多信息融合导航的牵引式农机具路径跟踪装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及多信息融合导航的牵引式农机具路径跟踪装置及控制方法，用于拖拉机与牵引式农机具连接。路径跟踪装置包括固定机构、横移机构、液压系统、控制系统、多信息融合导航系统和矫正偏差系统；多信息融合导航系统包括卫星导航系统和超声波导航系统。本发明专利技术采用了两点对称挂接式连接，解决了大型化、重载化的牵引式农机具掉头困难、衔接行过大的问题；优化了双圆轨机构的空间位置关系，前后倾斜布置提升了装置的承压能力；设计了大跨度遮挡式滑块横移板，遮挡扬尘堵塞双圆轨机构和液压活塞缸；通过多信息融合导航定位，获得作业基准航线，构建了角度偏差纠偏模型，作业偏离基准航线进行横移纠偏，实现了大型化、重载化的牵引式农机具路径追踪。式农机具路径追踪。式农机具路径追踪。

【技术实现步骤摘要】
多信息融合导航的牵引式农机具路径跟踪装置及控制方法


[0001]本专利技术属于农业机械
，特别涉及一种多信息融合导航的牵引式农机具路径跟踪装置及控制方法。

技术介绍

[0002]新疆耕作面积占全国耕作土地的1/6，土地集约强，单块面积大，因此农机大型化、重载化是未来的发展趋势。但是目前主流的农机具主要以中小型悬挂式为主，难以满足新疆大规模化农业发展，牵引式农机具将会逐渐替代悬挂式中小型农机具。相较于中小型悬挂式农机具，大型牵引式农机具单点牵引导致作业过程自由度大，实际作业过程中由于土壤变形、地形起伏使得农机具容易偏离基准线，造成作业误差，无法有效约束牵引式农机具按照设定的作业线行进。因此，亟需一种定位牵引式农机具位置信息、纠正作业误差的装置。
[0003]随着农业生产机械化和规模化的发展，对田间作业效率和质量要求越来越高。虽然目前有一种免耕作业机的主动导航转向可调平通用悬挂装置(专利号：CN111226524B)，该装置虽然可以实现免耕作业机的对行作业，整体控制调偏方式过多以及装置自身重量较重，影响对行作业质量，适用于中小型悬挂式农机具，不适于牵引式农机具作业场景；另有一种免耕作业机前后同步转向主动对行及姿态调整装置(专利号：CN112154749B)，该装置虽然也可实现免耕作业机具的对行作业，但是该装置适用于中小型悬挂式农机具，仅通过卫星导航技术提供位置信息，受到的干扰因素多，容易缺失信号，作业只能依据预先设定的路径行驶，作业的质量难以得到保障。目前大多数横移式调偏装置适用于中小型悬挂式农机具作业，作业规模小，在大田块的作业效率低，无法有效地适用于大型化、重载化的牵引式农机具，且仅通过卫星导航技术，定位的实时性和抗干扰能力无法相较于多信息融合导航定位系统差。因此，亟需一种多信息融合导航的牵引式农机具路径跟踪装置。

技术实现思路

[0004]为了克服上述技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种多信息融合导航的牵引式农机具路径跟踪装置及控制方法，优化了双圆轨机构的空间布置关系，通过竖直倾斜布置解决了传统单圆轨承压不足和双圆轨竖直布置受力不均变形的问题；设计了大跨度遮挡式滑块横移板，通过滑块横移板的大跨度遮挡式隔离作用，解决了拖拉机作业扬尘堵塞双导轨机构和液压缸的问题，并在滑块横移板顶部安装液压系统，完成横移机构在固定机构中横向移动的功能；利用了卫星导航系统和超声波导航系统多信息融合导航定位，获得了由拖拉机、路径追踪装置和牵引式农机具的位置信息和拖拉机轨迹信息构成的作业基准航线，为作业提供实时参照行引导；构建了角度偏差纠偏模型，利用角度传感器进行横移偏差的矫正，对于装置存在横移偏差进行横移偏差的纠偏处理，实现了大型化、重载化的牵引式农机具路径追踪作业。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
一种多信息融合导航的牵引式农机具路径跟踪装置，用于拖拉机7与牵引式农机具8连接，其特征在于，包括固定机构1、横移机构2、液压系统3、控制系统4、多信息融合导航系统5和矫正偏差系统6。
[0006]所述固定机构1两点对称挂接于拖拉机7后端，横移机构2套接于固定机构1，液压系统3一端铰接固定机构1，另一端铰接横移机构2，控制系统4固接于固定机构1，牵引式农机具8通过销轴连接于横移机构2。
[0007]所述固定机构1包括左挂接机构1
‑
1、右挂接机构1
‑
2和双圆轨机构1
‑
3。
[0008]所述左挂接机构1
‑
1包括左固定板1
‑1‑
1、左外侧板1
‑1‑
2、左内侧板1
‑1‑
3、左销轴1
‑1‑
4和左支撑架1
‑1‑
5。
[0009]所述左固定板1
‑1‑
1竖直布置并垂直于机具前进方向，左外侧板1
‑1‑
2和左内侧板1
‑1‑
3分别垂直固接于左固定板1
‑1‑
1的外侧和内侧，左销轴1
‑1‑
4通过法兰盖固接在左外侧板1
‑1‑
2和左内侧板1
‑1‑
3之间，左支撑架1
‑1‑
5通过螺栓连接固接于左固定板1
‑1‑
1左侧。
[0010]所述左固定板1
‑1‑
1顶部设有固定限位架1
‑1‑1‑
1以及底部沿拖拉机7前进方向设有的控制系统安装板1
‑1‑1‑
2。
[0011]所述左内侧板1
‑1‑
3内侧设有固定铰接耳1
‑1‑3‑
1。
[0012]所述右挂接机构1
‑
2包括右固定板1
‑2‑
1、右外侧板1
‑2‑
2、右内侧板1
‑2‑
3、右销轴1
‑2‑
4和右支撑架1
‑2‑
5。
[0013]所述右固定板1
‑2‑
1竖直布置并垂直于机具前进方向，右外侧板1
‑2‑
2和右内侧板1
‑2‑
3分别垂直固接于右固定板1
‑2‑
1的外侧和内侧，右销轴1
‑2‑
4套接在右外侧板1
‑2‑
2和右内侧板1
‑2‑
3之间；右支撑架1
‑2‑
5通过螺栓连接固接于右固定板1
‑2‑
1右侧。
[0014]所述双圆轨机构1
‑
3包括第一圆轨1
‑3‑
1和第二圆轨1
‑3‑
2。
[0015]所述第一圆轨1
‑3‑
1与第二圆轨1
‑3‑
2倾斜布置，相对水平面倾斜角度为圆轨夹角α，且第一圆轨1
‑3‑
1在第二圆轨1
‑3‑
2的斜上方；双圆轨机构1
‑
3通过法兰盖固接在左内侧板1
‑1‑
3与右内侧板1
‑2‑
3之间。
[0016]所述横移机构2包括双圆轨滑块2
‑
1、牵引模块2
‑
2和滑块横移板2
‑
3。
[0017]所述双圆轨滑块2
‑
1套接双圆轨机构1
‑
3，牵引模块2
‑
2固接于双圆轨滑块2
‑
1顶部，滑块横移板2
‑
3固接于双圆轨滑块2
‑
1底部。
[0018]所述双圆轨滑块2
‑
1包括第一圆轨通孔2
‑1‑
1和第二圆轨通孔2
‑1‑
2；所述第一圆轨通孔2
‑1‑
1和第二圆轨通孔2
‑1‑
2与双圆轨机构1
‑
3对应，贯穿双圆轨滑块2<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多信息融合导航的牵引式农机具路径跟踪装置，用于拖拉机(7)与牵引式农机具(8)连接，其特征在于，包括固定机构(1)、横移机构(2)、液压系统(3)、控制系统(4)、多信息融合导航系统(5)和矫正偏差系统(6)；所述固定机构(1)两点对称挂接于拖拉机(7)后端，横移机构(2)套接于固定机构(1)，液压系统(3)一端铰接固定机构(1)，另一端铰接横移机构(2)，控制系统(4)固接于固定机构(1)，牵引式农机具(8)通过销轴连接于横移机构(2)；所述固定机构(1)包括左挂接机构(1
‑
1)、右挂接机构(1
‑
2)和双圆轨机构(1
‑
3)；所述左挂接机构(1
‑
1)包括左固定板(1
‑1‑
1)、左外侧板(1
‑1‑
2)、左内侧板(1
‑1‑
3)、左销轴(1
‑1‑
4)和左支撑架(1
‑1‑
5)；所述左固定板(1
‑1‑
1)竖直布置并垂直于机具前进方向，左外侧板(1
‑1‑
2)和左内侧板(1
‑1‑
3)分别垂直固接于左固定板(1
‑1‑
1)的外侧和内侧，左销轴(1
‑1‑
4)通过法兰盖固接在左外侧板(1
‑1‑
2)和左内侧板(1
‑1‑
3)之间，左支撑架(1
‑1‑
5)通过螺栓连接固接于左固定板(1
‑1‑
1)左侧；所述左固定板(1
‑1‑
1)顶部设有固定限位架(1
‑1‑1‑
1)以及底部沿拖拉机(7)前进方向设有的控制系统安装板(1
‑1‑1‑
2)；所述左内侧板(1
‑1‑
3)右侧设有固定铰接耳(1
‑1‑3‑
1)；所述右挂接机构(1
‑
2)包括右固定板(1
‑2‑
1)、右外侧板(1
‑2‑
2)、右内侧板(1
‑2‑
3)、右销轴(1
‑2‑
4)和右支撑架(1
‑2‑
5)；所述右固定板(1
‑2‑
1)竖直布置并垂直于机具前进方向，右外侧板(1
‑2‑
2)和右内侧板(1
‑2‑
3)分别垂直固接于右固定板(1
‑2‑
1)的外侧和内侧，右销轴(1
‑2‑
4)套接在右外侧板(1
‑2‑
2)和右内侧板(1
‑2‑
3)之间；右支撑架(1
‑2‑
5)通过螺栓连接固接于右固定板(1
‑2‑
1)右侧；所述双圆轨机构(1
‑
3)包括第一圆轨(1
‑3‑
1)和第二圆轨(1
‑3‑
2)；所述第一圆轨(1
‑3‑
1)与第二圆轨(1
‑3‑
2)倾斜布置，相对水平面倾斜角度为圆轨夹角α，且第一圆轨(1
‑3‑
1)在第二圆轨(1
‑3‑
2)的斜上方；双圆轨机构(1
‑
3)通过法兰盖固接在左内侧板(1
‑1‑
3)与右内侧板(1
‑2‑
3)之间；所述横移机构(2)包括双圆轨滑块(2
‑
1)、牵引模块(2
‑
2)和滑块横移板(2
‑
3)；所述双圆轨滑块(2
‑
1)套接双圆轨机构(1
‑
3)，牵引模块(2
‑
2)固接于双圆轨滑块(2
‑
1)顶部，滑块横移板(2
‑
3)固接于双圆轨滑块(2
‑
1)底部；所述双圆轨滑块(2
‑
1)包括第一圆轨通孔(2
‑1‑
1)和第二圆轨通孔(2
‑1‑
2)；所述第一圆轨通孔(2
‑1‑
1)和第二圆轨通孔(2
‑1‑
2)与双圆轨机构(1
‑
3)对应，贯穿双圆轨滑块(2
‑
1)；所述牵引模块(2
‑
2)包括卫星导航安装板(2
‑2‑
1)和机具牵引孔(2
‑2‑
2)；卫星导航安装板(2
‑2‑
1)固接于牵引模块(2
‑
2)顶部，机具牵引孔(2
‑2‑
2)内径为D1，范围为70～80mm，贯穿牵引模块(2
‑
2)中间并沿两侧延伸，机具牵引孔(2
‑2‑
2)长度L1，范围为300～320mm；所述滑块横移板(2
‑
3)包括滑块横移上板(2
‑3‑
1)和滑块横移下板(2
‑3‑
2)；滑块横移上板(2
‑3‑
1)在第一圆轨(1
‑3‑
1)底部，滑块横移下板(2
‑3‑
2)在第二圆轨(1
‑3‑
2)底部，滑块横移上板(2
‑3‑
1)与滑块横移下板(2
‑3‑
2)之间角度为β，范围为120
°
～150
°
；所述滑块横移上板(2
‑3‑
1)右侧设有横移铰接耳(2
‑3‑1‑
1)；
所述液压系统(3)包括液压缸(3
‑
1)和液压电磁阀(3
‑
2)；所述液压缸(3
‑
1)左端连接固定铰接耳(1
‑1‑3‑
1)，右端连接横移铰接耳(2
‑3‑1‑
1)；液压电磁阀(3
‑
2)固接于液压缸(3
‑
1)顶部；液压缸(3)活塞杆伸出长度为L2，范围为0～550mm；所述控制系统(4)包括电源(4
‑
1)、处理器(4
‑
2)和驱动器(4
‑
3)；所述控制系统(4)固接于控制系统安装板(1
‑1‑1‑
2)，从左往右依次布置为电源(4
‑
1)、处理器(4
‑
2)和驱动器(4
‑
3)；所述多信息融合导航系统(5)包括卫星导航系统(5
‑
1)和超声波导航系统(5
‑
2)，所述卫星导航系统(5
‑
1)固接于卫星导航安装板(2
‑2‑
1)，超声波导航系统(5
‑
2)固接于滑块横移下板(2
‑3‑
2)前端；所述卫星导航系统(5
‑
1)包括卫星导航控制模块(5
‑1‑
1)和卫星导航接收发射器(5
‑1‑
2)；卫星导航控制模块(5
‑1‑
1)固接于卫星导航安装板(2
‑2‑
3)顶部，卫星导航接收发射器(5
‑1‑
2)固接于卫星导航控制模块(5
‑1‑
1)顶部；所述超声波导航系统(5
‑
2)包括超声波导航安装梁(5
‑2‑
1)、超声波导航控制模块(5
‑2‑
2)、以及一对左右对称的超声波检测装置(5
‑2‑
3)；所述超声波导航安装梁(5
‑2‑
1)固接于滑块横移下板(2
‑3‑
2)；超声波导航控制模块(5
‑2‑
2)固接于超声波导航安装梁(5
‑2‑
1)顶部；左右对称的超声波检测装置(5
‑2‑
3)固接于超声波导航安装梁(5
‑2‑
1)，且超声波检测装置(5
‑2‑
3)可控制伸缩长度为L3，范围为400～1200mm；所述矫正偏差系统(6)包括左检测架(6
‑
1)、右检测架(6
‑
2)和角度传感器(6
‑
3)；左检测架(6
‑
1)左端连接固定限位架(1
‑1‑1‑
2)，右检测架(6
‑
2)右端连接角度传感器(6<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振国，曾超，赵敏义，邢振宇，郭全峰，史瑞猛，杨双平，王帅，
申请(专利权)人：新疆农业大学，
类型：发明
国别省市：