CN114467394B - 一种悬挂升降自动平衡系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种悬挂升降自动平衡系统及其控制方法，所述悬挂升降自动平衡系统包括挂接主体、主体支座、悬挂件、三点悬挂升降装置、传感器组件以及控制组件，通过设置前后平衡油缸、第一平衡油缸以及第二平衡油缸代替机械式拉杆结构使所述挂接主体、所述主体支座与所述悬挂件之间通过形成三点悬挂结构，利用前后平衡油缸、第一平衡油缸、第二平衡油缸以及升降油缸的设置，进一步结合所述传感器组件中双轴角倾角传感器以及角度传感器的设置，对悬挂件本体的前后倾角、高度位置以及左右倾角进行实时监测，结合电液控制技术实现悬挂件姿态随挂接主体姿态变化进行自动调节，应用于农业场景中可同时实现坡地仿形作业及平整作业，确保整地及播种效果。

Description

一种悬挂升降自动平衡系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，特别是涉及一种悬挂升降自动平衡系统及其控制方法。

背景技术

随着智慧农业、无人驾驶农机技术在农业领域的使用广泛和纵深发展，智能农机已成为实现无人驾驶技术发展的必要条件，只有农机实现了智能化控制，才能确保智慧农业以及无人驾驶技术的推广使用。

农业场景主要涉及耕、种、管和收四个环节，拖拉机作为农业场景中应用最为广泛、用途最多的农机动力源，通过挂接不同的悬挂件实现农业场景中耕整地、播种和运输环节。作为农业场景中的耕种环节，其作业质量直接影响到农作物后期的生长、生产和产量。这两个环节主要是利用拖拉机通过后三点悬挂升降系统完成牵引作业，其作业质量与拖拉机悬挂升降平衡位置系统关系极为密切。

传统拖拉机的三点悬挂升降是通过升降油缸、上拉杆总成、左右两侧提升杆总成、左右两侧下拉杆总成，左右限位杆完成悬挂件的挂接和升降作业。除悬挂升降由油缸实现外，其余都是依靠手工进行反复多次调节来完成悬挂件前后、左右的水平，而且调节后在作业过程中由于地形和工况变化不能实时调整悬挂件左右、前后水平，使悬挂件无法实现仿形作业和平整作业的需求，更无法实现自动驾驶控制技术的实施。

发明内容

基于此，本发明的目的在于解决现有技术中存在的至少一个技术问题，提供一种悬挂升降自动平衡系统，其具有可同时实现仿地形作业及平整作业的优点。

一种悬挂升降自动平衡系统，其包括挂接主体、主体支座、悬挂件、三点悬挂升降装置、传感器组件以及控制组件；

所述挂接主体、所述主体支座与所述悬挂件之间通过所述三点悬挂升降装置形成三点悬挂结构；

所述悬挂件包括悬挂件本体、上悬挂、至少一个第一支座以及至少一个第二支座，所述上悬挂安装于所述悬挂件本体的上表面，若干所述第一支座以及若干所述第二支座均安装于所述悬挂件本体朝向所述挂接主体的一侧，并关于所述悬挂件本体的横向中心线对称设置；

所述三点悬挂升降装置包括第一下拉杆总成、第二下拉杆总成、前后平衡油缸、提升摆臂、升降油缸、第一平衡油缸以及第二平衡油缸；

所述第一下拉杆总成一端与所述第一支座连接，另一端与所述主体支座连接；所述第二下拉杆总成一端与所述第二支座连接，另一端与所述主体支座连接；所述前后平衡油缸一端与所述上悬挂连接，另一端与所述挂接主体连接；

所述提升摆臂包括摆臂支承轴以及至少两个摆臂本体，所述摆臂支承轴固定于所述挂接主体，所述摆臂本体呈T型结构，具有三个位于端部的连接孔，每个连接孔中设置有连接销，并通过所述连接销分别与所述第一平衡油缸或所述第二平衡油缸、所述第一升降油缸或所述第二升降油缸以及所述挂接主体活动连接；

所述升降油缸包括第一升降油缸以及第二升降油缸；

所述第一升降油缸与所述第二升降油缸分别设置于所述摆臂支承轴两端，其中所述第一升降油缸一端与所述主体支座连接，另一端与对应一侧的摆臂本体连接，并可驱动所述摆臂本体绕所述摆臂支承轴的轴向转动；所述第二升降油缸一端与所述主体支座连接，另一端与对应一侧的摆臂本体连接，并可驱动所述摆臂本体绕所述摆臂支承轴的轴向转动；

所述第一平衡油缸与所述第二平衡油缸分别设置于所述摆臂支承轴两端；所述第一平衡油缸一端与对应一侧的摆臂本体连接，另一端与所述第一下拉杆总成连接；所述第二平衡油缸一端与对应一侧的摆臂本体连接，另一端与所述第二下拉杆总成连接；

所述传感器组件包括双轴角倾角传感器以及角度传感器；所述双轴角倾角传感器设置于所述悬挂件本体表面；所述角度传感器设置于所述提升摆臂；

所述控制组件分别与所述双轴角倾角传感器以及所述角度传感器信号连接，其接收并分析所述双轴角倾角传感器和/或所述角度传感器检测发送的数据，以获取分析结果并基于所述分析结果分别控制所述前后平衡油缸、所述升降油缸、所述第一平衡油缸、所述第二平衡油缸的动作。

本发明实施例所述悬挂升降自动平衡系统，所述三点悬挂升降装置通过设置前后平衡油缸、第一平衡油缸以及第二平衡油缸代替机械式拉杆结构使所述挂接主体、所述主体支座以及悬挂件形成三点悬挂结构，利用前后平衡油缸实现对所述悬挂件前后倾角进行调节，利用升降油缸实现对所述悬挂件高度位置的调节，同时配合第一平衡油缸以及第二平衡油缸的设置，使得能够对所述悬挂件的左右倾角进行调节，在所述农机具的高度调节过程中能够保持所述悬挂件的左右平衡；进一步结合所述传感器组件中双轴角倾角传感器以及角度传感器的设置，对所述悬挂件本体的前后倾角、高度位置以及左右倾角进行实时监测，结合电液控制技术实现悬挂件姿态随挂接主体姿态变化进行自动调节，实现自适应功能，应用于农业场景中可同时实现坡地仿形作业及平整作业，确保整地及播种效果。

通过左右两侧升降油缸的设置，能够自两侧同时对所述悬挂件提供升降作用力，使升降操作更为平稳。

进一步地，所述控制组件包括MCU模块以及电控阀组；

所述MCU模块分别与所述双轴角倾角传感器以及所述角度传感器信号连接，其接收并分析所述双轴角倾角传感器和/或所述角度传感器检测发送的数据，以获取分析结果并发送信号指令；

所述电控阀组与所述MCU模块信号连接，所述电控阀组分别通过管路与所述前后平衡油缸、所述第一升降油缸、所述第二升降油缸、所述第一平衡油缸以及所述第二平衡油缸相连通；所述电控阀组接收所述信号指令，并基于所述信号指令控制所述前后平衡油缸、所述第一升降油缸、所述第二升降油缸、所述第一平衡油缸、所述第二平衡油缸的动作。

所述MCU模块，即微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，其能够根据预设程序对传感器监测到的数据进行融合算法解析，并生成相应信号指令；所述电控阀组其通过若干电磁阀的设置，可改变管路中的液体流动方向，进而改变油缸的伸出或收回动作。

进一步地，所述第一升降油缸与所述第二升降油缸同向设置；所述第一平衡油缸与所述第二平衡油缸同向设置；所述第一下拉杆总成与所述第一支座、所述第二下拉杆总成与所述第二支座以及所述前后平衡油缸与所述上悬挂均通过销轴活动连接。

进一步地，所述前后平衡油缸的无杆腔通过第一前后输油通道与所述电控阀组相连通，所述前后平衡油缸的有杆腔通过第二前后输油通道与所述电控阀组相连通；

所述第一升降油缸的无杆腔以及所述第二升降油缸的无杆腔通过第一升降输油通道与所述电控阀组相连通，所述第一升降油缸的有杆腔以及所述第二升降油缸的有杆腔通过第二升降输油通道与所述电控阀组相连通；此设置可实现所述第一升降油缸与所述第二升降油缸的同步伸出或同步收回；

所述第一平衡油缸的无杆腔通过第一平衡输油通道与所述电控阀组相连通，所述第一平衡油缸的有杆腔通过第二平衡输油通道与所述电控阀组相连通；所述第二平衡油缸的无杆腔通过第一平衡连接通道与所述第二平衡输油通道相连通，所述第二平衡油缸的有杆腔通过第二平衡连接通道与所述第一平衡输油通道相连通；此设置可实现所述第一平衡油缸与所述第二平衡油缸的反向动作，以确保所述悬挂件的左右平衡，且可实现左右倾角调节。

进一步地，所述上悬挂包括至少两个悬臂本体，所述悬臂本体沿所述悬挂件本体的横向中心线对称设置，其一端安装于所述悬挂件本体上表面的靠近前侧部分或靠近后侧部分，另一端与所述前后平衡油缸活动连接，使所述悬挂件本体的固定更为稳定。

进一步地，所述双轴角倾角传感器设置于所述悬挂件本体上表面的中心位置处；所述角度传感器设置于所述摆臂支承轴中部。所述双轴角倾角传感器与所述角度传感器的设置位置以便于其对所述悬挂件本体的位置进行监测。

另外，本发明实施例还提供一种悬挂升降自动平衡系统的控制方法，所述MCU模块接收并分析所述双轴角倾角传感器和/或所述角度传感器检测发送的数据，并生成相应信号指令；所述电控阀组接收所述信号指令，并基于所述信号指令通过改变对应管路内的液体流动方向以控制所述前后平衡油缸、所述升降油缸、所述第一平衡油缸以及所述第二平衡油缸的动作。

进一步地，所述双轴角倾角传感器用于采集所述悬挂件本体的前后倾角数据以及左右倾角数据；

所述MCU模块接收并分析所述双轴角倾角传感器检测发送的数据，以生成前后调节信号指令和/或左右调节信号指令；

所述电控阀组接收并基于所述前后调节信号指令控制所述前后平衡油缸的动作；所述电控阀组接收并基于所述左右调节信号指令控制所述第一平衡油缸以及所述第二平衡油缸的动作。

进一步地，所述角度传感器用于采集所述悬挂件本体的高低位置数据；

所述MCU模块接收并分析所述角度传感器检测发送的数据，以生成升降调节信号指令；所述电控阀组接收并基于所述升降调节信号指令控制所述升降油缸的动作。本发明实施例所述悬挂升降自动平衡系统，所述三点悬挂升降装置通过设置前后平衡油缸、第一平衡油缸以及第二平衡油缸代替机械式拉杆结构使所述挂接主体、所述主体支座以及悬挂件形成三点悬挂结构，利用前后平衡油缸实现对所述悬挂件前后倾角进行调节，利用升降油缸实现对所述悬挂件高度位置的调节，同时配合第一平衡油缸以及第二平衡油缸的设置，进一步对第一平衡油缸以及第二平衡油缸的油路进行优化设计，第一平衡油缸以及第二平衡油缸两者伸出和收回的反向动作，使得能够对所述悬挂件的左右倾角进行调节，在所述农机具的高度调节过程中能够保持所述悬挂件的左右平衡；进一步结合所述传感器组件中双轴角倾角传感器以及角度传感器的设置，对所述悬挂件本体的前后倾角、高度位置以及左右倾角进行实时监测，结合电液控制技术实现悬挂件姿态随挂接主体姿态变化进行自动调节，实现自适应功能，应用于农业场景中可同时实现坡地仿形作业及平整作业，确保整地及播种效果。

本发明实施例所述悬挂升降自动平衡系统的控制方法，其利用所述传感器组件对所述悬挂件本体的前后倾角、高度位置以及左右倾角进行实时监测，利用控制组件中MCU模块的融合算法解析，生成相应信号指令并进一步结合电液控制技术实现悬挂件姿态随挂接主体姿态变化进行自动调节，自动化程度高，可实现无人驾驶操作，符合农业生产现代化趋势。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明实施例1所述悬挂升降自动平衡系统结构整体示意图；

图2为本发明实施例1所述悬挂升降自动平衡系统侧视示意图；

图3为本发明实施例1所述悬挂升降自动平衡系统俯视示意图；

图4为图2所示B-B向剖视示意图；

图5为图2所示A-A向剖视示意图；

图6为本发明实施例2所述悬挂升降自动平衡系统的控制方法逻辑控制图一；

图7为本发明实施例2所述悬挂升降自动平衡系统的控制方法逻辑控制图二。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

请参照图1-3，图1为本发明实施例1所述悬挂升降自动平衡系统结构整体示意图，图2为本发明实施例1所述悬挂升降自动平衡系统侧视示意图，图3为本发明实施例1所述悬挂升降自动平衡系统俯视示意图，如图所示，本发明实施例提供一种悬挂升降自动平衡系统，其包括挂接主体1、主体支座2、悬挂件3、三点悬挂升降装置4、传感器组件5以及控制组件6；

挂接主体1、主体支座2与悬挂件3之间通过三点悬挂升降装置4形成三点悬挂结构；

悬挂件3包括悬挂件本体31、上悬挂32、至少一个第一支座33以及至少一个第二支座34，上悬挂32安装于悬挂件本体31的上表面，若干第一支座33以及若干第二支座34均安装于悬挂件本体31朝向挂接主体1的一侧，并关于悬挂件本体31的的横向中心线Ⅰ对称设置；

三点悬挂升降装置4包括第一下拉杆总成41、第二下拉杆总成42、前后平衡油缸43、提升摆臂44、升降油缸、第一平衡油缸45以及第二平衡油缸46；

第一下拉杆总成41一端与第一支座33连接，另一端与主体支座2连接；第二下拉杆总成42一端与第二支座34连接，另一端与主体支座2连接；前后平衡油缸43一端与上悬挂32连接，另一端与挂接主体1连接；提升摆臂44活动连接于挂接主体1；所述升降油缸一端与提升摆臂44连接，另一端与主体支座2连接；第一平衡油缸45一端与提升摆臂44连接，另一端与第一下拉杆总成41连接；第二平衡油缸46一端与提升摆臂44连接，另一端与第二下拉杆总成42连接；

传感器组件5包括双轴角倾角传感器51以及角度传感器52；双轴角倾角传感器51设置于悬挂件本体31表面；角度传感器52设置于提升摆臂44；

控制组件6分别与双轴角倾角传感器51以及角度传感器52信号连接，其接收并分析双轴角倾角传感器51和/或角度传感器52检测发送的数据，以获取分析结果并基于所述分析结果分别控制前后平衡油缸43、所述升降油缸、第一平衡油缸45、第二平衡油缸46的动作。

本发明实施例1所述悬挂升降自动平衡系统，三点悬挂升降装置4通过设置前后平衡油缸43、第一平衡油缸45以及第二平衡油缸46代替机械式拉杆结构使挂接主体1、主体支座2以及悬挂件3形成三点悬挂结构，利用前后平衡油缸43实现对悬挂件3前后倾角进行调节，利用升降油缸实现对悬挂件3高度位置的调节，同时配合第一平衡油缸45以及第二平衡油缸46的设置，使得能够对悬挂件3的左右倾角进行调节，在所述农机具的高度调节过程中能够保持悬挂件3的左右平衡；进一步结合传感器组件5中双轴角倾角传感器51以及角度传感器52的设置，对悬挂件本体31的前后倾角、高度位置以及左右倾角进行实时监测，结合电液控制技术实现悬挂件3姿态随挂接主体1姿态变化进行自动调节，实现自适应功能，应用于农业场景中可同时实现坡地仿形作业及平整作业，确保整地及播种效果。

本发明实施例1中所述悬挂升降自动平衡系统其可应用至农用拖拉机、公路铺设压路机或者除雪机等结构上，可实现无人驾驶技术的操作，在本实施例中以其应用于农用技术领域，即在农用拖拉机中的应用作为距离进行详细说明，对应地挂接主体1为拖拉机本体，悬挂件3为农机具，如对应用于进行耕整、播种、收割等的相关挂接工具。

作为一种可选实施方式，在本实施例中，提升摆臂44包括摆臂支承轴441以及至少两个摆臂本体442，摆臂支承轴441固定于挂接主体1，每一摆臂本体442的端部均与摆臂支承轴441转动连接；

所述升降油缸包括第一升降油缸47以及第二升降油缸48；

第一升降油缸47与第二升降油缸48分别设置于摆臂支承轴441两端，其中第一升降油缸47一端与主体支座2连接，另一端与对应一侧的摆臂本体442连接，并可驱动摆臂本体442绕摆臂支承轴441的轴向转动；第二升降油缸48一端与主体支座2连接，另一端与对应一侧的摆臂本体442连接，并可驱动摆臂本体442绕摆臂支承轴441的轴向转动；

第一平衡油缸45与第二平衡油缸46分别设置于摆臂支承轴441两端，并分别与对应一侧的摆臂本体442端部活动连接。

进一步优选地，在本实施例中，摆臂本体442可呈T型结构，具有三个位于端部的连接孔，每个连接孔中设置有连接销，并通过所述连接销分别与第一平衡油缸45或第二平衡油缸46、第一升降油缸47或第二升降油缸48以及挂接主体1活动连接。

通过左右两侧升降油缸的设置，能够自两侧同时对悬挂件3提供升降作用力，使升降操作更为平稳。

其中本实施例悬挂件本体31的前侧以及后侧为相对于挂接主体1而言的，当悬挂件3悬挂于挂接主体1前方时，其背向挂接主体1的一侧为前侧，朝向挂接主体1的一侧为后侧；上悬挂32包括至少两个悬臂本体321，悬臂本体321沿悬挂件本体31的横向中心线Ⅰ对称设置，其一端安装于悬挂件本体31上表面的靠近前侧部分或靠近后侧部分，另一端与前后平衡油缸43活动连接，使悬挂件本体31的固定更为稳定。而在本实施例中，悬挂件3为悬挂于挂接主体1后方，故如图中所示，其朝向挂接主体1的一侧为前侧P1，背向挂接主体1的一侧为后侧P2，悬臂本体321的端部安装于悬挂件3上表面的靠近后侧部分P2转动连接。

双轴角倾角传感器51设置于悬挂件本体31上表面的中心位置处；角度传感器52设置于摆臂支承轴441中部。双轴角倾角传感器51与角度传感器52的设置位置以便于其对悬挂件本体31的位置进行监测。

控制组件6包括MCU模块61以及电控阀组62；

MCU模块61分别与双轴角倾角传感器51以及角度传感器52信号连接，其接收并分析双轴角倾角传感器51和/或角度传感器52检测发送的数据，以获取分析结果并发送信号指令；

电控阀组62与MCU模块61信号连接，电控阀组62分别通过管路与前后平衡油缸43、第一升降油缸47、第二升降油缸48、第一平衡油缸45以及第二平衡油缸46相连通；电控阀组62接收所述信号指令，并基于所述信号指令控制前后平衡油缸43、第一升降油缸47、第二升降油缸48、第一平衡油缸45、第二平衡油缸46的动作。

MCU模块61，即微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)，其能够根据预设程序对传感器监测到的数据进行融合算法解析，并生成相应信号指令；电控阀组62其通过若干电磁阀的设置，可改变管路中的液体流动方向，进而改变油缸的伸出或收回动作。

进一步地，第一升降油缸47与第二升降油缸48同向设置，即如在本实施例中，第一升降油缸47的油缸座和第二升降油缸48的油缸座均与主体支座2连接，第一升降油缸47的活塞杆和第二升降油缸48的活塞杆与摆臂本体442连接；或者在其他实施方式中，还可以是第一升降油缸47的油缸座和第二升降油缸48的油缸座分别与摆臂本体442连接，第一升降油缸47的活塞杆和第二升降油缸48的活塞杆与主体支座2连接；

第一平衡油缸45与第二平衡油缸46同向设置，即如在本实施例中，第一平衡油缸45的油缸座与第一下拉杆总成41连接，具体为与第一下拉杆总成41的中部连接，第一平衡油缸45的活塞杆与摆臂本体442连接；第二平衡油缸46的油缸座与第二下拉杆总成42连接，具体为与第二下拉杆总成42的中部连接，第二平衡油缸46的活塞杆与摆臂本体442连接；或者在其他实施方式中，还可以是第一平衡油缸45的油缸座与摆臂本体442连接，第一平衡油缸45的活塞杆与第一下拉杆总成41连接，第二平衡油缸46的油缸座与摆臂本体442连接，第二平衡油缸46的活塞杆与第二下拉杆总成42连接。

进一步地，第一下拉杆总成41与第一支座33、第二下拉杆总成42与第二支座34以及前后平衡油缸43与上悬挂32均通过销轴7活动连接。

前后平衡油缸43为用于对农机具的前后倾角进行调节，具体地：

请参照图3，前后平衡油缸43的油缸座设置有第一前后接头B5以及第二前后接头A5，第一前后接头B5与前后平衡油缸43的无杆腔相连通，第二前后接头A5与前后平衡油缸43的有杆腔相连通；第一前后接头B5通过第一前后输油通道431与电控阀组62相连通，第二前后接头A5通过第二前后输油通道432与电控阀组62相连通。

通过电控阀组62对第一前后输油通道431以及第二前后输油通道432内液体流动方向的控制，利用液体进入前后平衡油缸43的有杆腔或无杆腔，或液体自前后平衡油缸43的有杆腔或无杆腔流出，可控制前后平衡油缸43的有杆腔以及无杆腔内的液体压力，进而控制前后平衡油缸43的活塞杆的伸出及收回动作，进而对所述农机具的靠近后侧部分进行抬升或降低，达到调节农机具前后倾角的目的。

第一升降油缸47以及第二升降油缸48配合用于对农机具的高低位置进行调节，具体地：

请参照图4，图4为图2所示B-B向剖视示意图，如图所示，第一升降油缸47的油缸座设置有两个第一升降接头(B3、A3)，两个第一升降接头(B3、A3)分别与第一升降油缸47的无杆腔以及有杆腔相连通；

第二升降油缸48的油缸座设置有两个第二升降接头(B4、A4)，两个第二升降接头(B4、A4)分别与第二升降油缸48的无杆腔以及有杆腔相连通；

第一升降油缸47的无杆腔与第二升降油缸48的无杆腔通过第一升降连接通道471相连通，即第一升降连接通道471的一端和与无杆腔对应连通的第一升降接头B3相连通，另一端和与无杆腔对应连通的第二升降接头B4相连通；第一升降连接通道471进一步通过第一升降输油通道481与电控阀组62相连通；

第一升降油缸47的有杆腔与第二升降油缸48的有杆腔通过第二升降连接通道472相连通，即第二升降连接通道472的一端和与有杆腔对应连通的第一升降接头A3相连通，另一端和与有杆腔对应连通的第二升降接头A4相连通；第二升降连接通道472进一步通过第二升降输油通道482与电控阀组62相连通；

通过电控阀组62对第一升降输油通道481以及第二升降输油通道482内液体流动方向的控制，利用液体同时进入第一升降油缸47以及第二升降油缸48的有杆腔或无杆腔，或液体同时自所述进入第一升降油缸47的无杆腔以及第二升降油缸48的无杆腔流出，可控制第一升降油缸47的有杆腔以及无杆腔、第二升降油缸48的有杆腔以及无杆腔内的液体压力，进而控制第一升降油缸47活塞杆以及第二升降油缸48活塞杆的同步伸出及同步收回，进而对所述农机具整体进行抬升或降低，达到调节农机具高低位置的目的。

第二平衡油缸46以及第一平衡油缸45配合用于对农机具的左右倾角进行调节，具体地：

请参照图5，图5为图2所示A-A向剖视示意图，如图所示，第二平衡油缸46的油缸座设置有两个第二平衡接头(B2、A2)，两个第二平衡接头(B2、A2)分别与第二平衡油缸46的无杆腔以及有杆腔相连通；

第二平衡油缸46的无杆腔通过第一平衡输油通道461与电控阀组62相连通，即第一平衡输油通道461的一端对应和与无杆腔相连通的第一平衡接头B2连接，另一端和电控阀组62连接；

第二平衡油缸46的有杆腔通过第二平衡输油通道462与电控阀组62相连通，即第二平衡输油通道462的一端对应和与有杆腔相连通的第一平衡接头A2连接，另一端和电控阀组62连接。

第一平衡油缸45的油缸座设置有两个第一平衡接头(B1、A1)，两个第一平衡接头(B1、A1)分别与第一平衡油缸45的无杆腔以及有杆腔相连通；

第一平衡油缸45的有杆腔通过第一平衡连接通道451与第二平衡油缸46的无杆腔相连通，即第一平衡连接通道451的一端和对应与有杆腔连通的第一平衡接头A1连接，另一端和对应与无杆腔连通的第二平衡接头B2连接；

第一平衡油缸45的无杆腔通过第二平衡连接通道452与第一平衡油缸45的有杆腔相连通，即第二平衡连接通道452的一端和对应和对应与有杆腔连通的第一平衡接头连接B1，另一端和对应与无杆腔连通的第二平衡接头A2连接。

通过电控阀组62对第一平衡输油通道461以及第二平衡输油通道462内液体流动方向的控制，液体能够同时进入第一平衡油缸45的有杆腔以及第二平衡油缸46的无杆腔，同时自第一平衡油缸45的无杆腔以及第二平衡油缸46的有杆腔流出，或者液体能够同时进入第一平衡油缸45的无杆腔以及第二平衡油缸46的有杆腔，同时自第一平衡油缸45的有杆腔以及第二平衡油缸46的无杆腔流出，第一平衡油缸45的活塞杆伸出、第二平衡油缸46的活塞杆收回，或者第一平衡油缸45的活塞杆收回、第二平衡油缸46的活塞杆伸出，实现第一平衡油缸45与第二平衡油缸46的反向动作，以确保悬挂件3的左右平衡，且可实现左右倾角调节。

实施例2

本发明实施例2还提供一种实施例1所述悬挂升降自动平衡系统的控制方法，MCU模块61接收并分析双轴角倾角传感器51和/或角度传感器52检测发送的数据，并生成相应信号指令；电控阀组62接收所述信号指令，并基于所述信号指令通过改变对应管路内的液体流动方向以控制前后平衡油缸43、所述升降油缸、第一平衡油缸45以及第二平衡油缸46的动作。

在实际工作过程中，当拖拉机悬挂牵引农机具工作时，农机具作业的高低位置通过安装在提升摆臂44的支承轴上的角度传感器52实时监测；

角度传感器52采集所述农机具的高低位置数据；

MCU模块61接收并分析角度传感器52检测发送的数据，以生成升降调节信号指令；电控阀组62接收并基于所述升降调节信号指令控制所述升降油缸的动作。

具体地，请参照图1-2和4，如果角度传感器52监测到农机具位置低于预设位置时，角度传感器52把监测的角度值通过连接在其上的信号线发送至MCU模块61；MCU模块61接收所述高低位置数据并通过融合算法解析，生成并发送第一升降调节信号指令；电控液压阀组接收所述第一升降调节信号指令，并基于该指令通过控制液体流动方向，使电控液压阀组内的液体依次经过第一升降输油通道481、第一升降连接通道471同时进入至第一升降油缸47以及第二升降油缸48的无杆腔中，第一升降油缸47以及第二升降油缸48的有杆腔中原有的液体依次通过第二升降连接通道472、第二升降输油通道482流出并回流至所述电控液压阀组中；此时第一升降油缸47和第二升降油缸48的无杆腔内的液体压力推动活塞运动，使第一升降油缸47和第二升降油缸48的活塞杆同步伸出，带动摆臂本体442绕摆臂支承轴441转动，即如图2中绕摆臂支承轴441沿顺时针方向转动，进一步通过第一平衡油缸45以及第二平衡油缸46带动第一下拉杆总成41以及第二下拉杆总成42上升，进而使农机具抬升，角度传感器52监测到农机具达到需求后，MCU模块61停止给电控液压阀组下发送指令；

反之，如果角度传感器52监测到农机具位置偏高时，角度传感器52把监测的角度值通过连接在其上的信号线发送至MCU模块61，MCU模块61通过融合算法解析，生成并发送第二升降调节信号指令；电控液压阀组接收所述第二升降调节信号指令，并基于该指令通过改变液体流动方向，使电控液压阀组内的液体依次经过第二升降输油通道482、第二升降连接通道472同时进入至第一升降油缸47以及第二升降油缸48的有杆腔中，第一升降油缸47以及第二升降油缸48的无杆腔中原有的液体依次经第一升降连接通道471、第一升降输油通道481流出并回流至所述电控液压阀组中；此时第一升降油缸47和第二升降油缸48的有杆腔内的液体压力推动货代运动，使第一升降油缸47和第二升降油缸48的活塞杆同步收回，带动摆臂本体442绕摆臂支承轴441转动，即如图2中绕摆臂支承轴441沿逆时针方向转动，进一步通过第一平衡油缸45以及第二平衡油缸46带动第一下拉杆总成41以及第二下拉杆总成42下降，进而使农机具下降，角度传感器52监测到农机具达到需求后，MCU模块61停止给电控液压阀组下发送指令。

当拖拉机悬挂牵引农机具工作时，农机具作业前后、左右的倾角通过安装在农机具上的双轴角倾角传感器51在线实时监测；

请参照图6，图6为本发明实施例2所述悬挂升降自动平衡系统的控制方法逻辑控制图一，如图所示，双轴角倾角传感器51采集悬挂件本体31的前后倾角数据；

MCU模块61接收并分析双轴角倾角传感器51检测发送的前后倾角数据，以生成前后调节信号指令；

具体地，如果监测到农机具的前后的倾角大于预设值，如农机具的后侧高于前侧(前低后高)，双轴角倾角传感器51把监测的角度值通过连接在其上的信号线发送至MCU模块61，MCU模块61通过融合算法解析，生成并发送第一前后调节信号指令；电控液压阀组接收所述第一前后调节信号指令，并基于该指令通过控制液体流动方向，使电控液压阀组内的液体经过第一前后输油通道431进入至前后平衡油缸43的无杆腔中，前后平衡油缸43的有杆腔中原有的液体经第二前后输油通道432流出并回流至所述电控液压阀组中，即B5进油、A5回油，前后平衡油缸43的无杆腔内的液体压力推动活塞运动，使活塞杆伸出，使得所述农机具的后侧下降至与前侧水平，这时双轴角倾角传感器51监测到农机具前后水平，MCU模块61停止给电控液压阀组下发指令；

反之，如果监测到农机具后侧低于前侧(前高后低)，双轴角倾角传感器51把监测的角度值通过连接在其上的信号线发送至MCU模块61，MCU模块61通过融合算法解析，生成并发送第二前后调节信号指令；电控液压阀组接收所述第二前后调节信号指令，并基于该指令通过控制液体流动方向，使电控液压阀组内的液体经过第二前后输油通道432进入至前后平衡油缸43的有杆腔中，前后平衡油缸43的无杆腔中原有的液体经第一前后输油通道431流出并回流至所述电控液压阀组中，即A5进油、B5回油，前后平衡油缸43的有杆腔内的液体压力推动活塞运动，使活塞杆收回，使得所述农机具的后侧抬升至与前侧水平，这时双轴角倾角传感器51监测到农机具前后水平，MCU模块61停止给电控液压阀组下发指令。

请参照图5和7，图7为本发明实施例2所述悬挂升降自动平衡系统的控制方法逻辑控制图二，如图所示，双轴角倾角传感器51采集悬挂件本体31的左右倾角数据；

MCU模块61接收并分析双轴角倾角传感器51检测发送的左右倾角数据，以生成左右调节信号指令；电控阀组62接收并基于所述左右调节信号指令控制第一平衡油缸45以及第二平衡油缸46的动作。

其中所述左侧和右侧为相对于悬挂件本体31的横向中心线Ⅰ而言，为作具体示例，在本实施例中，第一平衡油缸45、第一下拉杆总成41以及第一支座33对应位于左侧P3，第二平衡油缸46、第二下拉杆总成42以及第二支座34对应位于右侧P4。

具体地，如果双轴角倾角传感器51监测到农机具的左右倾角大于预设值，如左侧低于右侧：

双轴角倾角传感器51通过连接在其上的信号线把监测角度值发送至MCU模块61，控制器通过融合算法解析，生成并发送第一平衡调节信号指令；电控液压阀组接收所述第一平衡调节信号指令，并基于该指令通过控制液体流动方向，使电控液压阀组内的液体经过第一平衡输油通道461进入至第二平衡油缸46的无杆腔中，并进一步经过第一平衡连接通道451进入至第一平衡油缸45的有杆腔中，第一平衡油缸45的无杆腔中原有的液体，经过第二平衡连接通道452，进一步与第二平衡油缸46的有杆腔中的液体经过第二平衡输油通道462流出并回流至所述电控液压阀组中，即第二平衡油缸46的B2进油、A2回油，第二平衡油缸46有杆腔内的液体压力推动活塞，使第二平衡油缸46的活塞杆伸出，而第二平衡油缸46整体长度增加，进一步带动第二下拉杆总成42和第二支座34下降；第一平衡油缸45的A1进油、B1回油，第一平衡油缸45无杆腔内的液体压力推动活塞，使第一平衡油缸45的活塞杆收回，第一平衡油缸45整体长度减小，进一步带动第一下拉杆总成41以及第一支座33抬升，即使农机具的左侧抬升，右侧下降，直至水平，这时双轴角倾角传感器51监测到农机具左右水平，MCU模块61停止给电控液压阀组下发指令；

反之，如果双轴角倾角传感器51监测到农机具左侧高于右侧，控制器通过融合算法解析，生成并发送第二平衡调节信号指令；电控液压阀组接收所述第二平衡调节信号指令，并基于该指令通过控制液体流动方向，使电控液压阀组内的液体经过第二平衡输油通道462进入至第二平衡油缸46的有杆腔中，并进一步经过第二平衡连接通道452进入至第一平衡油缸45的无杆腔中，第一平衡油缸45的有杆腔中原有的液体，经过第一平衡连接通道451，进一步与第二平衡油缸46的无杆腔中的液体经过第一平衡输油通道461流出并回流至所述电控液压阀组中，即第二平衡油缸A2进油、B2回油，第二平衡油缸46无杆腔内的液体压力推动活塞，使第二平衡油缸46的活塞杆收回，第一平衡油缸46整体长度减少，进一步带动第二下拉杆总成42和第二支座34抬升；第一平衡油缸B1进油、A1回油，第一平衡油缸45有杆腔内的液体压力推动活塞，使第一平衡油缸45的活塞杆伸出，第一平衡油缸45整体长度增大，进一步带动第一下拉杆总成41以及第一支座33下降，即使农机具的左侧下降，右侧抬升，直至水平，这时双轴角倾角传感器51监测到农机具左右水平，MCU模块61停止给电控液压阀组下发指令。

通过上述控制方法，MCU模块可根据传感器组件实时监测的位置数据进行融合计算，生成相应信号指令，通过电控液压阀组的控制相应油缸的工作，实现对农机具高度位置、前后倾角及左右倾角精确的自动调节，自动化程度高，可实现无人驾驶。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种悬挂升降自动平衡系统，其特征在于：

包括挂接主体、主体支座、悬挂件、三点悬挂升降装置、传感器组件以及控制组件；

所述挂接主体、所述主体支座与所述悬挂件之间通过所述三点悬挂升降装置形成三点悬挂结构；

所述悬挂件包括悬挂件本体、上悬挂、至少一个第一支座以及至少一个第二支座，所述上悬挂安装于所述悬挂件本体的上表面，若干所述第一支座以及若干所述第二支座均安装于所述悬挂件本体朝向所述挂接主体的一侧，并关于所述悬挂件本体的横向中心线对称设置；

所述三点悬挂升降装置包括第一下拉杆总成、第二下拉杆总成、前后平衡油缸、提升摆臂、升降油缸、第一平衡油缸以及第二平衡油缸；

所述第一下拉杆总成一端与所述第一支座连接，另一端与所述主体支座连接；所述第二下拉杆总成一端与所述第二支座连接，另一端与所述主体支座连接；所述前后平衡油缸一端与所述上悬挂连接，另一端与所述挂接主体连接；

所述提升摆臂包括摆臂支承轴以及至少两个摆臂本体，所述摆臂支承轴固定于所述挂接主体，所述摆臂本体呈T型结构，具有三个位于端部的连接孔，每个连接孔中设置有连接销，并通过所述连接销分别与所述第一平衡油缸或所述第二平衡油缸、第一升降油缸或第二升降油缸以及所述挂接主体活动连接；

所述升降油缸包括第一升降油缸以及第二升降油缸；

所述第一升降油缸与所述第二升降油缸分别设置于所述摆臂支承轴两端，其中所述第一升降油缸一端与所述主体支座连接，另一端与对应一侧的摆臂本体连接，并可驱动所述摆臂本体绕所述摆臂支承轴的轴向转动；所述第二升降油缸一端与所述主体支座连接，另一端与对应一侧的摆臂本体连接，并可驱动所述摆臂本体绕所述摆臂支承轴的轴向转动；

所述第一平衡油缸与所述第二平衡油缸分别设置于所述摆臂支承轴两端；所述第一平衡油缸一端与对应一侧的摆臂本体连接，另一端与所述第一下拉杆总成连接；所述第二平衡油缸一端与对应一侧的摆臂本体连接，另一端与所述第二下拉杆总成连接；

所述传感器组件包括双轴角倾角传感器以及角度传感器；所述双轴角倾角传感器设置于所述悬挂件本体表面；所述角度传感器设置于所述提升摆臂；

所述控制组件分别与所述双轴角倾角传感器以及所述角度传感器信号连接，其接收并分析所述双轴角倾角传感器和/或所述角度传感器检测发送的数据，以获取分析结果并基于所述分析结果分别控制所述前后平衡油缸、所述升降油缸、所述第一平衡油缸、所述第二平衡油缸的动作。

2.根据权利要求1所述的悬挂升降自动平衡系统，其特征在于：

所述控制组件包括MCU模块以及电控阀组；

所述MCU模块分别与所述双轴角倾角传感器以及所述角度传感器信号连接，其接收并分析所述双轴角倾角传感器和/或所述角度传感器检测发送的数据，以获取分析结果并发送信号指令；

所述电控阀组与所述MCU模块信号连接，所述电控阀组分别通过管路与所述前后平衡油缸、所述第一升降油缸、所述第二升降油缸、所述第一平衡油缸以及所述第二平衡油缸相连通；所述电控阀组接收所述信号指令，并基于所述信号指令控制所述前后平衡油缸、所述第一升降油缸、所述第二升降油缸、所述第一平衡油缸、所述第二平衡油缸的动作。

3.根据权利要求2所述的悬挂升降自动平衡系统，其特征在于：

所述第一升降油缸与所述第二升降油缸同向设置；所述第一平衡油缸与所述第二平衡油缸同向设置；所述第一下拉杆总成与所述第一支座、所述第二下拉杆总成与所述第二支座以及所述前后平衡油缸与所述上悬挂均通过销轴活动连接。

4.根据权利要求2所述的悬挂升降自动平衡系统，其特征在于：

所述前后平衡油缸的无杆腔通过第一前后输油通道与所述电控阀组相连通，所述前后平衡油缸的有杆腔通过第二前后输油通道与所述电控阀组相连通；

所述第一升降油缸的无杆腔以及所述第二升降油缸的无杆腔通过第一升降输油通道与所述电控阀组相连通，所述第一升降油缸的有杆腔以及所述第二升降油缸的有杆腔通过第二升降输油通道与所述电控阀组相连通；

所述第一平衡油缸的无杆腔通过第一平衡输油通道与所述电控阀组相连通，所述第一平衡油缸的有杆腔通过第二平衡输油通道与所述电控阀组相连通；所述第二平衡油缸的无杆腔通过第一平衡连接通道与所述第二平衡输油通道相连通，所述第二平衡油缸的有杆腔通过第二平衡连接通道与所述第一平衡输油通道相连通。

5.根据权利要求1所述的悬挂升降自动平衡系统，其特征在于：所述上悬挂包括至少两个悬臂本体，所述悬臂本体沿所述悬挂件本体的横向中心线对称设置，其一端安装于所述悬挂件本体上表面的靠近前侧部分或靠近后侧部分，另一端与所述前后平衡油缸活动连接。

6.根据权利要求1所述的悬挂升降自动平衡系统，其特征在于：所述双轴角倾角传感器设置于所述悬挂件本体上表面的中心位置处；所述角度传感器设置于所述摆臂支承轴中部。

7.一种包括权利要求2-4任一所述悬挂升降自动平衡系统的控制方法，其特征在于：

所述MCU模块接收并分析所述双轴角倾角传感器和/或所述角度传感器检测发送的数据，并生成相应信号指令；所述电控阀组接收所述信号指令，并基于所述信号指令通过改变对应管路内的液体流动方向以控制所述前后平衡油缸、所述升降油缸、所述第一平衡油缸以及所述第二平衡油缸的动作。

8.根据权利要求7所述的所述悬挂升降自动平衡系统的控制方法，其特征在于：

所述双轴角倾角传感器用于采集所述悬挂件本体的前后倾角数据以及左右倾角数据；

所述MCU模块接收并分析所述双轴角倾角传感器检测发送的数据，以生成前后调节信号指令和/或左右调节信号指令；

所述电控阀组接收并基于所述前后调节信号指令控制所述前后平衡油缸的动作；所述电控阀组接收并基于所述左右调节信号指令控制所述第一平衡油缸以及所述第二平衡油缸的动作。

9.根据权利要求7所述悬挂升降自动平衡系统的控制方法，其特征在于：

所述角度传感器用于采集所述悬挂件本体的高低位置数据；

所述MCU模块接收并分析所述角度传感器检测发送的数据，以生成升降调节信号指令；所述电控阀组接收并基于所述升降调节信号指令控制所述升降油缸的动作。

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