WO2023113643A1 - Automtic driving control system for a tractor with an automated manual transmission - Google Patents

Automtic driving control system for a tractor with an automated manual transmission Download PDF

Info

Publication number
WO2023113643A1
WO2023113643A1 PCT/RU2022/050192 RU2022050192W WO2023113643A1 WO 2023113643 A1 WO2023113643 A1 WO 2023113643A1 RU 2022050192 W RU2022050192 W RU 2022050192W WO 2023113643 A1 WO2023113643 A1 WO 2023113643A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control unit
tractor
pneumatic
hydraulic
clutch
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/050192
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Никита Сергеевич КАШИРОВ
Иван Геннадиевич БОЛОТОВ
Илья Андреевич НОВИКОВ
Original Assignee
Акционерное общество "Когнитив"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2021137388A external-priority patent/RU2771704C1/en
Application filed by Акционерное общество "Когнитив" filed Critical Акционерное общество "Когнитив"
Publication of WO2023113643A1 publication Critical patent/WO2023113643A1/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/007—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
    • A01B69/008—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow automatic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/02—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B60W10/11—Stepped gearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/18—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/20—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of steering systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles

Definitions

  • the invention relates to agricultural engineering, in particular, to systems for automatic control of the tractor motion controls (acceleration, braking and steering) equipped with a hydraulic steering system and a robotic manual gearbox.
  • ACS automatic control systems
  • these ACS are implemented through the use of vision systems, as well as global positioning systems to analyze the external situation in real time and develop control actions to control the movement characteristics of the specified equipment.
  • vision systems as well as global positioning systems to analyze the external situation in real time and develop control actions to control the movement characteristics of the specified equipment.
  • systems are installed only in agricultural machinery equipped with fully electronic motion controls (electric pumps for steering and braking control, automatic transmission, etc.), since in order to influence mechanical controls, it is necessary to develop and install auxiliary electro-hydraulic equipment individually for every type of agricultural machinery.
  • a method for detecting a structure in a field a method for steering an agricultural vehicle and an agricultural vehicle (patent RU2571918, published on 12/27/2015, IPC G06T7/40, A01B69/04, G06K9/46, G06N7/02).
  • the invention relates to steering systems for agricultural vehicles.
  • the technical result is to increase the accuracy of the steering of an agricultural vehicle by transmitting a correction signal that takes into account the characteristic structure of the field.
  • a method is proposed for steering an agricultural vehicle or equipment in relation to a structure in the field. The method includes the step of obtaining an image of a field by an imager, analyzing the image by an image processing device to obtain texture information.
  • the plurality of image areas are assigned probability scores that reflect the probability that the corresponding the area refers to the characteristic structure.
  • An electronically controlled brake system for tractors with a trailer contains: a means for providing and distributing compressed fluid, a means for braking the tractor and the trailer and for steering-by-braking only by the tractor, means for modulating a pressurized fluid for actuating the brakes of the tractor, the modulating means being electrically connected to the electronic central control unit controlling the brakes, additional means for braking only the trailer, characterized in that the additional means comprise a normally open valve means, which under normal conditions provides simultaneous braking of the tractor and trailer, wherein the switching of the valve means to the CLOSED state is controlled by the electronic central control unit when the steering-by-braking function is activated (Patent 2484991, published 06/20/2013, IPC B60T11/21).
  • This material proposes an automatic motion control system for a tractor equipped with a hydraulic steering and braking system and a robotic manual gearbox.
  • the greatest difficulty in implementing automatic control of this type of tractor is the control gearbox.
  • the presence of a mechanical clutch in robotic mechanical gearboxes requires the integration of additional electrical equipment that allows control not only at the level of hydraulic control and braking systems in the combine, but also to exercise mechanical influences on the controls inside the tractor cab.
  • the task set during the development of this invention was the implementation of the possibility of automatic control of the movement of the tractor, in accordance with the signals received from the control unit as part of the automatic control system of the tractor.
  • the technical result achieved by the implementation of this invention is to provide the possibility of automatic control of all the motion controls of a tractor equipped with a robotic manual gearbox.
  • the specified technical result is achieved in the automatic control system of the tractor with a robotic mechanical gearbox containing a data exchange bus, a switching module, a hydraulic control unit, a rotation angle sensor built into the front wheel swivel assembly and connected via a data exchange bus to the hydraulic control unit, a hydraulic pump - a dispenser built into the hydraulic system of the tractor steering mechanism, a braking control unit, a pneumatic proportional valve built into the pneumohydraulic braking system of the tractor, a clutch control unit and a pneumatic actuation cylinder built into the pneumatic control system of the tractor's actuators, and the rod of the pneumatic actuation cylinder is connected to the control lever tractor clutch, and the activation pneumatic cylinder contains a rod position sensor, while the output of the hydraulic control unit through the data exchange bus is connected to the input of the hydraulic metering pump, the output of the braking control unit through the data exchange bus is connected to the input of the pneumatic proportional valve, the output of the clutch control unit through the data exchange bus is connected to the
  • an additional data exchange bus is installed connecting all of these control units, sensors and actuators. Moreover, the data exchange between the control units of hydraulics, braking and clutch and the control unit of the automatic control system of the tractor is carried out through the switching module.
  • the hydraulics control unit, the braking control unit and the clutch control unit are control microcontrollers connected by their outputs to the corresponding sensors and actuators built into the tractor movement controls.
  • the hydraulic metering pump is installed in the hydraulic steering mechanism of the tractor and allows, on a signal from the microcontroller of the hydraulic control unit, to turn the front wheels by supplying a pressure of hydraulic fluid in the required direction.
  • the control of the current position of the wheels turning is carried out using the turning angle sensor installed in the turning unit of one of the front wheels of the tractor.
  • the rotation angle sensor is connected with its output to the input of the hydraulic control unit.
  • the pneumatic proportional valve built into the pneumohydraulic braking system of the tractor allows, on command received from the braking control unit, to supply air to the tractor braking system, thereby realizing the process of automatic braking control of the tractor speed.
  • connection of the linear actuator rod with the clutch control lever is carried out using an electromagnetic clutch, which allows mechanically breaking the connection between the actuator rod and the clutch lever, in case of switching to manual control mode. If it is necessary to switch to manual control mode when using a pneumatic actuation cylinder, free movement of the clutch control lever is achieved by disconnecting the power supply from the clutch control unit.
  • Figure 1 shows a block diagram of the automatic motion control system of a tractor with a robotic manual gearbox, with a pneumatic control system for actuators
  • figure 2 shows a block diagram of the automatic motion control system of a tractor with a robotic mechanical gearbox, using electromechanical linear actuator.
  • the system of automatic control of the movement of the tractor with a robotic mechanical gearbox contains:
  • Control unit of the tractor automatic control system
  • the invention is carried out as follows.
  • the automatic tractor control system analyzes the surrounding scene with the help of the technical vision system and, using the application software in the control unit of the automatic tractor control system (1), the desired movement parameters are set and a control signal is generated to start the movement, which is transmitted through the switching module (2) to tractor automatic motion control system with a robotic mechanical gearbox.
  • the received control signal is transmitted via the switching module (2) to the clutch control unit (8).
  • the clutch control unit (8) transmits a signal to the pneumatic actuation cylinder (9), which in turn moves the clutch control lever by extending the rod.
  • the position sensor of the actuator rod (10) transmits a signal to the clutch control unit (8) that the clutch is depressed
  • the clutch control unit (8) in turn transmits a signal to the control unit of the automatic tractor control system (1), which, in turn, through the switching module (2) sends a signal about the start of movement and the selected speed to the gearbox controller (12), after which the desired gear is selected, the gearbox controller (12) reports this to the control unit tractor automatic control system (1), which sends a signal to the clutch control unit (8) to return the rod of the pneumatic actuation cylinder (9) to its original position, while releasing the clutch control lever, which allows the tractor to dial the automatic control system selected in the control unit tractor (1) speed.
  • a control signal is generated in the control unit of the automatic control system of the tractor (1), which is transmitted to the hydraulic control unit (3), which in turn transmits a signal to activate the hydraulic metering pump (4).
  • the angle of rotation of the wheels is controlled by means of a sensor of the angle of rotation (5) installed in the rotation mechanism of one of the front wheels of the tractor.
  • Tractor braking is carried out by generating the necessary signal in the control unit of the automatic control system (1) and transmitting it through the switching module (2) to the braking control unit (6), which, in turn, transmits a signal to the pneumatic proportional valve (7) to build up the required pressure in the tractor's pneumatic-hydraulic brake system.
  • Braking control is carried out in the control unit of the automatic control system of the tractor (1), by reading the current travel speed from the controller as part of the tractor gearbox.
  • an electromechanical linear actuator (I)
  • the clutch control unit (8) transmits a signal to extend the rod of the electromechanical linear actuator (11) and a signal to close the electromagnetic clutch (12), while mechanically connecting the rod of the electromechanical linear actuator (11) and tractor clutch control lever.
  • This system is used for the task of automatic control of the movement (by the movement controls) of the tractor.
  • the use of an automatic traffic control system makes it possible to increase the efficiency of the operation of agricultural machinery.
  • the application of this invention makes it possible to install an automatic traffic control system on tractors that are not equipped with it from the factory and do not have standard training for equipping such a system (without electronic control of speed, steering and braking). It is used to retrofit existing tractor models equipped with a robotic manual gearbox.
  • this automatic motion control system allows automatic control of all tractor controls by automatically depressing the clutch, controlling steering and braking systems in accordance with the signal from the automatic control system. At the same time, the possibility of switching to free manual control remains.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)

Abstract

The invention relates to agricultural engineering. An automatic driving control system for a tractor with an automated manual transmission comprises a data transfer bus, a switching module, a hydraulics control unit, a rotation angle sensor, a hydraulic metering pump, a brake control unit, a pneumatic proportional valve, a clutch control unit, and a pneumatic actuating cylinder. A rod of the actuating cylinder, provided with a rod position sensor, is connected to a clutch control lever. The hydraulics control unit is connected to the hydraulic metering pump. The brake control unit is connected to the pneumatic valve. The clutch control unit is connected to the actuating cylinder. Said units are connected via the data transfer bus. The hydraulics control unit, the brake control unit, the clutch control unit and a gearbox controller are connected to a control unit of the automatic tractor control system via the switching module. The invention provides automatic control of a tractor.

Description

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ТРАКТОРА С РОБОТИЗИРОВАННОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ КОРОБКОЙ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ TRACTOR AUTOMATIC CONTROL SYSTEM WITH ROBOTIZED MANUAL GEARBOX
1. Область техники 1. Technical field
Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к системам автоматического управления органами управления движением трактора (ускорением, торможением и рулением), оснащенного гидравлической системой руления и роботизированной механической коробкой переключения передач. The invention relates to agricultural engineering, in particular, to systems for automatic control of the tractor motion controls (acceleration, braking and steering) equipped with a hydraulic steering system and a robotic manual gearbox.
2. Предшествующий уровень техники 2. Prior Art
В настоящий момент существует множество систем автоматического управления (САУ) сельскохозяйственной техникой. Преимущественно данные САУ реализуются за счёт использования систем технического зрения, а также систем глобального позиционирования для осуществления анализа внешней обстановки в режиме реального времени и выработки управляющий воздействий для управления характеристиками движения указанной техники. Но зачастую такие системы устанавливаются только в сельскохозяйственную технику, оснащенную полностью электронными органами управления движением (электронасосы для управления рулением и торможением, автоматическая коробка передач, и пр.), так как для воздействия на механические органы управления требуется разработка и установка вспомогательного электрогидравлического оборудования индивидуального для каждого типа сельскохозяйственной техники. At the moment, there are many automatic control systems (ACS) for agricultural machinery. Mostly, these ACS are implemented through the use of vision systems, as well as global positioning systems to analyze the external situation in real time and develop control actions to control the movement characteristics of the specified equipment. But often such systems are installed only in agricultural machinery equipped with fully electronic motion controls (electric pumps for steering and braking control, automatic transmission, etc.), since in order to influence mechanical controls, it is necessary to develop and install auxiliary electro-hydraulic equipment individually for every type of agricultural machinery.
Из уровня техники известен способ выявления структуры в поле, способ рулевого управления сельскохозяйственным транспортным средством и сельскохозяйственное транспортное средство (патент RU2571918, опубликован 27.12.2015, МПК G06T7/40, А01В69/04, G06K9/46, G06N7/02). Изобретение относится к системам рулевого управления сельскохозяйственным транспортным средством. Техническим результатом является повышение точности рулевого управления сельскохозяйственного транспортного средства за счет передачи сигнала о корректировке, учитывающей характерную структуру поля. Предложен способ рулевого управления сельскохозяйственным транспортным средством или оборудованием по отношению к структуре в поле. Способ включает в себя этап, на котором получают изображение поля формирователем изображения, анализируют изображение устройством обработки изображения для получения текстурной информации. Далее, согласно способу, присваивают множеству областей изображения показатели вероятности, которые отражают вероятность того, что соответствующая область относится к характерной структуре. В данном источнике раскрыт способ анализа окружающей обстановки для осуществления автоматического движения трактора и передачи управляющего воздействия на органы управления трактора, однако сам способ и система автоматического управления движением трактора не раскрыты. From the prior art there is known a method for detecting a structure in a field, a method for steering an agricultural vehicle and an agricultural vehicle (patent RU2571918, published on 12/27/2015, IPC G06T7/40, A01B69/04, G06K9/46, G06N7/02). The invention relates to steering systems for agricultural vehicles. The technical result is to increase the accuracy of the steering of an agricultural vehicle by transmitting a correction signal that takes into account the characteristic structure of the field. A method is proposed for steering an agricultural vehicle or equipment in relation to a structure in the field. The method includes the step of obtaining an image of a field by an imager, analyzing the image by an image processing device to obtain texture information. Further, according to the method, the plurality of image areas are assigned probability scores that reflect the probability that the corresponding the area refers to the characteristic structure. This source discloses a method for analyzing the environment for automatic movement of the tractor and transferring control action to the tractor controls, however, the method itself and the system for automatic control of the movement of the tractor are not disclosed.
Так же известен способ дистанционного гидравлического управления поворотом транспортного средства, по которому создают сигнал поворота транспортного средства вращением руля, преобразуют этот сигнал в поток масла от насоса, соответствующий углу поворота руля и направляют поток масла по управляющим маслопроводам к гидроцилиндру, которым поворачивают исполнительное устройство поворота транспортного средства соответственно углу поворота руля (патент RU 2420421, опубликован 10.06.2011, МПК B62D5/06). Also known is a method of remote hydraulic control of the vehicle turning, which creates a signal for turning the vehicle by turning the steering wheel, converts this signal into an oil flow from the pump corresponding to the angle of rotation of the steering wheel and directs the oil flow through the control oil pipelines to the hydraulic cylinder, which turns the actuator for turning the vehicle means according to the steering angle (patent RU 2420421, published 06/10/2011, IPC B62D5/06).
Известна тормозная система с электронным управлением для тракторов с прицепом, согласно которой тормозная система с электронным управлением для тракторов с прицепом, содержит: средство для обеспечения и распределения сжатой текучей среды, средство для торможения трактора и прицепа и для руления-посредством- торможения только трактором, средство модулирования сжатой текучей среды для приведения в действие тормозов трактора, причем средство модулирования электрически соединено с электронным центральным блоком управления, управляющим тормозами, дополнительные средства для торможения только прицепа, отличающаяся тем, что дополнительные средства содержат нормально открытое клапанное средство, в обычных условиях обеспечивающее одновременное торможение трактора и прицепа, причем переключение клапанного средства в состояние ЗАКРЫТО управляется электронным центральным блоком управления, когда приводится в действие функция руления- посредством-торможения (Патент 2484991, опубликован 20.06.2013, МПК В60Т11/21). An electronically controlled brake system for tractors with a trailer is known, according to which the electronically controlled brake system for tractors with a trailer contains: a means for providing and distributing compressed fluid, a means for braking the tractor and the trailer and for steering-by-braking only by the tractor, means for modulating a pressurized fluid for actuating the brakes of the tractor, the modulating means being electrically connected to the electronic central control unit controlling the brakes, additional means for braking only the trailer, characterized in that the additional means comprise a normally open valve means, which under normal conditions provides simultaneous braking of the tractor and trailer, wherein the switching of the valve means to the CLOSED state is controlled by the electronic central control unit when the steering-by-braking function is activated (Patent 2484991, published 06/20/2013, IPC B60T11/21).
В данных источниках раскрыты способы управления рулением и торможением трактора, по полученным управляющим сигналам, однако этим не достигается полностью автоматическое управление трактором, оснащенного роботизированной механической коробкой переключения передач. These sources disclose methods for controlling the steering and braking of the tractor, according to the received control signals, however, this does not achieve fully automatic control of a tractor equipped with a robotic manual gearbox.
3. Раскрытие заявленного изобретения 3. Disclosure of the claimed invention
В данном материале предложена система автоматического управления движением трактора, оснащенного гидравлической системой руления и торможения, и роботизированной механической коробкой переключения передач. Наибольшая трудность в реализации автоматического управления трактора такого типа, является управление коробкой переключения передач. Наличие механического сцепления в роботизированных механических коробках передач требует интеграцию дополнительного электрооборудования, позволяющего осуществлять управление не только на уровне гидросистем управления и торможения в составе комбайна, но и осуществлять механические воздействия на органы управления внутри кабины трактора. This material proposes an automatic motion control system for a tractor equipped with a hydraulic steering and braking system and a robotic manual gearbox. The greatest difficulty in implementing automatic control of this type of tractor is the control gearbox. The presence of a mechanical clutch in robotic mechanical gearboxes requires the integration of additional electrical equipment that allows control not only at the level of hydraulic control and braking systems in the combine, but also to exercise mechanical influences on the controls inside the tractor cab.
Задачей, поставленной при разработке данного изобретения, являлась реализация возможности автоматического управления движением трактора, в соответствии с полученными сигналами от блока управления в составе системы автоматического управления трактора. The task set during the development of this invention was the implementation of the possibility of automatic control of the movement of the tractor, in accordance with the signals received from the control unit as part of the automatic control system of the tractor.
Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в обеспечении возможности автоматического управления всеми органами управления движением трактора, оснащенного роботизированной механической коробкой переключения передач. The technical result achieved by the implementation of this invention is to provide the possibility of automatic control of all the motion controls of a tractor equipped with a robotic manual gearbox.
Указанный технический результат достигается в системе автоматического управления движением трактора с роботизированной механической коробкой переключения передач содержащей шину обмена данных, коммутационный модуль, блок управления гидравликой, датчик угла поворота встроенный в поворотный узел переднего колеса и соединенный через шину обмена данных с блоком управления гидравликой, гидравлический насос-дозатор встроенный в гидравлическую систему рулевого механизма трактора, блок управления торможением, пневматический пропорциональный клапан встроенный в пневмогидравлическую систему торможения трактора, блок управления сцеплением и пневматический цилиндр актуации, встроенный в пневматическую систему управления исполнительных механизмов трактора, причём шток пневматического цилиндра актуации соединен с рычагом управления сцеплением трактора, а пневматический цилиндр активации содержит датчик положения штока, при этом выход блока управления гидравликой через шину обмена данных соединен со входом гидравлического насос-дозатора, выход блока управления торможением через шину обмена данных соединен со входом пневматического пропорционального клапана, выход блока управления сцеплением через шину обмена данных соединен со входом пневматический цилиндр актуации, а входы блока управления гидравликой, блока управления торможением, блока управления сцеплением и контроллера коробки переключения передач соединены с выходами блока управления системы автоматического управления трактором через коммутационный модуль. Для осуществления данного изобретения, в тракторе оснащенном системой технического зрения, либо системой глобального позиционирования, позволяющей осуществлять анализ окружающей сцены и подавать через блок управления системы автоматического управления трактором управляющие сигналы для управления движением трактором, дополнительно устанавливается шина обмена данных, соединяющая все указанные блоки управления, датчики и исполнительные механизмы. Причем обмен данными между блоками управления гидравликой, торможением и сцеплением и блоком управления системы автоматического управления трактора осуществляется через модуль коммутации. The specified technical result is achieved in the automatic control system of the tractor with a robotic mechanical gearbox containing a data exchange bus, a switching module, a hydraulic control unit, a rotation angle sensor built into the front wheel swivel assembly and connected via a data exchange bus to the hydraulic control unit, a hydraulic pump - a dispenser built into the hydraulic system of the tractor steering mechanism, a braking control unit, a pneumatic proportional valve built into the pneumohydraulic braking system of the tractor, a clutch control unit and a pneumatic actuation cylinder built into the pneumatic control system of the tractor's actuators, and the rod of the pneumatic actuation cylinder is connected to the control lever tractor clutch, and the activation pneumatic cylinder contains a rod position sensor, while the output of the hydraulic control unit through the data exchange bus is connected to the input of the hydraulic metering pump, the output of the braking control unit through the data exchange bus is connected to the input of the pneumatic proportional valve, the output of the clutch control unit through the data exchange bus is connected to the input of the pneumatic activation cylinder, and the inputs of the hydraulic control unit, the braking control unit, the clutch control unit and the gearbox controller are connected to the outputs of the control unit of the tractor automatic control system through the switching module. To implement this invention, in a tractor equipped with a vision system or a global positioning system that allows you to analyze the surrounding scene and send control signals to control the movement of the tractor through the control unit of the automatic control system of the tractor, an additional data exchange bus is installed connecting all of these control units, sensors and actuators. Moreover, the data exchange between the control units of hydraulics, braking and clutch and the control unit of the automatic control system of the tractor is carried out through the switching module.
Блок управления гидравликой, блок управления торможением и блок управления сцеплением представляют из себя управляющие микроконтроллеры, своими выходами соединенные соответствующими датчиками и исполнительными механизмами, встроенными в органы управления движением трактора. The hydraulics control unit, the braking control unit and the clutch control unit are control microcontrollers connected by their outputs to the corresponding sensors and actuators built into the tractor movement controls.
Гидравлический насос- дозатор устанавливается в гидравлический рулевой механизм трактора и позволяет по сигналу от микроконтроллера блока управления гидравликой, осуществлять поворот передних колес, путём подачи напора гидравлической жидкости в необходимом направлении. Контроль текущего положения поворота колес осуществляется с помощью датчика угла поворота, установленного в поворотный узел одного из передних колес трактора. Датчик угла поворота своим выходом соединен со входом блока управления гидравликой. The hydraulic metering pump is installed in the hydraulic steering mechanism of the tractor and allows, on a signal from the microcontroller of the hydraulic control unit, to turn the front wheels by supplying a pressure of hydraulic fluid in the required direction. The control of the current position of the wheels turning is carried out using the turning angle sensor installed in the turning unit of one of the front wheels of the tractor. The rotation angle sensor is connected with its output to the input of the hydraulic control unit.
Пневматический пропорциональный клапан, встроенный в пневмогидравлическую систему торможения трактора позволяет по команде, полученной от блока управления торможением осуществлять подачу воздуха в систему торможения трактора, тем самым реализуется процесс автоматического управления торможения скорости движения трактора. The pneumatic proportional valve built into the pneumohydraulic braking system of the tractor allows, on command received from the braking control unit, to supply air to the tractor braking system, thereby realizing the process of automatic braking control of the tractor speed.
Для осуществления начала движения трактора с роботизированной механической коробкой передач, необходимо выжать рычаг управления сцеплением и подать команду на контроллер коробки переключения передач для выбора необходимой передачи. В рассматриваемой системе это реализовано за счёт установки пневматического цилиндра актуации в механизм рычага управления сцеплением трактора, а также подключения блока управления системы автоматического управления трактором к контроллеру коробки переключения передач. Контроль уровня нажатия на рычаг сцепления осуществляется путем установки в пневматический цилиндр актуации датчика положения штока. Подключение пневматического цилиндра актуации возможно только в случае, если на тракторе присутствует пневмосистема управления исполнительными механизмами трактора. При отсутствии указанной пневмосистемы, в механизм рычага управления сцеплением вместо пневматического цилиндра актуации устанавливается электромеханический линейный актуатор. Соединение штока линейного актуатора с рычагом управления сцеплением осуществляется при помощи электромагнитной муфты, позволяющей механически разрывать связь между штоком актуатора и рычагом сцепления, в случае перехода на ручной режим управления. В случае необходимости перехода на ручной режим управления при использовании пневматического цилиндра актуации, свободное передвижением рычага управления сцеплением достигается путем отключения подачи питания от блока управления сцеплением. To start the movement of a tractor with a robotic manual transmission, it is necessary to squeeze the clutch control lever and send a command to the gearbox controller to select the desired gear. In the system under consideration, this is implemented by installing a pneumatic actuation cylinder in the mechanism of the tractor clutch control lever, as well as connecting the control unit of the tractor automatic control system to the gearbox controller. The level of pressure on the clutch lever is controlled by installing a rod position sensor in the pneumatic cylinder. Connecting a pneumatic actuation cylinder is only possible if the The tractor has a pneumatic control system for the tractor actuators. In the absence of the specified pneumatic system, an electromechanical linear actuator is installed in the clutch control lever mechanism instead of the pneumatic actuation cylinder. The connection of the linear actuator rod with the clutch control lever is carried out using an electromagnetic clutch, which allows mechanically breaking the connection between the actuator rod and the clutch lever, in case of switching to manual control mode. If it is necessary to switch to manual control mode when using a pneumatic actuation cylinder, free movement of the clutch control lever is achieved by disconnecting the power supply from the clutch control unit.
4. Краткое описание чертежей 4. Brief description of the drawings
Техническая сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображена структурная блок-схема системы автоматического управления движением трактора с роботизированной механической коробкой переключения передач, с пневматической системой управления исполнительными механизмами, фиг.2 изображена структурная блок-схема системы автоматического управления движением трактора с роботизированной механической коробкой переключения передач, с применением электромеханического линейного актуатора. The technical essence of the invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a block diagram of the automatic motion control system of a tractor with a robotic manual gearbox, with a pneumatic control system for actuators, figure 2 shows a block diagram of the automatic motion control system of a tractor with a robotic mechanical gearbox, using electromechanical linear actuator.
Система автоматического управления движением трактора с роботизированной механической коробкой переключения передач содержит: The system of automatic control of the movement of the tractor with a robotic mechanical gearbox contains:
1. Блок управления системы автоматического управления трактором; 1. Control unit of the tractor automatic control system;
2. Коммутационный модуль; 2. Switching module;
3. Блок управления гидравликой; 3. Hydraulic control unit;
4. Г идравлический насос- дозатор ; 4. Hydraulic dosing pump;
5. Датчик угла поворота; 5. Angle sensor;
6. Блок управления торможением; 6. Braking control unit;
7. Пневматический пропорциональный клапан; 7. Pneumatic proportional valve;
8. Блок управления сцеплением; 8. Clutch control unit;
9. Пневматический цилиндр актуации; 9. Pneumatic actuation cylinder;
10. Датчик положения штока актуатора; 10. Actuator rod position sensor;
11. Электромеханический линейный актуатор; 11. Electromechanical linear actuator;
12. Электромагнитная муфта; 12. Electromagnetic clutch;
13. Контроллер коробки переключения передач. 5. Лучший вариант осуществления изобретения 13. Gearbox controller. 5. Best Mode for Carrying Out the Invention
В предпочтительном варианте исполнения изобретение осуществляется следующим образом. In a preferred embodiment, the invention is carried out as follows.
Система автоматического управления трактором, при помощи системы технического зрения анализирует окружающую сцену и при помощи прикладного ПО в блоке управления системы автоматического управления трактором (1), задаются желаемые параметры движения и формируется управляющий сигнал для начала движения, который через коммутационный модуль (2) передается в систему автоматического управления движением трактора с роботизированной механической коробкой переключения передач. Поступивший управляющий сигнал через коммутационный модуль (2) передаётся на блок управления сцеплением (8). Блок управления сцеплением (8), передает сигнал на пневматический цилиндр актуации (9), который в свою очередь осуществляется перемещение рычага управления сцеплением, путём выдвижения штока. После выдвижения штока (выжимания рычага управления сцеплением) датчик положения штока актуатора (10) передаёт сигнал в блок управления сцеплением (8) о том, что сцепление выжато, блок управления сцеплением (8) в свою очередь передает сигнал на блок управления системы автоматического управления трактором (1), который в свою очередь через коммутационный модуль (2) подает сигнал о начале движения и выбранной скорости в контроллер коробки переключения передач (12), после чего осуществляется выбор нужной передачи, контроллер коробки переключения передач (12) сообщает от этом блоку управления системы автоматического управления трактором (1), который передает сигнал на блок управления сцеплением (8) о необходимости вернуть шток пневматического цилиндра актуации (9) в изначальное положение, отпуская при этом рычаг управления сцеплением, что позволяет трактору набрать выбранную в блоке управления системы автоматического управления трактором (1) скорость. The automatic tractor control system analyzes the surrounding scene with the help of the technical vision system and, using the application software in the control unit of the automatic tractor control system (1), the desired movement parameters are set and a control signal is generated to start the movement, which is transmitted through the switching module (2) to tractor automatic motion control system with a robotic mechanical gearbox. The received control signal is transmitted via the switching module (2) to the clutch control unit (8). The clutch control unit (8) transmits a signal to the pneumatic actuation cylinder (9), which in turn moves the clutch control lever by extending the rod. After extending the rod (squeezing the clutch control lever), the position sensor of the actuator rod (10) transmits a signal to the clutch control unit (8) that the clutch is depressed, the clutch control unit (8) in turn transmits a signal to the control unit of the automatic tractor control system (1), which, in turn, through the switching module (2) sends a signal about the start of movement and the selected speed to the gearbox controller (12), after which the desired gear is selected, the gearbox controller (12) reports this to the control unit tractor automatic control system (1), which sends a signal to the clutch control unit (8) to return the rod of the pneumatic actuation cylinder (9) to its original position, while releasing the clutch control lever, which allows the tractor to dial the automatic control system selected in the control unit tractor (1) speed.
При необходимости осуществить поворот, в блоке управления системы автоматического управления трактором (1) формируется управляющий сигнал, который передается в блок управления гидравликой (3), который в свою очередь передаёт сигнал на активацию гидравлического насос- дозатора (4). Угол поворота колес контролируется при помощи датчика угла поворота (5), установленного в механизм поворота одного из передних колем трактора. If it is necessary to make a turn, a control signal is generated in the control unit of the automatic control system of the tractor (1), which is transmitted to the hydraulic control unit (3), which in turn transmits a signal to activate the hydraulic metering pump (4). The angle of rotation of the wheels is controlled by means of a sensor of the angle of rotation (5) installed in the rotation mechanism of one of the front wheels of the tractor.
Торможение трактора осуществляется путём формирования необходимого сигнала в блоке управления системы автоматического управления (1) и передачи его через коммутационный модуль (2) на блок управления торможением (6), который в свою очередь передает сигнал в пневматический пропорциональный клапан (7) для нагнетания необходимого давления в тормозную пневмогидравлическую систему трактора. Контроль торможения осуществляется в блоке управления системы автоматического управления трактором (1), путем считывания текущей скорости передвижения из контроллера в составе коробки переключения передач трактора. Tractor braking is carried out by generating the necessary signal in the control unit of the automatic control system (1) and transmitting it through the switching module (2) to the braking control unit (6), which, in turn, transmits a signal to the pneumatic proportional valve (7) to build up the required pressure in the tractor's pneumatic-hydraulic brake system. Braking control is carried out in the control unit of the automatic control system of the tractor (1), by reading the current travel speed from the controller as part of the tractor gearbox.
В альтернативном варианте исполнения, в случае отсутствия пневмосистемы управления исполнительными механизмами трактора, вместо пневматического цилиндра актуации (9), электромеханический линейный актуатор (И). Для начала движения, в отличие от ранее описанного варианта осуществления блок управления сцеплением (8), передает сигнал на выдвижение штока электромеханического линейного актуатора (11) и сигнал на замыкания электромагнитной муфты (12), механически соединяя при этом шток электромеханического линейного актуатора (11) и рычаг управления сцеплением трактора. In an alternative embodiment, in the absence of a pneumatic system for controlling the tractor's actuators, instead of the pneumatic actuation cylinder (9), an electromechanical linear actuator (I). To start the movement, in contrast to the previously described embodiment, the clutch control unit (8) transmits a signal to extend the rod of the electromechanical linear actuator (11) and a signal to close the electromagnetic clutch (12), while mechanically connecting the rod of the electromechanical linear actuator (11) and tractor clutch control lever.
Данная система применяется для задачи автоматического управления движением (органами управления движением) трактора. Использование системы автоматического управления движением позволяет повысить эффективность процесса эксплуатации сельскохозяйственной техники. В сравнении с существующим уровнем техники применение данного изобретения позволяет установить систему автоматического управления движением на тракторы, неоснащенные ею с завода, и не имеющие штатной подготовки для оснащения такой системой (без электронного управления скоростью хода, рулением и торможением). Используется для дооснащения существующих моделей тракторов, оснащенных роботизированной механической коробкой переключения передач. This system is used for the task of automatic control of the movement (by the movement controls) of the tractor. The use of an automatic traffic control system makes it possible to increase the efficiency of the operation of agricultural machinery. In comparison with the existing state of the art, the application of this invention makes it possible to install an automatic traffic control system on tractors that are not equipped with it from the factory and do not have standard training for equipping such a system (without electronic control of speed, steering and braking). It is used to retrofit existing tractor models equipped with a robotic manual gearbox.
Таким образом данная система автоматического управления движением позволяет осуществить автоматическое управление всеми органами управления трактора, путем автоматического выжимания сцепления, управления системами руления и торможения в соответствии с сигналом от системы автоматического управления. При этом сохраняется возможность перехода на свободное ручное управление. Thus, this automatic motion control system allows automatic control of all tractor controls by automatically depressing the clutch, controlling steering and braking systems in accordance with the signal from the automatic control system. At the same time, the possibility of switching to free manual control remains.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Система автоматического управления движением трактора с роботизированной механической коробкой переключения передач, характеризующаяся тем, что содержит шину обмена данных, коммутационный модуль, блок управления гидравликой, датчик угла поворота встроенный в поворотный узел переднего колеса и соединенный через шину обмена данных с блоком управления гидравликой, гидравлический насос-дозатор встроенный в гидравлическую систему рулевого механизма трактора, блок управления торможением, пневматический пропорциональный клапан встроенный в пневмогидравлическую систему торможения трактора, блок управления сцеплением, пневматический цилиндр актуации, встроенный в пневматическую систему управления исполнительных механизмов трактора, причём шток пневматического цилиндра актуации соединен с рычагом управления сцеплением трактора, а пневматический цилиндр актуации содержит датчик положения штока, при этом выход блока управления гидравликой через шину обмена данных соединен со входом гидравлического насос-дозатора, выход блока управления торможением через шину обмена данных соединен со входом пневматического пропорционального клапана, выход блока управления сцеплением через шину обмена данных соединен со входом пневматический цилиндр актуации, а входы блока управления гидравликой, блока управления торможением, блока управления сцеплением и контроллера коробки переключения передач соединены с выходами блока управления системы автоматического управления трактором через коммутационный модуль. 1. The system of automatic control of the movement of a tractor with a robotic mechanical gearbox, characterized in that it contains a data exchange bus, a switching module, a hydraulic control unit, a rotation angle sensor built into the front wheel swivel assembly and connected via a data exchange bus to the hydraulic control unit, hydraulic metering pump built into the hydraulic system of the tractor steering mechanism, braking control unit, pneumatic proportional valve built into the pneumohydraulic braking system of the tractor, clutch control unit, pneumatic actuation cylinder built into the pneumatic control system of the tractor actuators, and the rod of the pneumatic actuating cylinder is connected to tractor clutch control lever, and the actuation pneumatic cylinder contains a rod position sensor, while the output of the hydraulic control unit is connected via the data exchange bus to the input of the hydraulic metering pump, the output of the braking control unit is connected via the data bus to the input of the pneumatic proportional valve, the output of the control unit the pneumatic actuation cylinder is connected to the input via the data exchange bus, and the inputs of the hydraulic control unit, the braking control unit, the clutch control unit and the gearbox controller are connected to the outputs of the control unit of the automatic control system of the tractor through the switching module.
8 8
PCT/RU2022/050192 2021-12-16 2022-06-20 Automtic driving control system for a tractor with an automated manual transmission WO2023113643A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021137388A RU2771704C1 (en) 2021-12-16 Tractor automatic control system with robotized manual gearbox
RU2021137388 2021-12-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023113643A1 true WO2023113643A1 (en) 2023-06-22

Family

ID=86773247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/050192 WO2023113643A1 (en) 2021-12-16 2022-06-20 Automtic driving control system for a tractor with an automated manual transmission

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023113643A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU677699A1 (en) * 1977-08-10 1979-08-05 Предприятие П/Я Р-6130 Apparatus for controlling self-propelled agricultural machine
RU2420421C2 (en) * 2009-04-20 2011-06-10 Феликс Аронович Черняков Method of remote steering hydraulic boosting and steering system to this end
RU2424642C2 (en) * 2006-04-21 2011-07-27 КЛАСС Зельбстфаренде Эрнтемашинен ГмбХ Method to control system of agricultural machines and automatic control system
RU2550915C1 (en) * 2013-11-19 2015-05-20 Юрий Феликсович Черняков Precise run tractor and method of automatic control over local reference points
RU2571918C2 (en) * 2010-03-23 2015-12-27 КЛААС Е-Системс КГаА мбХ & Ко КГ Method of detecting structure in field, method of steering control of agricultural vehicle and agricultural vehicle
RU2701289C2 (en) * 2015-05-08 2019-09-25 КЛААС ИНДУСТРИТЕХНИК ГмбХ Agricultural working machine and method of assistance to steering control

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU677699A1 (en) * 1977-08-10 1979-08-05 Предприятие П/Я Р-6130 Apparatus for controlling self-propelled agricultural machine
RU2424642C2 (en) * 2006-04-21 2011-07-27 КЛАСС Зельбстфаренде Эрнтемашинен ГмбХ Method to control system of agricultural machines and automatic control system
RU2420421C2 (en) * 2009-04-20 2011-06-10 Феликс Аронович Черняков Method of remote steering hydraulic boosting and steering system to this end
RU2571918C2 (en) * 2010-03-23 2015-12-27 КЛААС Е-Системс КГаА мбХ & Ко КГ Method of detecting structure in field, method of steering control of agricultural vehicle and agricultural vehicle
RU2550915C1 (en) * 2013-11-19 2015-05-20 Юрий Феликсович Черняков Precise run tractor and method of automatic control over local reference points
RU2701289C2 (en) * 2015-05-08 2019-09-25 КЛААС ИНДУСТРИТЕХНИК ГмбХ Agricultural working machine and method of assistance to steering control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100179715A1 (en) Controlling an autonomous vehicle system
US4400039A (en) Electro-hydraulic brake system having electric control means
GB2484584A (en) Brake actuating system having a spring between an actuating element and an ouput piston
US6449551B1 (en) Electrically controlled braking system for a vehicle
US7703861B2 (en) Brake valve arrangement
CN111886173B (en) Method for controlling the wheel steering angle of at least one wheel of a vehicle
EP3626560A1 (en) Brake system for a vehicle, vehicle and method of controlling a brake system for a vehicle
CN110155013B (en) Integrated hydraulic and mechanical force coupled electric power-assisted brake system
CN110040120A (en) A kind of electric booster braking system of no reaction plate partly decoupled
RU2765069C2 (en) Emergency stop system for vehicle
EP1571060A1 (en) Vehicle with a pneumatic control line for operating the brakes of a trailer.
CA2388217C (en) Secondary brake system with electrohydraulic proportional valve
RU2771704C1 (en) Tractor automatic control system with robotized manual gearbox
EP3798072A1 (en) Brake system for a commercial vehicle
WO2023113643A1 (en) Automtic driving control system for a tractor with an automated manual transmission
EP2762645A2 (en) Mobile machine, braking system and method of controlling mobile machine
CN218907208U (en) Unmanned mining vehicle line-control four-wheel independent brake control system
EP3626561B1 (en) Redundant brake system for an autonomously driven vehicle
CA2466977A1 (en) Device and method for remote operation of a vehicle from a mother vehicle
EP1216876A2 (en) Operator interface system
CN117377600A (en) Brake system for a motor vehicle
US20050103555A1 (en) Operator interface system
EP3914489B1 (en) Brake control assembly with manual and electrical actuation
EP3689691B1 (en) Brake system
CN114889570B (en) Electric control braking control system of mining vehicle and application method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22908070

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1