CN113120068A - 一种自动驾驶农机及具有按键控制功能的方向盘 - Google Patents

一种自动驾驶农机及具有按键控制功能的方向盘 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动驾驶农机及具有按键控制功能的方向盘，一种具有按键控制功能的方向盘，包括圆形握柄、驱动圆形握柄的驱动舵机和中央控制盖，中央控制盖、驱动舵机分别设置于圆形握柄的上、下端面；中央控制盖包括控制盖壳体、PCB板、供电组件以及若干个功能按键，功能按键凸出控制盖壳体的表面设置，供电组件、功能按键均与PCB板连接，PCB板用于与农机自动驾驶控制系统信号连接；功能按键包括电源键、用于设置自动驾驶路线端点的A键、用于设置自动驾驶路线另一端点的B键、用于重新设置自动驾驶路线的AB键以及用于控制自动驾驶状态开启或关闭的开始结束键；故避免了驾驶员同时控制方向盘和控制面板，减轻驾驶负担、保障安全。

Description

一种自动驾驶农机及具有按键控制功能的方向盘
技术领域
本发明涉及农机技术领域，更具体地说，涉及一种具有按键控制功能的方向盘。此外，本发明还涉及一种包括上述具有按键控制功能方向盘的自动驾驶农机。
背景技术
自动驾驶(含无人驾驶)无需驾驶员一直驾驶农机手扶方向盘，可降低驾驶员劳动强度和技术要求，有利于提高农机作业效率和土地利用率。因此，自动驾驶成为农业机械化的发展方向。
现有的农机方向盘功能简单，或是只能控制方向，或是仅在方向盘中心附加喇叭功能，其余功能都需要通过推拉推杆、旋转开关、控制踏板等操作实现。
目前，农机自动驾驶方案为在方向盘底部加装驱动舵机，并将驱动舵机接入控制平板。通过平板向驱动舵机发出指令，再由舵机控制方向盘。但是进行农机作业时驾驶员通常佩戴手套，或是驾驶员手上有泥水时，难以操作控制平板。此外，农机工作时，同时操作方向盘和控制平板存在较大的安全隐患。
综上所述，如何提供一种便于操作和控制的农机自动驾驶方案，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有按键控制功能的方向盘，方向盘集成了自动驾驶状态切换以及自动驾驶路线的设置等功能，方便操作，减轻了驾驶员的驾驶负担。
此外，本发明还提供了一种包括上述具有按键控制功能的方向盘的自动驾驶农机。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种具有按键控制功能的方向盘，包括圆形握柄、用于驱动所述圆形握柄的驱动舵机以及中央控制盖，所述驱动舵机设置于所述圆形握柄的下端面，所述中央控制盖设置于所述圆形握柄的上端面；
所述中央控制盖包括控制盖壳体、PCB板、供电组件以及若干个功能按键，所述功能按键凸出所述控制盖壳体的表面设置，所述供电组件、所述功能按键均与所述PCB板连接，所述PCB板用于与农机自动驾驶控制系统信号连接；
所述功能按键包括电源键、用于设置自动驾驶路线端点的A键、用于设置自动驾驶路线另一端点的B键、用于重新设置所述自动驾驶路线的AB键以及用于控制自动驾驶状态开启或关闭的开始结束键。
优选的，所述控制盖壳体设有用于安装所述功能按键的按键安装孔以及用于安装紧固螺丝的螺栓安装孔，所述功能按键被所述PCB板压紧凸出所述控制盖壳体的表面，所述PCB板通过所述紧固螺栓与所述控制盖壳体连接。
优选的，所述功能按键包括凸出所述控制盖壳体的表面的硅胶按键以及连接于所述PCB板的轻触开关，所述硅胶按键的底面与所述轻触开关的顶部接触；
当按压所述硅胶按键时，所述轻触开关触发。
优选的，所述中央控制盖还包括若干个指示灯，所述指示灯连接于所述PCB板的上表面并凸出所述控制盖壳体的表面设置。
优选的，所述硅胶按键设有用于安装所述指示灯的指示灯定位凸台，以防止所述指示灯光线散射或串光。
优选的，所述指示灯包括发光二极管或贴片式高亮LED灯珠。
优选的，所述圆形握柄包括圆环状的骨架、包裹层、用于与所述驱动舵机连接的压紧件以及至少两个折弯钣金件，所述折弯钣金件指向所述骨架的圆心且所述折弯钣金件靠近所述圆心的一端位于同一水平面内；
所述折弯钣金件靠近所述圆心的一端与所述压紧件连接，所述包裹层套设于所述骨架和所述折弯钣金件外。
优选的，所述包裹层靠近所述圆心的一端设有定位凸台，所述控制盖壳体设有与所述定位凸台配合卡接的自锁滑扣。
优选的，所述折弯钣金件的数量为三个，且三个所述折弯钣金件在所述骨架的圆周方向上均匀分布。
一种自动驾驶农机，包括上述任一项所述的具有按键控制功能的方向盘。
对于插秧机等农机，驾驶员按压电源键使PCB板通电，以接收功能按键的指令并向农机自动驾驶控制系统输入相应信号；在自动驾驶路线的起点处，驾驶员按压A键输入自动驾驶路线的端点，而后驾驶员驾驶农机至自动驾驶路线的B点，并按压B键输入自动驾驶路线的另一端点；按压开始结束键后，自动驾驶状态开启，农机自动驾驶控制系统控制农机沿设定的AB线运动；按压AB键后，原有的自动驾驶路线两端点的信息被清除，可重置自动驾驶路线；再次按压开始结束键后，自动驾驶状态关闭，驾驶员可进行手动驾驶。
将自动驾驶路线设置相关的功能按键集成于方向盘上，相比于现有技术中的控制平板，驾驶员通过方向盘即可实现自动驾驶与手动驾驶的切换、自动驾驶路线的设置，避免了驾驶员同时操控方向盘和控制平板，减轻了驾驶负担，保障了驾驶安全，且极大地降低了对控制平板的依赖，甚至可完全取消控制平板。
此外，本发明还提供了一种包括上述具有按键控制功能的方向盘的自动驾驶农机。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的具有按键控制功能的方向盘的具体实施例的结构示意图；
图2为图1的爆炸示意图；
图3为图2中圆形握柄的结构示意图；
图4为图2中控制盖壳体的俯视示意图；
图5为图2中控制盖壳体的仰视示意图；
图6为图2中硅胶按键的俯视示意图；
图7为图2中PCB板的俯视示意图。
图1-图7中：
1为圆形握柄、11为骨架、12为包裹层、121为定位凸台、13为折弯钣金件、14为压紧件、2为中央控制盖、21为控制盖壳体、22为硅胶按键、221为开始结束键、222为A键、223为B键、224为电源键、225为AB键、23为PCB板、231为轻触开关、232为指示灯、24为供电电池盒、3为驱动舵机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种具有按键控制功能的方向盘，方向盘集成了自动驾驶状态切换以及自动驾驶路线的设置等功能，方便操作，减轻了驾驶员的驾驶负担。
此外，本发明还提供了一种包括上述具有按键控制功能的方向盘的自动驾驶农机。
请参考图1-图7。
本发明提供的具有按键控制功能的方向盘，包括圆形握柄1、用于驱动圆形握柄1的驱动舵机3以及中央控制盖2，驱动舵机3设置于圆形握柄1的下端面，中央控制盖2设置于圆形握柄1的上端面；中央控制盖2包括控制盖壳体21、PCB板23、供电组件以及若干个功能按键，功能按键凸出控制盖壳体21的表面设置，供电组件、功能按键均与PCB板23连接，PCB板23用于与农机自动驾驶控制系统信号连接；功能按键包括电源键224、用于设置自动驾驶路线端点的A键222、用于设置自动驾驶路线另一端点的B键223、用于重新设置自动驾驶路线的AB键225以及用于控制自动驾驶状态开启或关闭的开始结束键221。
请参考图1，圆形握柄1为方向盘的握持部分，转动圆形握柄1可调节农机的运动方向；驱动舵机3与圆形握柄1连接，驱动舵机3用于在自动驾驶状态下驱动圆形握柄1转动。
圆形握柄1的尺寸、形状和材质等请根据实际农机的方向控制需要参考现有技术确定，在此不再赘述。
优选的，驱动舵机3为直驱伺服电机，运行平滑、噪声小，功率可满足现有农机的方向控制要求，且具有低电压、响应快、控制精度高、大扭矩转向灵活等优点。
中央控制盖2设置于圆形握柄1的上表面的中央，因此驾驶员在驾驶农机时可方便地按压中央控制盖2上的功能按键，以实现对自动驾驶与手动驾驶的切换以及自动驾驶路线的设置等自动驾驶相关控制。
其中，控制盖壳体21用于保护内部的PCB板23和供电组件，并与圆形握柄1连接；PCB板23设有控制盖壳体21的控制电路，用于接收功能按键输入的指令并将其传递至农机自动驾驶控制系统；电源组件则用于为PCB板23和功能按键等供电，以便中央控制盖2能够独立工作、无需外接线路供电，简化了农机内部线路连接。
优选的，请参考图3和图4，控制盖壳体21设有用于安装功能按键的按键安装孔以及用于安装紧固螺丝的螺栓安装孔，功能按键被PCB板23压紧凸出控制盖壳体21的表面，PCB板23通过紧固螺栓与控制盖壳体21连接。
装配时，将功能按键对准控制盖壳体21的按键安装孔，对准功能按键与PCB板23上对应功能区，而后利用紧固螺栓连接控制盖壳体21和PCB板23，使功能按键凸出于控制盖壳体21的表面。
优选的，为了配合PCB板23，控制盖壳体21的内壁面对应各功能按键设有安装凸台，安装凸台设有按键安装孔。安装凸台可设置为任意几何形状，安装凸台的高度根据轻触开关231的高度确定，在此不再赘述。
紧固螺栓可以为自攻螺丝，也可以为普通螺丝；当紧固螺栓为普通螺丝，为实现紧固螺栓与控制盖壳体21的连接，安装凸台内置有与紧固螺栓配合的螺母。
请参考图2，优选的，电源组件包括卡接有干电池的供电电池盒24，供电电池盒24通过螺栓固定连接于PCB板23的底面。利用干电池对PCB板23进行供电，供电电池盒24的体积小，有利于减小中央控制盖2的整体尺寸，且结构简单、电池安装方便。
当然，也可以使用蓄电池等其他电源作为电源组件，其具体种类、型号、位置和连接方式等根据实际控制需要参考现有技术确定，在此不再赘述。
功能按键凸出控制盖壳体21的表面设置，当功能按键被按压后，功能按键向PCB板23输入相应的控制指令。优选的，功能按键包括凸出控制盖壳体21的表面的硅胶按键22以及连接于PCB板23的轻触开关231，硅胶按键22的底面与轻触开关231的顶部接触；当按压硅胶按键22时，轻触开关231触发。
为保证硅胶按键22按压部分的强度，硅胶按键22的按压部分多采用滴胶工艺或色KEY工艺处理；为了方便驾驶员辨识各功能按键，硅胶按键22的上表面可设有丝印或镭雕图案或文字。
功能按键包括开始结束键221、A键222、B键223、电源键224和AB键225，各按键的形状和设置位置应当根据实际控制要求参考人体工效学等因素确定。
考虑到各按键的功能和方便控制的要求，请参考图6，开始结束键221设置于中央控制壳2的中央，A键222和B键223分别设置于开始结束键221的两侧，电源键224和AB键225由于使用较小，则分别设置于开始结束键221的左下方以及右下方。
优选的，A键222和B键223关于开始结束键221的中心对称分布，电源键224和AB键225关于开始结束键221的中心对称分布。
对于插秧机等农机，驾驶员按压电源键224使PCB板23通电，以接收功能按键的指令并向农机自动驾驶控制系统输入相应信号；在自动驾驶路线的起点处，驾驶员按压A键222输入自动驾驶路线的端点，而后驾驶员驾驶农机至自动驾驶路线的B点，并按压B键223输入自动驾驶路线的另一端点；按压开始结束键221后，自动驾驶状态开启，农机自动驾驶控制系统控制农机沿设定的AB线运动；按压AB键225后，原有的自动驾驶路线两端点的信息被清除，可重置自动驾驶路线；再次按压开始结束键221后，自动驾驶状态关闭，驾驶员可进行手动驾驶。
在本实施例中，自动驾驶路线设置相关的功能按键集成于方向盘上，相比于现有技术中的控制平板，驾驶员通过方向盘即可实现自动驾驶与手动驾驶的切换、自动驾驶路线的设置，避免了驾驶员同时操控方向盘和控制平板，减轻了驾驶负担，保障了驾驶安全，且极大地降低了对控制平板的依赖，甚至可完全取消控制平板。
在上述实施例的基础上，为了方便驾驶员确认功能按键是否接通，中央控制盖2还包括若干个指示灯232，指示灯232连接于PCB板23的上表面并凸出控制盖壳体21的表面设置。
优选的，指示灯232包括发光二极管或贴片式高亮LED灯珠。指示灯232的具体种类和型号等根据实际生产的需要确定，在此不再赘述。
考虑到PCB板23与农机自动驾驶控制系统信号连接，除A键指示灯、B键指示灯、开始指示灯、电源指示灯、AB线指示灯外，指示灯232还可以包括LINK灯，LINK灯用于显示PCB板23的对外通讯是否接通。
当与指示灯232连接的功能按键被按压或是PCB板23与农机自动驾驶控制系统信号连接时，相应指示灯232亮起；反之，指示灯232熄灭。
以PCB板23与农机自动驾驶控制系统蓝牙连接为例，若首次开机时设备未绑定，LINK灯闪烁，并在控制平板灯的蓝牙界面选择该设备进行连接和绑定，绑定成功后LINK灯常亮；绑定后开机设备自动连接，并在未连接成功时LINK灯以不同的频率闪烁；关机状态下，长按电源键224则可清除绑定状态，LINK灯闪烁。
优选的，硅胶按键22设有用于安装指示灯232的指示灯定位凸台，以防止指示灯232光线散射或串光。需要进行说明的是，为了保证指示灯232的亮度，指示灯定位凸台应保证较高的透光率。
在上述实施例的基础上，对圆形握柄1的结构进行限定，圆形握柄1包括圆环状的骨架11、包裹层12、用于与驱动舵机3连接的压紧件14以及至少两个折弯钣金件13，折弯钣金件13指向骨架11的圆心且折弯钣金件13靠近圆心的一端位于同一水平面内；折弯钣金件13靠近圆心的一端与压紧件14连接，包裹层12套设于骨架11和折弯钣金件13外。
骨架11用于安装并支承折弯钣金件13和压紧件14，为保证其强度，多用金属或合金材质制作，优选的，选用Q235制作骨架11，并做发黑处理，成本较低且保证了圆形握柄1的结构强度。
包裹层12用于供驾驶员握持，增强驾驶员的舒适感，并可对骨架11进行密封，减缓其锈蚀。优选的，包裹层12为聚氨酯发泡材料层，耐磨性能好、不易开裂，且具有一定的弹性，有助于吸收胸部与头部的碰撞能量。包裹层12的厚度根据实际生产的需要参考现有技术确定，在此不再赘述。
为了增强包裹层12的表面摩擦力，优选的，包裹层12远离骨架11的圆心的外壁面设有凹凸纹路。
请参考图2，优选的，包裹层12靠近圆心的一端设有定位凸台121，控制盖壳体21设有与定位凸台121配合卡接的自锁滑扣。
折弯钣金件13连接骨架11和压紧件14，主要用于增强圆形握柄1的结构稳定性，并对压紧件14进行定位。优选的，折弯钣金件13的数量为三个，且三个折弯钣金件13在骨架11的圆周方向上均匀分布。
为保证结构强度并降低生产成本，优选的，折弯钣金件13采用做发黑处理的Q235制作。
压紧件14一方面与驱动舵机3连接，另一方面可起到支承中央控制盖2的作用。为简化装配过程，压紧件14与驱动舵机3通过螺栓连接。
装配时，首先在骨架11的圆环内部均匀焊接三块折弯钣金件13，而后在骨架11和折弯钣金件13外注塑包裹层12，焊接连接压紧件14和折弯钣金件13靠近圆心的一端，此时圆形握柄1装配为一个整体；然后，利用螺栓将压紧件14固定于驱动舵机3上；最后，完成中央控制盒2的装配，将控制盖壳体21上的自锁滑扣与包裹层12的定位凸台121卡接。
除了上述具有按键控制功能的方向盘，本发明还提供一种包括上述实施例公开的具有按键控制功能的方向盘的自动驾驶农机，该自动驾驶农机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的自动驾驶农机及具有按键控制功能的方向盘进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有按键控制功能的方向盘，其特征在于，包括圆形握柄(1)、用于驱动所述圆形握柄(1)的驱动舵机(3)以及中央控制盖(2)，所述驱动舵机(3)设置于所述圆形握柄(1)的下端面，所述中央控制盖(2)设置于所述圆形握柄(1)的上端面；
所述中央控制盖(2)包括控制盖壳体(21)、PCB板(23)、供电组件以及若干个功能按键，所述功能按键凸出所述控制盖壳体(21)的表面设置，所述供电组件、所述功能按键均与所述PCB板(23)连接，所述PCB板(23)用于与农机自动驾驶控制系统信号连接；
所述功能按键包括电源键(224)、用于设置自动驾驶路线端点的A键(222)、用于设置自动驾驶路线另一端点的B键(223)、用于重新设置所述自动驾驶路线的AB键(225)以及用于控制自动驾驶状态开启或关闭的开始结束键(221)。
2.根据权利要求1所述的具有按键控制功能的方向盘，其特征在于，所述控制盖壳体(21)设有用于安装所述功能按键的按键安装孔以及用于安装紧固螺丝的螺栓安装孔，所述功能按键被所述PCB板(23)压紧凸出所述控制盖壳体(21)的表面，所述PCB板(23)通过所述紧固螺栓与所述控制盖壳体(21)连接。
3.根据权利要求2所述的具有按键控制功能的方向盘，其特征在于，所述功能按键包括凸出所述控制盖壳体(21)的表面的硅胶按键(22)以及连接于所述PCB板(23)的轻触开关(231)，所述硅胶按键(22)的底面与所述轻触开关(231)的顶部接触；
当按压所述硅胶按键(22)时，所述轻触开关(231)触发。
4.根据权利要求3所述的具有按键控制功能的方向盘，其特征在于，所述中央控制盖(2)还包括若干个指示灯(232)，所述指示灯(232)连接于所述PCB板(23)的上表面并凸出所述控制盖壳体(21)的表面设置。
5.根据权利要求4所述的具有按键控制功能的方向盘，其特征在于，所述硅胶按键(22)设有用于安装所述指示灯(232)的指示灯定位凸台，以防止所述指示灯(232)光线散射或串光。
6.根据权利要求4所述的具有按键控制功能的方向盘，其特征在于，所述指示灯(232)包括发光二极管或贴片式高亮LED灯珠。
7.根据权利要求1-6任一项所述的具有按键控制功能的方向盘，其特征在于，所述圆形握柄(1)包括圆环状的骨架(11)、包裹层(12)、用于与所述驱动舵机(3)连接的压紧件(14)以及至少两个折弯钣金件(13)，所述折弯钣金件(13)指向所述骨架(11)的圆心且所述折弯钣金件(13)靠近所述圆心的一端位于同一水平面内；
所述折弯钣金件(13)靠近所述圆心的一端与所述压紧件(14)连接，所述包裹层(12)套设于所述骨架(11)和所述折弯钣金件(13)外。
8.根据权利要求7所述的具有按键控制功能的方向盘，其特征在于，所述包裹层(12)靠近所述圆心的一端设有定位凸台(121)，所述控制盖壳体(21)设有与所述定位凸台(121)配合卡接的自锁滑扣。
9.根据权利要求8所述的具有按键控制功能的方向盘，其特征在于，所述折弯钣金件(13)的数量为三个，且三个所述折弯钣金件(13)在所述骨架(11)的圆周方向上均匀分布。
10.一种自动驾驶农机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的具有按键控制功能的方向盘。
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