电机的旋转，完成运输车从地面到轨道的对接，轨道轮移动至轨道上后，通过动力电机驱动轨道轮前进和后退，从而实现运输车在陆地和轨道上两用。
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| CN111722631A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-29 | 苏州大学 | 自主移动底盘、连栋温室底盘换轨方法和存储介质 |
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| CN111722631A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-29 | 苏州大学 | 自主移动底盘、连栋温室底盘换轨方法和存储介质 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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