CN213083293U - 一种基于eps的农机自动驾驶装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于EPS的农机自动驾驶装置，属于农机自动驾驶领域。所述基于EPS的农机自动驾驶装置，包括：基于EPS的农机转向执行机构、ECU控制器、平板计算机、角度传感器、GNSS天线、电台天线和4G天线。本实用新型采用成本较低的EPS作为农机的转向执行机构，可以安装在所有利用方向机为转向机构的农机上，大大降低农机的成本，且便于安装和进行控制，提高了作业效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于EPS(Electronic Power Steering)的农机自动驾驶装置，属于农机自动驾驶领域。
背景技术
随着农业现代化的发展、农民老龄化的比例上升，数字农业、精准农业逐渐成为国际研究热点。特别是精准农业的普及可以解放双手提高工作效率，同时提高土地利用率，实现及时播种收割，节约种子、农药、化肥等投入，达到减少劳动力、减少投入、增加产量的目的。精准农业是将现代信息技术、生物技术、农业科学技术和农机工程装备技术相结合的新型农业技术。精准农业技术的重要组成部分就是具有信息获取和处理系统的智能化的农业机械。这些智能化的农业机械通常采用了全球导航卫星系统(GNSS)、自动监测和自动控制技术，装备有各种传感器和由微处理器组成的智能控制器。
目前，在精准农业的智能化农机中农机自动驾驶系统的应用越来越普及，广泛应用于耕地、播种、收获等作业环节，可以节省人力、物力、提高产量、作业效果和作业效率。传统的农机自动驾驶系统采用液压阀或者力矩电机作为农机的转向执行机构，由于造价高、安装繁琐，生产农机的厂家并不生产自带采用液压阀或者力矩电机的农机。农机使用者需要在购买农机之后，再另行购买、安装液压阀或者力矩电机。具体来说，对于液压阀式自动驾驶系统，液压阀造价昂贵，并且安装时需要转接很多液压回路，一旦液压油中掺入了杂质容易造成卡滞等故障。其次是改装农机的液压回路后，一旦农机液压系统出现故障，即便农机在质保期内其厂家也是不保修的，属于人为破坏因素。对于力矩电机式自动驾驶系统，虽然安装上比液压式自驾仪方便，但是力矩电机的造价同样昂贵。
实用新型内容
[技术问题]
现有的采用液压阀或者力矩电机作为转向执行机构的农机自动驾驶系统，存在造价昂贵、液压阀安装复杂的问题。
[技术方案]
本实用新型提供了一种基于EPS(Electronic Power Steering)的农机自动驾驶装置，包括：基于EPS的农机转向驱动执行机构、ECU(Electronic Control Unit)控制器、平板计算机、角度传感器、GNSS天线、电台天线和4G移动通信天线；所述EPS的外部连接器与ECU控制器利用连接线束连接，GNSS天线、电台天线和4G移动通信天线与平板计算机连接，平板计算机与ECU控制器、角度传感器连接，ECU控制器还与角度传感器、基于EPS的农机转向驱动执行机构连接；所述基于EPS的农机转向驱动执行机构，包括：方向盘、转向立柱、EPS、转接套、转向器；方向盘安装在转向立柱上，转向立柱下利用第一安装板固定安装了EPS，转接套安装在EPS下方并通过第二安装板与转向器连接，第一安装板固定于第二安装板上方；所述平板计算机集成了Android操作系统、GNSS导航定位模块、蓝牙、WiFi和4G移动通信模块以及电台通信模块。
所述ECU控制器用于接收平板计算机输出的信息。
所述平板计算机一般安装在农机驾驶舱右前方，方便驾驶员观察和操作。
所述角度传感器用于实时测量农机前轮转角。一般安装在农机前轮转向节处，用于将实时测量农机前轮转角信息送入到ECU控制器中。
可选的，方向盘上方盖有方向盘盖。方向盘、转向立柱花键对应装配后用螺母紧固。
进一步地，所述基于EPS的农机转向驱动执行机构中，转向立柱下方内花键安装入EPS上方外花键后，用内六角螺钉紧固；EPS下方固定在第一安装板上方，从第一安装板下方用内六角螺钉固定；转接套内花键侧安装在EPS下方花键上，用紧定螺钉紧固；转向器油管面与第二安装板法兰面平行，固定在第二安装板上，用螺钉紧固；转接套下方十字花键与转向器十字花键对接后，第一安装板固定在第二安装板上，用螺钉、螺母紧固。
进一步地，所述ECU控制器一般安装在农机驾驶舱内不易碰到的地方。
进一步地，所述GNSS导航定位模块可以选自北斗、GPS、GLONASS、Galileo系统或其组合。
进一步地，所述GNSS/电台天线一般安装在农机驾驶舱顶部，用于接收GNSS信号和电台信号，送入平板计算机中。
[有益效果]
本实用新型的农机自动驾驶装置采用成本较低的EPS作为农机的转向驱动执行机构，大大降低整个系统的成本，且便于安装和进行控制。
目前，采用液压阀或者力矩电机作为转向驱动执行机构的农机，出厂时没有预装液压阀或者力矩电机，需要使用者另行采买安装。本实用新型的基于EPS的农机转向驱动执行机构相较于液压及电机式的转向驱动机构装置具有结构简单、安装方便、实用性和可靠性强、价格低廉、安装隐蔽性好等优点，适用于农机安装，特别是针对农机出厂前前期安装。
本实用新型可以安装在所有利用方向机为转向机构的农机上，在农业生产过程中安装了本实用新型的农机自动驾驶装置，更容易操作，人员劳动强度大大减轻，减少了人工成本，提高了作业效率。
附图说明
图1EPS在农机转向柱上安装方式的爆炸图。
图2EPS在农机转向柱上安装方式的立体结构示意图。
图3基于EPS的农机自动驾驶装置连接示意图。
图1中，1：盘盖，2：第一螺母，3：方向盘，4：转向立柱，5：第一内六角螺钉，6：EPS，7：第一安装板，8：第二内六角螺钉，9：转接套，10：紧定螺钉，11：螺钉，12：第二安装板，13：第二螺母，14：转向器。
图3中，15：GNSS天线，16：电台和4G移动通信天线，17：平板计算机，18：EPS转向机构，19：ECU控制器，20：角度传感器。
具体实施方式
实施例1基于EPS的农机自动驾驶装置
如图1所示，基于EPS的农机转向驱动执行机构，包括方向盘(3)、转向立柱(4)花键对应装配后用第一螺母(2)紧固，方向盘(3)上方盖上方向盘盖(1)；转向立柱(4)下方内花键安装入EPS(6)上方外花键后用第一内六角螺钉(5)紧固；EPS(6)下方固定在第一安装板(7)上方，从第一安装板(7)下方用第二内六角螺钉(8)固定；转接套(9)内花键侧安装在EPS(6)下方花键上，用紧定螺钉(10)紧固；转向器(14)油管面与第二安装板(12)法兰面平行，固定在第二安装板(12)上，用螺钉(11)紧固；转接套(9)下方十字花键与转向器十字花键对接后，第一安装板(7)固定在第二安装板(12)上，用第二内六角螺钉(8)、第二螺母(13)紧固；EPS外部连接器与工控机利用连接线束连接。整套装置安装在农机前面板上。图2是EPS安装立体图。
如图3所示，基于EPS的农机自动驾驶装置，包括：GNSS天线(15)、电台或4G移动通信天线(16)、平板计算机(17)、基于EPS的农机转向驱动执行机构(18)、ECU(ElectronicControl Unit)控制器(19)、角度传感器(20)；GNSS天线(15)、电台和4G移动通信天线(16)与平板计算机(17)连接，平板计算机(17)与ECU控制器(19)、角度传感器(20)连接，ECU控制器(19)与角度传感器(20)、基于EPS的农机转向驱动执行机构(18)连接；所述EPS外部连接器与ECU控制器利用连接线束连接。所述平板计算机集成了Android操作系统、GNSS导航定位模块、蓝牙、WIFI、4G移动通信模块以及电台通信模块。
所述ECU控制器用于接收平板计算机输出的信息，一般安装在农机驾驶舱内不易碰到的地方，其主要作用是接收平板计算机输出的位置、速度、姿态信息、角度传感器信息等，并向基于EPS的农机转向驱动执行机构发送指令。
所述GNSS/电台天线一般安装在农机驾驶舱顶部，用于接收GNSS信号和电台信号，送入平板计算机中。
所述平板计算机一般安装在农机驾驶舱右前方，方便驾驶员观察和操作，其主要功能是通过蓝牙/WIFI/4G/电台任意一个通信传输通道获取GNSS差分数据，然后送入GNSS导航定位模块进行解算，输出位置、速度、姿态等信息到ECU控制器，同时把一些状态信息显示在平板计算机的用户界面上。
所述角度传感器一般安装在农机前轮转向节处，用于实时测量农机前轮转角，把角度信息送入到ECU控制器中。
在农机的自动驾驶过程中，GNSS天线和电台天线接收卫星导航和GNSS差分数据信号，传送到平板计算机，由平板计算机中的GNSS导航定位模块解算得到农机的实际位置、速度、姿态信息，同时，角度传感器将农机前轮的角度信息传送到ECU控制器中，平板计算机将计算出位置、速度、姿态等信息输出传递到ECU控制器，ECU控制器再计算平板计算机提供的位置、速度、姿态信息与目标路径信息之间的偏差，并向EPS转向驱动执行机构发出指令，以调整前轮转向角度、行进路线。这个过程可以利用PID(Proportion IntegralDifferential)实现。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (6)
1.一种农机自动驾驶装置，其特征在于，
包括：基于EPS的农机转向驱动执行机构、ECU控制器、平板计算机、角度传感器、GNSS天线、电台天线和4G移动通信天线；
所述EPS的外部连接器与ECU控制器利用连接线束连接，GNSS天线、电台天线和4G移动通信天线与平板计算机连接，平板计算机与ECU控制器、角度传感器连接，ECU控制器还与角度传感器、基于EPS的农机转向驱动执行机构连接；
所述基于EPS的农机转向驱动执行机构，包括：方向盘、转向立柱、EPS、转接套、转向器；方向盘安装在转向立柱上，转向立柱下利用第一安装板固定安装了EPS，转接套安装在EPS下方并通过第二安装板与转向器连接，第一安装板固定于第二安装板上方；
所述平板计算机集成了Android操作系统、GNSS导航定位模块、蓝牙、WiFi和4G移动通信模块，以及电台通信模块。
2.根据权利要求1所述的一种农机自动驾驶装置，其特征在于，所述GNSS导航定位模块选自北斗、GPS、GLONASS、Galileo系统中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的一种农机自动驾驶装置，其特征在于，所述平板计算机安装在农机驾驶舱内右前方。
4.根据权利要求1所述的一种农机自动驾驶装置，其特征在于，所述GNSS天线、电台天线安装在农机驾驶舱顶部。
5.根据权利要求1所述的一种农机自动驾驶装置，其特征在于，方向盘上方盖有方向盘盖。
6.根据权利要求5所述的一种农机自动驾驶装置，其特征在于，转向立柱下方内花键安装入EPS上方外花键后，用内六角螺钉紧固；EPS下方固定在第一安装板上方，从第一安装板下方用内六角螺钉固定；转接套内花键侧安装在EPS下方花键上，用紧定螺钉紧固；转向器油管面与第二安装板法兰面平行，固定在第二安装板上，用螺钉紧固；转接套下方十字花键与转向器十字花键对接后，第一安装板固定在第二安装板上，用螺钉、螺母紧固。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114771645A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-07-22 | 山东理工大学 | 一种电液组合自动转向装置及其控制方法 |
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2020
- 2020-09-10 CN CN202021981003.5U patent/CN213083293U/zh active Active
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| CN114771645B (zh) * | 2022-05-12 | 2024-02-23 | 山东理工大学 | 一种电液组合自动转向装置及其控制方法 |
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Legal Events
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Denomination of utility model: An automatic driving device of agricultural machinery based on EPS Effective date of registration: 20220506 Granted publication date: 20210430 Pledgee: Jiangsu SINOSURE technology microfinance Co.,Ltd. Pledgor: WUXI KALMAN NAVIGATION TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2022320000200 |
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