[發明專利]一種用于田間作業機器人的電動升降底盤

有效

• 申請號: 201310687012.1
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN104709196B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 趙博;李樹君;周鵬;毛文華;張小超
• 申請（專利權）人: 中國農業機械化科學研究院
• 主分類號: B60R16/02
• 分類號: B60R16/02;B60G17/0195;B60B35/10
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司11006
• 代理人: 梁揮,尚群

技術領域

本發明涉及一種電動升降底盤，特別是一種用于田間作業機器人的四輪獨立驅動與轉向的可調輪距的電動升降底盤。

背景技術

目前，小型田間作業機器人技術已成為國內外研究熱點，機器人底盤作為田間數據采集、數據處理的主體，主要用來搭載多種傳感器實現機器人的導航、路徑規劃，完成特定的田間作業任務。但是由于田間工況復雜，對機器人底盤驅動能力、轉向能力有著極高要求，針對不同的農作物進行作業時，需要根據作物高度進行底盤的自動調整，而且我國農作物種植標準不一，導致農作物行距變化較大，同樣也需要機器人對不同的行距進行自動調整。在目前的國內外電動底盤中，尚未有對于四輪獨立驅動與轉向的可調輪距的電動升降底盤的技術。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于田間作業機器人的電動升降底盤，可以實現四輪獨立驅動與轉向且輪距可調。

為了實現上述目的，本發明提供了一種用于田間作業機器人的電動升降底盤，包括主機架及安裝在所述主機架上的電源、控制器、行走機構、轉向機構和升降機構，所述控制器分別與所述電源、行走機構、轉向機構和升降機構連接，所述行走機構、轉向機構和升降機構分別與所述電源連接，其中，所述行走機構包括多個車輪及對應于每個所述車輪設置的驅動力矩電機，所述驅動力矩電機的內轉子與所述車輪的車輪軸連接，所述控制器與所述驅動力矩電機連接，所述控制器根據設定的車速換算出所述驅動力矩電機的輸出轉速并直接控制所述驅動力矩電機的內轉子的轉動以帶動所述車輪旋轉，所述驅動力矩電機內置有用于進行速度反饋的第一編碼器，所述第一編碼器與所述控制器連接，所述控制器根據所述第一編碼器反饋的速度信號調節所述驅動力矩電機的內轉子的轉速以實現精準行走。

上述的電動升降底盤，其中，所述轉向機構與所述行走機構連接，所述轉向機構包括轉向盤和轉向力矩電機，所述轉向盤包括互相連接的側面和上平面，所述轉向盤的側面與所述驅動力矩電機的定子連接，所述轉向盤的上平面與所述轉向力矩電機的內轉子連接，所述控制器與所述轉向力矩電機連接，所述控制器根據設定的轉向角度換算出所述轉向力矩電機的輸出轉速并直接控制所述轉向力矩電機的內轉子轉動以帶動所述轉向盤旋轉，使安裝在所述轉向盤上的所述驅動力矩電機帶動所述車輪一起轉動以實現轉向。

上述的電動升降底盤，其中，所述轉向力矩電機內置有用于進行轉向大小反饋的第二編碼器，所述第二編碼器與所述控制器連接，所述控制器根據所述第二編碼器反饋的轉向信號調節所述轉向力矩電機的內轉子的轉速以實現精準轉向。

上述的電動升降底盤，其中，所述升降機構分別與所述主機架和所述轉向機構連接，所述升降機構包括車輪支撐桿、機架支撐軸、上升降臂、下升降臂和電動推桿，所述車輪支撐桿、機架支撐軸、上升降臂和所述下升降臂組成一平行四邊形機構，所述電動推桿分別與所述控制器及所述電源連接，所述車輪支撐桿固定于所述轉向力矩電機的定子上，所述機架支撐軸固定于所述主機架上，所述控制器根據設定的升降高度換算出所述電動推桿的位移量并直接控制所述電動推桿的伸縮以調整所述平行四邊形機構實現升降。

上述的電動升降底盤，其中，所述電動推桿內置有用于反饋伸縮量大小的電位計，所述電位計與所述控制器連接，所述控制器根據所述電位計反饋的伸縮量信號調節所述電動推桿的位移量以實現精準升降。

上述的電動升降底盤，其中，還包括輪距調節機構，所述輪距調節機構包括制動器和錐軸承，所述機架支撐軸的上端通過所述錐軸承與所述制動器連接，所述錐軸承通過軸承座安裝在所述主機架上，所述控制器根據設定的輪距換算所述機架支撐軸的旋轉角度并控制所述制動器通電或斷電，所述制動器斷電時，所述機架支撐軸鎖死，所述制動器通電時，所述機架支撐軸能自由轉動至所述旋轉角度以調節輪距。

上述的電動升降底盤，其中，所述輪距調節機構還包括第三編碼器，所述第三編碼器分別與所述機架支撐軸及所述控制器連接，所述控制器根據所述第三編碼器的輪距反饋信息調節所述旋轉角度以實現輪距的整體調節。

上述的電動升降底盤，其中，所述下升降臂的兩端分別通過車輪支撐桿下軸承及機架支撐軸下軸承與所述車輪支撐桿及所述機架支撐軸連接，所述上升降臂的兩端分別通過車輪支撐桿上軸承及機架支撐軸上軸承與所述車輪支撐桿及所述機架支撐軸連接。

本發明的技術效果在于：本發明作為田間作業機器人底盤可以實現四輪獨立驅動及精準行走、轉向及升降運動，輪距可調，方便配合機器人精確采集田間數據采集及數據處理，完成特定的田間作業任務。

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。