本实用新型涉及一种遥操作拖拉机转向随动系统一种，属于农业机械技术领域。
背景技术：
遥操作模式就是将机器智能与人的高级智能和快速反应能力相结合，最终实现优势互补，达到较高的作业质量和效率。为了适应这种农业人口不断减少、农田规模化经营日益明显的农业发展趋势，本领域技术人员亟需提供一种能够对农业机械的行驶与作业进行远程监视与精确控制，而并不显著增加农业机械的成本的一种遥操作拖拉机转向随动系统。
技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种遥操作拖拉机转向随动系统。
为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：
一种遥操作拖拉机转向随动系统，包括遥操作端及拖拉机端，所述遥操作端包括方向盘与计算机，所述方向盘连接计算机，所述方向盘是罗技G29力反馈方向盘，所述拖拉机端包括角度传感器、步进电机、摄像头、控制单元、路由器及硬盘刻录机，所述控制单元连接步进电机、角度传感器及硬盘刻录机，所述硬盘刻录机连接摄像头及路由器，所述路由器连接计算机，所述摄像头设置于拖拉机车头正上方，所述角度传感器通过角度传感器支架连接于拖拉机前轴，所述角度传感器的输入轴连接拖拉机前轮转向节，所述步进电机通过步进电机支架连接于方向盘轴套筒，所述步进电机输出轴通过传动机构连接方向盘中心轴。
前述的遥操作拖拉机转向随动系统，其特征是，所述罗技G29力反馈方向盘通过HID USB连接计算机。
前述的遥操作拖拉机转向随动系统，其特征是，所述路由器与计算机之间通过4G网络通讯。
前述的遥操作拖拉机转向随动系统，其特征是，所述传动机构包括相互啮合的主动齿轮与从动齿轮，所述主动齿轮连接步进电机输出轴，所述从动齿轮连接方向盘中心轴。
前述的遥操作拖拉机转向随动系统，其特征是，所述角度传感器支架包括横板与两块相互平行的竖板，所述竖板一端连接于横板的边沿，竖板另一端设有若干用于连接拖拉机前轴的通孔，所述横板设有角度传感器轴孔及步角度传感器固定孔。
前述的遥操作拖拉机转向随动系统，其特征是，所述步进电机支架包括步进电机固定端及方向盘轴套筒固定端。
前述的遥操作拖拉机转向随动系统，其特征是，所述主动齿轮与从动齿轮的传动比是17比73。
本实用新型所达到的有益效果：本实用新型可以实现拖拉机的远程操作，通过计算机实时观察拖拉机的作业环境，进而对拖拉机的转向进行实时控制。由于采用了现有的集成操纵杆(罗技G29力反馈方向盘)，因此可以利用该方向盘已有的硬件，大大简化本系统的搭建。力反馈方向盘的转角数据是通过DirectInput这组API(应用程序编程接口)传输至计算机的一组连续的值，这组连续的值可与控制田间农业车辆转角大小的电脑语句指令一一标定，从而达到室内方向盘不需要传感器、控制器等各种复杂的数据读取传输即可与远端车辆转向情况精确对接的目的，实现室内方向盘转动多少度远端车辆方向盘跟随转动多少度的随动效果；同时避免了遥操作平台搭建过程中各部件装配、连接引起的误差。另一方面，由于角度传感器能够实时监测拖拉机前轮的转向角度，并通过控制单元及时对步进电机进行修正，形成一个闭环控制，因此能够大大提升遥操作过程中转向精度。
附图说明
图1是本实用新型总体连接图；
图2是本实用新型前视图；
图3是本实用新型步进电机连接示意图；
图4是本实用新型角度传感器支架正等测图；
图5是本实用新型步进电机支架正等测图；
图6是本实用新型控制系统图；
图中附图标记的含义：1-方向盘；2-计算机；3-角度传感器；4-步进电机；5-摄像头；6-控制单元；7-路由器；8-角度传感器支架；9-拖拉机前轴；10-拖拉机前轮转向节；11-步进电机支架；12-方向盘轴套筒；13-传动机构；14-方向盘中心轴；131-主动齿轮；132-从动齿轮；81-横板；82-竖板；811-步进电机轴孔；812-步进电机固定孔；15-硬盘刻录机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1及图2所示：一种遥操作拖拉机转向随动系统，包括遥操作端及拖拉机端，遥操作端包括方向盘1与计算机2，方向盘1连接计算机2，方向盘1是罗技G29力反馈方向盘，拖拉机端包括角度传感器3、步进电机4、摄像头5、控制单元6、路由器7及硬盘刻录机(DVR)15，控制单元6连接步进电机4、角度传感器3及硬盘刻录机15，硬盘刻录机15连接摄像头5及路由器7，路由器7连接计算机2，摄像头5设置于拖拉机车头正上方，角度传感器3通过角度传感器支架8连接于拖拉机前轴9，角度传感器3的输入轴连接拖拉机前轮转向节10，步进电机4通过步进电机支架11连接于方向盘轴套筒12，步进电机4输出轴通过传动机构13连接方向盘中心轴14。由于拖拉机的两个前轮转向节10通过一根连杆连接，因此两个前轮转向时能够实现同步，所以本实施例只需在一个前轮转向节10安装角度传感器3即可。
具体的，罗技G29力反馈方向盘通过HID USB连接计算机2。
4G信号已大面积民用，且覆盖面积较广，因此本实施例的路由器7与计算机2之间优选通过4G网络通讯。
如图3所示：传动机构13包括相互啮合的主动齿轮131与从动齿轮132，主动齿轮131连接步进电机4输出轴，从动齿轮132连接方向盘中心轴14。本实施例的主动齿轮131与从动齿轮132的传动比是17比73。
如图4所示：角度传感器支架8包括横板81与两块相互平行的竖板82，竖板82一端连接于横板81的边沿，竖板82另一端设有若干用于连接拖拉机前轴9的通孔821，横板81设有角度传感器轴孔811及角度传感器固定孔812。连接时，角度传感器轴孔811用于穿过角度传感器3的输入轴，角度传感器固定孔812用于通过螺钉固定角度传感器3。
如图5所示：步进电机支架11包括步进电机固定端111及方向盘轴套筒固定端112，使用时，采用一对步进电机支架11相互卡接，然后利用螺栓紧固两个相对的步进电机支架11，其中步进电机固定端111卡接步进电机4，方向盘轴套筒固定端112用于卡接方向盘轴套筒12，工作时，方向盘中心轴14相对于方向盘轴套筒12旋转，而方向盘轴套筒12自身并不旋转。
本实施例的步进电机4选用型号为57BYG250-80步进电机，该型号的步距角为1.8度，转矩为2N·M；角度传感器3选用世新电子科技公司生产的WDD35-4D型角度传感器；摄像头5采用海星DS-2CD3944F-1型鱼眼摄像机，可以全方位获取拖拉机周围的作业环境；硬盘刻录机15选用海康DS-7608N-G2型网络硬盘刻录机。
如图6所述：为实现对步进电机4的控制以及角度传感器3的信号采集，本实施例的控制单元6选择DM368与ATMEGA8微处理器作为控制ECU。其中，ADC模块可用于采集角度传感器3产生的模拟信号，并作为系统的反馈信息对步进电机4进行控制；开关模块设有的继电器用于控制电机驱动器的方向信号；PWM模块可快速产生PWM信号至步进电机驱动器，从而控制步进电机4转动；UART模块含有RS232/485串口，用于连接DVR15。
使用时，摄像头5将采集到的图像信息传输至DVR15，DVR15的图像信息通过路由器7传输至计算机2，操作者根据传输的实时图像通过罗技G29力反馈方向盘进行操作，罗技G29力反馈方向盘产生的转角数据为通过DirectInput这组API(应用程序编程接口)传输至计算机的一组连续的值，将这组连续的值转化为控制单元6的步进电机驱动器的信号，从而实现对步进电机4的控制，由于拖拉机方向盘在带动拖拉机前轮转向时存在一定的间隙，尤其是当方向盘从一个转向向另一个方向转动时会存在一定的空行程，在此空行程内，方向盘处于空转状态，即前轮不随方向盘转向，这时安装于拖拉机前轮转向节10的角度传感器3能够实时监测到拖拉机前轮的实际转向角度并反馈至控制单元6，控制单元6再通过控制步进电机4带动方向盘旋转进行角度补偿，从而实现闭环控制，有效提升转向精度。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。