一种适用于山地丘陵的无人车及姿态调整方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于山地丘陵的无人车及姿态调整方法，涉及山地丘陵地区智能农业装备技术领域，包括车架和设置在所述车架两侧的侧臂，所述侧臂的下端设置有行走装置，各所述侧臂设置有姿态调整装置，所述车架的两侧分别与各所述姿态调整装置连接，所述姿态调整装置用于调整所述车架的姿态，所述车架上设置有控制结构和三轴角度传感器，所述三轴角度传感器和所述姿态调整装置均与所述控制结构电连接，所述三轴角度传感器用于检测所述车架的倾斜角度。本发明专利技术能够实现山地丘陵地带的坡度自适应。适应。适应。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于山地丘陵的无人车及姿态调整方法


[0001]本专利技术涉及山地丘陵地区智能农业装备
，特别是涉及一种适用于山地丘陵的无人车及姿态调整方法。

技术介绍

[0002]实现智慧茶园的构建以及茶树生长环境调控和高效生产，信息获取是最关键的环节之一。面对山地丘陵地带茶园的非结构环境，构建稳定性能优良且地形自适应能力强的茶树信息采集装备，改变“设备上山难”、“上山难应用”的现状成为构建智慧茶园的亟待解决的问题。搭建稳定性能高、非结构地形自适应能力强的车载式茶树信息智能感知平台，实现快速、多维、多尺度的植物生长信息实时监测，为实现茶树的生长信息检测、水肥智能管理调控提供精准信息支持，有助于突破传统茶树信息获取困难与茶园智能化管理程度低等技术发展瓶颈。
[0003]目前田间信息监测平台应用场景大多以的大田为主，环境结构单一、地势平坦，对车载式信息监测平台地形适应性要求较低。而茶树主要种植在山地丘陵地带，目前适用于山地丘陵地区的茶园自走式智能检测装备缺乏，现有的技术资料中，车载式平台在非结构环境下地形自适应能力较差；例如，专利(CN 113419553 A)公开了一种高地隙植保机重心调整系统及其调整方法，利用植保机两侧可调式药箱架对植保机重心进行调整，但是其可以调整的角度有限，不适用于坡度较大的山地丘陵地带，并且无法保证机器上方底盘保持水平状态，因此当地形坡度较大时，容易发生侧滑。除此之外，专利(CN 111503459 B)公开了一种用于田间作物光谱信息获取的装置，该装置能够通过电机驱动丝杠旋转，实现采集平台的自由升降，但是在具有坡度的地形进行作业时，车体将会发生倾斜，平台主体无法保持水平，车体重心将偏离车体中心位置，当坡度较大时，还存在侧滑甚至损坏车体的风险，极大的影响信息采集的连续性以及作业效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种适用于山地丘陵的无人车及姿态调整方法，以解决上述现有技术存在的问题，进行结构创新与姿态调整控制策略研究，实现山地丘陵地带的坡度自适应，能够为山地丘陵地区茶树信息的采集提供稳定平台，保证茶树信息的连续稳定采集，有助于提高信息获取的有效性与精准度，对于智慧茶园的构建、茶叶生长品质的精准调控具有现实指导意义。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供了一种适用于山地丘陵的无人车，包括车架和设置在所述车架两侧的侧臂，所述侧臂的下端设置有行走装置，各所述侧臂设置有姿态调整装置，所述车架的两侧分别与各所述姿态调整装置连接，所述姿态调整装置用于调整所述车架的姿态，所述车架上设置有控制结构和三轴角度传感器，所述三轴角度传感器和所述姿态调整装置均与所述控制结构电连接，所述三轴角度传感器用于检测所述车架的倾斜角度。
[0007]优选地，所述姿态调整装置包括主滑动结构、辅助滑动结构、防侧翻悬架和液压拉杆，所述液压拉杆与所述控制结构电连接，所述主滑动结构和所述辅助滑动结构均设置在所述侧臂上，所述防侧翻悬架的一端与所述车架铰接，所述防侧翻悬架的另一端与所述辅助滑动结构铰接，所述液压拉杆的一端与所述车架铰接，所述液压拉杆的另一端与所述主滑动结构铰接，所述车架分别通过连接结构与所述主滑动结构和所述辅助滑动结构铰接。
[0008]优选地，各所述姿态调整装置中的所述辅助滑动结构为两个，两个所述辅助滑动结构分别位于所述主滑动结构的两侧。
[0009]优选地，各所述连接结构包括第一铰接连接板和第二铰接连接板，所述第一铰接连接板和所述第二铰接连接板铰接，所述第一铰接连接板设置在所述主滑动结构或所述辅助滑动结构上，所述第二铰接连接板设置在所述车架的侧面。
[0010]优选地，所述主滑动结构包括步进电机、主导轨滑块、丝杠和主导轨固定板，所述步进电机与所述控制结构电连接，所述步进电机设置在所述侧臂上，所述步进电机的动力输出端与所述丝杠的一端连接，所述主导轨滑块与所述丝杠螺纹连接，所述主导轨固定板设置在所述主导轨滑块上，所述液压拉杆的另一端与所述主导轨固定板上的拉杆铰接板铰接。
[0011]优选地，所述辅助滑动结构包括辅助导轨滑轨、辅助导轨滑块和定位滑杆，所述辅助导轨滑轨设置在所述侧臂上，所述定位滑杆设置在所述辅助导轨滑轨中，所述辅助导轨滑块套设在所述定位滑杆的外侧，所述辅助导轨滑块能够沿所述辅助导轨滑轨滑动，所述防侧翻悬架的另一端与所述辅助导轨滑块上的悬架铰接板铰接。
[0012]优选地，所述车架呈梯形，所述车架采用龙门架结构。
[0013]本专利技术还公开了一种采用所述适用于山地丘陵的无人车的姿态调整方法，包括以下步骤：
[0014]适用于山地丘陵的无人车启动之后，通过控制结构的人机交互界面设定阈值角度α；
[0015]在车架的坡度自适应姿态调整过程中，适用于山地丘陵的无人车开始运行后，三轴角度传感器开始获取车架的倾斜角度，如果倾斜角度＞阈值角度α，液压拉杆电磁阀通电，此时液压拉杆处于活动状态，上位机将实际倾斜角度与阈值角度α之间的差值被计算成步进电机的转动圈数，下位机单片机系统根据计算结果转化成相应脉冲，通过电机驱动器对步进电机进行控制，对车架进行水平调整，直到车架实际倾斜角度≤α，步进电机停止转动，液压拉杆电磁阀断电复位，液压拉杆锁定车架，适用于山地丘陵的无人车坡度自适应姿态调整阶段完成，此控制过程循环进行实现实时动态调整。
[0016]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0017]本专利技术的适用于山地丘陵的无人车能够横跨单条茶垄进行作业，能够对地形坡度进行自适应，通过实时的姿态调整，使车体重心始终处于车体中心位置，保证车体不发生倾斜和侧滑，车架始终保持水平状态，能够为山地丘陵地区茶树信息的采集提供稳定平台。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]附图说明：
[0020]图1为本专利技术的适用于山地丘陵的无人车外观图；
[0021]图2为本专利技术的适用于山地丘陵的无人车内部结构图；
[0022]图3为本专利技术的车架结构图；
[0023]图4为本专利技术的主滑动结构、辅助滑动结构示意图；
[0024]图5为本专利技术的辅助滑动结构示意图；
[0025]图6为本专利技术的液压拉杆连接方式示意图；
[0026]图7为本专利技术的液压拉杆控制流程图；
[0027]图8为本专利技术的车架静力学仿真分析图；
[0028]图9为本专利技术的姿态调整方法流程图；
[0029]图10为本专利技术的适用于山地丘陵的无人车处于工作状态的示意图；
[0030]其中：1
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外壳，2
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工控机，3
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侧臂外壳，4
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行走装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于山地丘陵的无人车，其特征在于：包括车架和设置在所述车架两侧的侧臂，所述侧臂的下端设置有行走装置，各所述侧臂设置有姿态调整装置，所述车架的两侧分别与各所述姿态调整装置连接，所述姿态调整装置用于调整所述车架的姿态，所述车架上设置有控制结构和三轴角度传感器，所述三轴角度传感器和所述姿态调整装置均与所述控制结构电连接，所述三轴角度传感器用于检测所述车架的倾斜角度。2.根据权利要求1所述的适用于山地丘陵的无人车，其特征在于：所述姿态调整装置包括主滑动结构、辅助滑动结构、防侧翻悬架和液压拉杆，所述液压拉杆与所述控制结构电连接，所述主滑动结构和所述辅助滑动结构均设置在所述侧臂上，所述防侧翻悬架的一端与所述车架铰接，所述防侧翻悬架的另一端与所述辅助滑动结构铰接，所述液压拉杆的一端与所述车架铰接，所述液压拉杆的另一端与所述主滑动结构铰接，所述车架分别通过连接结构与所述主滑动结构和所述辅助滑动结构铰接。3.根据权利要求2所述的适用于山地丘陵的无人车，其特征在于：各所述姿态调整装置中的所述辅助滑动结构为两个，两个所述辅助滑动结构分别位于所述主滑动结构的两侧。4.根据权利要求2所述的适用于山地丘陵的无人车，其特征在于：各所述连接结构包括第一铰接连接板和第二铰接连接板，所述第一铰接连接板和所述第二铰接连接板铰接，所述第一铰接连接板设置在所述主滑动结构或所述辅助滑动结构上，所述第二铰接连接板设置在所述车架的侧面。5.根据权利要求2所述的适用于山地丘陵的无人车，其特征在于：所述主滑动结构包括步进电机、主导轨滑块、丝杠和主导轨固定板，所述步进电机与所述控制结构电连接，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓丽，张文凯，罗学论，何勇，何青海，徐岳平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：