CN113170663B - 一种悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于牧草收割机械领域，特别涉及一种悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置和方法。所述装置包括提升液压缸、第一铰点、旋转臂、旋转臂上挂耳连接轴、后置液压缸、液压油表、后置液压缸左侧挂耳、支撑梁、液压油管、齿轮箱、二位二通电磁换向阀、倾斜销轴、接地滑板、切割器、第二铰点、提升臂、三位四通阀和蓄能器；悬挂式割草机的支撑梁与旋转臂之间的倾斜销轴、旋转臂、提升臂和切割器等工作部件整体前倾一定角度，前倾角度和倾斜销轴的倾斜角度大致相同，使切割器在工作状态具有15°左右的切割倾角，使得割刀距离牧草根部更近，减少牧草收割损失。

Description

一种悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置和方法

技术领域

本发明涉及一种悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置和方法，属于牧草收割机械领域。

背景技术

与农田的种植环境相比，人工草场和天然草地的牧草经常种在地面起伏大、多石块的山区丘陵地区，这些石块或灌溉喷管头等障碍物在牧草遮挡下难以识别。割草机在碰撞到障碍物后，由于割草机切割器的接地性，会推着石块往前走，对刀片产生持续的伤害，还会因为阻力过大造成齿轮或一些连接件的损坏。因此，割草机遇到障碍物采取自动避障动作时，切割器必须立即向后避让，向上提升一定的高度以越过障碍物，且避让轨迹应当是向后上方的弧线，避免切割器再次与障碍物接触碰撞。

目前果园、园林中用的割草机大多研究自动避障功能，这种割草机往往不带压扁辊，切割器的幅宽小(大多是1个刀盘)，重量小(不到100kg)，避障时传感器发出信号，电机驱动执行避障动作。而草地上的悬挂式牧草割草机的切割器可达到6～8个刀盘，重量800多kg，且农艺要求，切割器始终接触地面割草作业，因为重量大，一般电机都没有足够大的力来驱动切割器以执行避障动作。故与电子控制自动避障不同，这种大幅宽的割草机只能在障碍物的阻碍作用下，被动的按一定轨迹执行避障动作，避免割草机受损，以提高牧草割草机对复杂地形的适应性，本专利就是在此种条件下进行的研究。

另外，切割器在割草时应当保持一定的切割倾角，且方向必须向前倾斜，切割倾角的一个作用是可以使刀片贴近地面，降低牧草收获时的割茬高度，减少收获损失；另一个作用是相对于无角度的水平切割，具有切割倾角更有利于降低切割功耗，切割后割茬更加整齐，可以减少牧草根部的撕裂情况，有利于牧草第二茬快速生长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置和方法，其能够使得切割器越过障碍物，避免障碍物持续碰撞损坏齿轮或连接销轴，而且能够避免石块在切割器前方滚动后进入切割器上方或压扁辊内，造成齿轮等部件的损坏。另外，本发明能够使切割器在工作状态具有一定的切割倾角，使得割刀距离牧草根部更近，减少牧草收割损失。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置，所述装置包括提升液压缸1、第一铰点2、旋转臂3、旋转臂上挂耳连接轴4、后置液压缸5、液压油表7、后置液压缸左侧挂耳8、支撑梁9、液压油管11、齿轮箱12、二位二通电磁换向阀13、倾斜销轴15、接地滑板16、切割器17、第二铰点18、提升臂19、三位四通阀20和蓄能器21；

支撑梁9布置在悬挂式割草机的前部，支撑梁9的右端设有第一安装孔；

旋转臂3布置在支撑梁9的后方，旋转臂3的左端设有第二安装孔以及旋转臂上挂耳连接轴4；

倾斜销轴15穿过支撑梁9右端的第一安装孔以及旋转臂3左侧的第二安装孔将支撑梁9和旋转臂3可转动地连接；倾斜销轴15以及支撑梁9右端的第一安装孔向割草机的前进方向倾斜一定角度；

提升臂19布置在旋转臂3的右侧；提升臂19在第一铰点2处通过销轴与旋转臂3的右端连接；提升液压缸1的固定端固定在旋转臂3上，提升液压缸1的伸缩端固定在提升臂19上；

切割器17布置在提升臂19的后方；切割器17在第二铰点18处通过销轴与提升臂19的后端连接；接地滑板16布置在切割器17的下方，割草作业时，接地滑板16始终与地面接触；

后置液压缸5为一个双作用单杆液压缸，后置液压缸5的右侧挂耳与旋转臂上挂耳连接轴4相连接，后置液压缸左侧挂耳8与支撑梁9通过一固定轴连接；

齿轮箱12安装在支撑梁9的下端；将动力从拖拉机动力输出轴传输至切割器17；

液压泵与三位四通阀20是拖拉机上的液压元件，三位四通阀20位于拖拉机驾驶室；

后置液压缸5的左侧缸腔通过一根液压油管11接至四通管接头上的第一接口，四通管接头的第二接口与蓄能器21连接，四通管接头的第三接口通过一根液压油管11连接至三位四通阀20的工作油口A，四通管接头的第四接口通过液压管11连接二位二通电磁换向阀13，二位二通电磁换向阀13再通过液压管11连接至第一三通管接头的第一接口，第一三通管接头的第二接口连接后置液压缸5的右侧缸腔，三通管接头的第三接口通过一根液压油管11连接至三位四通阀20的工作油口B上，三位四通阀20的进油口P通过液压管11与拖拉机内液压泵连接，回油口T连接拖拉机内的液压油箱；同时与后置液压缸5的左侧缸腔连接的液压油管11通过第二三通管接头连接液压油表7，能够感知后置液压缸5的左侧缸腔的液压油压力的大小。

支撑梁9的上部设有上悬挂点6，支撑梁9的下部设有下悬挂左侧点10和下悬挂右侧点14。

倾斜销轴15向割草机的前进方向倾斜的角度为10°～20°。

倾斜销轴15向割草机的前进方向倾斜的角度为15°。

倾斜销轴15与旋转臂上挂耳连接轴4在水平方向上间隔一定的距离c。

一种利用所述的悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置的避障轨迹与切割倾角控制方法，包括以下步骤：

1)割草机支撑梁9与旋转臂3之间通过倾斜销轴15连接，旋转臂3与提升臂19在第一铰点2处通过销轴连接，提升臂19与切割器17主体在第二铰点18处通过销轴连接；

2)后置液压缸5为一个双作用单杆液压缸，后置液压缸5的左侧缸腔通过一根液压油管11接至四通管接头的第一接口，四通管接头的第二接口与蓄能器21连接，四通管接头的第三接口通过一根液压油管11连接至三位四通阀20的工作油口A，四通管接头的第四接口通过液压管11连接二位二通电磁换向阀13，二位二通电磁换向阀13再通过液压管11连接至第一三通管接头的第一接口，第一三通管接头的第二接口连接后置液压缸5的右侧缸腔，第一三通管接头的第三接口通过一根液压油管11连接至三位四通阀20的工作油口B上，三位四通阀20的进油口P通过液压管11与拖拉机内液压泵连接，回油口T连接拖拉机内的液压油箱；同时与后置液压缸5的左侧缸腔连接的液压油管11通过第二三通管接头连接液压油表7，能够感知后置液压缸5的左侧缸腔的液压油压力的大小；

3)悬挂式割草机通过上悬挂点6、下悬挂左侧点10和下悬挂右侧点14挂接在拖拉机上；后置液压缸5通过伸缩推动或拉动旋转臂3、提升臂19以及切割器17，当后置液压缸5伸出至最长，此时提升臂19、切割器17和支撑梁9位于同一竖直面上；

再通过提升液压缸1调节切割器17的接地状态，使切割器17的接地滑板16接触地面；

由于割草机支撑梁9与旋转臂3之间通过一个倾斜销轴15连接，旋转臂3、提升臂19和切割器17整体会随着倾斜销轴15向割草机的前进方向倾斜10°～20°，使切割器17保持一定的切割倾角，使割刀更接近地面，降低割茬；

当调整完毕后，割草机开始在拖拉机的牵引下向前割草作业；

4)当割草机在工作状态时，位于拖拉机驾驶室内的液压系统三位四通阀20处于中位，二位二通电磁换向阀13处于闭合状态，后置液压缸5的左侧缸腔一端连接的液压油表7能够感知缸腔内液压油的压力变化；

当割草机前进过程中遇到石块等障碍物时，后置液压缸5的左侧缸腔内的液压油受到挤压，油压显著增大，当测量后置液压缸5左侧缸腔内的油压的液压油表7压力达到设定的阈值时，二位二通电磁换向阀13自动换向至接通状态，此时左侧受到挤压的液压油一部分通过二位二通电磁换向阀13流入后置液压缸5的右侧缸腔，由于后置液压缸5左侧缸腔的截面积大于右侧缸腔的截面积，还有一部分液压油进入蓄能器21内，此时后置液压缸5执行收缩动作，拉动旋转臂3及切割器17绕前倾15°安装的倾斜销轴15向后旋转，切割器17完成一个向后上方运动的弧线状避障轨迹；切割器17的运动轨迹在高度上超过了障碍物，在拖拉机的牵引下割草机继续向前运动越过了障碍物；当障碍物消失，左侧缸腔内的液压油不再受到挤压，液压油表7测量的油压压力迅速降低，切割器17在重力作用下拉动后置液压缸5的右侧挂耳，使后置液压缸5右侧缸腔以及蓄能器21内的液压油流回到左侧，即后置液压缸5执行伸出动作，切割器17在重力作用下回到原来位置，割草机继续作业，完成了避开障碍物的动作。

倾斜销轴15向割草机的前进方向倾斜的角度为10°～20°。

倾斜销轴15向割草机的前进方向倾斜的角度为15°。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、悬挂式割草机的旋转臂3与支撑梁9之间通过一个倾斜销轴15连接，该倾斜销轴15朝向割草机前进方向倾斜安装，且与竖直平面成15°夹角，故当悬挂式割草机执行避障动作，即切割器17绕倾斜销轴15向后旋转，此时切割器17是向后抬升的，抬升的高度使切割器17越过石块、小土丘等障碍物，相比切割器17绕完全竖直的销轴向后旋转的避障路径，本申请在避障路径上有显著优势，一是使得切割器17可以越过障碍物，避免障碍物持续碰撞损坏齿轮或连接销轴，二是避免石块在切割器17前方滚动后进入切割器17上方，造成齿轮等部件的损坏。

2、悬挂式割草机的支撑梁9与旋转臂3之间的倾斜销轴15、旋转臂3、提升臂19和切割器17等工作部件整体前倾一定角度，前倾角度和倾斜销轴15的倾斜角度大致相同，使切割器17在工作状态具有15°左右的切割倾角，使得割刀距离牧草根部更近，减少牧草收割损失。

附图说明

图1为悬挂式割草机的整机示意简图；

图2为支撑梁9以及倾斜销轴15的示意图；

图3为旋转臂3的正视图；

图4为支撑梁9与旋转臂3通过倾斜销轴15连接的局部图；

图5为后置液压缸5的液压线路连接示意图；

图6为后置液压缸5的液压系统原理示意图；

图7为切割器17前倾形成切割倾角的右视图；

图8为切割器避障时向后回转一定角度的俯视图；

图9为切割器避障时向后回转一定角度的正视图；

图10为第二铰点18绕倾斜销轴15旋转的运动轨迹图。

其中的附图标记为：

1、提升液压缸 2、第一铰点

3、旋转臂 4、旋转臂上挂耳连接轴

5、后置液压缸 6、上悬挂点

7、液压油表 8、后置液压缸左侧挂耳

9、支撑梁 10、下悬挂左侧点

11、液压油管 12、齿轮箱

13、二位二通电磁换向阀 14、下悬挂右侧点

15、倾斜销轴 16、接地滑板

17、切割器 18、第二铰点

19、提升臂 20、三位四通阀

21、蓄能器

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，一种悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置，包括提升液压缸1、第一铰点2、旋转臂3、旋转臂上挂耳连接轴4、后置液压缸5、上悬挂点6、液压油表7、后置液压缸左侧挂耳8、支撑梁9、下悬挂左侧点10、液压油管11、齿轮箱12、二位二通电磁换向阀13、下悬挂右侧点14、倾斜销轴15、接地滑板16、切割器17、第二铰点18、提升臂19、三位四通阀20和蓄能器21。

支撑梁9布置在悬挂式割草机的前部。支撑梁9的上部设有上悬挂点6，支撑梁9的下部设有下悬挂左侧点10和下悬挂右侧点14。悬挂式割草机通过上悬挂点6、下悬挂左侧点10和下悬挂右侧点14挂接在拖拉机上。支撑梁9的右端设有第一安装孔。

旋转臂3布置在支撑梁9的左侧。旋转臂3的左端设有第二安装孔以及旋转臂上挂耳连接轴4。

如图2所示，倾斜销轴15穿过支撑梁9右端的第一安装孔以及旋转臂3左侧的第二安装孔将支撑梁9和旋转臂3可转动地连接。倾斜销轴15以及支撑梁9右端的第一安装孔向割草机的前进方向倾斜一定角度。优选地，倾斜销轴15向割草机的前进方向倾斜的角度为10°～20°。优选地，倾斜销轴15向割草机的前进方向倾斜的角度为15°。

提升臂19布置在旋转臂3的右侧。提升臂19在第一铰点2处通过销轴与旋转臂3的右端连接。提升液压缸1铰接在旋转臂3上，提升液压缸1的伸缩端铰接在提升臂19上。

切割器17布置在提升臂19的下面。切割器17的整体框架在第二铰点18处通过销轴与提升臂19的后端连接。接地滑板16布置在切割器17的下方，割草作业时，接地滑板16始终与地面接触。

如图3所示，倾斜销轴15与旋转臂上挂耳连接轴4在水平方向上间隔一定的距离c。当后置液压缸5向左收缩，拉动旋转臂3及切割器17围绕倾斜销轴15向后旋转时，能够完成切割器17向后上方运动的避障路径。

如图4所示，后置液压缸5为一个双作用单杆液压缸，后置液压缸5的右侧挂耳与旋转臂上挂耳连接轴4相连接，后置液压缸左侧挂耳8与支撑梁9通过一固定轴连接。

旋转臂3左侧的第二安装孔与倾斜销轴15配合，后置液压缸5在执行伸缩动作时推动或拉动旋转臂上挂耳连接轴4，使旋转臂3绕倾斜销轴15向前或向后旋转。

提升臂19通过第二铰点18连接切割器17等工作部件，故后置液压缸5在执行伸出和拉伸动作时，带动旋转臂3和切割器17等工作部件一起绕倾斜销轴15旋转。

齿轮箱12安装在支撑梁9的下端。将动力从拖拉机动力输出轴传输至切割器17。

图5为后置液压缸5的液压线路连接示意图。图6为后置液压缸5的液压系统原理图。液压泵与三位四通阀20是拖拉机上的液压元件，三位四通阀20位于拖拉机驾驶室。

如图5所示，后置液压缸5的左侧缸腔通过一根液压油管11接至四通管接头的第一接口，四通管接头的第二接口与蓄能器21连接，四通管接头的第三接口通过一根液压油管11连接至三位四通阀20的工作油口A，四通管接头的第四接口通过液压管11连接二位二通电磁换向阀13，二位二通电磁换向阀13再通过液压管11连接至第一三通管接头的第一接口，第一三通管接头的第二接口连接后置液压缸5的右侧缸腔，第一三通管接头的第三接口通过一根液压油管11连接至三位四通阀20的工作油口B上，三位四通阀20的进油口P通过液压管11与拖拉机内液压泵连接，回油口T连接拖拉机内的液压油箱。同时与后置液压缸5的左侧缸腔连接的液压油管11通过第二三通管接头连接液压油表7，能够感知后置液压缸5的左侧缸腔的液压油压力的大小。

当割草机在工作状态时，位于驾驶室内的液压系统的三位四通阀20处于中位，二位二通电磁换向阀13处于闭合状态，后置液压缸5的左侧缸腔的一端的液压油表7能够感知左侧缸腔内液压油的压力变化。

当割草机前进过程中遇到石块等障碍物时，后置液压缸5的左侧缸腔内的液压油受到挤压，油压显著增大，当测量后置液压缸5左侧缸腔内的油压的液压油表7压力达到设定的阈值时，二位二通电磁换向阀13自动换向至接通状态，此时左侧受到挤压的液压油一部分通过二位二通电磁换向阀13流入后置液压缸5的右侧缸腔，由于后置液压缸5左侧缸腔的截面积大于右侧缸腔的截面积，还有一部分液压油进入蓄能器21内，此时后置液压缸5执行收缩动作，拉动旋转臂3及切割器17绕前倾15°安装的倾斜销轴15向后旋转，切割器17完成一个向后上方运动的弧线状避障轨迹。切割器17的运动轨迹在高度上超过了障碍物，在拖拉机的牵引下割草机继续向前运动越过了障碍物。当障碍物消失，左侧缸腔内的液压油不再受到挤压，液压油表7测量的油压压力迅速降低，切割器17在重力作用下拉动后置液压缸5的右侧挂耳，使后置液压缸5右侧缸腔以及蓄能器21内的液压油流回到左侧，即后置液压缸5执行伸出动作，切割器17在重力作用下回到原来位置，割草机继续作业。

图7为切割器17前倾形成切割倾角的右视图。支撑梁9与旋转臂3之间的倾斜销轴15、旋转臂3、提升臂19和切割器17等工作部件整体前倾一定角度，前倾角度和倾斜销轴15的倾斜角度相等。

图8为切割器避障时向后回转一定角度的俯视图；图9为切割器避障时向后回转一定角度的正视图。可以看到此时割草机的切割器17就会被向上提升Δh高度，凭借该提升高度，切割器可以越过障碍物。

图10为三维坐标系中第二铰点18绕倾斜销轴15旋转的运动轨迹图，以进一步补充倾斜销轴15前倾角度θ与切割器17抬升高度△h的关系，利用空间解析几何的基本理论来计算各参数之间的函数关系。

以竖直向上方向为坐标系z轴方向，原点为O点，提升液压缸1、提升臂19所在的平面为xz平面，且第二铰点18位于x轴上，将第二铰点18简化为P点，其坐标为(b,0,0)，倾斜销轴15位于坐标系中的yz平面内，前倾角度为θ，其方向向量为(0，a，1)，P₀为P点运动轨迹上的一点，其坐标为(x₀,y₀,Δh)，故在P₀点，切割器17被抬升了△h高度，此时P₀点相对于P点顺时针旋转了

角度。

由三角函数，有：

tanθ＝a 公式1

由于点P(b，0，0)绕倾斜销轴15旋转的轨迹位于垂直于倾斜销轴15的平面内，倾斜销轴15方向向量为(0，a，1)，故此垂直平面的方程为：

ay+z＝0 公式2

点P(b，0，0)绕倾斜销轴15旋转的轨迹应位于过原点O，半径为b的球面上，该球面的方程为：

x²+y²+z²＝b² 公式3

公式1、公式2和公式3的共同解集就是点P(b，0，0)绕倾斜销轴15旋转的轨迹方程。

对于3.2m的大幅宽割草机，第二铰点18到倾斜销轴15的距离b为2090mm左右，当倾斜销轴15前倾角度θ取15°，第二铰点18向上提升高度△h为100mm时，P₀点的坐标值为(2055,-307,100)，此时P₀点相对于P点顺时针旋转了10.3°，即切割器避障时绕倾斜销轴15向后回转10.3°。

优选地，当切割器避障时绕倾斜销轴15向后回转10°时，割草机的切割器17会被向上提升100mm的高度。

一种悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制方法，包括以下步骤：

1、割草机支撑梁9与旋转臂3之间通过一个倾斜销轴15连接，旋转臂3与提升臂19在第一铰点2处通过销轴连接，提升臂19与切割器17主体在第二铰点18处通过销轴连接。

2、后置液压缸5为一个双作用单杆液压缸，其右侧挂耳与旋转臂上挂耳连接轴4连接，后置液压缸左侧挂耳8与支撑梁9通过一根轴连接。后置液压缸5的左侧缸腔通过一根液压油管11接至四通管接头的第一接口，四通管接头的第二接口与蓄能器21连接，四通管接头的第三接口通过一根液压油管11连接至三位四通阀20的工作油口A，四通管接头的第四接口通过液压管11连接二位二通电磁换向阀13，二位二通电磁换向阀13再通过液压管11连接至第一三通管接头的第一接口，第一三通管接头的第二接口连接后置液压缸5的右侧缸腔，第一三通管接头的第三接口通过一根液压油管11连接至三位四通阀20的工作油口B上，三位四通阀20的进油口P通过液压管11与拖拉机内液压泵连接，回油口T连接拖拉机内的液压油箱。同时与后置液压缸5的左侧缸腔连接的液压油管11通过第二三通管接头连接液压油表7，能够感知后置液压缸5的左侧缸腔的液压油压力的大小。

3、悬挂式割草机通过上悬挂点6、下悬挂左侧点10和下悬挂右侧点14挂接在拖拉机上。后置液压缸5通过伸缩推动或拉动旋转臂3、提升臂19以及切割器17，当后置液压缸5伸出至最长，此时提升臂19、切割器17和支撑梁9位于同一竖直面上。

再通过提升液压缸1调节切割器17的接地状态，使切割器17的接地滑板16接触地面。

由于割草机支撑梁9与旋转臂3之间通过一个倾斜销轴15连接，旋转臂3、提升臂19和切割器17整体会随着倾斜销轴15向前倾斜15°，使切割器17保持一个前倾15°的切割倾角，使割刀更接近地面，降低割茬。

当调整完毕后，割草机开始在拖拉机的牵引下向前割草作业。

4、当割草机在工作状态时，位于拖拉机驾驶室内的液压系统三位四通阀20处于中位，二位二通电磁换向阀13处于闭合状态，后置液压缸5的左侧缸腔一端连接的液压油表7可感知缸腔内液压油的压力变化。

当割草机前进过程中遇到石块等障碍物时，后置液压缸5的左侧缸腔内的液压油受到挤压，油压显著增大，当测量后置液压缸5左侧缸腔内的油压的液压油表7压力达到设定的阈值时，二位二通电磁换向阀13自动换向至接通状态，此时左侧受到挤压的液压油一部分通过二位二通电磁换向阀13流入后置液压缸5的右侧缸腔，由于后置液压缸5左侧缸腔的截面积大于右侧缸腔的截面积，还有一部分液压油进入蓄能器21内，此时后置液压缸5执行收缩动作，拉动旋转臂3及切割器17绕前倾15°安装的倾斜销轴15向后旋转，切割器17完成一个向后上方运动的弧线状避障轨迹。切割器17的运动轨迹在高度上超过了障碍物，在拖拉机的牵引下割草机继续向前运动越过了障碍物。当障碍物消失，左侧缸腔内的液压油不再受到挤压，液压油表7测量的油压压力迅速降低，切割器17在重力作用下拉动后置液压缸5的右侧挂耳，使后置液压缸5右侧缸腔以及蓄能器21内的液压油流回到左侧，即后置液压缸5执行伸出动作，切割器17在重力作用下回到原来位置，割草机继续作业，完成了避开障碍物的动作。

Claims (8)

1.一种悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置，其特征在于：所述装置包括提升液压缸(1)、第一铰点(2)、旋转臂(3)、旋转臂上挂耳连接轴(4)、后置液压缸(5)、液压油表(7)、后置液压缸左侧挂耳(8)、支撑梁(9)、液压油管(11)、齿轮箱(12)、二位二通电磁换向阀(13)、倾斜销轴(15)、接地滑板(16)、切割器(17)、第二铰点(18)、提升臂(19)、三位四通阀(20)和蓄能器(21)；

支撑梁(9)布置在悬挂式割草机的前部，支撑梁(9)的右端设有第一安装孔；

旋转臂(3)布置在支撑梁(9)的后方，旋转臂(3)的左端设有第二安装孔以及旋转臂上挂耳连接轴(4)；

倾斜销轴(15)穿过支撑梁(9)右端的第一安装孔以及旋转臂(3)左侧的第二安装孔将支撑梁(9)和旋转臂(3)可转动地连接；倾斜销轴(15)以及支撑梁(9)右端的第一安装孔向割草机的前进方向倾斜一定角度；

提升臂(19)布置在旋转臂(3)的右侧；提升臂(19)在第一铰点(2)处通过销轴与旋转臂(3)的右端连接；提升液压缸(1)的固定端固定在旋转臂(3)上，提升液压缸(1)的伸缩端固定在提升臂(19)上；

切割器(17)布置在提升臂(19)的后方；切割器(17)在第二铰点(18)处通过销轴与提升臂(19)的后端连接；接地滑板(16)布置在切割器(17)的下方，割草作业时，接地滑板(16)始终与地面接触；

后置液压缸(5)为一个双作用单杆液压缸，后置液压缸(5)的右侧挂耳与旋转臂上挂耳连接轴(4)相连接，后置液压缸左侧挂耳(8)与支撑梁(9)通过一固定轴连接；

齿轮箱(12)安装在支撑梁(9)的下端；将动力从拖拉机动力输出轴传输至切割器(17)；

液压泵与三位四通阀(20)是拖拉机上的液压元件，三位四通阀(20)位于拖拉机驾驶室；

后置液压缸(5)的左侧缸腔通过一根液压油管(11)接至四通管接头上的第一接口，四通管接头的第二接口与蓄能器(21)连接，四通管接头的第三接口通过一根液压油管(11)连接至三位四通阀(20)的工作油口A，四通管接头的第四接口通过液压油管(11)连接二位二通电磁换向阀(13)，二位二通电磁换向阀(13)再通过液压油管(11)连接至第一三通管接头的第一接口，第一三通管接头的第二接口连接后置液压缸(5)的右侧缸腔，三通管接头的第三接口通过一根液压油管(11)连接至三位四通阀(20)的工作油口B上，三位四通阀(20)的进油口P通过液压油管(11)与拖拉机内液压泵连接，回油口T连接拖拉机内的液压油箱；同时与后置液压缸(5)的左侧缸腔连接的液压油管(11)通过第二三通管接头连接液压油表(7)，能够感知后置液压缸(5)的左侧缸腔的液压油压力的大小。

2.如权利要求1所述的悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置，其特征在于：支撑梁(9)的上部设有上悬挂点(6)，支撑梁(9)的下部设有下悬挂左侧点(10)和下悬挂右侧点(14)。

3.如权利要求1所述的悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置，其特征在于：倾斜销轴(15)向割草机的前进方向倾斜的角度为10°～20°。

4.如权利要求1所述的悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置，其特征在于：倾斜销轴(15)向割草机的前进方向倾斜的角度为15°。

5.如权利要求1所述的悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置，其特征在于：倾斜销轴(15)与旋转臂上挂耳连接轴(4)在水平方向上间隔一定的距离c。

6.一种利用权利要求1～5所述的悬挂式割草机避障轨迹与切割倾角控制装置的避障轨迹与切割倾角控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)割草机支撑梁(9)与旋转臂(3)之间通过倾斜销轴(15)连接，旋转臂(3)与提升臂(19)在第一铰点(2)处通过销轴连接，提升臂(19)与切割器(17)主体在第二铰点(18)处通过销轴连接；

2)后置液压缸(5)为一个双作用单杆液压缸，后置液压缸(5)的左侧缸腔通过一根液压油管(11)接至四通管接头的第一接口，四通管接头的第二接口与蓄能器(21)连接，四通管接头的第三接口通过一根液压油管(11)连接至三位四通阀(20)的工作油口A，四通管接头的第四接口通过液压油管(11)连接二位二通电磁换向阀(13)，二位二通电磁换向阀(13)再通过液压油管(11)连接至第一三通管接头的第一接口，第一三通管接头的第二接口连接后置液压缸(5)的右侧缸腔，第一三通管接头的第三接口通过一根液压油管(11)连接至三位四通阀(20)的工作油口B上，三位四通阀(20)的进油口P通过液压油管(11)与拖拉机内液压泵连接，回油口T连接拖拉机内的液压油箱；同时与后置液压缸(5)的左侧缸腔连接的液压油管(11)通过第二三通管接头连接液压油表(7)，能够感知后置液压缸(5)的左侧缸腔的液压油压力的大小；

3)悬挂式割草机通过上悬挂点(6)、下悬挂左侧点(10)和下悬挂右侧点(14)挂接在拖拉机上；后置液压缸(5)通过伸缩推动或拉动旋转臂(3)、提升臂(19)以及切割器(17)，当后置液压缸(5)伸出至最长，此时提升臂(19)、切割器(17)和支撑梁(9)位于同一竖直面上；

再通过提升液压缸(1)调节切割器(17)的接地状态，使切割器(17)的接地滑板(16)接触地面；

由于割草机支撑梁(9)与旋转臂(3)之间通过一个倾斜销轴(15)连接，旋转臂(3)、提升臂(19)和切割器(17)整体会随着倾斜销轴(15)向割草机的前进方向倾斜10°～20°，使切割器(17)保持一定的切割倾角，使割刀更接近地面，降低割茬；

当调整完毕后，割草机开始在拖拉机的牵引下向前割草作业；

4)当割草机在工作状态时，位于拖拉机驾驶室内的液压系统三位四通阀(20)处于中位，二位二通电磁换向阀(13)处于闭合状态，后置液压缸(5)的左侧缸腔一端连接的液压油表(7)能够感知缸腔内液压油的压力变化；

当割草机前进过程中遇到障碍物时，后置液压缸(5)的左侧缸腔内的液压油受到挤压，油压显著增大，当测量后置液压缸(5)左侧缸腔内的油压的液压油表(7)压力达到设定的阈值时，二位二通电磁换向阀(13)自动换向至接通状态，此时左侧受到挤压的液压油一部分通过二位二通电磁换向阀(13)流入后置液压缸(5)的右侧缸腔，由于后置液压缸(5)左侧缸腔的截面积大于右侧缸腔的截面积，还有一部分液压油进入蓄能器(21)内，此时后置液压缸(5)执行收缩动作，拉动旋转臂(3)及切割器(17)绕前倾15°安装的倾斜销轴(15)向后旋转，切割器(17)完成一个向后上方运动的弧线状避障轨迹；切割器(17)的运动轨迹在高度上超过了障碍物，在拖拉机的牵引下割草机继续向前运动越过了障碍物；当障碍物消失，左侧缸腔内的液压油不再受到挤压，液压油表(7)测量的油压压力迅速降低，切割器(17)在重力作用下拉动后置液压缸(5)的右侧挂耳，使后置液压缸(5)右侧缸腔以及蓄能器(21)内的液压油流回到左侧，即后置液压缸(5)执行伸出动作，切割器(17)在重力作用下回到原来位置，割草机继续作业，完成了避开障碍物的动作。

7.如权利要求6所述的避障轨迹与切割倾角控制方法，其特征在于：倾斜销轴(15)向割草机的前进方向倾斜的角度为10°～20°。

8.如权利要求6所述的避障轨迹与切割倾角控制方法，其特征在于：倾斜销轴(15)向割草机的前进方向倾斜的角度为15°。

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