專利名稱：拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
目前，市場(chǎng)上沒(méi)有拖拉機(jī)GPS自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，大都是教學(xué)用的汽車轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)和實(shí)訓(xùn)臺(tái)，其中包括液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)、電控液壓助力轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)臺(tái)等。現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)只能簡(jiǎn)單模擬汽車轉(zhuǎn)向功能，演示汽車轉(zhuǎn)向的基本原理，但是不能進(jìn)行轉(zhuǎn)向有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，也不具備拖拉機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能。其次，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)沒(méi)有GPS模擬信號(hào)，不能實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航路徑的模擬演示，也不能進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試。還有，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)不能實(shí)時(shí)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)姿態(tài)模擬。最后，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)將所有系統(tǒng)放在一起，不便于分類講述，也沒(méi)有專門的操控平臺(tái)，操作演示不方便。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其進(jìn)一步地解決了不能實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航路徑模擬演示的問(wèn)題。( 二)技術(shù)方案為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括車體轉(zhuǎn)向裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)，所述車體轉(zhuǎn)向裝置與驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述驅(qū)動(dòng)裝置與控制系統(tǒng)連接，所述控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向控制器，所述轉(zhuǎn)向控制器控制驅(qū)動(dòng)裝置使車體轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向。優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)還包括自動(dòng)導(dǎo)航操作終端，所述自動(dòng)導(dǎo)航操作終端與所述轉(zhuǎn)向控制器連接。優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)還包括方向盤，所述方向盤控制驅(qū)動(dòng)裝置使車體轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行手動(dòng)轉(zhuǎn)向。優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括依次連接的液壓泵、液壓閥組、液壓轉(zhuǎn)向器和液壓油缸；所述液壓轉(zhuǎn)向器與所述方向盤連接；所述液壓閥組與所述轉(zhuǎn)向控制器連接。優(yōu)選的，所述方向盤上設(shè)有轉(zhuǎn)速測(cè)量光電編碼器，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量光電編碼器將轉(zhuǎn)速信號(hào)傳遞給所述轉(zhuǎn)向控制器。優(yōu)選的，所述車體轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向底盤架、轉(zhuǎn)向橋、導(dǎo)向輪和輪胎托盤；所述方向盤、液壓轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向橋和輪胎托盤安裝于所述轉(zhuǎn)向底盤架上；所述導(dǎo)向輪固定安裝于所述轉(zhuǎn)向橋且放置于輪胎托盤上；所述導(dǎo)向輪與所述液壓油缸連接。優(yōu)選的，所述導(dǎo)向輪上設(shè)有轉(zhuǎn)向角傳感器，所述轉(zhuǎn)向角傳感器將轉(zhuǎn)向角信號(hào)傳遞給所述轉(zhuǎn)向控制器。優(yōu)選的，所述液壓閥組、轉(zhuǎn)向控制器和自動(dòng)導(dǎo)航操作終端安裝于操作平臺(tái)上；所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)置于操作平臺(tái)上的操作按鈕、指示燈、指示儀表、GPS天線。
優(yōu)選的，所述液壓泵設(shè)置于泵站底盤架上，所述泵站底盤架上設(shè)有與所述液壓泵連接的液壓油箱和電機(jī)；所述液壓油箱下方設(shè)有固定于泵站底盤架的接油盤。優(yōu)選的,所述自動(dòng)導(dǎo)航操作終端包括參數(shù)初始化模塊、自動(dòng)導(dǎo)航控制模塊、拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真模塊和拖拉機(jī)姿態(tài)仿真模塊；所述自動(dòng)導(dǎo)航控制模塊用于實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航路徑模擬演示；所述拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真模塊用于無(wú)GPS模擬信號(hào)時(shí)進(jìn)行拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航模擬演示；拖拉機(jī)姿態(tài)仿真模塊用于實(shí)時(shí)調(diào)整試驗(yàn)臺(tái)姿態(tài)進(jìn)行拖拉機(jī)姿態(tài)模擬。(三)有益效果本發(fā)明采用上述技術(shù)方案提供的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)轉(zhuǎn)向控制器控制驅(qū)動(dòng)裝置使車體轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能；進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)向控制器與自動(dòng)導(dǎo)航操作終端連接，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航路徑模擬演示；另外，本發(fā)明還可以進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)以及關(guān)鍵零部件的檢驗(yàn)測(cè)試。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單、演示便捷、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)；整體安裝簡(jiǎn)單，移動(dòng)方便，清潔環(huán)保，外表美觀；元器件外置，既便于元器件更換，也利于演示和教學(xué)，以及拖拉機(jī)導(dǎo)航新產(chǎn)品的展覽與演示。其中，拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)是一套農(nóng)機(jī)駕駛輔助系統(tǒng)，它的應(yīng)用不但減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，更主要的是提高了農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量和效率，可以說(shuō)拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)在現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用。自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)性能的好壞直接影響到農(nóng)機(jī)作業(yè)的質(zhì)量和效率，建立一套拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)研究和測(cè)試拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的性能參數(shù)具有非常重要的意義。


圖1是本發(fā)明拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)的俯視圖；圖2是本發(fā)明拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主視圖；圖3是本發(fā)明拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)的車體轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)的泵站的結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)的操作平臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明的自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理圖；圖7是本發(fā)明的自動(dòng)導(dǎo)航場(chǎng)景模擬流程框圖。圖中，2:轉(zhuǎn)向底盤架；3:轉(zhuǎn)向橋；4:導(dǎo)向輪；5:轉(zhuǎn)向油缸；6:液壓轉(zhuǎn)向器；7:方向盤；8:輪胎托盤；9:油管；10:第一支撐螺栓；11:第一手推桿；12:泵站底盤架；13:液壓油箱；14:液壓泵；15:電機(jī)；16:第二手推桿；17:接油盤；18:第二支撐螺栓；19:操作平臺(tái)；20:液壓閥組；21:轉(zhuǎn)向控制器；22:自動(dòng)導(dǎo)航操作終端；23 =GPS天線；24:操作按鈕；25:指示燈；26:指示儀表；27:自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。如圖1至圖5所示，本發(fā)明的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括車體轉(zhuǎn)向裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)。其中，驅(qū)動(dòng)裝置為液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，從圖6可知，液壓系統(tǒng)包括依次通過(guò)油管快速接頭和油管9連接的液壓泵14、液壓閥組20、 液壓轉(zhuǎn)向器6和液壓油缸5。液壓泵14由電機(jī)15提供動(dòng)力源。另外，驅(qū)動(dòng)裝置還可以由伺服電機(jī)與傳動(dòng)部件組成等，伺服電機(jī)與控制系統(tǒng)配合以實(shí)現(xiàn)對(duì)車體轉(zhuǎn)向裝置的控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向控制器21和自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22，而構(gòu)成的電控自動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，另外，控制系統(tǒng)還包括方向盤7，該方向盤跟驅(qū)動(dòng)裝置連接。具體地，方向盤7與液壓轉(zhuǎn)向器6連接，液壓閥組20與所述轉(zhuǎn)向控制器21連接。通過(guò)方向盤7可實(shí)現(xiàn)車體轉(zhuǎn)向裝置的手動(dòng)轉(zhuǎn)向操作，通過(guò)轉(zhuǎn)向控制器21和自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22可實(shí)現(xiàn)車體轉(zhuǎn)向裝置的電控及液控的自動(dòng)轉(zhuǎn)向操作。車體轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向底盤架2、轉(zhuǎn)向橋3、導(dǎo)向輪4和輪胎托盤8，方向盤7、液壓轉(zhuǎn)向器6、轉(zhuǎn)向橋3和輪胎托盤8安裝于轉(zhuǎn)向底盤架2上,導(dǎo)向輪4固定安裝于轉(zhuǎn)向橋3且放置于輪胎托盤8上，導(dǎo)向輪4與液壓油缸5連接，液壓油缸帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向底盤架2的底部還設(shè)有多個(gè)第一支撐螺栓10和多個(gè)滾輪，且第一支撐螺栓10的高度可調(diào)，滾輪用于移動(dòng)轉(zhuǎn)向底盤架2，第一支撐螺栓10用于將轉(zhuǎn)向底盤架2固定于地面。另外，轉(zhuǎn)向底盤架2上還設(shè)有插拔式連接的第一手推桿11，用于推動(dòng)轉(zhuǎn)向底盤架2。導(dǎo)向輪4上設(shè)有轉(zhuǎn)向角傳感器，轉(zhuǎn)向角傳感器將轉(zhuǎn)向角信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)向控制器21，方向盤7上設(shè)有轉(zhuǎn)速測(cè)量光電編碼器，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量光電編碼器將轉(zhuǎn)速信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)向控制器21，轉(zhuǎn)向控制 器21將接收到的轉(zhuǎn)速信號(hào)和轉(zhuǎn)向角信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并與自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22中設(shè)置的目標(biāo)轉(zhuǎn)向角度進(jìn)行比對(duì)后，將比對(duì)結(jié)果傳遞給轉(zhuǎn)向控制器21，轉(zhuǎn)向控制器21根據(jù)比對(duì)結(jié)果控制驅(qū)動(dòng)裝置使轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制器21對(duì)車體轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向角的精確控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在本實(shí)施例中，液壓閥組20、轉(zhuǎn)向控制器21和自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22安裝于操作平臺(tái)19上?？刂葡到y(tǒng)還包括設(shè)置于操作平臺(tái)19上的操作按鈕24、指示燈25、指示儀表26、GPS天線23。操作平臺(tái)19上還設(shè)有自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)原理圖(圖5中的27)。操作按鈕24包括“啟動(dòng)”和“停止”按鈕。指示燈25、指示儀表26、操作按鈕24并不是服務(wù)于單一元器件，不同顏色的指示燈25可以顯示不同工作單元(車體轉(zhuǎn)向裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)航操作終端)的工作狀態(tài)；指示儀表26可以顯示轉(zhuǎn)向壓力、系統(tǒng)壓力等參數(shù)；操作按鈕24可以控制不同工作單元的運(yùn)行。更進(jìn)一步地，液壓泵14設(shè)置于泵站底盤架12上，泵站底盤架12上設(shè)有與液壓泵14連接的液壓油箱13和電機(jī)15 ;所述液壓油箱13下方設(shè)有固定于泵站底盤架12的接油盤17。泵站底盤架12、液壓泵14、液壓油箱13、電機(jī)15和接油盤17組成可移動(dòng)的泵站，使實(shí)驗(yàn)臺(tái)使用過(guò)程更方便。泵站底盤架12的底部還設(shè)有多個(gè)第二支撐螺栓18和多個(gè)滾輪，其用于移動(dòng)和固定泵站底盤架12，作用方式與轉(zhuǎn)向底盤架2底部的第一支撐螺栓10和滾輪相同。另外，泵站底盤架12上還設(shè)有插拔式連接的第二手推桿16，用于推動(dòng)泵站底盤架
12。本發(fā)明的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)如此使各部件外置，可方便教學(xué)演示。在進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航演示時(shí)，先后對(duì)電機(jī)15、轉(zhuǎn)向控制器21、自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22進(jìn)行加電，運(yùn)行自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22的自動(dòng)導(dǎo)航演示軟件，可以模擬自動(dòng)導(dǎo)航、手動(dòng)轉(zhuǎn)向、自動(dòng)/手動(dòng)切換等場(chǎng)景。自動(dòng)導(dǎo)航演示軟件包含參數(shù)初始化模塊、自動(dòng)導(dǎo)航控制模塊、拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真模塊、拖拉機(jī)姿態(tài)仿真模塊等組成。拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真模塊根據(jù)導(dǎo)向輪實(shí)際轉(zhuǎn)角信息、拖拉機(jī)航向、拖拉機(jī)物理參數(shù)、拖拉機(jī)位置坐標(biāo)、拖拉機(jī)速度等參數(shù)，結(jié)合拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，計(jì)算拖拉機(jī)實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)與實(shí)時(shí)航向，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)位置實(shí)時(shí)模擬，解決室內(nèi)無(wú)GPS模擬信號(hào)無(wú)法進(jìn)行拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航模擬演示問(wèn)題；拖拉機(jī)姿態(tài)仿真模塊依據(jù)拖拉機(jī)位置坐標(biāo)與航向等信息、拖拉機(jī)物理參數(shù)，結(jié)合地面模型計(jì)算拖拉機(jī)實(shí)時(shí)姿態(tài)信息，解決實(shí)驗(yàn)臺(tái)姿態(tài)不能實(shí)時(shí)調(diào)整無(wú)法進(jìn)行拖拉機(jī)姿態(tài)模擬的問(wèn)題。以模擬自動(dòng)導(dǎo)航場(chǎng)景為例進(jìn)行說(shuō)明(圖7):I)用戶點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕，自動(dòng)導(dǎo)航演示軟件依次啟動(dòng)參數(shù)初始化模塊、自動(dòng)導(dǎo)航控制模塊、拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真模塊、拖拉機(jī)姿態(tài)仿真模塊:1.1)啟動(dòng)參數(shù)初始化模塊,人工輸入/導(dǎo)入目標(biāo)路線、拖拉機(jī)初始航向、拖拉機(jī)物理參數(shù)、拖拉機(jī)初始位置坐標(biāo)、拖拉機(jī)初始速度、地面模型等參數(shù)信息；1.2)啟動(dòng)自動(dòng)導(dǎo)航控制模塊,從參數(shù)初始化模塊獲取拖拉機(jī)物理參數(shù)、目標(biāo)路線
等信息； 1.3)啟動(dòng)拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真模塊,從參數(shù)初始化模塊獲取拖拉機(jī)初始航向、拖拉機(jī)物理參數(shù)、拖拉機(jī)初始位置坐標(biāo)、拖拉機(jī)初始速度等信息；

1.4)啟動(dòng)拖拉機(jī)姿態(tài)仿真模塊,從參數(shù)初始化模塊獲取拖拉機(jī)物理參數(shù)、地面模
型等信息。2)自動(dòng)導(dǎo)航演示軟件初始化完成后，進(jìn)入自動(dòng)導(dǎo)航演示流程:2.1)自動(dòng)導(dǎo)航控制模塊從轉(zhuǎn)向控制器21獲取導(dǎo)向輪4實(shí)際轉(zhuǎn)角信息；2.2)拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真模塊從導(dǎo)航控制模塊實(shí)時(shí)獲取導(dǎo)向輪4實(shí)際轉(zhuǎn)角信息，依據(jù)拖拉機(jī)航向、拖拉機(jī)物理參數(shù)、拖拉機(jī)位置坐標(biāo)、拖拉機(jī)速度等參數(shù)，結(jié)合拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，計(jì)算拖拉機(jī)實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)與實(shí)時(shí)航向；2.3)拖拉機(jī)姿態(tài)仿真模塊從拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真模塊實(shí)時(shí)獲取拖拉機(jī)位置坐標(biāo)與航向等信息，依據(jù)拖拉機(jī)物理參數(shù)，結(jié)合地面模型，計(jì)算拖拉機(jī)實(shí)時(shí)姿態(tài)信息；2.4)拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真模塊從拖拉機(jī)姿態(tài)仿真模塊實(shí)時(shí)獲取拖拉機(jī)姿態(tài)信息，依據(jù)拖拉機(jī)物理參數(shù)、拖拉機(jī)位置坐標(biāo)，對(duì)拖拉機(jī)實(shí)時(shí)位置進(jìn)行校準(zhǔn)；2.5)自動(dòng)導(dǎo)航控制模塊從拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真模塊實(shí)時(shí)獲取拖拉機(jī)行駛速度、拖拉機(jī)姿態(tài)、校準(zhǔn)后的實(shí)時(shí)位置坐標(biāo)等信息，計(jì)算與目標(biāo)曲線的偏差(橫向偏差)；自動(dòng)導(dǎo)航控制算法依據(jù)橫向偏差，結(jié)合拖拉機(jī)物理參數(shù)，計(jì)算導(dǎo)向輪4的目標(biāo)轉(zhuǎn)角，并將導(dǎo)向輪4的目標(biāo)轉(zhuǎn)角信息發(fā)送給轉(zhuǎn)向控制器21 ；2.6)轉(zhuǎn)向控制器21從自動(dòng)導(dǎo)航控制模塊獲取到導(dǎo)向輪4的目標(biāo)轉(zhuǎn)角信息，從轉(zhuǎn)向角傳感器獲取導(dǎo)向輪4的實(shí)際目標(biāo)轉(zhuǎn)角信息，采用轉(zhuǎn)向控制算法計(jì)算控制量控制，通過(guò)液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向輪4的偏轉(zhuǎn)到目標(biāo)轉(zhuǎn)角；同時(shí)轉(zhuǎn)向控制器21通過(guò)轉(zhuǎn)向角傳感器實(shí)時(shí)獲得導(dǎo)向輪4的實(shí)際轉(zhuǎn)角信息，并將導(dǎo)向輪4的實(shí)際轉(zhuǎn)角信息發(fā)送給自動(dòng)導(dǎo)航控制模塊；2.7)判斷“停止”按鈕是否按下:2.7.1)若按下，程序停止運(yùn)行；2.7.2)若未按下，程序跳轉(zhuǎn)到2.1)。本發(fā)明的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)了適用于電液控制的轉(zhuǎn)向控制器21，能夠?qū)崿F(xiàn)拖拉機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能，可進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)向相關(guān)的試驗(yàn)和測(cè)試，以及產(chǎn)品的演示與教學(xué)示范。具體試驗(yàn)方法如下:a.液壓轉(zhuǎn)向器測(cè)試試驗(yàn)在對(duì)轉(zhuǎn)向器性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)，用被測(cè)液壓轉(zhuǎn)向器替換實(shí)驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)有的液壓轉(zhuǎn)向器6，在方向盤7上安裝有轉(zhuǎn)速測(cè)量光電編碼器，先后對(duì)電機(jī)15、轉(zhuǎn)向控制器21、自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22進(jìn)行加電。運(yùn)行自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22的轉(zhuǎn)向器測(cè)試軟件，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)方向盤7對(duì)被測(cè)液壓轉(zhuǎn)向器能進(jìn)行測(cè)試。轉(zhuǎn)向器測(cè)試軟件記錄方向盤7的轉(zhuǎn)速、導(dǎo)向輪4的偏移角度、測(cè)試日期、測(cè)試時(shí)間等。b.自動(dòng)轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)測(cè)試試驗(yàn)在進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)測(cè)試試驗(yàn)時(shí)，將被測(cè)液壓閥組(比例換向閥、優(yōu)先閥)替換實(shí)驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)有的液壓閥組20，先后對(duì)電機(jī)15、轉(zhuǎn)向控制器21、自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22進(jìn)行加電。運(yùn)行自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22的自動(dòng)轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)測(cè)試軟件，對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。自動(dòng)轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)測(cè)試軟件記錄系統(tǒng)比例閥、方向閥的電流、導(dǎo)向輪4的偏移角度、測(cè)試日期、測(cè)試時(shí)間等。c.自動(dòng)轉(zhuǎn)向電控測(cè)試試驗(yàn)在進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向電控系統(tǒng)測(cè)試試驗(yàn)時(shí)，將被測(cè)轉(zhuǎn)向控制器替換現(xiàn)有轉(zhuǎn)向控制器21，先后對(duì)電機(jī)15、轉(zhuǎn)向控制器21、自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22進(jìn)行加電。運(yùn)行自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22的自動(dòng)轉(zhuǎn)向電控系統(tǒng)測(cè)試軟件，對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向電控系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。自動(dòng)轉(zhuǎn)向電控系統(tǒng)測(cè)試軟件可以對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)環(huán)、閉環(huán)測(cè)試，同時(shí)記錄測(cè)試結(jié)果。d.自動(dòng)導(dǎo)航演示在進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航演示時(shí)，先后對(duì)電機(jī)15、轉(zhuǎn)向控制器21、自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22進(jìn)行加電。運(yùn)行自動(dòng)導(dǎo)航操作終端22的自動(dòng)導(dǎo)航演示軟件，可以模擬自動(dòng)導(dǎo)航、手動(dòng)轉(zhuǎn)向、自動(dòng)/手動(dòng)切換等場(chǎng)景，進(jìn)行教學(xué)與演示。本發(fā)明集成多種功能于一體，可實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)手動(dòng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)向試驗(yàn)；拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航試驗(yàn)；自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)以及關(guān)鍵零部件的檢驗(yàn)測(cè)試；拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向及導(dǎo)航的教學(xué)與示范；拖拉機(jī)導(dǎo)航新產(chǎn)品的展覽與演示等功能。其中，拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)是一套農(nóng)機(jī)駕駛輔助系統(tǒng)，它的應(yīng)用不但減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，更主要的是提高了農(nóng)機(jī)作業(yè)質(zhì)量和效率，可以說(shuō)拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)在現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用。自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)性能的好壞直接影響到農(nóng)機(jī)作業(yè)的質(zhì)量和效率，建立一套拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)研究和測(cè)試拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的性能參數(shù)具有非常重要的意義。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫 離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:包括車體轉(zhuǎn)向裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)，所述車體轉(zhuǎn)向裝置與驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述驅(qū)動(dòng)裝置與控制系統(tǒng)連接，所述控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向控制器(21 )，所述轉(zhuǎn)向控制器(21)控制驅(qū)動(dòng)裝置使車體轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)還包括自動(dòng)導(dǎo)航操作終端(22)，所述自動(dòng)導(dǎo)航操作終端(22)與所述轉(zhuǎn)向控制器(21)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)還包括方向盤(7 )，所述方向盤控制驅(qū)動(dòng)裝置使車體轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行手動(dòng)轉(zhuǎn)向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)裝置包括依次連接的液壓泵(14)、液壓閥組(20)、液壓轉(zhuǎn)向器(6)和液壓油缸(5);所述液壓轉(zhuǎn)向器(6)與所述方向盤(7)連接；所述液壓閥組(20)與所述轉(zhuǎn)向控制器(21)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述方向盤(7)上設(shè)有轉(zhuǎn)速測(cè)量光電編碼器，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量光電編碼器將轉(zhuǎn)速信號(hào)傳遞給所述轉(zhuǎn)向控制器(21)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述車體轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向底盤架(2)、轉(zhuǎn)向橋(3)、導(dǎo)向輪(4)和輪胎托盤(8);所述方向盤(7)、液壓轉(zhuǎn)向器(6)、轉(zhuǎn)向橋(3)和輪胎托盤(8)安裝于所述轉(zhuǎn)向底盤架(2)上；所述導(dǎo)向輪(4)固定安裝于所述轉(zhuǎn)向橋(3)且放置于輪胎托盤(8)上；所述導(dǎo)向輪(4)與所述液壓油缸(5)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述導(dǎo)向輪(4)上設(shè)有轉(zhuǎn)向角傳感器，所述轉(zhuǎn)向角傳感器將轉(zhuǎn)向角信號(hào)傳遞給所述轉(zhuǎn)向控制器(21)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述液壓閥組(20)、轉(zhuǎn)向控制器(21)和自動(dòng)導(dǎo)航操作終端(22)安裝于操作平臺(tái)(19)上；所述控制系統(tǒng)還包括設(shè)置于操作平臺(tái)(19)上的操作按鈕(24)、指示燈(25)、指示儀表(26)、GPS天線(23)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述液壓泵(14)設(shè)置于泵站底盤架(12)上，所述泵站底盤架(12)上設(shè)有與所述液壓泵(14)連接的液壓油箱(13)和電機(jī)(15);所述液壓油箱(13)下方設(shè)有固定于泵站底盤架(12)的接油盤(17)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2-9任一項(xiàng)所述的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述自動(dòng)導(dǎo)航操作終端(22)包括參數(shù)初始化模塊、自動(dòng)導(dǎo)航控制模塊、拖拉機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真模塊和拖拉機(jī)姿態(tài)仿真模塊； 所述自動(dòng)導(dǎo)航控制模塊用于實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航路徑模擬演示； 所述拖拉 機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真模塊用于無(wú)GPS模擬信號(hào)時(shí)進(jìn)行拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航模擬演示； 拖拉機(jī)姿態(tài)仿真模塊用于實(shí)時(shí)調(diào)整試驗(yàn)臺(tái)姿態(tài)進(jìn)行拖拉機(jī)姿態(tài)模擬。
全文摘要
本發(fā)明涉及農(nóng)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其包括車體轉(zhuǎn)向裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)，所述車體轉(zhuǎn)向裝置與驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述驅(qū)動(dòng)裝置與控制系統(tǒng)連接，所述控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向控制器(21)，所述轉(zhuǎn)向控制器(21)控制驅(qū)動(dòng)裝置使車體轉(zhuǎn)向裝置進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)向。所述控制系統(tǒng)還包括與所述轉(zhuǎn)向控制器(21)連接的自動(dòng)導(dǎo)航操作終端(22)。采用上述技術(shù)方案提供的拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)車體轉(zhuǎn)向裝置的自動(dòng)轉(zhuǎn)向和拖拉機(jī)自動(dòng)導(dǎo)航路徑的模擬演示功能，還可以進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)以及關(guān)鍵零部件的檢驗(yàn)測(cè)試。
文檔編號(hào)G09B25/02GK103247213SQ201310080288
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者董建軍, 付衛(wèi)強(qiáng), 孟志軍, 武廣偉, 叢岳, 王沛東, 羅長(zhǎng)海, 李由 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心, 北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心