CN209846033U - 一种高地隙植保机的底盘结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高地隙植保机的底盘结构，底盘结构包括底盘，底盘的四个角分别通过对应的平行四边形升降机构与支腿的立柱连接，每个平行四边形升降机构上设置有对应的第一倾角传感器；底盘上还设置有第二倾角传感器，四个平行四边形升降机构、四个第一倾角传感器以及第二倾角传感器均与控制器连接。本实用新型能通过倾角传感器测量各个支腿的离地间隙高度和底盘的离地间隙高度，以及底盘的水平状态，便于根据作物的生长高度设置合适的离地间隙。

Description

一种高地隙植保机的底盘结构

技术领域

本实用新型涉及农业机械的机电液控制技术领域，尤其涉及一种高地隙植保机的底盘结构。

背景技术

随着机械、液压、电子控制技术的发展，智能农业装备机电液一体化被应用到农业生产的各个领域，各种自动化农业装备逐渐取代了人类劳动。近年来，国内外为了提高农产品生产效率和降低工作强度，开始发展自走式喷药机。美国、加拿大等国，因其土地面积较大且比较平坦，故以发展拖拉机配套的悬挂式和牵引式大型喷洒机械为主。

而中国多山地丘陵，且种植的农作物种类繁多，不同的作物植株以及同一种作物不同生长时期植株高度不同，因此在作业前往往要根据作物的生长高度去选择合适的离地间隙，以保证喷药和施肥的效果。在未安装调平控制的植保机上，地隙的调节过程因受药箱液位高度不同，支腿的负载不均衡导致平台升降不平衡，由于高地隙植保机重心偏高，可能会导致侧翻等严重事故。在没有人机交互控制系统的植保机上，大都采用按键式进行调节，无法直观的得到当前的植保机各支腿状态和底盘水平状态，甚至有的植保机调节离地间隙只能通过将植保机用液压千斤顶顶高后调节螺栓或者销轴的位置实现，调节过程完全是人工手动调整，难以保证调节的稳定性。

为了探寻适合高地隙自走式喷药机的底盘自动调平系统，使其在离地间隙调节完成后底盘处于水平状态，来保证良好作业效果以及作业过程的安全性，需要设计一款高地隙植保机底盘调平人机交互控制系统来满足我国国情的需求。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高地隙植保机的底盘结构，用以解决现有的植保机在地隙的调节过程中支腿的负载不均衡导致平台升降不平衡或易侧翻的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种高地隙植保机的底盘结构，包括底盘，包括：底盘的四个角分别通过对应的平行四边形升降机构与支腿的立柱连接，每个平行四边形升降机构上设置有对应的第一倾角传感器；底盘上还设置有第二倾角传感器，四个平行四边形升降机构、四个第一倾角传感器以及第二倾角传感器均与控制器连接。

优选地，每个平行四边形升降机构包括举升液压油缸，平行四边形升降机构的上下两端分别与设于立柱上的立柱安装支架以及设于底盘上的底盘安装支架铰接，举升液压油缸分别与设于底盘上的底盘固定支座以及设置于平行四边形升降机构上的举升机构固定支座铰接；举升液压油缸通过对应的电磁阀与控制器连接。

优选地，四个第一倾角传感器以及第二倾角传感器均通过AD转换以及RS485模块连接至控制器，且控制器通过驱动隔离模块分别连接四个电磁阀。

优选地，控制器还与一触摸屏相连，触摸屏上设置有用于显示四个支腿高度，第二倾角传感器测得的底盘的横滚角和俯仰角，以及供用户设定的底盘离地间隙目标值的显示窗口；以及分别控制四个支腿升降的调节选项。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的高地隙植保机的底盘结构，能通过四个第一倾角传感器测量各个支腿的离地间隙高度和底盘的离地间隙高度，以及底盘的水平状态，便于根据作物的生长高度设置合适的离地间隙，系统能自动调节植保机的离地间隙，保证在施肥施药过程中减少对作物的损伤。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的植保机的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例的倾角传感器的安装结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例的控制系统的硬件结构示意图；

图4是本实用新型优选实施例的STM32F103C8T6单片机外围电路的原理示意图；

图5是本实用新型优选实施例的电源电路的原理示意图；

图6是本实用新型优选实施例的串口1、2通信、程序下载电路的原理示意图；

图7是本实用新型优选实施例的RS485通信电路的原理示意图；

图8是本实用新型优选实施例的驱动电路的原理示意图。

图中各标号表示：

1、左前倾角传感器；2、左后倾角传感器；3、右前倾角传感器；4、右后倾角传感器；5、第二倾角传感器；6、喷杆架；7、底盘；8、平行四边形升降机构；9、底盘安装支架；10、立柱安装支架；11、蓄电池；12、举升液压油缸；13、底盘固定支座；14、举升机构固定支座。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本实用新型实施例中所称的高地隙指离地间隙在1100-1500mm可调的植保机离地间隙。

参见图1，本实用新型的高地隙植保机的底盘结构，包括底盘7，包括：底盘7的四个角分别通过对应的平行四边形升降机构8与支腿的立柱连接，每个平行四边形升降机构8上设置有对应的第一倾角传感器(本实施例中，四个第一倾角传感器分别为：左前倾角传感器1、左后倾角传感器2、右前倾角传感器3和右后倾角传感器4)；底盘7上还设置有第二倾角传感器5，用于测量底盘7的横滚角为X_α，俯仰角为Y_β，四个平行四边形升降机构8、四个第一倾角传感器以及第二倾角传感器5均与控制器连接。参见图1，四个第一倾角传感器用于检测当前平行四边形升降机构8的倾斜角度，第二倾角传感器5用于检测底盘7水平角度。植保机的喷杆架6用于连接喷杆；平行四边形升降机构8由举升液压油缸12的伸缩可以实现底盘7的升降；底盘安装支座用于连接底盘7与平行四边形升降机构8底端；立柱安装支架10用于连接转向立柱与平行四边形升降机构8上端的连接；蓄电池11用于给控制系统供电；举升液压油缸12与平行四边形升降机构8配合实现底盘7的升降；底盘固定支座13用于在底盘7上固定安装举升液压油缸12，他们之间一般采用铰接；举升机构固定支座14用于连接举升液压油缸12与平行四边形升降机构8，一般也采用铰接。

由于我国南方地区大都为山地和丘陵地形，种植的农作物品种丰富，不同的作物植株以及同一种作物不同生长时期植株高度不同，因此在作业前有必要根据作物的生长高度去选择合适的离地间隙，来保证喷药的效果。同时，高地隙植保机重心偏高，为避免作业过程中因过田埂或个别车轮下陷而导致植保机倾翻事故，需采用调平控制系统。上述的结构，使得控制器能通过倾角传感器测量各个支腿的离地间隙高度和底盘7的离地间隙高度，以及底盘7的水平状态，便于根据作物的生长高度设置合适的离地间隙，系统能自动调节植保机的离地间隙，保证在施肥施药过程中减少对作物的损伤。

本实施例中，参见图1，图2，每个平行四边形升降机构8包括举升液压油缸12，平行四边形升降机构8的上下两端分别与设于立柱上的立柱安装支架10以及设于底盘7上的底盘安装支架9铰接，举升液压油缸12分别与设于底盘7上的底盘固定支座以及设置于平行四边形升降机构8上的举升机构固定支座铰接；举升液压油缸12通过对应的电磁阀与控制器连接。

本实施例中，四个第一倾角传感器以及第二倾角传感器5均通过AD转换以及RS485模块连接至控制器，且控制器通过驱动隔离模块分别连接四个电磁阀。

举例说明控制器的硬件结构，本实用新型的控制器可采用模拟电路或者数字电路实现，也可以采用单片机实现，例如：调平控制系统硬件由倾角传感器、STM32F103C8T6微处理器、和执行元件、电容触摸屏组成，系统框图如图3所示。其外围电路参见图4，图5，图6，图7和图8，本实施例的单片机的PA4引脚用于控制左前支腿升高、PA5引脚用于控制右前支腿升高、PA6引脚用于控制左后支腿升高、PA7引脚用于控制右后支腿升高；PA8引脚用于控制左前支腿下降、PA9引脚用于控制右前支腿下降、PA10引脚用于控制左后支腿下降、PA11引脚用于控制右后支腿下降。这些引脚连接放大电路的输入引脚即可；PB10，PB11作485通信接口，跟5个倾角传感器进行RS485通信，通信协议为标准Modbus协议。PA2，PA3跟串口屏进行通信。

本实施例中，控制器还与一触摸屏相连，触摸屏上设置有用于显示四个支腿高度，第二倾角传感器5测得的底盘7的横滚角和俯仰角，以及供用户设定的底盘离地间隙目标值的显示窗口；以及分别控制四个支腿升降的调节选项。本实施例中，在1100mm-1500mm连续可调。主要根据不同农作物高度，在人机界面设置合适的离地间隙高度，尽可能保证不伤害农作物，根据设置的高度判断各支腿是否需要升降。

本实用新型，可以作为手动调平底盘7的结构基础；也可以作为如下调平方法的基础：根据用户设定的底盘离地间隙目标值以及通过四个第一倾角传感器获取底盘7各支腿对应的倾角数据而得到各支腿的当前高度(可以根据型号调整和设置角度与高度的对应)，通过减法计算计算高地隙植保机的各支腿需要上升或下降的距离，分别输出对应的开关信号给各支腿的平行四边形升降机构8，以将各支腿的高度调整到底盘离地间隙目标值的粗调范围内；本实施例中，目标高度值的粗调范围为目标高度值±5mm范围。

本实施例中，参见图2，输出对应的控制信号(开或关，通或断)给各支腿的调节系统，以将各支腿的高度调整到目标高度值的粗调范围内的过程中，不断读取各支腿的当前高度，根据各支腿的当前高度实时调整控制信号。传感器是3轴角度传感器，即XYZ三轴，精调时，本植保机调节只需要面调平因此用XY两个轴数据即可；粗调时，使用一个角度数据即可。

第一倾角传感器的数量为四个，分别设置于植保机的四个支腿臂上。第二倾角传感器5的数量为一个，设置于底盘7中部。X_α为传感器的X轴和真实水平面的夹角也叫横滚角，其中Y_β为传感器的Y轴和真实水平面的夹角也叫俯仰角。

各支腿升高或降低到设定值时误差允许值时，粗调结束，此时底盘7接近水平状态但精度不高。精调是通过读取安装在底盘7上的第二倾角传感器5的值来判断每个支腿的伸缩量，依次先将X轴调至水平，然后再将Y轴调至水平，就认为底盘7完成精调。

综上可知，本实用新型能解决升降不平衡导致易侧翻的问题，尽可能保证植保机升降过程不发生侧翻事故。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高地隙植保机的底盘结构，包括底盘(7)，其特征在于，包括：所述底盘(7)的四个角分别通过对应的平行四边形升降机构(8)与支腿的立柱连接，每个所述平行四边形升降机构(8)上设置有对应的第一倾角传感器；所述底盘(7)上还设置有第二倾角传感器(5)，四个所述平行四边形升降机构(8)、四个所述第一倾角传感器以及第二倾角传感器(5)均与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的高地隙植保机的底盘结构，其特征在于，每个所述平行四边形升降机构(8)包括举升液压油缸(12)，所述平行四边形升降机构(8)的上下两端分别与设于立柱上的立柱安装支架(10)以及设于底盘(7)上的底盘安装支架(9)铰接，所述举升液压油缸(12)分别与设于底盘(7)上的底盘固定支座(13)以及设置于平行四边形升降机构(8)上的举升机构固定支座(14)铰接；所述举升液压油缸(12)通过对应的电磁阀与控制器连接。

3.根据权利要求2所述的高地隙植保机的底盘结构，其特征在于，所述四个所述第一倾角传感器以及第二倾角传感器(5)均通过AD转换以及RS485模块连接至所述控制器，且所述控制器通过驱动隔离模块分别连接四个所述电磁阀。

4.根据权利要求3所述的高地隙植保机的底盘结构，其特征在于，所述控制器还与一触摸屏相连，所述触摸屏上设置有用于显示所述四个支腿高度、所述第二倾角传感器(5)测得的底盘(7)的横滚角和俯仰角、供用户设定的底盘离地间隙目标值的显示窗口、以及分别控制所述四个支腿升降的调节选项。