CN209683860U - 植保无人车的车轮朝向监测机构以及植保无人车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及植保无人车领域，公开了一种植保无人车的车轮朝向监测机构以及一种植保无人车，其中，所述车轮朝向监测机构包括具有输出轴的动力总成，所述输出轴用于输出动力以驱动车轮组中的车轮转向，所述动力总成上安装有用于监测所述输出轴的转动角度的角度监测元件。本实用新型提供的技术方案能够更加准确真实地反映植保无人车的方向，有利于植保无人车在作业时的运动轨迹的精准控制。

Description

植保无人车的车轮朝向监测机构以及植保无人车

技术领域

本实用新型涉及无人车领域，具体地涉及一种植保无人车的车轮朝向监测机构，进一步，本实用新型还涉及一种植保无人车。

背景技术

植保无人车是用于农林植物保护作业的行驶于地面的无人驾驶车，主要包括车架、安装在车架底部的支腿、以及搭载在车架上的导航控制机构和作业机构，可通过地面遥控来实现植保作业，可以实现作物采摘、施肥、喷洒药剂、种子、粉剂等。

遥控植保无人车行驶需要对对植保无人车的运行朝向进行监测，现有技术监测植保无人车的运行朝向主要通过监测车头朝向来完成，监测模式准确性低，误差大，不利于植保无人车行驶方向的精准控制。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种能够更加准确真实地反映植保无人车的方向，以促进植保无人车在作业时的运动轨迹的精准控制的技术方案。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种植保无人车的车轮朝向监测机构，所述车轮朝向监测机构包括具有输出轴的动力总成，所述输出轴用于输出动力以驱动车轮组中的车轮转向，所述动力总成上安装有用于监测所述输出轴的转动角度的角度监测元件。

优选地，所述输出轴的一端的端面上形成有向内凹陷的安装孔，所述角度监测元件包括固定在所述安装孔中的磁铁以及靠近该磁铁的磁感应元件，所述磁感应元件能够在所述磁铁随所述输出轴转动时感应所述输出轴的转动角度。

优选地，所述安装孔为螺纹孔，所述角度监测元件还包括螺接在该螺纹孔中的磁铁安装柱，所述磁铁安装柱中镶嵌有所述磁铁。

优选地，所述磁铁安装柱的远离所述输出轴的一端端面上形成有向内凹陷的盲孔，所述磁铁胶粘在该盲孔中。

优选地，所述角度监测元件还包括安装在所述动力总成外侧的外壳体，所述磁感应元件安装在所述外壳体内。

优选地，所述外壳体与所述动力总成之间设置有用于封闭所述外壳体与所述动力总成之间的间隙的防水垫圈。

优选地，所述动力总成包括电机以及输入轴与所述电机的输出轴同轴固定的减速箱，所述减速箱的输出轴为所述动力总成的输出轴，所述角度监测元件安装在所述减速箱的外侧。

优选地，所述车轮朝向监测机构还包括固定连接所述减速箱的输出轴以将所述动力总成输出的动力传递给车轮组，从而驱动所述车轮组中的车轮转向的传动机构；和/或，

所述车轮朝向监测机构还包括控制器，所述控制器分别信号连接所述角度监测元件以及所述电机，用于根据所述角度监测元件监测的信号控制所述电机的输出。

优选地，所述传动机构包括与所述减速箱的输出轴同轴固定的齿轮以及与该齿轮啮合且半径大于所述齿轮的半径的回转支承；所述回转支承与所述车轮组中的轮架机构固定连接以在回转时带动所述车轮组中的车轮转向。

优选地，所述车轮组包括所述车轮和所述轮架机构，所述车轮的中部沿着轴线方向设置有安装轴，所述轮架机构与所述安装轴固定连接。

本实用新型第二方面提供一种植保无人车，所述植保无人车包括根据本实用新型第一方面所述的植保无人车的车轮朝向监测机构。

与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

通过在动力总成上安装角度监测元件监测动力总成输出轴的转动角度，由于输出轴的转动角度与车轮的转向存在一定的线性关系，因此，输出轴的转动角度能够反映车轮的转向，从而可以实现对车轮转向的监测，与现有技术中的监测车头朝向相比，本实用新型提供的技术方案能够更加准确真实地反映植保无人车的方向，有利于植保无人车在作业时的运动轨迹的精准控制。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的植保无人车的车轮朝向监测机构的***图；

图2是本实用新型实施例提供的植保无人车的车轮朝向监测机构的主视图；

图3是图1中动力总成与齿轮固定连接时的主视图；

图4是图1中动力总成与齿轮固定连接时的斜二侧视图；

图5是车轮组的立体结构示意图；

图6是图5中支撑法兰的结构示意图；

图7是图5中驱动轮安装架板的立体结构示意图；其中，图7A和图7B为两个不同视觉角度下的驱动轮安装架板的立体结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的植保无人车的主视图；

图9是本实用新型实施例提供的植保无人车的俯视图。

附图标记说明

1-电机；2-螺栓；3-螺栓；4-外壳体；5-螺栓；6-防水垫圈；7-电路板；8-磁铁；9-磁铁安装柱；10-蜗轮蜗杆减速箱；11-圆头扁键；12-输出轴；13-直齿轮；14-齿轮限位板；15-螺栓；16-回转支承；17-轮架机构；18-支撑板；19-车轮；20-螺母；21-透孔；22-支撑法兰；23-连接板；24-圆角；25-圆弧角。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所指的上、下、左、右。“内、外”是指相对于部件本身轮廓的内、外。

参阅图1-图4，本实用新型实施例第一方面提供一种植保无人车的车轮朝向监测机构，该车轮朝向监测机构包括动力总成，该动力总成具有输出轴，动力总成能够将电能转化为使输出轴转动的机械能，从而驱动车轮组中的车轮19转向，为了监测车轮19转向的角度，所述动力总成上安装有用于监测所述输出轴的转动角度的角度监测元件。

本实用新型实施例通过在动力总成上安装角度监测元件监测动力总成输出轴的转动角度，由于输出轴的转动角度与车轮19的转向存在一定的线性关系，因此，输出轴的转动角度能够反映车轮19的转向，从而可以实现对车轮19转向的监测，与现有技术中的监测车头朝向相比，本实用新型提供的技术方案能够更加准确真实地反映植保无人车的方向，有利于植保无人车在作业时的运动轨迹的精准控制。

所述角度监测元件具有多种类型，且可以通过多种方式安装在所述动力总成上。下面给出角度监测元件的其中一种优选实施例，并结合该优选实施例给出角度监测元件的一种优选安装方式。可以理解的是，角度监测元件的类型及其安装方式并不限于此。

动力总成的输出轴的一端的端面上形成有向内凹陷的安装孔，所述角度监测元件包括固定在所述安装孔中的磁铁8以及靠近该磁铁8的磁感应元件，所述磁感应元件能够在所述磁铁8随所述输出轴转动时感应所述输出轴的转动角度。

参阅图1，具体地，动力总成的输出轴的上端面上形成有向下凹陷的安装孔，磁铁8固定在安装孔中，随输出轴转动，磁铁8与磁感应元件配合，通过电磁感应原理来检测输出轴的转动角度。

在一具体实施例中，磁铁8可通过如下方式固定在安装孔中。所述安装孔为螺纹孔，所述角度监测元件还包括磁铁安装柱9，该磁铁安装柱9的靠近输出轴的一端形成有轴向向外延伸且与螺纹孔相匹配的螺柱，在安装磁铁8时，先将磁铁8镶嵌在磁铁安装柱9中，然后将磁铁安装柱9螺纹拧紧于螺纹孔中。

具体地，磁铁8可通过如下方式镶嵌在磁铁安装柱9中。在磁铁安装柱9的远离输出轴的一端端面上形成有朝向磁铁安装柱9的内侧凹陷的盲孔，磁铁8通过粘胶粘在该盲孔中。

在一优选实施例中，为了对所述磁感应元件进行保护，以防止外界环境干扰磁感应元件。所述角度监测元件还包括安装在所述动力总成外侧的外壳体4，所述磁感应元件安装在所述外壳体4内。

具体地，参阅图1，在动力总成上设置有用于安装外壳体4的安装部，该安装部上开设有螺孔，在外壳体4上对应该安装部上的螺孔开设有螺孔，用螺栓5依次穿设并拧紧于外壳体4上的螺孔以及安装部上的螺孔来将外壳体4与动力总成固定连接。

磁感应元件一般包括磁感应芯片以及磁感应芯片的***电路，磁感应芯片及其***电路均安装在一块电路板7上，该电路板7例如可以通过螺栓固定在外壳体4内。具体地，在外壳体4的内周面上沿周向形成有一圈向外壳体4内侧中部延伸的安装凸台，该安装凸台与电路板7的外形相匹配，在安装凸台上开设有螺纹孔，在电路板7上开设有安装孔，使安装孔与螺纹孔相对应，通过穿设安装孔并拧紧于螺纹孔内的螺栓3将电路板7固定安装在外壳体4内。

参阅图1，为了对电磁感应元件进行进一步的防护，所述外壳体4与所述动力总成之间设置有用于封闭所述外壳体4与所述动力总成之间的间隙的防水垫圈6。由此，可以防止外界环境中的液体进入外壳体4内，损坏外壳体4内的电子元件。

在一具体实施例中，所述动力总成包括电机1以及输入轴与所述电机1的输出轴同轴固定的减速箱，所述减速箱的输出轴即为所述动力总成的输出轴，所述角度监测元件安装在所述减速箱的外侧。电机1例如可以为57闭环步进电机1，减速箱例如可以为蜗轮蜗杆减速箱10，电机1可通过螺栓2固定在减速箱的一侧，用于将电能转化为机械能，带动减速箱的输入轴转动，减速箱对步进电机1的输出轴的转速进行调节，将电机1的输出轴的转速降低后对外输出，即减速箱的输出轴的转速小于电机1的输出轴的转速，从而便于车轮19朝向的精准控制。

在一优选实施例中，所述车轮19朝向监测机构还包括控制器，所述控制器分别信号连接所述角度监测元件以及所述电机1，用于根据所述角度监测元件监测的信号控制所述电机1的输出。具体地，所述控制器例如可以是单片机，数字信号处理器或可编程逻辑控制器等，57闭环步进电机1属于内部闭环调节机制，角度监测元件用于反馈车轮19朝向，属于外闭环调节机制，通过控制器接收角度监测元件的监测结果并不断调整电机1的输出来保证车轮19按照预定的运动轨迹精准形式。

在一优选实施例中，所述车轮19朝向监测机构还包括固定连接所述减速箱的输出轴以将所述动力总成输出的动力传递给车轮组，从而驱动所述车轮组中的车轮19转向的传动机构。传动机构一方面起到连接动力总成与轮架机构的作用，另一方面起到传递动力的作用。

在一具体实施例中，所述传动机构包括与所述减速箱的输出轴同轴固定的齿轮以及与该齿轮啮合且半径大于所述齿轮的半径的回转支承16；所述回转支承16与所述车轮组中的轮架机构固定连接以在回转时带动所述车轮组中的车轮19转向。当动力总成的输出轴转动时，带动齿轮同步回转，齿轮带动回转支承16的外齿圈回转，回转支承16的外齿圈带动车轮组转向，从而实现车轮组中的车轮19转向。

所述齿轮例如可以为直齿轮13。齿轮的半径小于外齿圈的半径，可以降低控制车轮组中的车轮19转向时的速度，进一步提高车轮组中车轮19的转向控制精度。

齿轮包括中心轴以及与该中心轴同轴固定的齿圈，齿圈通过齿轮限位板14和螺栓15固定在中心轴上，中心轴与减速箱的输出轴12同轴固定。

通过相互啮合的齿轮和回转支承16来传递动力总成对车轮组的驱动力，能够减小车轮组中车轮19的转弯半径，提高无人车通过性，推动精准农业自动化进程。

所述动力总成和所述传动机构具体可以通过如下方式安装，所述植保无人车还包括支撑架板例如法兰板，所述动力总成和所述传动机构分别安装在所述支撑架板的两侧。

具体地，所述回转支承16还包括与所述外齿圈同中心设置的内圈，该内圈上设置有沿着内圈的厚度方向贯穿内圈的安装孔，以支撑架板为法兰板为例，该安装孔与法兰板上的法兰孔相对应，如此，内圈可以通过贯穿法兰孔和安装孔的连接件例如螺栓固定在法兰板的一侧；外齿圈转动时，内圈保持静止。

动力总成中的减速箱安装在支撑架板的另一侧。具体地，支撑架板的另一侧，与回转支承16错开的位置开设有通孔，减速箱的输出轴穿设该通孔与齿轮的转轴同轴固定。

为了便于实现减速箱的安装，并加强减速箱的安装强度，减速箱可以通过圆头扁键11安装在减速箱安装板上，减速箱安装板安装在所述支撑架板的所述另一侧。

参阅图2，进一步，车轮19朝向监测机构为植保无人车支腿的一部分，植保无人车支腿需要与植保无人车的车架相连，为此，所述支撑架的所述另一侧还固定有连接柱，为了提高支腿的结构紧凑性，该连接柱与回转支承16的内圈同轴。

在一具体实施例中，所述车轮组包括轮架机构和车轮19，所述车轮19的中部沿所述车轮19的轴线方向设置有安装轴，所述轮架机构分别与所述安装轴和所述外齿圈固定连接。这样，在外齿圈转动时，可以通过轮架机构带动车轮19转动。

所述轮架机构的具体结构可以有多种，下面给出其中的一种优选实施例，当然，所述轮架机构的结构并不限于此。

参阅图5-图7，所述轮架机构包括竖直方向依次固定连接的支撑法兰22、支撑立柱17以及驱动轮安装架板，所述支撑法兰22与所述回转支承16的外齿圈固定连接，所述驱动轮安装架板与所述安装轴固定连接。

具体地，所述回转支承16的外齿圈上开设有沿着平行于所述外齿圈的轴线方向贯穿所述外齿圈的通孔，所述支撑法兰22上对应所述通孔开设有法兰孔，如此，所述支撑法兰22可以通过贯穿所述通孔和所述法兰孔的连接件例如螺栓与所述回转支承16的外齿圈固定连接。

所述驱动轮安装架板的具体结构可以有多种，在一优选实施例中，所述驱动轮安装架板包括与所述支撑法兰22平行设置的支撑板18以及一端与所述支撑板18的一端固定连接，另一端与所述驱动轮的安装轴固定连接的连接板23，所述支撑立柱17立设在所述支撑板18与所述支撑法兰22之间。

优选地，所述支撑板18与所述连接板23一体成型制成，所述连接板23的靠近所述安装轴的一端对应所述安装轴开设有安装孔，从而安装轴可以穿设在安装孔中。支撑板18与支撑法兰22平行，支撑立柱17垂直于支撑板18和支撑法兰22，立设在支撑板18和支撑法兰22之间，通过设置在支撑板18和支撑法兰22之间的支撑立柱17来降低驱动轮安装架板的整体高度，避免驱动轮安装架板使用较长的板型零件或杆件作为支撑，从而提高轮架机构的整体刚性和结构稳定性。

在一优选实施中，所述支撑立柱17包括轴线彼此平行且呈三角形分布的三根立柱，即，支撑立柱17彼此平行，三根支撑立柱17在支撑法兰22下表面上的投影中心的连线呈三角形，且该三角形的中心与支撑法兰22的下表面中心重合，由此，可以提高驱动轮安装架板的结构抗压抗扭性。

所述支撑立柱17例如可以焊接在所述支撑法兰22和所述驱动轮安装架板之间，也可以通过连接件或其他方式可拆卸地连接在所述支撑法兰22和所述驱动轮安装架板之间。

在一优选实施例中，所述支撑板18的朝向所述支撑立柱17的一面形成有凹槽，所述支撑立柱17嵌入至所述凹槽内；所述凹槽的底部还形成有透孔，所述支撑立柱17的朝向所述支撑板18的端部对应该透孔21形成有螺纹孔。透孔可以为螺纹孔，如此，在连接所述支撑立柱17和所述支撑板18时，将所述支撑立柱17的端部嵌入至所述支撑板18的凹槽内，例如通过过盈配合的方式嵌入支撑板18的凹槽内，以提高结构的抗弯性，改善装配精度，再用紧固螺栓依次穿过透孔和螺纹孔并拧紧于透孔和螺纹孔中，从而实现支撑立柱17和支撑板18的进一步紧固连接。

参阅图6，在一优选实施例中，所述支撑法兰22的朝向所述支撑立柱17的一面形成有凹槽，所述支撑立柱17嵌入至所述凹槽内，所述凹槽的底部还形成有透孔21，所述支撑立柱17的朝向所述支撑法兰22的端部对应该透孔21形成有螺纹孔。透孔21可以为螺纹孔，如此，在连接所述支撑立柱17和所述支撑法兰22时，将所述支撑立柱17的端部嵌入至所述支撑法兰22的凹槽内，例如通过过盈配合的方式嵌入支撑法兰22的凹槽内，以提高结构的抗弯性，改善装配精度，再用紧固螺栓依次穿过透孔21和螺纹孔并拧紧于透孔21和螺纹孔中，从而实现支撑立柱17和支撑法兰22的进一步紧固连接。

参阅图7，在一优选实施例中，支撑板18和连接板23一体成型且支撑板18的背向支撑立柱17的一面与连接板23的内侧面之间以圆弧角25过渡，支撑板18的邻接连接板23的端部两侧为圆角24，且圆角24的半径等于圆弧角25的半径，这样，在切割加工工艺坯料时，可以节省原料，节约成本。其中，连接板23的内侧面指的是连接板23的朝向车轮19的一面。

进一步，为了提高车轮19的安装稳定性，车轮19的安装轴例如可以设计为具有腰圆形横截面的安装轴，并且在连接板23的靠近安装轴的一端对应安装轴开设一腰圆孔。如此，可以将安装轴穿设在腰圆孔中。为了进一步提高连接强度，安装轴的外周面可以加工成螺纹面，在安装时，可以在连接板23的外侧，用螺母20拧紧在安装轴上，以进一步提高连接板23与安装轴之间的连接强度。其中，连接板23的外侧指的是连接板23的背向车轮19的一侧。

在此需要说明的是，前文所述的“固定连接”指的是两个部件连接后，二者之间没有相对运动的连接方式。

参阅图8-图9，本实用新型实施例另一方面提供一种植保无人车，该植保无人车包括根据本实用新型实施例第一方面所述的植保无人车的车轮朝向监测机构。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种植保无人车的车轮朝向监测机构，其特征在于，所述车轮朝向监测机构包括具有输出轴的动力总成，所述输出轴用于输出动力以驱动车轮组中的车轮转向，所述动力总成上安装有用于监测所述输出轴的转动角度的角度监测元件。

2.根据权利要求1所述的植保无人车的车轮朝向监测机构，其特征在于，所述输出轴的一端的端面上形成有向内凹陷的安装孔，所述角度监测元件包括固定在所述安装孔中的磁铁以及靠近该磁铁的磁感应元件，所述磁感应元件能够在所述磁铁随所述输出轴转动时感应所述输出轴的转动角度。

3.根据权利要求2所述的植保无人车的车轮朝向监测机构，其特征在于，所述安装孔为螺纹孔，所述角度监测元件还包括螺接在该螺纹孔中的磁铁安装柱，所述磁铁安装柱中镶嵌有所述磁铁。

4.根据权利要求3所述的植保无人车的车轮朝向监测机构，其特征在于，所述磁铁安装柱的远离所述输出轴的一端端面上形成有向内凹陷的盲孔，所述磁铁胶粘在该盲孔中。

5.根据权利要求2所述的植保无人车的车轮朝向监测机构，其特征在于，所述角度监测元件还包括安装在所述动力总成外侧的外壳体，所述磁感应元件安装在所述外壳体内。

6.根据权利要求5所述的植保无人车的车轮朝向监测机构，其特征在于，所述外壳体与所述动力总成之间设置有用于封闭所述外壳体与所述动力总成之间的间隙的防水垫圈。

7.根据权利要求1所述的植保无人车的车轮朝向监测机构，其特征在于，所述动力总成包括电机以及输入轴与所述电机的输出轴同轴固定的减速箱，所述减速箱的输出轴为所述动力总成的输出轴，所述角度监测元件安装在所述减速箱的外侧。

8.根据权利要求7所述的植保无人车的车轮朝向监测机构，其特征在于，所述车轮朝向监测机构还包括固定连接所述减速箱的输出轴以将所述动力总成输出的动力传递给车轮组，从而驱动所述车轮组中的车轮转向的传动机构；和/或，

所述车轮朝向监测机构还包括控制器，所述控制器分别信号连接所述角度监测元件以及所述电机，用于根据所述角度监测元件监测的信号控制所述电机的输出。

9.根据权利要求8所述的植保无人车的车轮朝向监测机构，其特征在于，所述传动机构包括与所述减速箱的输出轴同轴固定的齿轮以及与该齿轮啮合且半径大于所述齿轮的半径的回转支承；所述回转支承与所述车轮组中的轮架机构固定连接以在回转时带动所述车轮组中的车轮转向。

10.根据权利要求9所述的植保无人车的车轮朝向监测机构，其特征在于，所述车轮组包括所述车轮和所述轮架机构，所述车轮的中部沿着轴线方向设置有安装轴，所述轮架机构与所述安装轴固定连接。

11.一种植保无人车，其特征在于，所述植保无人车包括根据权利要求1-10中任意一项所述的植保无人车的车轮朝向监测机构。