CN117698845A - 一种车宽和离地间距可调的无人车底盘结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，涉及田间无人车技术领域，包括载物台、行走轮以及平行设置的两根横梁，两所述横梁均与所述载物台的底部连接，两所述横梁之间通过水平伸缩机构连接；所述横梁的底部通过竖直伸缩机构连接有轮腿支撑座，所述轮腿支撑座上转动设置有车轮安装座以及驱动所述车轮安装座绕竖直轴转动的第一驱动部，所述车轮安装座的底部设置有所述行走轮；本发明中的无人车底盘结构不仅具有升降功能，可以适应不同高度的农作物，保证载物台的平稳，而且利用第一驱动部改变行走轮的朝向之后，再通过水平伸缩机构的伸缩来改变行走轮之间的间距，达到适配不同田垄宽度的目的，提高了无人车底盘结构的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及田间无人车技术领域，特别是涉及一种车宽和离地间距可调的无人车底盘结构。
背景技术
越来越多的机器人技术被应用于工农生产作业，但是目前常用的各种轮式机器人小车的车宽、离地间高均固定。然而，农业工作环境情况复杂，农田中作物的高度不同，种植作物的田陇宽度也不同，同时田垄间的间隔过小，这些因素导致目前各类车宽固定的机器人小车无法自由进出。
为此，发明一种可以自由进出户外农田，轮距宽度和离地间距可根据作业环境情况自行调节，并且工作过程中可以始终保持车架上方的工作平台平衡的多轮独立驱动的无人小车底盘结构至关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，以解决现有技术存在的问题，不仅可以适应不同高度的农作物，保证载物台的平稳，还可以改变行走轮之间的间距，达到适配不同田垄宽度的目的，提高了无人车底盘结构的适用性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，包括载物台、行走轮以及平行设置的两根横梁，两所述横梁均与所述载物台的底部连接，两所述横梁之间通过水平伸缩机构连接；所述横梁的底部通过竖直伸缩机构连接有轮腿支撑座，所述轮腿支撑座上转动设置有车轮安装座以及驱动所述车轮安装座绕竖直轴转动的第一驱动部，所述车轮安装座的底部设置有所述行走轮。
优选的，还包括滚动轴承，所述滚动轴承的内圈和外圈分别与所述轮腿支撑座、所述车轮安装座固定连接，所述车轮安装座的外表面还设置有齿圈；所述第一驱动部包括固定在所述轮腿支撑座上的步进电机，所述步进电机的输出轴上安装有与所述齿圈啮合的齿轮。
优选的，所述车轮安装座的底部通过减振器安装所述行走轮。
优选的，所述水平伸缩机构包括丝杠传动轴、滚珠螺母安装座以及第二驱动部，所述第二驱动部和所述滚珠螺母安装座分别固定在两所述横梁上，所述第二驱动部与所述丝杠传动轴传动连接，所述滚珠螺母安装座与所述丝杠传动轴啮合。
优选的，所述第二驱动部包括通过电机座安装在所述横梁上的伺服电机，所述伺服电机的输出轴上固定有主动轮，所述主动轮与一从动轮传动连接，所述从动轮与所述丝杠传动轴同轴固定连接。
优选的，所述主动轮和所述从动轮之间通过皮带传动连接。
优选的，两所述横梁均通过支撑杆与所述载物台的底部连接。
优选的，所述载物台的下表面上设置有轨道，所述支撑杆的一端与所述横梁铰接，另一端与所述轨道滑动设置；且两所述横梁对应位置上铰接的两所述支撑杆交叉设置。
优选的，所述竖直伸缩机构包括升降推杆。
优选的，所述载物台上还设置有用于测量其倾斜角度以及倾斜角加速度的电子陀螺仪和加速度传感器；所述电子陀螺仪和所述加速度传感器均与所述升降推杆电连接。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明中的无人车底盘结构不仅具有升降功能，可以适应不同高度的农作物，保证载物台的平稳，而且利用第一驱动部改变行走轮的朝向之后，再通过水平伸缩机构的伸缩来改变行走轮之间的间距，达到适配不同田垄宽度的目的，提高了无人车底盘结构的适用性。
本发明中无人车底盘结构的其他有益技术效果在具体实施方式中结合具体示例进行说明。
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中车宽和离地间距可调的无人车底盘结构的整体结构示意图；
图2为图1中A的局部放大图；
图3为图1中B的局部放大图；
图4为无人车底盘结构为宽距时的示意图；
图5为无人车底盘结构为窄距时的示意图；
图6为无人车底盘结构控制方法的原理图；
其中，1、载物台；2、行走轮；3、横梁；4、水平伸缩机构；5、轮腿支撑座；6、车轮安装座；7、滚动轴承；8、齿圈；9、步进电机；10、齿轮；11、减振器；12、轮毂安装座；13、丝杠传动轴；14、滚珠螺母安装座；15、伺服电机；16、主动轮；17、从动轮；18、皮带；19、支撑杆；20、连接座；21、升降推杆。
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。
本发明的目的是提供一种车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，以解决现有技术存在的问题，不仅可以适应不同高度的农作物，保证载物台的平稳，还可以改变行走轮之间的间距，达到适配不同田垄宽度的目的，提高了无人车底盘结构的适用性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1～图6所示，本实施例提供一种车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，包括载物台1、行走轮2以及平行设置的两根横梁3，两横梁3均与载物台1的底部连接，且相对于载物台1可移动设置，两横梁3之间通过水平伸缩机构4连接，水平伸缩机构4的伸缩方向垂直于横梁3的延伸方向。横梁3的底部通过竖直伸缩机构连接有轮腿支撑座5，轮腿支撑座5上转动设置有车轮安装座6以及驱动车轮安装座6绕竖直轴转动的第一驱动部，车轮安装座6的底部设置有行走轮2。
使用时，竖直伸缩机构进行伸缩，可以改变横梁3、载物台1二者与行走轮2(或者说是地面)之间的距离，达到调节载物台1高度的目的，适应田间不同高度的作物。第一驱动部能够驱动车轮安装座6进行旋转，从而改变行走轮2的朝向。正常行驶时，行走轮2朝前(即行走轮2的径向沿横梁3的延伸方向)；宽度方向上两行走轮2之间的距离小于或明显大于相邻两田垄之间的距离时，第一驱动部驱动车轮安装座6沿竖直方向转动，改变行走轮2朝向，使行走轮2的径向垂直于横梁3的延伸方向，即与水平伸缩机构4的伸缩方向相同。水平伸缩机构4伸长或缩短，使行走轮2沿水平伸缩机构4的方向行走，使行走轮2之间的间距与相邻田垄之间的距离相适配。行走轮2移动到位后，第一驱动部驱动车轮安装座6反转，使行走轮2超前，在行走驱动机构的驱动作用下进行行走，行走时，行走轮2位于田垄的外侧。
本实施例中无人车底盘结构中的行走轮2可能设置有多个，通常设置4个，分别对应载物台1的四角。
由此，本实施例中的无人车底盘结构不仅具有升降功能，可以适应不同高度的农作物，保证载物台1的平稳，而且利用第一驱动部改变行走轮2的朝向之后，再通过水平伸缩机构4的伸缩来改变行走轮2之间的间距，达到适配不同田垄宽度的目的，提高了无人车底盘结构的适用性。
本实施例中涉及的“水平”“竖直”是指，在水平地面上放置时，水平伸缩机构4、竖直伸缩机构可以分别沿水平方向、竖直方向进行伸缩，车轮安装座6可以绕竖直轴进行转动；但并不指水平伸缩机构4始终沿水平面方向伸缩，竖直伸缩机构始终沿垂直于水平面的方向进行伸缩。在实际使用过程中，无人车底盘结构发生一定倾斜，导致水平伸缩机构4、竖直伸缩机构的运动方向与通常规定的水平、竖直方向存在一定夹角是无法避免的。
本实施例中的无人车底盘结构还包括滚动轴承7，滚动轴承7的内圈和外圈分别与轮腿支撑座5、车轮安装座6固定连接，车轮安装座6的外表面还设置有齿圈8；第一驱动部包括固定在轮腿支撑座5上的步进电机9，步进电机9的输出轴上安装有与齿圈8啮合的齿轮10。步进电机9转动，可以通过齿轮10、齿圈8的配合带动车轮安装座6转动。
车轮安装座6的底部通过减振器11安装行走轮2，以起到在田间行走缓冲的作用，避免过度颠簸。具体的，行走轮2转动安装在轮毂安装座12上，减振器11的端部与轮毂安装座12固定连接。
进一步的，本实施例中水平伸缩机构4包括丝杠传动轴13、滚珠螺母安装座14以及第二驱动部，第二驱动部和滚珠螺母安装座14分别固定在两横梁3上，滚珠螺母安装座14啮合在丝杠传动轴13上。第二驱动部包括通过电机座安装在横梁3上的伺服电机15，伺服电机15的输出轴上固定有主动轮16，主动轮16与一从动轮17传动连接，从动轮17与丝杠传动轴13同轴固定连接。
主动轮16和从动轮17之间可以通过轮齿啮合传动，也可以通过链传动或者带传动，本实施例采用皮带18进行传动。
进一步的，本实施例中两横梁3均通过支撑杆19与载物台1的底部连接。同时载物台1的下表面上设置有轨道，轨道截面呈C字型。支撑杆19的一端通过连接座20与横梁3铰接，另一端通过与轨道内滑动设置的T型件铰接；两横梁3对应位置上铰接的两支撑杆19交叉设置。当行走轮2分别向两侧行走时，两支撑杆19交叉移动。支撑杆19自身还可以具备伸缩功能，可以在横梁3不进行升降时，通过支撑杆19的伸缩带动载物平台单独升降，达到单独调节载物平台升降的目的。
进一步的，本实施例中竖直伸缩机构包括升降推杆21，升降推杆21采用常用的电动推杆即可。
如图6所示，本实施例中载物台1上还设置有用于测量其倾斜角度以及倾斜角加速度的电子陀螺仪和加速度传感器；电子陀螺仪和加速度传感器均与升降推杆21电连接。当电子陀螺仪和加速度传感器测得载物台1发生倾斜时，将信号发送给控制器，控制器根据载物台1的倾斜方向、倾斜角度和/或倾斜角加速度对载物台1的倾斜状态进行分析，及时调整每根升降推杆21的伸缩长度，使载物台1始终保持水平稳定的状态。
同时，本实施例中载物台1上还设置有视觉传感器和测距传感器，视觉传感器用于感知农作物冠层的轮廓，进一步通过测距传感器得到农作物的高度，并将此信号发送至控制器，控制器控制升降推杆21进行伸缩以匹配农作物高度。同时视觉传感器还可以测量相邻田垄的间距，控制器根据此间隙信息与当前行走轮2的距离进行比较，并通过第一驱动部和水平伸缩机构4对轮距进行调整。
根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，其特征在于，包括载物台、行走轮以及平行设置的两根横梁，两所述横梁均与所述载物台的底部连接，两所述横梁之间通过水平伸缩机构连接；所述横梁的底部通过竖直伸缩机构连接有轮腿支撑座，所述轮腿支撑座上转动设置有车轮安装座以及驱动所述车轮安装座绕竖直轴转动的第一驱动部，所述车轮安装座的底部设置有所述行走轮。
2.根据权利要求1所述的车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，其特征在于，还包括滚动轴承，所述滚动轴承的内圈和外圈分别与所述轮腿支撑座、所述车轮安装座固定连接，所述车轮安装座的外表面还设置有齿圈；所述第一驱动部包括固定在所述轮腿支撑座上的步进电机，所述步进电机的输出轴上安装有与所述齿圈啮合的齿轮。
3.根据权利要求2所述的车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，其特征在于，所述车轮安装座的底部通过减振器安装所述行走轮。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，其特征在于，所述水平伸缩机构包括丝杠传动轴、滚珠螺母安装座以及第二驱动部，所述第二驱动部和所述滚珠螺母安装座分别固定在两所述横梁上，所述第二驱动部与所述丝杠传动轴传动连接，所述滚珠螺母安装座与所述丝杠传动轴啮合。
5.根据权利要求4所述的车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，其特征在于，所述第二驱动部包括通过电机座安装在所述横梁上的伺服电机，所述伺服电机的输出轴上固定有主动轮，所述主动轮与一从动轮传动连接，所述从动轮与所述丝杠传动轴同轴固定连接。
6.根据权利要求5所述的车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，其特征在于，所述主动轮和所述从动轮之间通过皮带传动连接。
7.根据权利要求1所述的车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，其特征在于，两所述横梁均通过支撑杆与所述载物台的底部连接。
8.根据权利要求7所述的车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，其特征在于，所述载物台的下表面上设置有轨道，所述支撑杆的一端与所述横梁铰接，另一端与所述轨道滑动设置；且两所述横梁对应位置上铰接的两所述支撑杆交叉设置。
9.根据权利要求1所述的车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，其特征在于，所述竖直伸缩机构包括升降推杆。
10.根据权利要求9所述的车宽和离地间距可调的无人车底盘结构，其特征在于，所述载物台上还设置有用于测量其倾斜角度以及倾斜角加速度的电子陀螺仪和加速度传感器；所述电子陀螺仪和所述加速度传感器均与所述升降推杆电连接。
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| CN202410029278.5A CN117698845A (zh) | 2024-01-09 | 2024-01-09 | 一种车宽和离地间距可调的无人车底盘结构 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118560600A (zh) * | 2024-05-20 | 2024-08-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种多自由度轮腿机构 |
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2024
- 2024-01-09 CN CN202410029278.5A patent/CN117698845A/zh active Pending
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| CN118560600A (zh) * | 2024-05-20 | 2024-08-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种多自由度轮腿机构 |
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