CN112913366A - 动态调平的农机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动态调平的农机及其控制方法，用于解决现有技术中姿态不能自动调整的问题。一种动态调平的农机，包括：多点独立悬挂机构、行走主体、农具、高度检测系统和倾斜状态检测系统，所述农具通过所述多点独立悬挂机构安装在所述行走主体上，所述高度检测系统用于实时检测所述农具的高度，所述倾斜状态检测系统用于检测所述农具的倾斜状态；多点独立悬挂机构包括支架，以及安装在所述支架上的左支撑组、右支撑组和中间支撑组。能够实现整田时能够处于相对固定的高度上，且能够对农具的前后左右方向进行倾斜状态监控，然后对三点进行动态纠正，从而避免整田或者其他作业时的凹凸不平的问题。

Description

动态调平的农机及其控制方法

技术领域

本发明涉及农机领域，特别是涉及一种动态调平的农机及其控制方法。

背景技术

立体空间是三维空间，我这里说的平衡是三个维度的平衡。对农用拖拉机后置三点式悬挂农机具来说，三个维度的平衡是指这农机具左右高矮一样，在同一水平面上，前后端正，不仰不俯，不管拖拉机在同一块田的什么地方，这农机具始终在同一水平面上。我们的田土，特别是稻田，平整度不够，同一块田有的地方凸起，有的地方凹下，整田时，田中水凼较多，再加上，同一块田，不同地方，底层软硬不一致，农用拖拉机运动到同一块田的不同地方，拖拉机的平衡姿态不一样，就导致农机的姿态发生变化，严重的，出现陷机，农用拖拉机不能作业。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种动态调平的农机及其控制方法，用于解决现有技术中整田不平整的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种动态调平的农机，包括：

多点独立悬挂机构、行走主体、农具、高度检测系统和倾斜状态检测系统，所述农具通过所述多点独立悬挂机构安装在所述行走主体上，所述高度检测系统用于实时检测所述农具的高度，所述倾斜状态检测系统用于检测所述农具的倾斜状态；

多点独立悬挂机构包括支架，

以及安装在所述支架上的左支撑组、右支撑组和中间支撑组；

所述左支撑组和所述右支撑组均包括下侧摆臂、上侧摆臂、第一直线驱动件，所述上侧摆臂一端和所述下侧摆臂一端均和所述支架铰接，所述下侧摆臂另一端为安装端，所述第一直线驱动件用于控制所述下侧摆臂和所述上侧摆臂之间的相对距离；

所述上侧摆臂被第二直线驱动件驱动调整高度；

所述中间支撑组包括第三直线驱动件，所述第三直线驱动件一端和所述支架铰接，所述第三直线驱动件另一端为安装端；

两个所述下侧摆臂的安装端和所述第三直线驱动件的安装端呈三角布局。

可选的，所述第一直线驱动件两端分别和所述上侧摆臂、下侧摆臂铰接。

可选的，两个所述上侧摆臂之间通过连接梁固定，所述第二直线驱动件一端铰接在所述连接梁上，所述第二直线驱动件另一端铰接在所述支架上。

可选的，所述第二直线驱动件只有一个。

可选的，所述第二直线驱动件有两个，两个所述第二直线驱动件并列对称设置。

可选的，所述第二直线驱动件为液压缸，所述液压缸的活塞两侧分别第一腔体和第二腔体，两个所述第二直线驱动件的第一腔体连通，两个所述第二直线驱动件的第二腔体连通。

可选的，所述左支撑组和所述右支撑组均还包括支撑摆杆，所述支撑摆杆一端和所述支架铰接，所述支撑摆杆另一端和所述下侧摆臂铰接，所述支撑摆杆和所述下侧摆臂呈夹角。

可选的，两个所述下侧摆臂的安装端和所述第三直线驱动件的安装端均为可转动安装结构。

可选的，所述高度检测系统包括GNS天线和北斗基站，所述GNS天线安装在所述农具上；

或者所述高度检测系统包括竖直主动伸缩件、激光接收器、和激光发射器，所述激光接收器通过所述竖直主动伸缩件安装在所述农具上，且所述激光接收器的高度高于所述行走主体的高度，所述激光发射器发射出的激光扫掠形成基准面或者所述激光发射器发射出多束激光形成基准面，所述竖直主动伸缩件伸长或者缩短以使得所述激光接收器寻找到所述基准面并接收激光信号；

所述倾斜状态检测系统包括左右倾斜状态检测传感器和前后倾斜状态检测传感。

利用所述的动态调平的农机的控制方法，包括如下步骤：

检测农具高度，所述高度检测系统实时检测农具的高度；

当所述农具高度不在预设高度上时，控制两个第一直线驱动件和第三驱动件主动伸缩，调整所述三个所述安装端的位置使得所述农具回到预设高度上；

检测农具的前后倾斜状态，当所述农具前后不在一个方向上时，控制两个第一直线驱动件和第三驱动件主动伸缩，调整所述三个所述安装端的位置使得所述农具前后侧在同一水平面上；

检测农具的检测农具的左右倾斜状态，当所述农具左右不在一个方向上时，控制两个第一直线驱动件和第三驱动件主动伸缩，调整所述三个所述安装端的位置使得所述农具左右侧在同一水平面上。

如上所述，本发明的动态调平的农机及其控制方法，至少具有以下有益效果：

通过两个下侧摆臂和第三直线驱动件的配合，实现了对农具的动态支撑，其可以调整农具的高度，农具左右侧倾斜状态，且左右侧能够独立控制，具有更高的灵活性，能够实现凹凸不平的田地的农耕作业。同时通过高度检测系统和倾斜状态检测系统的结合，能够实现整田时能够处于相对固定的高度上，且能够对农具的前后左右方向进行倾斜状态监控，然后对三点进行动态纠正，从而避免整田或者其他作业时的凹凸不平的问题。

附图说明

图1显示为本发明的多点独立悬挂机构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书附图所示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。

请参阅图1，本发明提供一种多点独立悬挂机构的实施例，包括：支架1，以及安装在所述支架1上的左支撑组2、右支撑组3和中间支撑组4；所述左支撑组2和所述右支撑组3均包括下侧摆臂21、上侧摆臂22、第一直线驱动件23，所述上侧摆臂22一端和所述下侧摆臂21一端均和所述支架1铰接，所述下侧摆臂21另一端为安装端5，所述第一直线驱动件23用于控制所述下侧摆臂21和所述上侧摆臂22之间的相对距离；所述上侧摆臂22被第二直线驱动件6驱动调整高度；所述中间支撑组4包括第三直线驱动件41，所述第三直线驱动件41一端和所述支架1铰接，所述第三直线驱动件41另一端为安装端5；两个所述下侧摆臂21的安装端5和所述第三直线驱动件41的安装端5呈三角布局。所述第一直线驱动件23两端分别和所述上侧摆臂22、下侧摆臂21铰接。两个所述上侧摆臂22之间通过连接梁221固定，所述第二直线驱动件6一端铰接在所述连接梁221上，所述第二直线驱动件6另一端铰接在所述支架1上。通过下侧摆臂21、上侧摆臂22和第三直线驱动件41的配合，实现了对农具的动态支撑，其可以调整农具的高度，农具左右侧倾斜状态，且左右侧能够独立控制，具有更高的灵活性，能够实现凹凸不平的田地的农耕作业。具体的，第一直线驱动件23、第二直线驱动件6和第三直线驱动件41都可以选择为液压缸。第二直线驱动件6实现对左右两侧的上侧摆臂22的高度手动控制，第一直线驱动件23对下侧摆臂21和上侧摆臂22的相对距离进行控制，即上侧摆臂22上升和下降时，下侧摆臂21也会跟着升降，当调整第一直线驱动件23时，下侧摆臂21可以实现再次高度调整，下侧摆臂21末端为安装端5，即可以实现安装端5的多级联动的高度调整，具有更高的灵活性。在图1中两个上侧摆臂22共用一个转动轴222，转动轴222穿过两个所述上侧摆臂22以后两端分别转动安装在支架1上。

本实施例中，请参阅图1，所述第二直线驱动件6有两个，两个所述第二直线驱动件6并列设置，所述第二直线驱动件为液压缸，所述液压缸的活塞两侧分别第一腔体和第二腔体，两个所述第二直线驱动件的第一腔体连通，两个所述第二直线驱动件的第二腔体连通。此种结构的设计能够让并联设置的液压缸能够保持同步，避免农具的偏摆，

本实施例中，请参阅图1，所述左支撑组2和所述右支撑组3均还包括支撑摆杆31，所述支撑摆杆31一端和所述支架1铰接，所述支撑摆杆31另一端和所述下侧摆臂21铰接，所述支撑摆杆31和所述下侧摆臂21呈夹角。

本实施例中，请参阅图1，两个所述下侧摆臂21的安装端5和所述第三直线驱动件41的安装端5均为可转动安装结构。安装端5为可转动安装结构，具体的可转动安装结构可以为销轴安装结构，通过这样的结构，能够让农具被三点悬挂，且每个点均可以转动，从而实现高自由度的姿态动态调整。

本实施例中，一种农机，包括以上任一实施例所述的多点独立悬挂机构；还包括行走主体和农具，所述农具通过所述多点独立悬挂机构安装在所述行走主体上，所述农具安装在两个所述下侧摆臂21的安装端5和所述第三直线驱动件41的安装端5。行走主体可以为拖拉机等，农具具体可以选择为旋耕刀具等，根据当前农业环节更换不同的农具即可实现适应性调整，特别在在水田作业时，此农机能够让整田作业更加平整，尽量避免了凹坑的产生。农具具体的可以通过销轴多点悬挂安装在安装端5上。

本实施例中，一种农机，还包括高度检测系统和倾斜状态检测系统，所述高度检测系统用于实时检测所述农具的高度，所述倾斜状态检测系统用于检测所述农具的倾斜状态。所述高度检测系统包括GNS天线、面板、相关软件、控制器和北斗基站，所述GNS天线安装在所述农具上，所述GNS天线与面板有线连接，再和所述北斗基站无线通信连接；所述倾斜状态检测系统包括左右倾斜状态检测传感器和前后倾斜状态检测传感。GNS天线、面板、控制器和北斗基站结合形成的系统，测量精度高，能够达到厘米级别，在田间安装北斗基站就是为了提高测量精度，从而实现三个安装端的更精准的响应。

另一实施例中，一种农机，还包括高度检测系统和倾斜状态检测系统，所述高度检测系统用于实时检测所述农具的高度，所述倾斜状态检测系统用于检测所述农具的倾斜状态。所述高度检测系统包括竖直主动伸缩件、激光接收器、激光控制器和激光发射器，所述激光接收器通过所述竖直主动伸缩件安装在所述农具上，且所述激光接收器的高度高于所述行走主体的高度，所述激光发射器发射出的激光扫掠形成基准面或者所述激光发射器发射出多束激光形成基准面，所述竖直主动伸缩件伸长或者缩短以使得所述激光接收器寻找到所述基准面并接收激光信号；通过采用激光的形式实现高度检测，成本低，激光发射器安装在田间，发射的激光形成基准面，具体的可以是发散形式形成基准面，也可以是激光发射器转动实现扫掠动作形成基准面，通过竖直主动伸缩件的升降动作，从而实现激光接收器的自动寻找基准面，控制器根据竖直主动伸缩件的伸缩动作到接收到激光的过程，判断出农具是低于基准面还是高于基准面，然后控制两个第一直线驱动件和第三直线驱动件调整农具的高度，从而实现低成本的高度检测，所述倾斜状态检测系统包括左右倾斜状态检测传感器和前后倾斜状态检测传感。通过对左右倾斜状态和前后倾斜状态的单独感应，能够实现前后左右各个方向的独立精准感应，从而实现姿态的实时准确调整。

本实施例中，利用所述的动态调平的农机的控制方法，包括如下步骤：

检测农具高度，所述高度检测系统实时检测农具的高度；

当所述农具高度不在预设高度上时，控制两个第一直线驱动件和第三驱动件主动伸缩，调整所述三个所述安装端的位置使得所述农具回到预设高度上；

检测农具的前后倾斜状态，当所述农具前后不在一个方向上时，控制两个第一直线驱动件和第三驱动件主动伸缩，调整所述三个所述安装端的位置使得所述农具前后侧在同一水平面上；

检测农具的检测农具的左右倾斜状态，当所述农具左右不在一个方向上时，控制两个第一直线驱动件和第三驱动件主动伸缩，调整所述三个所述安装端的位置使得所述农具左右侧在同一水平面上。综上所述，本发明通过下侧摆臂21、上侧摆臂22和第三直线驱动件41的配合，实现了对农具的动态支撑，其可以调整农具的高度，农具左右侧倾斜状态，且左右侧能够独立控制，具有更高的灵活性，能够实现凹凸不平的田地的农耕作业。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种动态调平的农机，其特征在于，包括：

多点独立悬挂机构、行走主体、农具、高度检测系统和倾斜状态检测系统，所述农具通过所述多点独立悬挂机构安装在所述行走主体上，所述高度检测系统用于实时检测所述农具的高度，所述倾斜状态检测系统用于检测所述农具的倾斜状态；

多点独立悬挂机构包括支架，

以及安装在所述支架上的左支撑组、右支撑组和中间支撑组；

所述左支撑组和所述右支撑组均包括下侧摆臂、上侧摆臂、第一直线驱动件，所述上侧摆臂一端和所述下侧摆臂一端均和所述支架铰接，所述下侧摆臂另一端为安装端，所述第一直线驱动件用于控制所述下侧摆臂和所述上侧摆臂之间的相对距离；

所述上侧摆臂被第二直线驱动件驱动调整高度；

所述中间支撑组包括第三直线驱动件，所述第三直线驱动件一端和所述支架铰接，所述第三直线驱动件另一端为安装端；

两个所述下侧摆臂的安装端和所述第三直线驱动件的安装端呈三角布局。

2.根据权利要求1所述的动态调平的农机，其特征在于：所述第一直线驱动件两端分别和所述上侧摆臂、下侧摆臂铰接。

3.根据权利要求1所述的动态调平的农机，其特征在于：两个所述上侧摆臂之间通过连接梁固定，所述第二直线驱动件一端铰接在所述连接梁上，所述第二直线驱动件另一端铰接在所述支架上。

4.根据权利要求3所述的动态调平的农机，其特征在于：所述第二直线驱动件只有一个。

5.根据权利要求3所述的动态调平的农机，其特征在于：所述第二直线驱动件有两个，两个所述第二直线驱动件并列对称设置。

6.根据权利要求5所述的动态调平的农机，其特征在于：所述第二直线驱动件为液压缸，所述液压缸的活塞两侧分别第一腔体和第二腔体，两个所述第二直线驱动件的第一腔体连通，两个所述第二直线驱动件的第二腔体连通。

7.根据权利要求1-6任一所述的动态调平的农机，其特征在于：所述左支撑组和所述右支撑组均还包括支撑摆杆，所述支撑摆杆一端和所述支架铰接，所述支撑摆杆另一端和所述下侧摆臂铰接，所述支撑摆杆和所述下侧摆臂呈夹角。

8.根据权利要求1所述的动态调平的农机，其特征在于：两个所述下侧摆臂的安装端和所述第三直线驱动件的安装端均为可转动安装结构。

9.根据权利要求1所述的动态调平的农机，其特征在于：所述高度检测系统包括GNS天线和北斗基站，所述GNS天线安装在所述农具上，所述GNS天线和所述北斗基站通信连接；

或者所述高度检测系统包括竖直主动伸缩件、激光接收器和激光发射器，所述激光接收器通过所述竖直主动伸缩件安装在所述农具上，且所述激光接收器的高度高于所述行走主体的高度，所述激光发射器发射出的激光扫掠形成基准面或者所述激光发射器发射出多束激光形成基准面，所述竖直主动伸缩件伸长或者缩短以使得所述激光接收器寻找到所述基准面并接收激光信号；

所述倾斜状态检测系统包括左右倾斜状态检测传感器和前后倾斜状态检测传感。

10.利用权利要求1-9任一所述的动态调平的农机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

检测农具高度，所述高度检测系统实时检测农具的高度；

当所述农具高度不在预设高度上时，控制两个第一直线驱动件和第三驱动件主动伸缩，调整所述三个所述安装端的位置使得所述农具回到预设高度上；

检测农具的前后倾斜状态，当所述农具前后不在一个方向上时，控制两个第一直线驱动件和第三驱动件主动伸缩，调整所述三个所述安装端的位置使得所述农具前后侧在同一水平面上；

检测农具的检测农具的左右倾斜状态，当所述农具左右不在一个方向上时，控制两个第一直线驱动件和第三驱动件主动伸缩，调整所述三个所述安装端的位置使得所述农具左右侧在同一水平面上。

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