CN111439315A - 一种适应坡道拐点变化的货箱调平运输车及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种适应坡道拐点变化的货箱调平运输车及其工作方法，运输车包括行走底盘和货箱箱体，货箱箱体铰接安装在行走底盘上并能绕铰接轴线摆动调节倾斜角度，行走底盘上安装有用于驱动货箱箱体摆动的摆动驱动组件，行走底盘的前端和后端均安装有用于检测对地距离的对地测距单元，其结构简单、成本低、易于实施推广。工作方法是依据行走底盘前端和后端对地测距单元获得前后前后端对地距离，再计算获得坡道角度，依据坡道来调节行走底盘行进速度和货箱箱体水平度，其调平稳定性、可靠性、控制精度和及时性好，易于控制。

Description

一种适应坡道拐点变化的货箱调平运输车及其工作方法
技术领域
本发明涉及农用机械技术领域，具体涉及一种适应坡道拐点变化的货箱调平运输车及该货箱调平运输车的工作方法。
背景技术
中国果园大多是分布于丘陵山地，因此在山区进行水果运输时，存在很多陡坡运输环境。现有山地果园运输车都只能在平缓的山地上行驶，且车辆的货箱不能跟随山地的坡度变化，当进入道路陡坡时，货箱的货物会跟随坡度的变化而产生移动，导致水果等易碎品容易破碎，造成经济损失。如何保证运输车在进行作业时保持水平状态，防止水果在运输过程中不倾倒出货箱是目前亟待解决的一个问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、成本低、易于实施推广的适应坡道拐点变化的货箱调平运输车，还相应提供一种该货箱调平运输车的工作方法，以实现调平稳定性、可靠性、控制精度和及时性好，易于控制。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种适应坡道拐点变化的货箱调平运输车，包括行走底盘和货箱箱体，所述货箱箱体铰接安装在行走底盘上并能绕铰接轴线摆动调节倾斜角度，所述行走底盘上安装有用于驱动货箱箱体摆动的摆动驱动组件，所述行走底盘的前端和后端均安装有用于检测对地距离的对地测距单元。
上述的货箱调平运输车，优选的，所述摆动驱动组件包括液压站和伸缩液压缸，所述伸缩液压缸缸铰接安装在行走底盘上，所述货箱箱体与伸缩液压缸的伸缩杆铰接。
上述的货箱调平运输车，优选的，所述行走底盘为电动双履带底盘，且所述电动双履带的两侧履带分别由独立的电机驱动。
上述的货箱调平运输车，优选的，所述对地测距单元采用超声测距传感器。
上述的货箱调平运输车，优选的，所述行走底盘上安装有用于检测行走底盘移动速度的速度传感器。
一种上述货箱调平运输车的工作方法，所述工作方法是，在行走底盘以初始速度V由坡道向道路行进或者由道路向坡道行进的过程中，使货箱箱体处于水平的初始角度，将行走底盘实际行进方向上前端的对地测距单元设为前端测距单元，将行走底盘实际行进方向上后端的对地测距单元设为后端测距单元，依据前端测距单元检测的前端对地距离D1和后端测距单元检测的后端对地距离D2，按照以下方法步骤控制调节货箱箱体的角度和行走底盘的行进速度：
(S1)当D1-D2＞0时，依据D1和D2的差值计算获得坡道实际角度α，将坡道实际角度α与一预设角度
Figure BDA0002467973440000021
进行比较，在该预设角度
Figure BDA0002467973440000022
下货箱箱体中的货物不会滑动，当
Figure BDA0002467973440000023
时，调节行走底盘的行进速度至小于初始速度V，并通过摆动驱动组件调节货箱箱体的角度至所述预设角度
Figure BDA0002467973440000024
(S2)行走底盘继续行进并达到拐点时，行走底盘绕拐点旋转，此时通过摆动驱动组件调节货箱箱体的角度至坡道实际角度α，使货箱箱体保持水平。
上述的工作方法，优选的，所述坡道实际角度α的获得方法具体是，在D1-D2＞0开始后的一个预设连续时间段T内，获取多个D1和D2的差值并计算获得多个瞬时角度值αt，再将多个瞬时角度值αt求平均值得到坡道实际角度α。
上述的工作方法，优选的，各瞬时角度值αt按照以下公式(1)至(3)计算得到：
Dt＝D1-D2 (1)
Figure BDA0002467973440000025
Figure BDA0002467973440000026
上述式中，D1为前端测距单元检测的前端对地距离，D2为后端测距单元检测的后端对地距离，Dt为D1和D2的差值，V为行走底盘的初始速度，dt为获取各D1和D2的时间，αt为瞬时角度值。
上述的工作方法，优选的，所述坡道实际角度α采用处理器处理得到，且所述预设连续时间段T满足以下公式(4)的要求：
Figure BDA0002467973440000027
式中，Lmax为行走底盘(1)履带在水平地面上时与地面接触的长度。
上述的工作方法，优选的，所述预设角度
Figure BDA0002467973440000028
为货箱箱体所承载货物摩擦角的一半。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明适应坡道拐点变化的货箱调平运输车通过在行走底盘前端和后端设置对地测距单元，可利用行走底盘前端和后端的对地测距单元测得的对地距离，计算获得坡道的角度，进而为货箱箱体调平提供参考和依据，相比于传统水平传感器实时检测货箱箱体水平度的方式，其可以提前检测获得坡道角度，可以补偿坡道拐点对履带快速旋转变化带来的液压调节响应性不及时问题。该货箱调平运输车还具有结构简单、成本低、易于实施推广的优点。
本发明货箱调平运输车的工作方法提前检测获得坡道角度，可以补偿坡道拐点对履带快速旋转变化带来的液压调节响应性不及时问题，其调平稳定性、可靠性和及时性好，能够提高运输车在坡道拐点的通过性。并且该工作方法实施简单，与控制装置结合时，控制逻辑简单易于实现，算法易于编程，控制精度和响应性好。
附图说明
图1为货箱调平运输车的立体结构示意图。
图2为货箱调平运输车由道路向坡道行进时的结构示意图简图。
图例说明：
1、行走底盘；2、货箱箱体；3、摆动驱动组件；31、液压站；32、伸缩液压缸；4、对地测距单元；41、前端测距单元；42、后端测距单元。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本实施例的适应坡道拐点变化的货箱调平运输车，包括行走底盘1和货箱箱体2，货箱箱体2铰接安装在行走底盘1上并能绕铰接轴线摆动调节倾斜角度，行走底盘1上安装有用于驱动货箱箱体2摆动的摆动驱动组件3，摆动驱动组件3驱动货箱箱体2摆动进而调节货箱箱体2的倾斜角度，实现可调平。行走底盘1的前端和后端均安装有用于检测对地距离的对地测距单元4，行走底盘1前端和后端的对地测距单元4可以分别对应检测行走底盘1前端和后端的对地距离，进而可以结合行走底盘1行进的距离计算得到坡道的角度，以作为货箱箱体2调平的依据。该货箱调平运输车通过在行走底盘1前端和后端设置对地测距单元4，可利用行走底盘1前端和后端的对地测距单元4测得的对地距离，计算获得坡道的角度，进而为货箱箱体2调平提供参考和依据，相比于传统水平传感器实时检测货箱箱体2水平度的方式，其可以提前检测获得坡道角度，可以补偿坡道拐点对履带快速旋转变化带来的液压调节响应性不及时问题。该货箱调平运输车还具有结构简单、成本低、易于实施推广的优点。
本实施例中，摆动驱动组件3包括液压站31和伸缩液压缸32，伸缩液压缸32铰接安装在行走底盘1上，货箱箱体2与伸缩液压缸32的伸缩杆铰接。液压站31采用现有技术，其主要由邮箱、油泵和控制阀门组成，通过控制液压站31来控制伸缩液压缸32的伸缩运动，可使货箱箱体2绕其铰接轴线相应摆动，进而调整货箱箱体2的倾斜角度。该摆动驱动组件3的结构简单、成本低、易于装配维护、工作稳定可靠。
本实施例中，行走底盘1为电动双履带底盘，且电动双履带的两侧履带分别由独立的电机驱动，通过两个电机驱动两条履带运行，实现行走底盘1的前进、后退，以及灵活的左转、右转。电动双履带底盘主要包括履带底盘主体和用于给驱动电机供电的蓄电池。优选的，电动双履带底盘还配置有发电机，当蓄电池电压降低时可通过履带底盘行走带动发电机转动产生能量，供给给蓄电池，使蓄电池能够稳定供电。这样确保履带底盘在行走时不会因为蓄电池消耗过大，而使履带底盘停止运行。
本实施例中，对地测距单元4采用超声测距传感器。在其他实施例中，对地测距单元4也可采用现有其他能够检测距离的装置。
本实施例中，行走底盘1上安装有用于检测行走底盘1移动速度的速度传感器，便于与检测行走底盘1的实际移动速度，并利用控制器结合行走底盘1的行进时间计算获得行走底盘1的行进距离，实现自动化控制。
一种本实施例的货箱调平运输车的工作方法，如图2所示，该工作方法是，在行走底盘1以初始速度V由坡道向道路行进或者由道路向坡道行进的过程中，使货箱箱体2处于水平的初始角度，将行走底盘1实际行进方向上前端的对地测距单元4设为前端测距单元41，将行走底盘1实际行进方向上后端的对地测距单元4设为后端测距单元42，依据前端测距单元41检测的前端对地距离D1和后端测距单元42检测的后端对地距离D2，按照以下方法步骤控制调节货箱箱体2的角度和行走底盘1的行进速度：
(S1)当D1-D2＞0时，依据D1和D2的差值计算获得坡道实际角度α，将坡道实际角度α与一预设角度
Figure BDA0002467973440000041
进行比较，在该预设角度
Figure BDA0002467973440000042
下货箱箱体2中的货物不会滑动，当
Figure BDA0002467973440000043
时，调节行走底盘1的行进速度至小于初始速度V，并通过摆动驱动组件3调节货箱箱体2的角度至预设角度
Figure BDA0002467973440000044
本步骤中，在
Figure BDA0002467973440000045
时使行走底盘1的行进速度至小于初始速度V，也即降低行走底盘1的行进速度，可防止受人为控制速度导致快速下坡或者快速上坡，使得调平响应速度不够。在预设角度
Figure BDA0002467973440000046
下，货箱箱体2中的货物不会发生倾斜移动，由于检测到有坡道的存在，但是整机还是处于水平状态，预调货箱箱体2的角度至预设角度
Figure BDA0002467973440000047
可使货箱箱体2内的物体不会倾翻移动的情况下，提高行走底盘1在拐点旋转运动时货箱箱体2调平的及时性，防止行走底盘1快速旋转过拐点货箱箱体2调平响应性不够导致货箱箱体2内物体倾翻移动。
(S2)行走底盘1继续行进并达到拐点时，行走底盘1绕拐点旋转，此时通过摆动驱动组件3调节货箱箱体2的角度至坡道实际角度α，使货箱箱体2保持水平。当前端测距单元41和后端测距单元42检测的对地距离发生急剧变化时，判断行走底盘1达到拐点。
该种工作方法提前检测获得坡道角度，可以补偿坡道拐点对履带快速旋转变化带来的液压调节响应性不及时问题，其调平稳定性、可靠性和及时性好，能够提高货箱调平运输车在坡道拐点的通过性。并且该工作方法实施简单，与控制装置结合时，控制逻辑简单易于实现，算法易于编程，控制精度和响应性好。
本发明的货箱调平运输车在实际使用时，下坡呈前进操作模式，上坡呈倒车操作模式。
上述的工作方法中，坡道实际角度α的获得方法具体是，在D1-D2＞0开始后的一个预设连续时间段T内，获取多个D1和D2的差值并计算获得多个瞬时角度值αt，再将多个瞬时角度值αt求平均值得到坡道实际角度α。由于实际地面存在高低不平的情况，将多个瞬时角度值αt求平均值得到坡道实际角度α，可消除地面不平带来的误差影响。
本实施例中，各瞬时角度值αt按照以下公式(1)至(3)计算得到：
Dt＝D1-D2 (1)
Figure BDA0002467973440000051
Figure BDA0002467973440000052
上述式中，D1为前端测距单元41检测的前端对地距离，D2为后端测距单元42检测的后端对地距离，Dt为D1和D2的差值，V为行走底盘1的初始速度，dt为获取各D1和D2的时间，αt为瞬时角度值。
本实施例中，优选的，坡道实际角度α采用处理器处理得到，且预设连续时间段T满足以下公式(4)的要求：
Figure BDA0002467973440000053
式中，Lmax为行走底盘1履带在水平地面上时与地面接触的长度。公式(4)中采用0.25倍Lmax，底盘的配重使得底盘一定不会翻身旋转运动。
实施上述工作方法时，优选采用控制装置实现自动控制，控制装置主要包括控制器(例如计算机)，各对地测距单元4与控制器相连并将检测的数据传送至控制器，控制器与液压站31相连并控制电动液压站上的电磁阀工作，实现对伸缩液压缸32的控制，同时控制器还与行走底盘1的控制单元相连实现对行走底盘1的控制。该控制器配置实现上述工作方法的控制程序及逻辑。
本实施例中，预设角度
Figure BDA0002467973440000061
为货箱箱体2所承载货物摩擦角的一半，可减少或者消除震动导致的货箱物体移动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适应坡道拐点变化的货箱调平运输车，包括行走底盘(1)和货箱箱体(2)，所述货箱箱体(2)铰接安装在行走底盘(1)上并能绕铰接轴线摆动调节倾斜角度，所述行走底盘(1)上安装有用于驱动货箱箱体(2)摆动的摆动驱动组件(3)，其特征在于：所述行走底盘(1)的前端和后端均安装有用于检测对地距离的对地测距单元(4)。
2.根据权利要求1所述的货箱调平运输车，其特征在于：所述摆动驱动组件(3)包括液压站(31)和伸缩液压缸(32)，所述伸缩液压缸(32)缸铰接安装在行走底盘(1)上，所述货箱箱体(2)与伸缩液压缸(32)的伸缩杆铰接。
3.根据权利要求1所述的货箱调平运输车，其特征在于：所述行走底盘(1)为电动双履带底盘，且所述电动双履带的两侧履带分别由独立的电机驱动。
4.根据权利要求1所述的货箱调平运输车，其特征在于：所述对地测距单元(4)采用超声测距传感器。
5.根据权利要求1所述的货箱调平运输车，其特征在于：所述行走底盘(1)上安装有用于检测行走底盘(1)移动速度的速度传感器。
6.一种权利要求1至5中任一项所述货箱调平运输车的工作方法，其特征在于：所述工作方法是，在行走底盘(1)以初始速度V由坡道向道路行进或者由道路向坡道行进的过程中，使货箱箱体(2)处于水平的初始角度，将行走底盘(1)实际行进方向上前端的对地测距单元(4)设为前端测距单元(41)，将行走底盘(1)实际行进方向上后端的对地测距单元(4)设为后端测距单元(42)，依据前端测距单元(41)检测的前端对地距离D1和后端测距单元(42)检测的后端对地距离D2，按照以下方法步骤控制调节货箱箱体(2)的角度和行走底盘(1)的行进速度：
(S1)当D1-D2＞0时，依据D1和D2的差值计算获得坡道实际角度α，将坡道实际角度α与一预设角度
Figure FDA0002467973430000011
进行比较，在该预设角度
Figure FDA0002467973430000012
下货箱箱体(2)中的货物不会滑动，当
Figure FDA0002467973430000013
时，调节行走底盘(1)的行进速度至小于初始速度V，并通过摆动驱动组件(3)调节货箱箱体(2)的角度至所述预设角度
Figure FDA0002467973430000014
(S2)行走底盘(1)继续行进并达到拐点时，行走底盘(1)绕拐点旋转，此时通过摆动驱动组件(3)调节货箱箱体(2)的角度至坡道实际角度α，使货箱箱体(2)保持水平。
7.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于：所述坡道实际角度α的获得方法具体是，在D1-D2＞0开始后的一个预设连续时间段T内，获取多个D1和D2的差值并计算获得多个瞬时角度值αt，再将多个瞬时角度值αt求平均值得到坡道实际角度α。
8.根据权利要求7所述的工作方法，其特征在于：各瞬时角度值αt按照以下公式(1)至(3)计算得到：
Dt＝D1-D2 (1)
Figure FDA0002467973430000021
Figure FDA0002467973430000022
上述式中，D1为前端测距单元(41)检测的前端对地距离，D2为后端测距单元(42)检测的后端对地距离，Dt为D1和D2的差值，V为行走底盘(1)的初始速度，dt为获取各D1和D2的时间，αt为瞬时角度值。
9.根据权利要求8所述的工作方法，其特征在于：所述坡道实际角度α采用处理器处理得到，且所述预设连续时间段T满足以下公式(4)的要求：
Figure FDA0002467973430000023
式中，Lmax为行走底盘(1)履带在水平地面上时与地面接触的长度。
10.根据权利要求6所述的工作方法，其特征在于：所述预设角度
Figure FDA0002467973430000024
为货箱箱体(2)所承载货物摩擦角的一半。
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GR01 Patent grant
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