技术领域
[0001] 本发明涉及农用机械的技术领域,特别是涉及一种行走式农田行走平台。
相关背景技术
[0002] 中国是历史悠久的农业大国。农用机械在我国农业中发挥很大的作用。常规的农田作业包括播种、施肥、灌溉、除虫、除草、采摘或收割等。现有的农用机械多是使用轮式或履带式的移动机械在农田中行走。这类农用器械在农作物未完全长高前尚可使用;但当农作物长高后,使用该类农用机械可能会造成农作物被倾轧。然而,农作物长高后,需要进行除虫、采摘或收割,例如棉花的除虫和采摘,农用机械又不得不深入农田内部。为改善该种情况,现有技术授权公告号为CN212797139U的实用新型专利公开了行走式农田移动平台机器人。但是该平台机器人只能进行90°的拐弯,不能进行其他角度的拐弯,不适合不规则的农田;并且,该机器人结构复杂,自重大,内部滑块负担重,容易产生变形。
具体实施方式
[0014] 实施例一:参见图1‑5,一种行走式农田行走平台,包括内部滑块1、作业平台2;作业平台2两侧对称固定有双通槽21;双通槽21包括两个首尾对齐的外套筒211、行走电机212;外套筒211底部设有与内部滑块1行程对应的纵向长孔2111;内部滑块1在外套筒211内轴向滑动;外套筒211为内部滑块1进行导向,对内部滑块1进行限制,减少内部滑块1变形的可能性;内部滑块1中部设有齿条11;齿条11齿牙朝内;外套筒211中点设有缺口2112;行走电机212固定在缺口2112上方,与双通槽21固定;行走电机212的输出轴同轴固接有在缺口
2112处与齿条11啮合的行走齿轮2121;行走电机212输出扭矩,驱使行走齿轮2121转动;转动的行走齿轮2121作用于同侧的两个齿条11,使两个齿条11上的内部滑块1一个向前,一个向后,进行同速移动,模拟人跨步动作;内部滑块1首尾端均固定有竖向的舵机12;舵机12的输出轴固接有支腿13;舵机12驱使支腿13摆动;舵机12与行走电机212配合,可将支腿13摆动时端部的水平分速度与内部滑块1移动速度,方向相反,大小相等,使支腿13能够竖向插入农田里,减少对作物造成的破坏;作业平台2中部固定有旋转电机22;旋转电机22的输出轴贯穿作业平台2,同轴固接有小齿轮221;作业平台2下方设有升降架23;升降架23顶部固接与作业平台2转动连接与小齿轮221啮合的大齿轮231;升降架23能够将作业平台2顶起,然后通过旋转电机22输出的扭矩驱使小齿轮221、大齿轮231转动,进而使作业平台2转动,形成转向;作业平台2可以旋转任意角度,以适应不规则的田间情况。
[0015] 与现有技术相比,本发明在内部滑块1外包裹有带纵向长孔2111的外套筒211,能够加强行走平台的支撑强度,避免内部滑块1变形;在作业平台2底部设有升降平台;升降平台通过大齿轮231与作业平台2作业转动连接;作业平台2还设有带有小齿轮221的旋转电机22;该小齿轮221与大齿轮231啮合;升降架23能够顶起作业平台2;旋转电机22输出扭矩,通过小齿轮221与大齿轮231的配合,使得作业平台2能够相对升降架23旋转任一角度,实现行走平台的转向,适用于不规则的田间。
[0016] 升降架23包括框形顶架232、剪刀式连杆机构233、液压缸234、框形底架235;剪刀式连杆机构233在收缩时只占用很少的体积,结构紧凑;剪刀式连杆机构233包括输入端甲2331、输入端乙2332、输出端甲2333、输出端乙2334;输入端甲2331与框形顶架232铰接;输入端乙2332与框形顶架232水平滑动配合;输出端甲2333与框形底架235铰接;输出端乙
2334与框形底架235水平滑动配合;这样,框形顶架232、框形底架235能够保持水平状态,使作业平台2平稳升降;剪刀式连杆机构233包括与框形顶架232相连的连杆甲2335和连杆乙
2336;连杆甲2335与连杆乙2336中点铰接;连杆甲2335端部与框形顶架232水平滑动;连杆乙2336端部与框形顶架232铰接;液压缸234一端与连杆乙2336端部上方的框形顶级铰接;
另一端与连杆甲2335中部铰接;液压缸234作为剪刀式连杆机构233伸缩的动力源;框形底架235与地接触面积较小,可降低对农作物的倾轧。
[0017] 框形顶架232、框形底架235均设有水平长孔236;输入端乙2332、输出端乙2334均设有插入水平长孔236滑动的滑动轴;水平长孔236与滑动轴配合,为剪刀式连杆机构233的伸缩提供导向。
[0018] 升降架23还包括水平的同步杆237;剪刀式连杆机构233对称设置在升降架23两侧;两侧的剪刀式连杆机构233的连杆通过同步杆237对应相连;两侧的剪刀式连杆机构233同步伸缩。
[0019] 内部滑块1两端为与外套筒211内壁匹配的空心杆体,提高内部滑块1的支撑强度;内部滑块1端部侧面均布有垂直于内部滑块1侧面设置的滚轮14;滚轮14与内部滑块1端部转动连接;滚轮14侧面与外套筒211内壁相接;滚轮14能够降低内部滑块1在外套筒211内轴向滑动的摩擦。
[0020] 双通槽21端部上下边沿均固接有折板213;折板213扣在双通槽21上下边沿;折板213对内部滑块1进行封堵,避免内部滑块1从外套筒211内脱出。
[0021] 支腿13底部设有弹簧缓冲器131和支撑轮132;支腿13底部通过弹簧缓冲器131连接支撑轮132;缓冲器能够缓冲地面对行走平台的冲击,使行走平台移动地更加平稳。
[0022] 支撑轮132与缓冲器转动连接,能够适应田间坑洼的地面。
[0023] 本实施例的工作过程包括行走过程和转向过程;行走过程包括以下步骤:
S1行走平台站立在田间
行走平台两侧均是一个内部滑块1上的两个支腿13与田地接触,作为行走平台的整体支撑,另一个内部滑块1上的两个支腿13腾空;行走平台两侧的支腿13处于对称状态;
S2作业平台2相对与地接触的支腿13前移
S21作业平台2两侧的行走电机212同时同速启动;行走电机212输出的扭矩通过行走齿轮2121作用于齿条11,使两个腾空支腿13连接的内部滑块1同速前移;作业平台2相对与地接触的支腿13按照腾空支腿13所在的内部滑块1前移速度的一半前移;
两个腾空支腿13前移一段距离后,行走电机212会与驱使该腾空支腿13的舵机12进行配合;行走电机212与舵机12的配合关系为,行走电机212驱使腾空支腿13前移瞬时速度、舵机12驱使支腿13末端摆动时的瞬时水平分速度,方向相反,大小相等;支腿13末端的总速度为瞬时竖向分速度;支腿13末端能够竖向插入田地内,形成作业平台2新的支撑的同时减少对农作物的破坏;
两个腾空支腿13前移在腾空支腿13与田地建立稳定支撑后停止;
S22行走电机212反向同时同速启动;原与地接触的支腿13被舵机12驱使摆动;行走电动机与该驱使原与地接触的支腿13的舵机12进行配合;行走电机212与舵机12的配合关系为,行走电机212驱使原与地接触支腿13前移瞬时速度、舵机12驱使支腿13末端摆动时的瞬时水平分速度,方向相反,大小相等;支腿13末端的总速度为瞬时竖向分速度;支腿13末端能够竖向离开田地,处于腾空状态的同时减少对农作物的破坏;
S23步骤S21、S22反复进行,模拟人类行走动作,行走平台在田间行走;S21中行走电机212与舵机12进行配合前,腾空支腿13前移的距离为行走平台单次的行走步幅。
[0024] 转向过程包括以下步骤:s1行走平台站立在田间
行走平台两侧均是一个内部滑块1上的两个支腿13与田地接触,作为行走平台的整体支撑,另一个内部滑块1上的两个支腿13腾空;行走平台两侧的支腿13处于对称状态;
s2行走平台进行转向
s21建立新的支撑
液压缸234外伸,驱使剪刀式连杆机构233外伸;框形底架235在剪刀式连杆机构
233的作用下下降;框形底架235与田地地面进行接触,形成新的支撑;框形底架235既能减少对作物的倾轧,又能保证行走平台获得稳定的支撑;
s22撤去老的支撑
农作物生长的高度不高时,剪刀式连杆机构233持续外伸,将行走平台完全抬起,使支腿13脱离与农作物的接触;
农作物生长的高度很高时,行走电机212同时同速启动;原与地接触的支腿13被舵机12驱使摆动;行走电动机与该驱使原与地接触的支腿13的舵机12进行配合;行走电机212与舵机12的配合关系为,行走电机212驱使原与地接触支腿13前移瞬时速度、舵机12驱使支腿13末端摆动时的瞬时水平分速度,方向相反,大小相等;支腿13末端的总速度为瞬时竖向分速度;支腿13末端能够竖向离开田地,处于腾空状态的同时减少对农作物的破坏;
s23转向
旋转电机22输出扭矩,驱使小齿轮221转动;小齿轮221作用于大齿轮231,使作业平台2相对升降架23旋转适合角度;该旋转角度与行走平台的转向角度一致;
s4重新建立支撑
行走电机212同时同速启动,使平台两侧均有一个内部滑块1前移;前移的内部滑块1上的支腿13被舵机12驱使摆动;行走电动机与该舵机12进行配合;行走电机212与舵机
12的配合关系为,行走电机212驱使支腿13前移瞬时速度、舵机12驱使支腿13末端摆动时的瞬时水平分速度,方向相反,大小相等;支腿13末端的总速度为瞬时竖向分速度;支腿13末端能够竖向插入田地,形成作业平台2新的支撑的同时减少对农作物的破坏;
液压缸234内缩,驱使剪刀式连杆机构233内缩;框形底架235在剪刀式连杆机构
233的作用下上升;框形底架235与田间农作物脱离接触。
[0025] 实施例二:参见图6,实施例二与实施例一基本相同,相同之处不再赘述,不同之处是:支腿13为伸缩油缸,可省去舵机12与行走电机212的配合;行走平台的行走过程更加简单。
[0026] 实施例三:实施三与实施例一或二基本相同,相同之处不再赘述,不同之处是:作业平台2顶部安装有田间管理设备,包括但不限于带视觉识别功能的采摘机械臂、植保作业设备;带视觉识别功能的采摘机械臂是现有成熟的技术,主要用于作物的采摘;植保作业设备能够进行喷洒农药、叶面施肥、喷洒除草剂等。