CN112918581A - 一种山地果园无人作业平台 - Google Patents

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尚明生
张益佳
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Abstract

本发明属于农用机械设备领域，具体为一种山地果园无人作业平台，包括底盘、履带式行走机构、与履带式行走机构连接的驱动系统、无人驾驶控制系统、作业动力机构和承载机构，所述履带式行走机构安装在底盘的两侧，所述驱动系统为带有动力电池模块的驱动电机系统，所述无人驾驶控制系统与驱动系统电连接，所述驱动系统安装在底盘的中部，所述作业动力机构安装在底盘的后部，所述承载机构安装在底盘的上部。本方案解决了现有技术中没有适宜在山地进行无人化操作的山地果园作业平台的问题，且降低了操作人员的劳动强度和减少了安全隐患。

Description

一种山地果园无人作业平台
技术领域
本发明属于农用机械设备领域，具体为一种山地果园无人作业平台。
背景技术
当前，我国山地果园作业机械化、智能化程度低，主要工作靠人力完成，随着我国农村劳动力大量外出转移，出现了果园耕作管理劳力的严重不足和成本的大幅上升，给果园全程机械化和无人化作业管理提供了巨大的应用空间。果园的生产管理对全程无人化作业需求旺盛，但是，目前我国尚无成熟的果园全程智能无人化作业解决方案，大多数果园机械需要人力伴随行进操作或上机乘坐操控，特别是山地果园行间狭窄、立地陡峭，难以满足大型农业机械的基本作业要求，中小型作业机械需要人工操作，人工作业的操作强度较大，且中小型作业机械在山地作业时容易发生作业事故等问题，加大了操作员的劳动强度和人身安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适宜在山地进行无人化操作的山地果园无人作业平台。
为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种山地果园无人作业平台，包括底盘、履带式行走机构、与履带式行走机构连接的驱动系统、无人驾驶控制系统、作业动力机构和承载机构，所述履带式行走机构安装在底盘的两侧，所述驱动系统为带有动力电池模块的驱动电机系统，所述无人驾驶控制系统与驱动系统电连接，所述驱动系统安装在底盘的中部，所述作业动力机构安装在底盘的后部，所述承载机构安装在底盘的上部。
本基础方案的原理和有益效果在于：采用这样的设置，使作业平台适宜在山地环境中进行作业，尤其是山地果园环境中进行作业，从而解决了山地无人化作业设备缺乏的问题。
同时，采用这样的设置，将行走机构设置在底盘的两侧、将驱动系统设置在底盘的中部、将作业动力机构设置底盘的后部、承载机构设置在底盘的上部，有利于使整个作业平台的重心较低，从而可以在山地环境下具有较好的通过能力和行驶稳定性，从而满足山地果园环境的作业要求；并且，通过无人驾驶控制系统对作业平台进行控制，无需操作人员在作业平台上进行操作，使作业平台自行运行，减少了操作人员的劳动强度和安全隐患。
进一步，所述无人驾驶控制系统包括通讯系统、导航系统和电机控制系统，所述通讯系统、导航系统和电机控制系统均与车载云平台、神经网络决策系统和控制器局域网连接。
进一步，所述动力电池模块嵌入式安装在底盘内部，所述底盘的顶部设置有用于取放动力电池模块的取放口。采用这样的设置，使动力电池模块的位置较低，从而有利于使整个底盘结构的重心降低，提高整个作业平台工作时的稳定性。
进一步，所述底盘与承载机构之间连接有作业升降机构，所述作业升降机构位于取放口的两侧，所述动力电池模块与作业升降机构可拆卸连接。采用这样的设置，方便利用驱动承载机构升降运动的作业升降机构来带动动力电池模块从底盘内取出，从而方便对动力电池模块进行拆卸和装配等操作。
进一步，所述履带式行走机构包括履带、驱动轮、负重轮和张紧轮，所述负重轮与底盘之间连接有竖向升降机构，所述张紧轮与底盘之间连接有伸缩调节机构。采用这样的设置，利用竖向升降机构与张紧轮的配合，可以方便履带的装卸等操作，同时，利用竖向升降机构还可以方便对底盘的高度和倾斜角度进行调节，从而适应山地工作环境，提高作业平台运行时的通过性和稳定性。
进一步，还包括与驱动系统电连接的增程发电机，所述增程发电机安装在底盘的前部。采用这样的设置，当动力电池模块缺少电能的时候，利用增程发电机给驱动电机系统和动力电池模块提供电能，从而实现长续航时间。同时，增程发电机安装在底盘的前部，有利于使整个作业平台的重心保持在中部较低位置，并且利用增程发电机的重量来增大底盘前部的重量分布，有利于提高作业平台作业时的稳定性。
附图说明
图1为本发明一种山地果园无人作业平台实施例的示意图；
图2为图1的右视图；
图3为承载机构处于上升状态时的示意图；
图4为图1中底盘和驱动系统的俯视状态图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：底盘1、履带式行走机构2、驱动轮21、负重轮22、负重支架23、竖向升降机构24、伸缩调节机构25、履带26、增程发电机3、摄像头41、卫星反馈装置42、通讯天线43、液压站5、承载机构6、作业动力机构71、液压可调式牵引臂72、动力电池模块81、多级减速机82、驱动电机系统83、作业升降机构9。
实施例基本如附图1、图2、图3和图4所示：一种山地果园无人作业平台，包括底盘1，底盘1整体呈长方形的钢架结构，底盘1的两侧设置有履带式行走机构2，履带式行走机构2包括履带26、驱动轮21、负重轮22和张紧轮，驱动轮21与底盘1转动连接，负重轮22并排设置有六个，并均转动安装在负重支架23上，负重支架23与底盘1之间连接有竖向升降机构24，本实施例中，竖向升降机构24优选采用现有技术中的液压装置；张紧轮与底盘1之间连接有横向的伸缩调节机构25，本实施例中，伸缩调节机构25优选采用现有技术中的螺纹机械伸缩装置；履带26绕设在驱动轮21、负重轮22和张紧轮上，负重轮22与履带26的下部接触。底盘1的中部靠近前段的位置安装有用于驱动履带式行走机构2的驱动电机系统83，本实施例中驱动电机系统83包括两个永磁同步交流电机组成的双电机驱动系统，并通过多级减速机82与履带式行走机构2的驱动轮21连接。
底盘1的中部设置有用于安装动力电池模块81的空腔，底盘的顶部设置有与空腔连通的取放口，动力电池模块81通过取放口嵌入式安装在空腔内，动力电池模块81与驱动电机系统83电连接。底盘1的中后部上侧设置有承载机构6，本实施例中，承载机构6为货斗。承载机构6与底盘1之间设置有作业升降机构9，本实施例中，作业升降机构9包括液压缸，液压缸设置有四根并两两分布在取放口的两侧并与底盘1连接固定，液压缸的液压站5安装在底盘1的前部。动力电池模块81与作业升降机构9可拆卸连接，本实施例中，可拆卸连接的方式为采用缆绳钩挂的方式；正常使用状态时，动力电池模块81与作业升降机构9处于分离状态，当需要从底盘1上取出电池的时候，将动力电池模块81与作业升降机构9连接后就可以利用作业升降机构9将电池从底盘1内取出，从而方便操作。
底盘1的前部安装有增程发电机3，增程发电机3分别与驱动电机系统83和动力电池模块81电连接。底盘1的前部还安装有无人驾驶控制系统，无人驾驶控制系统包括整车控制系统、通讯系统、导航系统和电机控制系统：整车控制系统直接控制通讯系统，对各个子系统发布任务，并对各个子系统之间的交互进行控制；通讯系统包括WiFi/4G/5G/蓝牙/CAN总线等通讯模块，CAN总线模块与平台各个子系统相连，支撑平台各个子系统间的数据交互，另外WiFi/4G/5G/蓝牙模块与外部的远程控制云平台、遥操作控制器等进行连接并进行数据交互，通讯系统的天线安装在底盘1的前部；电机控制系统对电机动力输出功率、动力输出方向等进行控制，从通讯系统接收相关指令并执行，同时反馈电机相关状态；导航系统主要由北斗卫星定位模块、惯性导航以及深度视觉系统联合工作，深度视觉系统的摄像头41和导航系统的卫星反馈装置42均安装在底盘1的前部，深度视觉系统的摄像头实时获取车辆前方的空间数据，并利用深度视觉系统对前方空间中的障碍物进行实时识别，识别结果发送至导航系统，在导航系统生成的自动驾驶地图上实时添加前方障碍物信息，然后根据神经网络决策系统决定避让障碍物的方式：绕行或停止并报警。以上涉及到的导航系统可以采用上海华测导航技术股份有限公司的相关现有技术方案，深度摄像头采用Intel®RealSense™ D435i。
底盘1的后部设置有用于驱动外设作业装置的作业动力机构71，作业动力机构71包括作业电机和动力变速箱。底盘1的后部还安装有液压可调式牵引臂72，用于连接外设作业装置。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识，在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.一种山地果园无人作业平台，其特征在于：包括底盘、履带式行走机构、与履带式行走机构连接的驱动系统、无人驾驶控制系统、作业动力机构和承载机构，所述履带式行走机构安装在底盘的两侧，所述驱动系统为带有动力电池模块的驱动电机系统，所述无人驾驶控制系统与驱动系统电连接，所述驱动系统安装在底盘的中部，所述作业动力机构安装在底盘的后部，所述承载机构安装在底盘的上部。
2.根据权利要求1所述的一种山地果园无人作业平台，其特征在于：所述无人驾驶控制系统包括通讯系统、导航系统和电机控制系统，所述通讯系统、导航系统和电机控制系统均与车载云平台、神经网络决策系统和控制器局域网连接。
3.根据权利要求2所述的一种山地果园无人作业平台，其特征在于：所述动力电池模块嵌入式安装在底盘内部，所述底盘的顶部设置有用于取放动力电池模块的取放口。
4.根据权利要求3所述的一种山地果园无人作业平台，其特征在于：所述底盘与承载机构之间连接有作业升降机构，所述作业升降机构位于取放口的两侧，所述动力电池模块与作业升降机构可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的一种山地果园无人作业平台，其特征在于：所述履带式行走机构包括履带、驱动轮、负重轮和张紧轮，所述负重轮与底盘之间连接有竖向升降机构，所述张紧轮与底盘之间连接有伸缩调节机构。
6.根据权利要求5所述的一种山地果园无人作业平台，其特征在于：还包括与驱动系统电连接的增程发电机，所述增程发电机安装在底盘的前部。
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