CN210168477U - 一种非接触式避障割草作业*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种非接触式避障割草作业***，包括前支架，所述前支架为矩形框形，其后端与移动板相连；该移动板与固定板活动连接，并能够沿该固定板横向移动；该固定板固定在拖拉机车头上；所述前支架的侧边设有避让电机，该避让电机通过摇臂组件与割草头相连，能够带动所述割草头作摆动动作；所述前支架上设有激光雷达，该激光雷达和所述避让电机均与安装在拖拉机上的工控机相连。本实用新型设计合理，结构简单，使用方便，可通过使用激光测距的方法，在作业车辆行进过程中，探测障碍物与割草装置的距离和角度关系，使割草头摆动而避让障碍物，从而，可提高作业效率，减少对作物的伤害。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种农业机械，尤其是一种割草作业机械，具体的说是一种非接触式避障割草作业***。
背景技术
在农业智能割草作业***的研制中，涉及到割草执行机构能准确识别障碍物，并能够针对障碍物做出不同的航线偏移，从而实现整个自动割草功能。目前通常采用的割草作业***分为人工操作式和接触式避障割草***。使用人工操作式割草作业***时，作业员必须身背割草装置，同时受到环境，天气，温度的限制非常大。同时，采取此种割草作业方式对作业员的身体条件要求较高，在长时间内采取此种作业方式，对作业员的身体非常不利。接触式避障割草装置大多采用机械避障结构，割草装置必须触碰到障碍物才能完成避障工作，若在割草作业中与硬度较大的障碍物接触时，或多或少对割草装置有所损伤。另一方面，在果园除草作业时，将果苗认定为障碍物（要绕过的物体）时，如果接触式的割草装置触碰到果苗，势必会带给果苗不利于生长的伤害。若果苗处于生长早期细长状态时，提供不了给接触式割草装置足够的避障反作用力，即实现不了机械避障，将将对果苗造成十分严重的伤害。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种非接触式避障割草作业***，通过使用激光测距的方法，在作业车辆行进过程中，探测障碍物与割草装置的距离和角度关系，使割草头摆动而避让障碍物，从而，可提高作业效率，减少对作物的伤害。
本实用新型的技术方案是：
一种非接触式避障割草作业***，包括前支架，所述前支架为矩形框形，其后端与移动板相连；该移动板与固定板活动连接，并能够沿该固定板横向移动；该固定板固定在拖拉机车头上；所述前支架的侧边设有避让电机，该避让电机通过摇臂组件与割草头相连，能够带动所述割草头作摆动动作；所述前支架上设有激光雷达，该激光雷达和所述避让电机均与安装在拖拉机上的工控机相连。
进一步的，所述固定板上设有若干条导轨，所述移动板上设有与所述导轨相对应的滑块，使所述移动板能够通过所述滑块沿所述导轨的移动而移动。
进一步的，还包括相互配合的齿轮和齿条，所述齿条安装在所述固定板的上端缘，所述齿轮连接驱动电机；该驱动电机安装在所述前支架的侧边，使该驱动电机转动来带动所述前支架沿所述齿条横向移动。
进一步的，所述避让电机通过L形的连接件与所述前支架相连；所述前支架的侧边设有安装槽，使所述连接件能够通过螺栓沿该安装槽调节位置并固定。
进一步的，所述摆动组件包括套筒、摆臂和连杆，所述套筒固定连接在所述避让电机的输出轴上，能够随所述避让电机而转动；所述摆臂为L形，其上端可调节的固定在所述套筒上，其下端与所述连接杆可调节的固定连接，以便调节所述割草头的位置。
进一步的，所述摆臂的下端为中空管状，能够将所述连杆置于其中，并根据需要拉伸至需要的长度，再通过螺栓穿过所述摆臂而将所述连杆固定住。
进一步的，还包括挡板和推杆，该挡板为竖向的矩形块状，其下端固定在所述移动板的上端缘；所述推杆的两端分别固定在所述挡板的上端和所述前支架的前端；所述激光雷达安装在所述挡板的上端；所述前支架通过销轴与所述移动板相连。
进一步的，所述推杆为电动推杆。
进一步的，所述避让电机和驱动电机均为直流电机。
本实用新型的有益效果：
本实用新型设计合理，结构简单，使用方便，可通过使用激光测距的方法，在作业车辆行进过程中，探测障碍物与割草装置的距离和角度关系，使割草头摆动而避让障碍物，从而，可提高作业效率，减少对作物的伤害。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
其中：1-销轴；2-齿条；3-固定板；4-导轨；5-滑块；6-移动板；7-齿轮；8-驱动电机；9-连接件；10-避让电机；11-摆臂；12-割草头；13-连杆；14-套筒；15-前支架；16-挡板；17-推杆；18-激光雷达。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示。
一种非接触式避障割草作业***，包括前支架15和固定板3。所述前支架15可以是“日”字形，或其他框形，并由铝型材拼接构成。该前支架15的后端通过销轴1与移动板6相连，使所述前支架15可以绕所述销轴1上下转动。所述固定板3固定在拖拉机的车头上，其上设有两条导轨4，并在所述移动板6上设有与该导轨4相对应的滑块5，使所述滑块5能够沿所述导轨4移动，进而实现所述移动板6的移动。优选的，所述导轨4和滑块5可以是燕尾形，便于连接和移动。所述固定板3的上端缘设有齿条7，并配有与其配合的齿轮7。该齿轮7与驱动电机8相连，可在该驱动电机8的带动下转动。该驱动电机8固定在所述前支架15的一侧，从而，可使所述齿轮7和齿条2在所述驱动电机8带动下而产生相对运动，并带动所述前支架15进行横向移动，可满足不同行距的作业环境，提高适应性。
所述前支架15侧边的前部设有避让电机10，该避让电机10通过L形的连接件9与所述前支架15相连。优选的，所述前支架15的侧边设有安装槽，使所述连接件9能够通过螺栓固定在该安装槽内，方便位置的调节。该避让电机10还通过摇臂组件与割草头12相连，以便带动所述割草头12作摆动动作。所述摆动组件包括套筒14、摆臂11和连杆13。所述套筒14固定连接在所述避让电机10的输出轴上，能够随所述避让电机10而转动。优选的，所述输出轴上设有角度传感器，可以检测所述避让电机10输出轴的角度信息。所述摆臂11为L形，其上端通过螺钉固定在所述套筒14上，以便调节其高度，使所述割草头12的高度满足需求。该摆臂11的下端为中空管状，能够将所述连杆13置于其中，并根据需要拉伸至需要的长度，再通过螺栓固定在所述摆臂11上， 以便调节所述割草头12的位置。
本实用新型还包括挡板16和推杆17，该挡板16为竖向的矩形块状，其下端固定在所述移动板6的上端缘；所述推杆17为伸缩式，其两端分别固定在所述挡板16的上端和所述前支架15的前端，以便调节所述前支架15前端的高度。优选的，所述推杆17为电动推杆，便于操控。所述挡板16的上端安装激光雷达18，以便灵活而准确的探测到障碍物。
所述激光雷达18和角度传感器均通过AD转换模块IPAM3802与工控机相连。该工控机安装在拖拉机上，还同时连接所述驱动电机8和避让电机10。所述避让电机10和驱动电机8均为直流电机，便于控制。所述工控机还连接事先设计好的模糊控制器。
拖拉机驾驶棚顶部还设有GPS传感器，便于确定拖拉机的位置。
本实用新型的工作过程为：
拖拉机分别以三种不同的速度匀速向前行驶，工控机发出测距指令，激光雷达开始在270°范围内测距并确定果树的位置，并将距离值H、角度值A发送给工控机。同时，固定在拖拉机驾驶棚顶部的GPS传感器开始工作，并将测量的数据和灰色—插补***预测后的速度信息发送给工控机。工控机通过已经设计好的模糊控制算法得出割草装置能成功避障所需要摆动的角度的大小θ，并将这个值发送给避让电机，使其转动一定的角度，带动割草头摆动，避开障碍物。
其中，模糊控制器分别有插补后的速度V、激光传感器与障碍物（果树）的夹角A、激光传感器与果树的距离D三个输入。其中：V的论域是[0.1m/s,0.3m/s]，A的论域是[0,45°]，D的论域设定为[140cm,150cm]。该三个输入采用的隶属度函数都是高斯函数且模糊分割数都为3，同时制定了27条模糊控制规则，模糊推理采用的是Mamdani和Max-min的合成法，解模糊的方法采用的是面积中心法。该模糊控制器的输出是割草头实现精准避障而摆动的角度JD，其隶属度函数为高斯函数，模糊分割数为3，论域为[30°,60°]。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (9)
1.一种非接触式避障割草作业***，包括前支架，其特征是：所述前支架为矩形框形，其后端与移动板相连；该移动板与固定板活动连接，并能够沿该固定板横向移动；该固定板固定在拖拉机车头上；所述前支架的侧边设有避让电机，该避让电机通过摇臂组件与割草头相连，能够带动所述割草头作摆动动作；所述前支架上设有激光雷达，该激光雷达和所述避让电机均与安装在拖拉机上的工控机相连。
2.根据权利要求1所述的非接触式避障割草作业***，其特征是：所述固定板上设有若干条导轨，所述移动板上设有与所述导轨相对应的滑块，使所述移动板能够通过所述滑块沿所述导轨的移动而移动。
3.根据权利要求1所述的非接触式避障割草作业***，其特征是：还包括相互配合的齿轮和齿条，所述齿条安装在所述固定板的上端缘，所述齿轮连接驱动电机；该驱动电机安装在所述前支架的侧边，使该驱动电机转动来带动所述前支架沿所述齿条横向移动。
4.根据权利要求1所述的非接触式避障割草作业***，其特征是：所述避让电机通过L形的连接件与所述前支架相连；所述前支架的侧边设有安装槽，使所述连接件能够通过螺栓沿该安装槽调节位置并固定。
5.根据权利要求1所述的非接触式避障割草作业***，其特征是：所述摇臂组件包括套筒、摆臂和连杆，所述套筒固定连接在所述避让电机的输出轴上，能够随所述避让电机而转动；所述摆臂为L形，其上端可调节的固定在所述套筒上，其下端与所述连杆可调节的固定连接，以便调节所述割草头的位置。
6.根据权利要求5所述的非接触式避障割草作业***，其特征是：所述摆臂的下端为中空管状，能够将所述连杆置于其中，并根据需要拉伸至需要的长度，再通过螺栓穿过所述摆臂而将所述连杆固定住。
7.根据权利要求1所述的非接触式避障割草作业***，其特征是：还包括挡板和推杆，该挡板为竖向的矩形块状，其下端固定在所述移动板的上端缘；所述推杆的两端分别固定在所述挡板的上端和所述前支架的前端；所述激光雷达安装在所述挡板的上端；所述前支架通过销轴与所述移动板相连。
8.根据权利要求7所述的非接触式避障割草作业***，其特征是：所述推杆为电动推杆。
9.根据权利要求1所述的非接触式避障割草作业***，其特征是：所述避让电机和驱动电机均为直流电机。
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Cited By (2)
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| CN111699818A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-09-25 | 江苏艾威机械制造有限公司 | 一种侧移避让割草机 |
| CN116349485A (zh) * | 2023-03-06 | 2023-06-30 | 常州嘉耘机械有限公司 | 一种具有回转避让功能的臂式自动割草设备 |
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2019
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