[發(fā)明專利]一種方向盤式農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向控制裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110332912.5
• 申請(qǐng)日: 2011-10-28
• 公開（公告）號(hào): CN103085858A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡靜濤;高雷;胡河春;李逃昌;劉曉光;白曉平;王鶴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): B62D5/04
• 分類號(hào): B62D5/04;B62D6/08
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛設(shè)備，具體地說是一種方向盤式農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向控制裝置。

背景技術(shù)

在農(nóng)業(yè)機(jī)械自主導(dǎo)航控制的研究和應(yīng)用中，轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的研究和設(shè)計(jì)是其它更深入研究及應(yīng)用推廣的基礎(chǔ)；尤其是在對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航改造的過程中，需要改造過程簡單易行、轉(zhuǎn)向執(zhí)行效率高等特點(diǎn)。不考慮目前尚不普及的應(yīng)用線控技術(shù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械，常見的農(nóng)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可以分為液壓式、機(jī)械式兩大類。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種方向盤式農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)駕駛轉(zhuǎn)向控制裝置。該控制裝置可以接收?qǐng)?zhí)行轉(zhuǎn)向指令，執(zhí)行效率高。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)向控制單元，其中轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、外殼及方向盤安裝結(jié)構(gòu)，所述電動(dòng)機(jī)及方向盤安裝結(jié)構(gòu)分別安裝在外殼上，電動(dòng)機(jī)與所述轉(zhuǎn)向控制單元電連接，電動(dòng)機(jī)的輸出端通過安裝在外殼內(nèi)部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與方向盤安裝結(jié)構(gòu)的一端相連接，方向盤安裝結(jié)構(gòu)的另一端連接有農(nóng)業(yè)機(jī)械的方向盤。

其中：在外殼上連接有防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，該防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的一端與外殼相連，另一端與農(nóng)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)向桿的外套連接；所述防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括連板和夾件，其中連板的一端固接在所述外殼上，另一端與夾件的一端連接，所述夾件的另一端固接在農(nóng)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)向桿的外套上；所述外殼包括殼體及上蓋，上蓋及殼體通過螺栓連接成一封閉空間，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過軸承安裝在外殼內(nèi)；所述殼體及上蓋均呈扇貝形狀，即殼體及上蓋的主體在圓形，在圓形的邊緣處沿徑向向外延伸，形成方形的延伸部；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過軸承安裝在封閉的外殼內(nèi)部，在殼體及上蓋的內(nèi)部分別帶有軸承內(nèi)嵌槽；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過軸承安裝在封閉的外殼內(nèi)部，為齒輪式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括相互嚙合的主動(dòng)齒輪及被動(dòng)齒輪；所述主動(dòng)齒輪通過上、下兩個(gè)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在外殼內(nèi)，并與電動(dòng)機(jī)的輸出軸相連；所述被動(dòng)齒輪位于主動(dòng)齒輪的一側(cè)、通過上、下兩個(gè)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在外殼內(nèi)，并與農(nóng)業(yè)機(jī)械的轉(zhuǎn)向桿相連，在被動(dòng)齒輪上連接有方向盤安裝結(jié)構(gòu)；所述方向盤安裝結(jié)構(gòu)包括連接軸及法蘭，其中連接軸的下端通過法蘭安裝在所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，另一端由外殼穿出與方向盤相連接；所述電動(dòng)機(jī)通過墊板與外殼連接，該墊板為長方體或正方體，四角開有與電動(dòng)機(jī)安裝孔相對(duì)應(yīng)的通孔，在所述墊板的中間開有中心通孔，該中心通孔的外圍設(shè)有環(huán)狀凹槽；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括相互嚙合的主動(dòng)齒輪及被動(dòng)齒輪，中心通孔的直徑大于主動(dòng)齒輪的直徑；

轉(zhuǎn)向控制單元包括轉(zhuǎn)向控制器、轉(zhuǎn)向角傳感器和轉(zhuǎn)向扭矩傳感器；其中轉(zhuǎn)向控制器用于接收、解析和發(fā)送與導(dǎo)航控制器之間的通信數(shù)據(jù)，為電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電流、控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行手動(dòng)轉(zhuǎn)向輸入檢測與切換；

轉(zhuǎn)向角傳感器用作農(nóng)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)向角度檢測，轉(zhuǎn)向控制器以該角度為反饋，以指令轉(zhuǎn)向角度為目標(biāo)，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和停止；

轉(zhuǎn)向扭矩傳感器用作農(nóng)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)向扭矩檢測，轉(zhuǎn)向控制器根據(jù)該扭矩值與理論扭矩值的差值大小，對(duì)是否有手動(dòng)轉(zhuǎn)向輸入進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷為有手動(dòng)轉(zhuǎn)向輸入時(shí)，轉(zhuǎn)向控制器停止自動(dòng)轉(zhuǎn)向，切換為手動(dòng)轉(zhuǎn)向輸入。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為：

本發(fā)明能夠執(zhí)行其他裝置的轉(zhuǎn)向指令，既能夠應(yīng)用在液壓式轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)機(jī)械上，也可以應(yīng)用在機(jī)械式轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)機(jī)械上，同時(shí)安裝簡便，執(zhí)行轉(zhuǎn)向動(dòng)作智能高效。本發(fā)明能夠自動(dòng)完成指令中所要求的轉(zhuǎn)向操作，可以用作農(nóng)業(yè)機(jī)械自主導(dǎo)航系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向控制裝置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的裝配示意圖；

圖3為本發(fā)明轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中墊板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的安裝固定示意圖；

圖5為本發(fā)明轉(zhuǎn)向控制器的硬件結(jié)構(gòu)模塊圖；

圖6為本發(fā)明轉(zhuǎn)向控制器的軟件流程框圖；

圖7為本發(fā)明手動(dòng)開關(guān)輸入中斷服務(wù)程序的流程圖；

圖8為PD控制算法的原理框圖；

圖9為PD控制算法的程序流程圖；

其中：1為轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，2為電動(dòng)機(jī)，3為轉(zhuǎn)向控制器，4為轉(zhuǎn)向扭矩傳感器，5為轉(zhuǎn)向角傳感器，6為方向盤，7為轉(zhuǎn)向輪，8為通信線路，9為轉(zhuǎn)向桿，10為墊板，10a為通孔，10b為中心通孔，10c為環(huán)狀凹槽，11為殼體，12為第一滾珠軸承，13為主動(dòng)齒輪，14為第二滾珠軸承，15為上蓋，16為螺栓，17為連接軸，18為螺栓，19為第三滾珠軸承，20為被動(dòng)齒輪，21為第四滾珠軸承，22為連板，23為夾件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。