CN112060846A - 一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘及使用方法，其中连栋温室机器人陆轨两用减震底盘包括安装有轨道轮组的车架、通过减震装置与车架连接的陆地轮组，以及驱动轨道轮组中的轨道轮和陆地轮组中的陆地轮转动的驱动装置，轨道轮的下边缘在竖直方向上高于陆地轮的下边缘。本发明通过两个电机驱动中间同轴线的陆地轮差速运动，实现底盘原地360°转向，转弯半径小；通过原地90°转向实现底盘在轨道和地面行驶时快速切换；通过设置的减震装置，提高了对不平整地面的适应性，防止出现陆地轮架空打滑、乱转的现象；底盘可以实现轨道及陆地双工况作业，连栋温室采摘、喷雾、运输等设备可以共同使用此底盘，提高了底盘通用性。

Description

一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘及使用方法

技术领域

本发明涉及温室智能农机装备技术领域，尤其涉及到一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘及使用方法。

背景技术

连栋温室是目前我国蔬菜生产行业广泛使用的农业设施之一，连栋温室蔬菜种植业的迅速发展对温室智能自动化作业设备提出了新的要求。目前连栋温室已采用采摘车、运输车、喷雾机器人等作业设备，降低了工作人员的劳动强度，提高了作业效率。但是目前温室自动化作业设备的底盘结构差异性较大，通用性差。运输车的底盘多用于地面运输，采摘车、喷雾机器人底盘多用于轨道作业，底盘结构不能同时满足地面、轨道的使用要求，且目前温室自动化作业设备的底盘不能实现自动上下轨道，需要进行人工辅助上轨；地面行驶时，转向不灵活，转弯半径大且地面转向空间要求高；地面行驶时对路面适应性较差，转向不平稳。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘，同时满足轨道和陆地作业，连栋温室采摘、喷雾、运输等设备可以共同使用此底盘，提高了底盘通用性。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘，包括安装有轨道轮组的车架、通过减震装置与车架连接的陆地轮组，以及驱动轨道轮组中的轨道轮和陆地轮组中的陆地轮转动的驱动装置，轨道轮的下边缘在竖直方向上高于陆地轮的下边缘。

本方案的底盘通过设置车架，满足了采摘、喷雾、运输设备的安装要求，通过设置减震装置，实现在地面行走时的减震，通过驱动装置同时带动陆地轮和轨道轮转动，在地面行走时，轨道轮空转，利用陆地轮与地面的摩擦力实现移动，底盘在轨道行走时，陆地轮空转，利用轨道轮与轨道间的摩擦力实现移动。

作为优化，陆地轮组包括同轴设置的第一陆地轮和第二陆地轮，车架上还安装有万向轮，万向轮的下边缘与第一陆地轮下边缘、第二陆地轮下边缘平齐；所述驱动装置包括与第一陆地轮传动连接的第一减速电机，以及与第二陆地轮传动连接的第二减速电机。本优化方案通过设置万向轮，与两陆地轮共同对车架进行支撑，保证了车架在地面行走时的稳定性，并且方便底盘转弯，通过两减速电机分别驱动两陆地轮，可以利用两陆地轮的差速运动，实现原地360°转向，转弯半径小，转向灵活，且转向时对地面转向空间要求低；从地面进入轨道时，可通过原地90°转向实现底盘在轨道和地面行驶时快速切换。

作为优化，轨道轮组包括呈矩形分布的四个轨道轮，同轴设置的两轨道轮中的其中一轨道轮与所述第一减速电机传动连接，另一轨道轮与第二减速电机传动连接。本优化方案将一组相对设置的两轨道轮作为轨道驱动轮，两轨道驱动轮分别与两陆地轮共用减速电机，简化了结构和控制，并使轨道驱动轮始终处于转动状态，方便陆地和轨道之间的快速切换。

作为优化，第一减速机和第二减速机均通过两级链条传动与轨道轮连接。本优化方案通过使用两级链条传动，避免了传动时单根链条过长的问题。

进一步地，两级链条传动中的一级链条传动处设有弹性张紧装置，所述弹性张紧装置包括分别位于一级链条传动的传动链条两侧的两张紧板，以及将两张紧板连为一体的第一连接轴和第二连接轴，第一连接轴位于传动链条的下链条上方且在第一连接轴上套设有第一滚动圆筒，第二连接轴位于传动链条的下链条下方且在第二连接轴上套设有第二滚动圆筒；张紧板上靠近第二连接轴的一端挂设有向上延伸的张紧弹簧，张紧弹簧的上端挂设在与车架固接的挂钩连接板上。本优化方案通过设置弹性张紧装置，使传动更加平稳，并且可以调节由于减震装置导致的链条的中心距变化，链条出现松动趋势时，处于伸长状态的张紧弹簧拉动张紧板，使第一滚动圆筒和第二滚动圆筒整体旋转对链条进行挤压缠绕，从而使链条处于绷紧状态；第一滚动圆筒、第二滚动圆筒分别相对于第一连接轴、第二连接轴相对转动，减小了链条与弹性链条张紧装置之间的摩擦力；将张紧弹簧设置在张紧板的一端，增大了张紧板、第一滚动圆筒和第二滚动圆筒整体旋转的力臂，张紧更及时，张紧效果更好。

进一步地，所述挂钩连接板上开设有若干沿竖向分布的挂设孔，张紧弹簧的上端挂设在挂设孔中。本优化方案通过设置若干挂设孔，可根据选择的挂设孔位置不同实现张紧弹簧预紧力的调整。

作为优化，所述减震装置包括安装所述驱动装置的减震底板，以及与车架固接的减震底座，驱动装置的输出轴连接陆地轮，减震底座上固接有向上穿过减震底板的减震连接杆，减震连接杆上套设有向下顶紧减震底板的减震弹簧。本优化方案设置，使得陆地轮在减震装置作用下可随驱动装置共同上下运动，陆地轮与平整地面接触时，减震底板向上压缩减震弹簧，使陆地轮受到一定弹力，保证碰到凹坑时陆地轮可随时接触地面，防止陆地轮出现空转打滑。

进一步地，减震弹簧的上端设有与减震连接杆螺纹连接的调整螺母。本优化方案通过移动调整螺母的高度位置，可实现调节减震弹簧预紧弹力的大小。

作为优化，所述车架由方形管和开有减重孔的钢板焊接而成。本优化方案的车架结构具有较高的承载能力且成本较低，利用方形管和减重孔减轻了底盘总重，提高了移动灵活性。

本方案还提供一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘的使用方法，包括如下方面：

1、通过第一减速电机驱动第一陆地轮转动，通过第二减速电机驱动第二陆地轮转动，第一陆地轮和第二陆地轮的角速度大小、转向相同时，底盘直行；第一陆地轮和第二陆地轮的角速度大小相同、转向相反时，底盘原地转向，零半径转弯；第一陆地轮和第二陆地轮的角速度大小不同、转向相同时，底盘转弯；

2、底盘行驶工作过程中，万向轮经过地面凸起时，利用陆地轮的自身重力及减震弹簧预紧弹力，使陆地轮保持时刻着地状态，陆地轮经过地面凸起时，减震弹簧受到向上的作用力被压缩，实现减震；

3、底盘行驶工作过程中，万向轮经过地面凹陷时，陆地轮与地面之间的支持力增大，减震弹簧受到向上作用力而被压缩，实现减震，陆地轮经过地面凹陷时，利用陆地轮的自身重力与减震弹簧初始预紧弹力，使陆地轮保持时刻着地，避免打滑。

本发明的有益效果为：

1、通过两个电机驱动中间同轴线的陆地轮进行差速运动，实现底盘原地360°转向，转弯半径小，转向灵活，且转向时对地面转向空间要求低；

2、底盘从地面进入轨道时，可通过原地90°转向实现底盘在轨道和地面行驶时快速切换，避免了人工辅助转向，减少了工作人员的劳动强度；

3、通过设置的减震装置，提高了对不平整地面的适应性，保持陆地轮抓地性，防止出现陆地轮架空打滑、乱转的现象，使转向更加平稳；

4、底盘可以实现轨道及陆地双工况作业，连栋温室采摘、喷雾、运输等设备可以共同使用此底盘，提高了底盘通用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为减震装置结构示意图；

图3为陆地轮连接示意图；

图4为弹性张紧装置结构示意图；

图5为张紧弹簧的固定装置结构示意图；

图中所示：

1、车架，2、弹性张紧装置，2.1、张紧板，2.2、张紧弹簧，2.3、第二滚动圆筒，2.4、第二连接轴，2.5、第一连接轴，2.6、挂钩连接板，2.7、固定板，3、减震装置，3.1、减震连接杆，3.2、调整螺母，3.3、减震弹簧，3.4、减震底座，3.5、减震底板，3.6、减震轴套，4、电瓶，5、控制箱，6、轨道从动轮，7、万向轮，8、驱动装置， 9、陆地轮，9.1、联轴器，10、传动链条，11、轨道驱动轮，12、张紧轮张紧装置。

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所示一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘，包括安装有轨道轮组的车架1、通过减震装置3与车架连接的陆地轮组，以及驱动轨道轮组中的轨道轮和陆地轮组中的陆地轮9转动的驱动装置8，轨道轮的下边缘在竖直方向上高于陆地轮的下边缘，底盘在地面行驶中轨道轮距地面一定高度，底盘在地面行走时，轨道驱动轮空转；底盘在轨道行走时，陆地轮空转。

车架由4cmX4cm的方形管和开有减重孔的钢板焊接而成，具有较高的承载能力且成本较低，通用性好，钢板上安装有电瓶、控制箱等元件的固定装置。

陆地轮组包括同轴设置的第一陆地轮和第二陆地轮，车架上还安装有四个呈矩形分布的万向轮7，万向轮固定在车架两侧，在陆地轮的的差速运动下，通过万向轮可完成不同的转弯动作，使底盘的转向更加灵活，陆地轮前后两侧、与轨道轮之间分别设有两个万向轮，万向轮的下边缘与第一陆地轮下边缘、第二陆地轮下边缘在高度方向平齐，使底盘直走、转向更加平稳。驱动装置8包括与第一陆地轮传动连接的第一减速电机，以及与第二陆地轮传动连接的第二减速电机，第一减速电机和第二减速电机均为直流减速电机，第一减速电机和第二减速电机的电能由设置在车架上的大容量的电瓶4提供，并通过控制箱5进行控制，大容量电瓶可以实现底盘在连栋温室的长时间作业。通过控制两个减速电机的转速与方向，从而改变两个陆地轮的速度大小与转动方向，实现差速运动，两陆地轮转速大小相同、方向相同时，底盘进行直线运动；两陆地轮转速大小相同、方向相反时，实现原地转向；两陆地轮转速大小不同、方向相同时，实现转弯动作。

轨道轮组包括呈矩形分布的四个轨道轮，轨道轮在车架的宽度方向上位于陆地轮内侧，同轴设置的两轨道轮中的其中一轨道轮与所述第一减速电机传动连接，另一轨道轮与第二减速电机传动连接，连接减速电机的轨道轮为轨道驱动轮11，另外两个为轨道从动轮6，轨道从动轮分别通过螺栓连接固定在车架的两侧，在轨道驱动轮的的作用下共同完成轨道作业。本实施例的两轨道驱动轮为位于前方的两轨道轮，第一减速电机和第二减速电机均通过两级链条传动与轨道轮连接。第一减速电机和第二减速电机均具有两个输出轴，其中一输出轴通过联轴器9.1与陆地轮连接，另一输出轴通过两级链条传动与轨道驱动轮连接，陆地轮与驱动轴之间通过键连接传递转矩，通过驱动轴的台阶、大垫片、弹簧垫片、以及螺栓进行陆地轮的轴向固定。

在一级链条传动处由于存在减震装置，造成链条中心距的变化，因此在两级链条传动中的一级链条传动处设有弹性张紧装置2进行弹性张紧，二级链条传动处设有张紧轮张紧装置12进行张紧。如图4所示，弹性张紧装置2包括分别位于一级链条传动的传动链条10两侧的两张紧板2.1，以及将两张紧板连为一体的第一连接轴2.5和第二连接轴2.4，第一连接轴位于传动链条的下链条上方且在第一连接轴上套设有第一滚动圆筒，第二连接轴位于传动链条的下链条下方且在第二连接轴上套设有第二滚动圆筒2.3；为方便连接，本实施例的第二连接轴为长螺栓。两张紧板上靠近第二连接轴的一端分别挂设有向上延伸的张紧弹簧2.2，张紧弹簧2.2的上端挂设在与车架固接的挂钩连接板2.6上。本实施例的两个滚动圆筒分别设置在下链条的上下两侧，通过连接轴与张紧板进行连接，滚动圆筒分别可以绕内部的连接轴转动，可以减小链条传动过程中与弹性张紧装置之间的阻力。张紧弹簧初始状态为拉伸状态，通过张紧弹簧的拉伸量调节减震过程中链条中心距的变化，同时起到张紧链条的作用。

如图5所示，挂钩连接板上开设有若干沿竖向分布的挂设孔，张紧弹簧的上端挂设在挂设孔中，通过将张紧弹簧挂设在不同位置的挂设孔，可以调节张紧弹簧初始拉伸量。为了方便挂钩连接板的固定，本实施例在挂钩连接板的一端固设开有减重孔的固定板2.7，挂钩连接板和固定板组成张紧弹簧的固定装置，固定板2.7与车架焊接固定，以防止由于弹簧弹力导致减震固定装置松动。

减震装置包括安装所述驱动装置的减震底板3.5，以及与车架底板焊接的减震底座3.4，驱动装置中的第一减速电机和第二减速电机通过螺栓连接固定在减震底板上，减震底板上开设有通过孔，第一减速电机和第二减速电机的输出轴分别连接两陆地轮，减震底座3.4上固接有向上穿过减震底板通过孔的减震连接杆3.1，减震连接杆与通过孔之间设有间隙，使减震连接杆可上下移动，减震连接杆上套设有向下顶紧减震底板的减震弹簧3.3，减震弹簧的下端设有减震轴套3.6，减震弹簧通过减震轴套作用在减震底板上，减震弹簧的上端设有与减震连接杆螺纹连接的调整螺母3.2。通过拧动调整螺母可以调节减震弹簧的初始预紧弹力，地面平整的情况下，减震弹簧的初始状态为压缩状态。减震底板、减速电机、陆地轮连接在一起，通过减震弹簧的作用，在竖直方向进行上下移动，适应不同路面要求，陆地轮在平整地面时，减震弹簧处于压缩状态，预紧弹力满足在凹陷地面时的使用要求。

本实施例连栋温室机器人陆轨两用减震底盘的使用方法，包括如下方面：

1、底盘的工作过程中，通过第一减速电机驱动第一陆地轮转动，通过第二减速电机驱动第二陆地轮转动，第一陆地轮和第二陆地轮的角速度大小、转向相同时，底盘直行；第一陆地轮和第二陆地轮的角速度大小相同、转向相反时，底盘原地转向，零半径转弯；第一陆地轮和第二陆地轮的角速度大小不同、转向相同时，底盘转弯；

2、底盘行驶工作过程中，万向轮经过地面凸起时，利用陆地轮的自身重力及减震弹簧预紧弹力，使陆地轮保持时刻着地状态，防止出现由于陆地轮被架空而导致的打滑、乱转向的问题，陆地轮经过地面凸起时，减震弹簧受到向上的作用力被压缩，实现良好减震效果；

3、底盘行驶工作过程中，万向轮经过地面凹陷时，陆地轮与地面之间的支持力增大，减震弹簧受到向上作用力而被压缩，实现良好的减震效果，陆地轮经过地面凹陷时，利用陆地轮的自身重力与减震弹簧初始预紧弹力，使陆地轮保持时刻着地。

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 (10)

1.一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘，其特征在于：包括安装有轨道轮组的车架（1）、通过减震装置（3）与车架连接的陆地轮组，以及驱动轨道轮组中的轨道轮和陆地轮组中的陆地轮（9）转动的驱动装置（8），轨道轮的下边缘在竖直方向上高于陆地轮的下边缘。

2.根据权利要求1所述的一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘，其特征在于：陆地轮组包括同轴设置的第一陆地轮和第二陆地轮，车架上还安装有万向轮，万向轮的下边缘与第一陆地轮下边缘、第二陆地轮下边缘平齐；

所述驱动装置（8）包括与第一陆地轮传动连接的第一减速电机，以及与第二陆地轮传动连接的第二减速电机。

3.根据权利要求2所述的一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘，其特征在于：轨道轮组包括呈矩形分布的四个轨道轮，同轴设置的两轨道轮中的其中一轨道轮与所述第一减速电机传动连接，另一轨道轮与第二减速电机传动连接。

4.根据权利要求3所述的一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘，其特征在于：第一减速电机和第二减速电机均通过两级链条传动与轨道轮连接。

5.根据权利要求4所述的一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘，其特征在于：两级链条传动中的一级链条传动处设有弹性张紧装置（2），所述弹性张紧装置（2）包括分别位于一级链条传动的传动链条（10）两侧的两张紧板（2.1），以及将两张紧板连为一体的第一连接轴（2.5）和第二连接轴（2.4），第一连接轴位于传动链条的下链条上方且在第一连接轴上套设有第一滚动圆筒，第二连接轴位于传动链条的下链条下方且在第二连接轴上套设有第二滚动圆筒（2.3）；

张紧板上靠近第二连接轴的一端挂设有向上延伸的张紧弹簧（2.2），张紧弹簧（2.2）的上端挂设在与车架固接的挂钩连接板（2.6）上。

6.根据权利要求5所述的一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘，其特征在于：所述挂钩连接板上开设有若干沿竖向分布的挂设孔，张紧弹簧的上端挂设在挂设孔中。

7.根据权利要求1所述的一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘，其特征在于：所述减震装置包括安装所述驱动装置的减震底板（3.5），以及与车架固接的减震底座（3.4），驱动装置的输出轴连接陆地轮，减震底座（3.4）上固接有向上穿过减震底板的减震连接杆（3.1），减震连接杆上套设有向下顶紧减震底板的减震弹簧（3.3）。

8.根据权利要求7所述的一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘，其特征在于：减震弹簧的上端设有与减震连接杆螺纹连接的调整螺母（3.2）。

9.根据权利要求1所述的一种连栋温室机器人陆轨两用减震底盘，其特征在于：所述车架由方形管和开有减重孔的钢板焊接而成。

10.一种权利要求1~9任一项连栋温室机器人陆轨两用减震底盘的使用方法，其特征在于，包括如下方面：

（1）通过第一减速电机驱动第一陆地轮转动，通过第二减速电机驱动第二陆地轮转动，第一陆地轮和第二陆地轮的角速度大小、转向相同时，底盘直行；第一陆地轮和第二陆地轮的角速度大小相同、转向相反时，底盘原地转向，零半径转弯；第一陆地轮和第二陆地轮的角速度大小不同、转向相同时，底盘转弯；

（2）底盘行驶工作过程中，万向轮经过地面凸起时，利用陆地轮的自身重力及减震弹簧预紧弹力，使陆地轮保持时刻着地状态，陆地轮经过地面凸起时，减震弹簧受到向上的作用力被压缩，实现减震；

（3）底盘行驶工作过程中，万向轮经过地面凹陷时，陆地轮与地面之间的支持力增大，减震弹簧受到向上作用力而被压缩，实现减震，陆地轮经过地面凹陷时，利用陆地轮的自身重力与减震弹簧初始预紧弹力，使陆地轮保持时刻着地。

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