本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械試驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺。

背景技術(shù)：

拖拉機通過其懸掛系統(tǒng)掛接耕整地、播種、田間管理等不同作業(yè)機具，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。由于田間作業(yè)地形復雜多變，拖拉機車身姿態(tài)及其掛接的作業(yè)機具姿態(tài)都會隨著地形產(chǎn)生不同幅度和不同頻率的變化，如果不對拖拉機及懸掛的作業(yè)機具進行調(diào)整，都將直接影響作業(yè)效果。比如深松作業(yè)的耕深控制，平地作業(yè)中平地鏟水平姿態(tài)控制等。在進行耕深、平地、播種作業(yè)等控制技術(shù)研究過程中，常常需要到田間進行控制系統(tǒng)的試驗和測試。由于受到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)的限制，一些試驗往往無法持續(xù)進行。為了便于在實驗室里研究不同田間作業(yè)地形對拖拉機懸掛系統(tǒng)和不同作業(yè)機具作業(yè)控制效果的影響，有必要研制適于全地形激勵的拖拉機懸掛系統(tǒng)試驗平臺，模擬爬坡、傾斜、越障、顛簸等各種工況下的作業(yè)情況，為拖拉機及農(nóng)機具作業(yè)控制研究提供實驗室仿真環(huán)境。

文獻“農(nóng)業(yè)機械虛擬試驗交互控制系統(tǒng)”(苑嚴偉等，農(nóng)業(yè)機械學報，2011年8月，第42卷第8期)設(shè)計了一個四自由度仿真平臺，由托架、回轉(zhuǎn)架、移動平臺、隔震器、液壓缸以及回轉(zhuǎn)馬達等組成，實現(xiàn)對拖拉機在田間行走時振動、轉(zhuǎn)向、橫滾和俯仰等4個姿態(tài)的模擬仿真。再結(jié)合農(nóng)田三維建模技術(shù)，進行拖拉機在虛擬環(huán)境中生成的大田地勢下的行駛速度、方向和平衡控制，讓拖拉機沿隨機生成的作物行行駛。文獻“基于虛擬現(xiàn)實的自走式農(nóng)業(yè)機械試驗方法研究”(王菲，中國農(nóng)業(yè)大學，2014年)提出了一種基于vegaprime動態(tài)地形實時可視化的實現(xiàn)方法，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機械的可視化虛擬性能試驗。

上述研究均采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機械在模擬地形上的試驗仿真，具有較好的效果。但存在以下問題：(1)沒有結(jié)合農(nóng)機具作業(yè)控制，只實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械整體姿態(tài)的虛擬運動仿真；(2)做運動仿真前需要通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)先建立農(nóng)田三維模型，然后才能進行模擬試驗，技術(shù)難度大，過程復雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明提供一種拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺，能夠模擬農(nóng)田基礎(chǔ)地形，實現(xiàn)掛接在三點懸掛結(jié)構(gòu)的農(nóng)機具在不同農(nóng)田地形中的作業(yè)，為拖拉機及農(nóng)機具的作業(yè)控制研究提供實驗室仿真環(huán)境。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺，包括底座、工作臺、l型板和三點懸掛結(jié)構(gòu)，所述底座上設(shè)有多個第一驅(qū)動部件，所述工作臺的底面與所述第一驅(qū)動部件相對應的位置分別設(shè)有與所述第一驅(qū)動部件鉸接的外球面軸承，用以控制所述工作臺的不同姿態(tài)；所述工作臺的頂面設(shè)有所述l型板，所述l型板的側(cè)板上設(shè)有所述三點懸掛結(jié)構(gòu)，所述三點懸掛結(jié)構(gòu)連接第二驅(qū)動部件，用以驅(qū)動所述三點懸掛結(jié)構(gòu)的動作。

其中，所述三點懸掛結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在所述l型板的側(cè)板上的上支座和兩個對稱布置的下支座，所述上支座上鉸接上拉桿，每個所述下支座上鉸接下拉桿，用以形成三點懸掛位置，所述下拉桿沿軸向的中間部位鉸接提升桿的一端，所述提升桿的另一端鉸接提升臂，所述提升臂鉸接在設(shè)置在所述l型板的側(cè)板上的提升臂支座上，兩個所述提升臂之間通過提升臂橫梁連接，所述提升提橫梁的中部連接所述第二驅(qū)動部件。

其中，所述底座上設(shè)有多個第一驅(qū)動部件支座，所述第一驅(qū)動部件支座上鉸接所述第一驅(qū)動部件。

其中，所述工作臺的底面與所述第一驅(qū)動部件支座相對應的位置分別設(shè)有外球面軸承支座，所述外球面軸承支座上設(shè)有所述外球面軸承。

其中，所述第一驅(qū)動部件為第一電動缸，所述第一電動缸的一端鉸接在所述第一驅(qū)動部件支座上，所述第一電動缸的另一端鉸接所述外球面軸承。

其中，所述l型板的底板上設(shè)有第二驅(qū)動部件支座，所述第二驅(qū)動部件支座上鉸接所述第二驅(qū)動部件。

其中，所述第二驅(qū)動部件為第二電動缸，所述第二電動缸的一端鉸接在所述第二驅(qū)動部件支座上，所述第二電動缸的另一端鉸接所述提升臂橫梁的中部。

其中，所述底座上設(shè)有3個呈正三角形分布的所述第一驅(qū)動部件。

其中，所述底座的底面設(shè)有自鎖萬向輪。

其中，所述工作臺上設(shè)有用以檢測所述工作臺作業(yè)工況的陀螺儀。

(三)有益效果

本發(fā)明提供的手動輸送硅片機構(gòu)，相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下特點：

1、本發(fā)明提供的拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺，通過第一驅(qū)動部件對工作臺的驅(qū)動，能夠控制工作臺的姿態(tài)，可以模擬平地、坡地、洼地、凸起、凹坑等不同農(nóng)田的基礎(chǔ)地形，同時在三點懸掛結(jié)構(gòu)上掛接各種農(nóng)機具，通過第二驅(qū)動部件對三點懸掛結(jié)構(gòu)的驅(qū)動，能夠模擬農(nóng)機具在不同農(nóng)田地形上的平地、爬坡、下坡、側(cè)傾、顛簸、越障等作業(yè)情況，實現(xiàn)全地形工況激勵，該試驗平臺不僅簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使用也較為便捷。

2、本發(fā)明提供的拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺，通過第一電動缸和外球面軸承的接合，實現(xiàn)對工作臺不同姿態(tài)的控制；通過設(shè)置在l型板的地板上的第二電動缸連接提升臂橫梁的中部，從而實現(xiàn)對三點懸掛結(jié)構(gòu)的不同動作。

3、本發(fā)明提供的拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺，通過在工作臺上設(shè)置陀螺儀，可以實時檢測工作臺的不同姿態(tài)并及時反饋給相應的控制結(jié)構(gòu)，從而方便適時調(diào)整。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明提供的第一電動缸與工作臺連接的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明提供的三點懸掛結(jié)構(gòu)和第一驅(qū)動部件的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明提供的拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺連接控制系統(tǒng)的示意圖；

圖中，1：底座；2：工作臺；3：l型板；4：第一驅(qū)動部件支座；5：外球面軸承；6：外球面軸承支座；7：第一電動缸；8：上支座；9：下支座；10：上拉桿；11：下拉桿；12：提升桿；13：提升臂；14：提升臂支座；15：提升臂橫梁；16：第二驅(qū)動部件支座；17：第二電動缸；18：陀螺儀；19：自鎖萬向輪。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施方式。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

本發(fā)明提供一種拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺，能夠模擬農(nóng)田基礎(chǔ)地形，實現(xiàn)掛接在三點懸掛結(jié)構(gòu)的農(nóng)機具在不同農(nóng)田地形中的作業(yè)，為拖拉機及農(nóng)機具的作業(yè)控制研究提供實驗室仿真環(huán)境。

如圖1-3所示，本發(fā)明實施例中提供一種拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺，包括底座1、工作臺2、l型板3和三點懸掛結(jié)構(gòu)，底座1上設(shè)有多個第一驅(qū)動部件，具體的，底座1上設(shè)有多個第一驅(qū)動部件支座4，該第一驅(qū)動部件支座4通過螺栓與底座1固定連接，每個第一驅(qū)動部件分別鉸接在相對應的第一驅(qū)動部件支座4上。工作臺2的底面設(shè)有多個與第一驅(qū)動部件一一對應的外球面軸承5，且第一驅(qū)動部件與外球面軸承5鉸接，具體的，工作臺2的底面設(shè)有多個外球面軸承支座6，外球面軸承支座6通過沉頭螺栓緊固在工作臺2上，該外球面軸承支座6與第一驅(qū)動部件支座4的位置一一對應，外球面軸承支座6上設(shè)有外球面軸承5。通過控制不同第一驅(qū)動部件，可以實現(xiàn)工作臺2的不同姿態(tài)，從而模擬平地、坡地、洼地、凸起、凹坑等不同農(nóng)田地形。具體的，第一驅(qū)動部件為第一電動缸7，第一電動缸7的一端鉸接在第一驅(qū)動部件支座4上，第一電動缸7的另一端鉸接外球面軸承5。工作臺2的頂面設(shè)有l(wèi)型板3，l型板3的底板設(shè)置在工作臺2上，l型板3的側(cè)板上設(shè)有按照拖拉機三點懸掛系統(tǒng)設(shè)置的三點懸掛結(jié)構(gòu)，該三點懸掛結(jié)構(gòu)用來懸掛各種農(nóng)機具，三點懸掛結(jié)構(gòu)連接第二驅(qū)動部件，該第二驅(qū)動部件可以驅(qū)動三點懸掛結(jié)構(gòu)的各種動作，從而由三點懸掛結(jié)構(gòu)帶動農(nóng)機具整體的提升和落下。

本發(fā)明提供的拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺，通過第一驅(qū)動部件對工作臺2的驅(qū)動，能夠控制工作臺2的姿態(tài)，可以模擬平地、坡地、洼地、凸起、凹坑等不同農(nóng)田的基礎(chǔ)地形，同時在三點懸掛結(jié)構(gòu)上掛接各種農(nóng)機具，通過第二驅(qū)動部件對三點懸掛結(jié)構(gòu)的驅(qū)動，能夠模擬農(nóng)機具在不同農(nóng)田地形上的平地、爬坡、下坡、側(cè)傾、顛簸、越障等作業(yè)情況，實現(xiàn)全地形工況激勵，該試驗平臺不僅簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使用也較為便捷；此實驗平臺將拖拉機三點懸掛系統(tǒng)與多維運動平臺結(jié)合，為拖拉機及農(nóng)機具作業(yè)控制提供全地形激勵的仿真試驗平臺，解決了農(nóng)業(yè)機械受作業(yè)季的限制無法進行田間試驗的問題；通過設(shè)置不同作業(yè)地形，不僅能對農(nóng)業(yè)機械整體姿態(tài)進行全地形激勵工況模擬，而且結(jié)合拖拉機三點懸掛系統(tǒng)及農(nóng)機具的作業(yè)控制進行全地形激勵工況模擬，此外，不需要對農(nóng)田進行三維建模，可直接模擬平地、爬坡、下坡、側(cè)傾、顛簸、越障等作業(yè)工況，降低了操作難度。

本發(fā)明提供的拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺，l型板3包括底板和側(cè)板，側(cè)板垂直于工作臺2，用于固定試驗平臺的三點懸掛結(jié)構(gòu)，底板通過固定螺栓與工作臺2貼緊固定連接，為試驗平臺的三點懸掛機構(gòu)提供穩(wěn)定支撐。

本實施例中，三點懸掛結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在l型板3的側(cè)板上的上支座8和兩個對稱布置的下支座9，其中，上支座8上鉸接有上拉桿10，每個下支座9上鉸接有下拉桿11，用以形成三點懸掛位置，下拉桿11沿軸向的中間部位鉸接提升桿12的一端，提升桿12的另一端鉸接提升臂13的一端，提升臂13的另一端鉸接提升臂支座14，該提升臂支座14設(shè)置在l型板3的側(cè)板上，兩個提升臂13之間通過提升臂橫梁15連接，提升臂橫梁15的中部連接第二驅(qū)動部件。

本發(fā)明提供的拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺，通過第一驅(qū)動部件和外球面軸承5的接合，實現(xiàn)對工作臺2不同姿態(tài)的控制；通過設(shè)置在l型板3的底板上的第二驅(qū)動部件連接提升臂橫梁15的中部，從而控制三點懸掛結(jié)構(gòu)的不同動作。

本實施例中，l型板3的底板上設(shè)有第二驅(qū)動部件支座16，第二驅(qū)動部件支座16上鉸接第二驅(qū)動部件。具體的，第二驅(qū)動部件支座16的底部通過沉頭螺栓固定在l型板3底板的上表面，用于支撐和固定第二驅(qū)動部件。

本實施例中，第二驅(qū)動部件為第二電動缸17，第二電動缸17的一端鉸接在第二驅(qū)動部件支座16上，第二電動缸17的另一端鉸接提升臂橫梁15的中部。本發(fā)明提供的拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗平臺，第二驅(qū)動電動缸17的下端通過銷軸與第二驅(qū)動部件支座16鉸接，第二驅(qū)動電動缸17的上端通過銷軸與提升臂橫梁15鉸接，用于驅(qū)動提升臂橫梁的提升和下落，從而通過提升臂橫梁15的作用實現(xiàn)下拉桿11的各種動作。

本實施例中，底座1上設(shè)有3個呈正三角形分布的第一驅(qū)動部件支座4，工作臺2的底面上設(shè)有3個呈正三角形分布的外球面軸承支座6，且該外球面軸承支座6與第一驅(qū)動部件支座4一一對應，可以理解的是，第一電動缸7和外球面軸承5也均設(shè)有三個且呈正三角形布置，每個電動缸7均通過外球面軸承5連接在工作臺3的底面。

本實施例中，工作臺3上設(shè)有陀螺儀18，用以檢測工作臺3的作業(yè)工況，陀螺儀18是一種角速度運動檢測裝置，在通過控制系統(tǒng)對第一電動缸7分別進行控制時，工作臺3就會產(chǎn)生相應的動作，此時，工作臺3上的陀螺儀18伴隨工作臺3一起動作，因此，其可以檢測工作臺8的動作情況，并將工作臺3的動作數(shù)據(jù)信號反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過與設(shè)定參數(shù)的相互比對，來實現(xiàn)對第一電動缸7的實時控制，從而實時調(diào)整工作臺3的動作情況。

本實施例中，底座1的底面設(shè)有自鎖萬向輪19，具體的，底座1的下表面靠近4個角的位置分別安裝1個自鎖萬向輪19,4個自鎖萬向輪呈正方形分布，用于支撐整個試驗平臺，并方便試驗平臺的移動。

可以理解的是，為了實現(xiàn)對工作臺3和三點懸掛結(jié)構(gòu)的分別控制，如圖4所示，3個第一電動缸7和1個第二電動缸17分別連接電動缸控制器20，電動缸控制器20為“一進四出”型控制器，電動缸控制器20接收人機交互終端21發(fā)出的控制信號，分別對3個第一電動缸7和1個第二電動缸17進行獨立控制，電動缸控制器20通過電動缸驅(qū)動器22分別連接3個第一電動缸7和1個第二電動缸17，可以理解的是，電動缸驅(qū)動器22可以設(shè)置在底座1上。

電動缸控制器20通過控制3個第一電動缸7的推桿的伸縮量來調(diào)整工作臺2的水平姿態(tài)，從而模擬平地、坡地、洼地、凸起、凹坑等不同農(nóng)田地表形態(tài)，為固定在工作臺3上的模擬拖拉機懸掛系統(tǒng)的三點懸掛結(jié)構(gòu)及其掛接的農(nóng)機具提供平地、爬坡、下坡、側(cè)傾、顛簸、越障等農(nóng)田地形激勵。

人機交互終端21運行拖拉機懸掛系統(tǒng)農(nóng)田全地形激勵試驗的軟件，該軟件包括3項功能，試驗平臺的工作參數(shù)設(shè)置、試驗平臺的模擬控制、試驗平臺各項參數(shù)的實時監(jiān)測。平臺工作參數(shù)設(shè)置包括地形激勵參數(shù)設(shè)置和三點懸掛作業(yè)參數(shù)設(shè)置，地形激勵參數(shù)包括地面坡度角、坡長、側(cè)傾角度、側(cè)傾持續(xù)時間、連續(xù)顛簸幅度、連續(xù)顛簸頻率、連續(xù)顛簸持續(xù)時間、障礙凸起高度、障礙凹坑深度、連續(xù)障礙數(shù)量等參數(shù)；三點懸掛作業(yè)參數(shù)設(shè)置主要是設(shè)置三點懸掛提升或降落高度及頻次。試驗平臺的模擬控制是根據(jù)設(shè)置的試驗平臺工作參數(shù)生成控制參數(shù)，分別對試驗平臺的第二電動缸17、第一電動缸7進行控制，使其按照預設(shè)的試驗平臺工作參數(shù)進行模擬仿真。試驗平臺參數(shù)監(jiān)測主要監(jiān)測實際模擬出的地形信息、三點懸掛結(jié)構(gòu)的實際升降高度、工作臺3的姿態(tài)、每個電動缸的推桿的伸縮量等參數(shù)。

試驗過程中，根據(jù)農(nóng)田地形特點，構(gòu)建平地、坡地、洼地、凸起、凹坑等基礎(chǔ)地表形態(tài)，使用者只需利用人機交互終端21進行簡單設(shè)置，軟件自行組合各個基礎(chǔ)地表形態(tài)，即可直接模擬拖拉機在平地、爬坡、下坡、側(cè)傾、顛簸、越障等作業(yè)工況，簡化了使用者的操作流程，降低了操作難度。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。