SU1785595A1

SU1785595A1 - Cпocoб abtomatичeckoгo boждehия ceльckoxoзяйctbehhoгo aгpeгata

Info

Publication number: SU1785595A1
Application number: SU884393257A
Authority: SU
Inventors: Miron S Konstantinovskij
Original assignee: Konstantin Miron S
Priority date: 1988-02-19
Filing date: 1988-02-19
Publication date: 1993-01-07

Description

Изобретение относится к области сельскохозяйственного производства, а именно к способам автоматического вождения сельско«озяйственны* агрегатов тракторов с навесным или прицепным оборудованием и с а мо х од н о го о б о рудо ва н и я

Известно устройство для автоматического направления движения самоходных машин по токонесущему проводу с помощью дифференциального датчика Оно может быть успешно применено, например, для испытаний оборудования по кольцевой трассе, но для автоматического вождения сельскохозяйственных агрегатов при выполнении различных операций на по ля» по необходимым для этого траекториям оно использовано быть не мо кет

Известен способ автоматического вождения сельскохозяйственны» агрегатов, согласно которому тракторный агрегат автоматически ведется с помощью датчика вдоль уложенного в прорезанную щель токонесущего провода, который по мере перемещения а^грегата перекладывается в новую,параллельную первой, прорезанную щель на ширину захвата орудия

Недостатком этого способа является потребность в обширны» нерабочи» зона» для осуществления поворота по концентрическим дугам ок ружностей, а также невозможность использования его на поля»

1785595 А1 неправильной геометрической формы Кроме того, необходимость перенападки по мере перемещения агрегата на ширину захвата с изменением длины замкнутого кольцом направляющего провода значительно усложняет задачу

Наиболее близким к изобретению является устройство, осуществляющее автоматическое управление движением самоходного шасси с помощью механически». гибки» элементов, закладываемы»: в прорезаемую щель по кромке обрабатываемой полосы и сматываемы к по мере перемещения шасси Механические гибкие элементы проводят через отверстия подвижны» элементов, которые при отклонении автоматически ведомого шасси от заданного направления поворачиваются от механического воздействия уложенного в щель гибкого элемента, дают соответствующую команду для корректировки направления движения шасси Гибкие элементы намотаны на барабаны с приводами,располо ж енные по два на каждой боковой секции ведомого шасси. F роме того, шасси снабжено электромагнитными щупами, соединенными с электронными блоками управления. Обрабатываемое попе дол ж но быть ок ружено со все» четыре» сторон зарытыми в землю токопроводами, назначение которых контролировать движение автоматически ведомого шасси на первом и последнем гона =. и давать команду на поворот по достижении края поля с помощью электромагнитны ·: щупов Для обеспечения возможности поворота конструкция шасси выполнена из двух шарнирно соединенных поперечиной боковы» приводны»; секций При команде на начало поворота колеса одной из боковых секций, вокруг которой совершается поворот, стопорятся а вторая секция продолжает движение, осуществляя поворот. Специальный датчик поворота Фиксирует угол поворота шасси на 180° и дает команду на следующий рабочий ход, который ведется вдоль уложенного в щель механического гибкого элемента со сматыванием его на барабан по мере перемещения шасси с одновременной прорезкой по другой кромке обрабатываемой полосы, параллельной первой, щели с укладкой в нее другого направляющего механического гибкого элемента

Недостатком такого устройства являются

1) Необходимость укладки в землю по краям поля токонесущих проводов для подачи команд на начало поворота

Усложнение устройства за счет наличия двух систем управления механической и электронной

Наличие четыре» приводны» барабанов с гибкими элементами вместо двух, что усложняет и удорожает конструкцию

Необходимость создания нового слож ного типа оборудования для обработки поля - специального шасси и невозможность использования данного устройства для автоматического вождения огромного парка существующего и выпускаемого оборудования: тракторов и самоходных агрегатов

Целью изобретения является упрощение процесса вождения Указанная цель достигается тем, что на автоматически ведомом агрегате смонтирован блок управления, состоящий из дву» катушек с приводами, намотанным на ни» направляющим проводом с гру зами на концах, специальны» датчиков и компьютера, передающего команды на управляющее устройство.

Агрегат перемещают вдоль уложенного по одной кромке обрабатываемой полосы направляющего провода, в котором возбужден сигнал, с помощью вилкообразного датчика, состоящего из двух симметрично располагаемых относительно направляющего провода элементов, со сматыванием по мере перемещения ведомого агрегата направляющего провода, уложенного на одной кромке обрабатываемой полосы, и одновременной укладки параллельно ему второго направляющего провода по другой ее кромке размоткой со второй катушки Замер длины прямолинейного гона и подачи необходимы··; по достижении края поля команд для автоматического ведения агрегата -подъема рабочих органов и начала поворота на 180° - осуществляется с помощью закрепленного на конце каждого из дву«: направляющих проводов груза, который перед размоткой направляющего провода и после сматывания его располагается в специальном гнезде, воздействуя на рычаг смонтированного там датчика. Завершение поворота агрегата на 180° с переходом на прямой гон и опускание рабочих органов осуществляется сигналом при пересечении одним из элементов вилкообразного датчика уложенного направляющего провода При конфигурации поля, отличной от прямоугольной, расстояние между концами смежных обрабатываемы» полос проходится с закрепленным механизмом управления с замером этого расстояния по углу поворота колеса агрегата с помощью специального датчика

На фиг.1 изображена траектория движения агрегата в автоматическом режиме по обрабатываемому полю прямоугольной конфигурации, на фиг 2-машинно-тракторный агрегат и ведомый агрегат, вид сбоку, на фиг 3 - то же, вид сверку; на фиг 4 - узел 1 на фиг.2, на фиг 5 - узел II на фиг 2, на фиг 6 - разрез Д-Д на фиг 2 (схема механизма крепления датчика направления и числа оборотов колеса агрегата), на фиг 7 скема движения агрегата при обработке поля прямоугольной конфигурации, на фиг 8схема поворота агрегата в конце гона; на фиг 9 - схема движения агрегата при обработке поля произвольной конфигурации, на фиг. 10 - узел III на фиг 9 (схема движения агрегата в случае! к огда длина предыдущего гона меньше длины последующего!, на фиг. 11 - узел IV на фиг 9 (схема движения агрегата в случае, когда длина последующего гона меньше длины предыдущего), на фиг.12 и 13 - варианты траектории движения агрегата в автоматическом режиме по обрабатываемому полю произвольной конфигурации

Устройство для осуществления предлагаемого способа автоматического вождения агрегата 1 по траек тории (фиг 11, состоящей из параллельных прямолинейных участков 2 с шагом А, равным ширине обрабатываемой полосы, соединенны» к риволинейными участк ами 3, состоит (фиг.2 и 3) из двух катушек. 4 и 5, смонтированных на раме6 агрегата 1, с приводами 7 и намотанными на них направляющими проводами 8 и 9 На концах каждого провода закреплен груз 10 (фиг 4) находящийся перед началом укладки направляющего провода и после смотки его в гнезде 11 и воздействующий на рычаг датчика 1'2 Каждый узел катушек имеет поворотное устройство 13, позволяющее развернуть его на 180° На раме б ведомого агрегата смонтированы два вилочны * датчика 14 и 15 следящей системы, каждый из которых состоит из двух элементов (датчиков) 16, а так ж:е блоки (фиг 5), состоящие из плужк а 17 для подготовки полосы для ук лад ки направляющего провода и катка 18 для вдавливания направляющего провода в подготовленную плужком полосу и удержанию его от смещения во время укладки Вилочные датчики и блоки из пл у + к ы 17 и катка 18 имеют механизмы подъема-опускания (не показаны) Для подачи команд для корректировки поворота агрегата на 180° имеется специальное устройство 19 |фигб), состоящее из катка 20, неподвижно укрепленного на оси 21 и свободно вращающегося в опора» в корпусе 22, который прижимается к диску 23 колеса 24 агрегата пружиной 25 На конце оси 21 смонтирован датчик 26 направления и числа оборотов вращения колеса 24 Для осуществления автоматического ведения агрегата на нем установлен компьютер 27 (показан условно)

Агрегат I подводится ручным управлением к границе 28 обрабатываемого поля 29 к уложенному по краю 30 поля контрольному направляющему проводу 31, в котором на время первого гона агрегата возбуж дается сигнал от генератора 32 Агрегат устанавливается таким образом, чтобы его ось была параллельна контрольному направляющему проводу 31, а вилочный датчик. 15 располагается так, чтобы два его элемента 16 расположились симметрично по обе стороны контрольного направляющего провода 31 После этого ведомый агрегат перек лючается на автоматический режим работы и с помощью следящей системы, состоящей из датчика 15 и компьютера 27, передающего команды на гидромеханическую систему управления (не показана), будет двигаться вдоль контрольного направляющего провода 31, одновременно укладывая параллельно ему по мере перемещения на шаг А равный ширине обрабатываемой полосы 33, направляющий провод 8, разматываемый с катушки-4 Груз 10 при начале размотки опускается на пересечение границы .28 обрабатываемого поля и кромки 34 обрабатываемой полосы 33 Когда ведомый агрегат закончит первый проход (позиция Б), упор 35, расположенный на конце контрольного направляющего провода 31 на границе 36 поля, воздействуя на датчик (не показан) на агрегате I даст команду через компьютер 27 на подъем рабочих органов и начало поворота агрегата на 180° Поворот осуществляется по оптимальному радиусу Ro, равному половине ширины шага А обрабатываемой полосы 33, вок руг точки В касания середины обода колеса 24 агрегата поверхности поля 29 К.орректировк а выпол нения поворота (рис 81 осуществляется (фиг.61 датчиком 26 колеса 24 агрегата через каток 20, прижатый к диску '2 3 колеса 24 пружиной 25 Способ корректировки поворота агрегата основывается на следующей закономерности проведения поворота

1) если поворот осуществляется точно

А по радиусу R=Pn= — вок ругточки В, то к олесо 24 должно оставаться неподвижным относительно своей горизонтальной оси вращения;

2) если поворот осуществляется с некоторой ошибкой АР, то в случае значения ошибки (+ AR), го есть при значении радиу са поворота R=R_ot- AR, колесо 24 переместится вперед, вращаясь вокруг своей горизонтальной оси в направлении против часовой стрелки, а в случае значения ошибки (' Л R), то есть при радиусе поворота R=R₀- AR, колесо 24 переместится назад, вращаясь вокруг своей горизонтальной оси по часовой стрелке

Датчик 26 непрерывно передает необходимые для корректировки сигналы об отклонении радиуса поворота R от _D А оптимальной величины R_o= — через компьютер 27 на гидроме аническое устройство управления.

Команда на окончание поворота и опускание рабочи », органов подается в момент пересечения одним из элементов 16 вилочного датчика 14, уложенного по кромке 34 обрабатываемой полосы 33 направляющего провода 8 Во время поворота узел к атушк и 4 с помощью поворотного устройства 13 поворачивается на I80° относительно рамы агрегата в сторону, противоположную повороту агрегата, оставаясь таким образом в неизменном положении относительно поверхности поля, необходимом для совершения следующего прохода агрегата После окончания поворота и опускания рабочих органов картина автоматического ведения агрегата повторяется с той лишь разницей что по мере перемещения автоматически ведомого агрегата вдоль направляющего провода последний сматывается в катушку и одновременно ук ладывается разматываемый с другой катушки второй направляющий провод по другой кромке обрабатываемой полосы после получения сигнала на окончание прямолинейного перемещения, подъем рабочих органов и начало поворота на ИЗО” от поднимаемого на конце сматываемого провода груза 10, воздействующего на рычаг датчик а 12

В случае, когда минимальный радиус поворота трактора или само«одного агрегата не позволяет провести поворот агрегата А на 180 по оптимальному радиусу Ro= -у, в компьютер 27 зак ладывают записанную ранее, при ручном управлении, кривую поворота необходимой траектории, по которой и производится затем поворот автоматически ведомого агрегата на 180”

В случае обработки поля произвольной конфигурации |фиг.9| попе разбивается на ряд параллельны», смеж ных полос 33 с шириной шага А, равной ширине полосы, обрабатываемой за один проход агрегата Составляются таблицы расстояний между концами смскны» вписанных: в конфигурацию поля полос с одного края поля Alt, с другого края Л 1|'(где ϊ - порядковый номер полосы) Данные таблицы являются постоянными для данного поля и ширины шага А обрабатываемой за один проход агрегата полосы Они закладываются в программу компьютера 27, При этом возможны два варианта Первый, когда конец подлежащей обработке смежной полосы (ι+1| выступает над концом обрабатываемой полосы ΐ на величину All (фиг 10) Ведомый агрегат, перемещаясь вдоль провода 9 с помощью вилочного датчика 15, сматывая его по мере перемещения и одновременно укладывая по другой к ромке обрабатываемой полосы i второй направляющий провод 8, достигает конца направляющего провода 9 и поднимает закрепленный на нем груз 10 (фиг,4), который, воздействуя на рычаг датчика 12, посыпает через компьютер 27 команду на прохождения агрегатом дополнительного расстояния A If, отсчитываемого датчиком (фиг 6) по числу оборотов колеса 24 агрегата с закрепленным неподвижно механизмом рулевого управления, с продолжением укладки направляющего провода 8, После прохождения расстояния All компьютер дает команду на подъем рабочи» органов и начало поворота агрегата на 180° Команда на ок ончание поворота и опускание рабочих органов, как и в случае обработки поля прямоугольной конфигурации (фиг 7) подается при пересечении одним из элементов 16 вилочного датчика 14 уложенного направляющего провода 8

Второй вариант, к огда к онец обрабатываемой полосы I выступает над концом смежной, подлежащей обработке полосы |ϊ+1) на величину All Ведомый агрегат, перемещаясь вдоль направляющего провода 9 с помощью вилочного датчика 16 и сматывая его по мере перемещения и одновременно укладывая подругой кромке обрабатываемой полосы I второй направляющий провод 8, достигает конца провода 9 и поднимает закрепленный на нем груз 10 (фиг 4|, который, воздействуя на рычаг датчика 12, подает команду через компьютер 27 на подъем рабочих органов и начало автоматического поворота агрегата на 180°, После пересечения одним из элементов 16 вилочного датчика 14 направляющего провода 8 подается команда на компьютер 27 на опускание рабочих органов и начало прямолинейного движения вдоль провода 8 со сматыванием его по мере перемещения агрегата и на задержку начала укладки второго направляющего провода 9 по другой кромке обрабатываемой полосы до прохождения агрегатом расстояния Ah , замеряемого по необходимому для этого числу оборотов колеса 24 агрегата датчиком 26 Iфиг.6), после чего подается команда на опускание рабочих органов 37 и начала укладки второго направляющего провода 9

Автоматическое вождение агрегата может быть также осуществлено (фиг 12) по параллельным траекториям: 1) состоящим из двух расположенных под углом (параллельных двум смежным границам обрабатываемого поля) прямых 38 и 39, соединенных касательным к ним отрезном кривой 40 с шагом А между траекториями, равным ширине обрабатываемой за один проход полосы, с поворотом агрегата на 180° в конце прохода каждой полосы, 2) состоящим (фиг 13) из трех параллельных трем границам обрабатываемого поля прямолинейных участков 41,42 и 43, соединенных касательными к ним отрезками кривы* 44 и 45 с шагом А между траекториями, равным ширине обрабатываемой за один проход полосы, с поворотам агрегата на 180° в конце каждого прохода на четвертой границе поля

Использование предпагаемого изобретения позволяет осуществить автоматическое вождение агрегатов для выполнения необходимы* операций по выращиванию сельскохозяйственных культур наиболее практичным и экономичным, по сравнению с прототипом, способом, так как устройство для осуществления данного способа может выпускаться в виде универсальной насадки на все существующие и выпускаемые сельскохозяйственные агрегаты (тракторы с навесным и прицепным оборудованием и самоходные агрегаты), не требуя создания и выпуска нового сложного оборудования специальны»; приводны»: шасси Кроме того, в изобретении применяется лишь один тип следящей системы - электронной (с более высокой надежностью в работе по сравнению с механической) - как для осуществления прямолинейного движения, так и для поворотов агрегата, вместо дву? типов следящих систем, применяемы»: в прототипе: механической - для осуществления прямолинейного перемещения агрегата и электронной-дпя поворота, а также исключается необходимость закладки токоведущих проводов по краям поля для обеспечения подачи команд на начало поворота и вместо четыре* барабанов с направляющим механическим гибким .элементом используются две катушки с направляющим проводом.

Claims

Формула изобретения

1. Способ автоматического вождения сельскохозяйственного агрегата, включающий размещение последнего на исходной позиции с расположением одного из воспринимающих сигнал датчиков, смонтированных с обей* боковых сторон агрегата, над уложенным предварительно в почву по траектории первого гона стационарным токопроводом, в котором возбуждено электромагнитное попе, перемещение агрегата по первому гону с одновременным укладыванием параллельно стационарному токопроЕоду направляющего провода с грузом на конце, разматываемого с противоположной боковой стороны агрегата для осуществления второго гона, подачу команды на поворот агрегата и осуществление его, подачу команды на окончание поворота, при этом, начиная с второго гона, производят одновременно с разматыванием провода дпя осуществления следующего гона наматывание на барабан провода, уложенного для осуществления текущего гона, о г л и чающи й с я тем, что, с целью упрощения процесса вож дения, формирование сигнала на поворот агрегата осуществляют путем взаимодействия закрепленного на конце провода груза с расположенным в гнезде под груз датчиком в процессе наматывания провода
2 Способ по π 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что при обработке поля прямоугольной конфигурации при взаимодействии поднимаемого в гнездо груза с датчиктом формируют команды на подъем рабочих органов агрегата и его поворот на 180°
3 Способ по пп 1 и 2, о т п и ч а ю щ и йс я тем, что формирование сигнала на поворот агрегата и подъем рабочих органов по ок ончании первого гона при движении агрегата вдоль стационарного токопровода осуществляют при взаимодействии расположенного на агрегате рычага с упором, размещенным на кромке поля в конце гона
4 Способ по пп 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что команды на окончание поворо та, опускание рабочи». органов установку гру за на юнце провода и начало нового гона подают при пересечении одним из распопоженньн: на боковых сторона» агрегата датчиков напавляющего провода уложенного при осуществлении предыдущего гона
5 Способ по п 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что поворот агрегата на 180° осуществляют вокруг точки касания середины обода опорного колеса агрегата, расположенного на границе гонов с почвой, причем при повороте производят корректировку радиуса торого меньше длины последующего гона, после формирования сигнала конца гона, подъема рабочих органов и груза, сигнал на поворот задерживают на время, необходимое для подхода агрегата к началу следующего гона

8 Способ по пп.1 и2,огличающий· с я тем, что при проведении поворота агре10 гата на 180° катушки для направляющего провода разворачивают в горизонтальной плоскости на 180° относительно рамы агрегата в направлении, противоположном направлению поворота агрегата поворота агрегата, равного половине ширины обрабатываемой полосы в зависимости от величины и направления смещения упомянутого опорного колеса
6 Способ по пп I-4, отличающий- 5 с я гем, что при обработке гона, длина которого превышает длину последующего гона, после формирования сигнала окончания поворота агрегата сигнал на опускание рабочих органов и установи у груза задерживают на время, необходимое для подхода агрегата к началу последующего гона
7 Способ по пп 1-4, отличающийс я тем, что при обработке гона, длина ко- фиг 4 фиг 5

Д-Д фиг 6

Фиг If

-+и

Составитель А Казанцев Редактор Те«ред М.Моргентал Корректор М Петрова

Заказ 204 Тираж Подписное

ВНПИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
1 1 3035, Москва, + -35, Раушская наб , 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г У + город, уп Гагарина, 101