一种沿烟垄自主行走的行走系统设计方案

1.本发明涉及烟草采集技术领域，更具体地说，它涉及一种沿烟垄自主行走的行走系统设计方案。


背景技术：

2.当前，随着我国社会经济的发展和产业结构的调整，我国烟草种植主要分布在云南，福建，河南，贵州这几个省份，除河南省外，贵州，云南两省烟草种植地形均为山地、丘陵和高原，山地和丘陵种植面积占比95％以上。
3.由于在丘陵山地的烟草种植空间狭小，不适合大型作业机械进场作业，烟叶采摘机需要采用小型化解决方案，无人自主作业能减少人工驾驶室的设计空间，是小型化作业机具的有效实现途径，为此，需要设计一种可以沿烟垄自主行走的系统，为了有效降低成本，还应尽量避免视觉导航或卫星导航等高价值设备的引入，本发明根据烟垄种植区的实际农艺参数，设计了一种基于机械接触式航向检测的烟垄自主行走系统，可作为丘陵山地烟草采收机械行走系统的通用性解决方案。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种可作为丘陵山地烟草采收机械行走的沿烟垄自主行走的行走系统设计方案。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种沿烟垄自主行走的行走系统设计方案，包括机架和烟垄，机架的下方设有带动机架沿着烟垄内部移动的动力件，机架的下方设有带动动力件沿着机架底部转动的驱动件。
6.优选地，动力件包括轮毂式驱动轮和v形履带式导向轮，轮毂式驱动轮上固定安装有驱动轮毂式驱动轮自转的动力源，驱动件用于驱动轮毂式驱动轮沿着机架的底部转动，且轮毂式驱动轮和v形履带式导向轮均位于烟垄的内部。
7.优选地，机架的底部固定安装有底盘支架，底盘支架的数量为两个，且两个底盘支架的轴向相互平行，轮毂式驱动轮的顶部安装有支架，支架的顶部固定安装有第一转轴，且驱动件与第一转轴连接。
8.优选地，驱动件是第一电机，第一电机固定安装在底盘支架上，第一转轴靠近底盘支架的一侧延伸进底盘支架的内部，并与第一电机的输出轴固定连接。
9.优选地，底盘支架的底部设有驱动v形履带式导向轮升降的升降组件。
10.优选地，升降组件是伸缩轴，底盘支架的内腔开设有安装孔，伸缩轴的顶部位于安装孔内，且伸缩轴的顶部与安装孔活动连接，伸缩轴的顶部通过角度传感器与底盘支架连接，且角度传感器安装在底盘支架上，伸缩轴的底部通过第二连接件与v形履带式导向轮连接。
11.优选地，动力源是第二电机，第二电机固定安装在轮毂式驱动轮的中心。第二电机在轮毂式驱动轮的轮毂中心，第二电机和轮毂式驱动轮是一体的。
12.一种沿烟垄自主行走的行走系统设计方案，包括以下步骤：
13.步骤一：将烟叶采摘机安装在机架上；
14.步骤二：由轮毂式驱动轮提供向前的驱动力，带动装置整体运动；
15.步骤三：利用伸缩轴调节v形履带式导向轮的高度，使得v形履带式导向轮的两侧面与烟垄的内侧面贴合；
16.步骤四：当烟垄弯曲时，v形履带式导向轮发生偏转，其转动角度由安装在底盘支架上的角度传感器感知，控制系统解读v形履带式导向轮的转角信息，并将此信息转换成轮毂式驱动轮的转角，使机架随烟垄走势实现整体仿形转向。
17.与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
18.1、通过设置轮毂式驱动轮，机架位于轮毂式驱动轮的上方，轮毂式驱动轮提供向前的驱动力，带动机架沿着烟垄移动，这样机体可沿着烟垄自主行走。
19.2、通过设置v形履带式导向轮，机体沿着烟垄移动时，伸缩轴调节v形履带式导向轮的高度，使得无论在什么样的地形下，v形履带式导向轮两侧的第一履带平面和第二履带平面沿着烟垄的侧面贴合，起到稳定机体的作用。
20.3、当烟垄弯曲时，v形履带式导向轮的上的第一转轴发生偏转，转角信息经过控制系统解读后转换成轮毂式驱动轮的转角，使机体随垄形走势实现整体仿形转向，实现导向作用。
21.4、通过设置弹簧，弹簧用于维持第一履带平面和第二履带平面呈v状，在没有来自烟垄底侧外力作用时，第一履带平面和第二履带平面在弹簧的弹力作用下呈最大张角状态，当烟垄内侧面变窄时，即烟垄对第一履带平面和第二履带平面施加侧向力，第一履带平面和第二履带平面在外力作用下相对收拢，张角减小，保证第一履带平面和第二履带平面与的侧面更好贴合。
附图说明
22.图1为本发明实施例的示意图；
23.图2为本发明实施例的第二履带平面与烟垄位置示意图。
24.1、v形履带式导向轮；2、轮毂式驱动轮；3、连接架；4、底盘支架；5、机架；6、伸缩轴；7、连接板；8、第一转轴；9、第一电机；10、烟垄；11、连接轴；12、第二转轴；13、弹簧；14、第二电机；15、第一履带平面；16、第二履带平面。
具体实施方式
25.参照图1至图2对本发明一种沿烟垄自主行走的行走系统设计方案实施例做进一步说明。
26.见图1，一种沿烟垄自主行走的行走系统，包括机架5和烟垄10，机架5的下方设有带动机架5沿着烟垄10内部移动的动力件，机架5的下方设有带动动力件沿着机架5底部转动的驱动件。将烟叶采摘机安装在机架5上，利用动力件带动机架5沿着烟垄10的内部移动，当烟垄10弯曲时，驱动件驱动动力件转动，保证动力件稳定沿着烟垄10的内部移动，这样机架5可沿着烟垄10自主行走。
27.见图1，动力件包括轮毂式驱动轮2和v形履带式导向轮1，轮毂式驱动轮2上固定安
装有驱动轮毂式驱动轮2自转的动力源，驱动件用于驱动轮毂式驱动轮2沿着机架5的底部转动，且轮毂式驱动轮2和v形履带式导向轮1均位于烟垄10的内部。轮毂式驱动轮2和v形履带式导向轮1均位于烟垄10的内部，利用轮毂式驱动轮2上的动力源带动轮毂式驱动轮2转动，从而提供向前的驱动力，v形履带式导向轮1保证机架5在运动的过程中可以保持稳定，当烟垄10弯曲时，驱动件驱动轮毂式驱动轮2沿着机架5的底部转动，此时的烟垄10内侧对v形履带式导向轮1施加的侧向力驱动v形履带式导向轮1转动，这样机架5可沿着烟垄10自主行走。
28.见图1，机架5的底部固定安装有底盘支架4，底盘支架4的数量为两个，且两个底盘支架4的轴向相互平行，轮毂式驱动轮2的顶部安装有连接架3，连接架3的顶部固定安装有第一转轴8，且驱动件与第一转轴8连接。驱动件驱动第一转轴8转动，则连接架3转动，位于连接架3下方的轮毂式驱动轮2发生转动，从而实现轮毂式驱动轮2的转向。
29.见图1，驱动件是第一电机9，第一电机9固定安装在底盘支架4上，第一转轴8靠近底盘支架4的一侧延伸进底盘支架4的内部，并与第一电机9的输出轴固定连接。
30.见图1，底盘支架4的底部设有驱动v形履带式导向轮1升降的升降组件。由于丘陵地区的地势起伏较大，轮毂式驱动轮2时刻与烟垄10的内侧面贴合，对机架5整体进行支撑和提供动力，利用升降组件驱动v形履带式导向轮1的升降，这样保证v形履带式导向轮1与烟垄10的内侧面时刻贴合，从而起到稳定机体的作用。
31.见图1，升降组件是伸缩轴6，底盘支架4的内腔开设有安装孔，伸缩轴6的顶部位于安装孔内，且伸缩轴6的顶部与安装孔活动连接，伸缩轴6的顶部通过角度传感器与底盘支架4连接，且角度传感器安装在底盘支架4上，伸缩轴6的底部通过第二连接件与v形履带式导向轮1连接。这里的伸缩轴6可以是电推杆，利用伸缩轴6拉伸和收缩调节v形履带式导向轮1的高度，当驱动v形履带式导向轮1转动时，伸缩轴6的顶部沿着安装孔的内部转动，且v形履带式导向轮1转动的角度由安装在底盘支架4上的角度传感器感知，四个轮毂式驱动轮2均可实现转向是为了实现更小的转弯半径，这样装置在小空间调头时更加灵活。
32.见图1，动力源是第二电机14，第二电机14固定安装在轮毂式驱动轮2的中心。第二电机14在轮毂式驱动轮2的轮毂中心，第二电机14和轮毂式驱动轮2是一体的。
33.一种沿烟垄自主行走的行走系统设计方案，包括以下步骤：
34.步骤一：将烟叶采摘机安装在机架5上；
35.步骤二：由轮毂式驱动轮2提供向前的驱动力，带动装置整体运动；
36.步骤三：利用伸缩轴6调节v形履带式导向轮1的高度，使得v形履带式导向轮1的两侧面与烟垄10的内侧面贴合；
37.步骤四：当烟垄10弯曲时，v形履带式导向轮1发生偏转，其转动角度由安装在底盘支架4上的角度传感器感知，控制系统解读v形履带式导向轮1的转角信息，并将此信息转换成轮毂式驱动轮2的转角，使机架5随烟垄10走势实现整体仿形转向。
38.见图1和2，v形履带式导向轮1由第一履带平面15和第二履带平面16组成，第一履带平面15和第二履带平面16的结构相同，且第一履带平面15和第二履带平面16的内腔转动连接有第二转轴12，第二转轴12的两端均设有突起，第一履带平面15和第二履带平面16相互靠近的一侧之间设有连接轴11，且连接轴11的轴向与第一履带平面15的履带面平行，两个第二转轴12相互靠近的一端均与连接轴11转动连接。机体在移动的过程中，第一履带平
面15和第二履带平面16与烟垄10的内侧面贴合，第一履带平面15和第二履带平面16与其内部的第二转轴12转动连接，这样第一履带平面15和第二履带平面16沿着烟垄10的内侧面滑动时，保证装置移动的更加稳定。
39.见图1和2，第二连接件包括连接板7，连接板7固定安装在伸缩轴6的底部，两个第二转轴12相互远离的一端均通过弹性件与连接板7连接。
40.见图1和2，弹性件是弹簧13，弹簧13的一端与连接板7较长的一侧侧面连接，弹簧13的另一端与第二转轴12远离连接轴11的一端连接。弹簧13的设置用于维持第一履带平面15和第二履带平面16呈v状，在没有来自烟垄10底侧外力作用时，第一履带平面15和第二履带平面16在弹簧13的弹力作用下呈最大张角状态，当有来自烟垄10底侧外力作用时，即烟垄10内侧面变窄时，第一履带平面15和第二履带平面16在外力作用下相对收拢，张角减小。
41.工作原理：当需要对丘陵山地的烟草进行采摘时，首先将烟叶采摘机安装在机架5上，此时的轮毂式驱动轮2位于烟垄10的内部，对机体进行支撑，利用轮毂式驱动轮2内部的第二电机14驱动轮毂式驱动轮2转动，为机体提供向前的驱动力，再利用伸缩轴6带动v形履带式导向轮1整体下降，则第一履带平面15和第二履带平面16与烟垄10的侧面逐渐接触，在烟垄10侧向力的作用下，第一履带平面15和第二履带平面16与烟垄10的侧面最终贴合，起到稳定机体的作用，当烟垄10弯曲时，v形履带式导向轮1发生偏转，其转动角度由安装在底盘支架4上的角度传感器感知，此时控制系统解读v形履带式导向轮1的转角信息，并将此信息转换成轮毂式驱动轮2的转角信息，驱动轮毂式驱动轮2的转角，使机架5随烟垄10走势实现整体仿形转向，即可。
42.以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。