一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统的制作方法

本发明涉及流体工作系统领域，特别是涉及一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统。

背景技术：

随着我国科技水平的提高，拖拉机自动化水平亦逐年提高。与此同时，相比于人力、畜力等其他耕作方式，拖拉机本身动力充足且效率极高，因此已经成为我国生产劳作的主要动力。近年来，为了进一步解放劳动力，拖拉机的无人驾驶技术迅速发展。目前而言，拖拉机的无人驾驶技术主要集中于车辆本体，而对于后端农具部分研究较少。但在实际耕作过程中，拖拉机与农具一体工作，才能实现实际的耕作过程。拖拉机与农具的配合电控化已经迫在眉睫，其中的液压动力输出更是重中之重。

小型拖拉机的无人驾驶作用较小，因此大型拖拉机的无人驾驶为当前研究重点。对于大型拖拉机而言，其液压系统大致可分为三路，一路用于液压助力转向系统，一路用于变速箱的润滑、冷却，最后一路则为专与农具配合的液压油路。该油路又可以分为两部分，一部分则为农具提升提供动力，而另一部分则为液压动力的输出，前者由液压缸实现，后者则由多路阀实现。目前而言，拖拉机上所安装的多路阀多为手动多路阀。为了使得无人驾驶系统能够在拖拉机上运行，需要对该手动多路阀进行电控化改造。

针对此问题，现需一种针对存量拖拉机手动多路阀的拓展方案，以实现其电控化。实现不需要对原车进行拆卸，且可形成一个整体的产品，独立于整个车辆系统外。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有技术中原车安装的手动多路阀进行整体的替换，需与整车厂合作，对整车液压系统进行整体的改造、升级，无法应用于存量拖拉机的问题，提供了一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统，通过手动和自动驾驶部分采用相互独立且可拼合的油路，解决了上述问题。

本发明提供了一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统，包括控制器、悬挂装置、取力器和多路阀，控制器与悬挂装置、取力器和多路阀分别电连接，控制器用于收集现安装农具类型和状态信息并控制农具悬挂装置用于通过安装农具并根据控制器指令带动农具移动，取力器用于根据控制器指令为农具提供动力，多路阀用于根据控制器提供液压；多路阀包括车辆手动多路阀和拓展多路阀，车辆手动多路阀和拓展多路阀之间相互连接；拓展多路阀包括第一拓展接口、第二拓展接口、两位三通阀和至少一个的拓展三位四通阀，第二拓展接口连接拓展两位三通阀，两位三通阀连接拓展三位四通阀，第一拓展接口与拓展三位四通阀连接且油路并联两位三通阀和拓展三位四通阀之间的其中一条油路，拓展三位四通阀其余两阀口在阀体内相互不连接，用于连接农具。

车辆手动多路阀和拓展多路阀分别用于手动控制和自动控制，通过车辆手动多路阀和拓展多路阀的可拆卸连接，以及拓展多路阀油路通断控制通过车辆手动多路阀控制实现手动和自动的切换，无需对原车进行拆卸，且可形成一个整体的产品，独立于整个车辆系统外。悬挂装置可以为两点或者三点悬挂装置。

本发明所述的一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统，作为优选方式，控制器包括信息获取模块、信息处理模块、指令下达模块和信息存储模块，信息获取模块用于获取当前拖拉机安装农具的种类、农具状态、农具连接的多路阀的阀口，信息存储模块用于存储农具完成特定动作所需的指令，信息处理模块用于通过信息获取模块的信息调用信息存储模块中预存的农具动作指令，指令下达模块用于将信息处理模块中调取的指令信息发送至多路阀中相应的电磁阀、悬挂装置和取力器，信息获取模块将采集信息传输至信息处理模块，信息处理模块通过采集信息调用信息存储模块的指令信息并传输给指令下达模块。

指令下达模块将农具的控制信息发送至拓展多路阀，实现对两位三通阀和拓展三位四通阀的供电控制，从而实现对农具动作的控制。

本发明所述的一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统，作为优选方式，拓展三位四通阀包括第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口，两位三通阀包括第五阀口、第六阀口和第七阀口，第五阀口连接第一拓展接口，第六阀口连接第二阀口，第七阀口连接第一阀口，第三阀口和第四阀口用于连接农具；

拓展三位四通阀处于第一工作位置时，第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口均不连通；拓展三位四通阀处于第二工作位置时，第一阀口连接第四阀口，第二阀口连接第三阀口；拓展三位四通阀处于第三工作位置时，第一阀口连接第三阀口，第一阀口连接第四阀口；

两位三通阀处于第一工作位置时，第五阀口连接第六阀口；两位三通阀处于第二工作位置时，第五阀口连接第七阀口。

本发明所述的一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统，作为优选方式，拓展多路阀包括至少两个拓展三位四通阀，各拓展三位四通阀之间相互并联。

本发明所述的一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统，作为优选方式，车辆手动多路阀包括第一三位六通阀、至少一个的第二三位六通阀、第一单向阀和与第二三位六通阀数量相同的第二单向阀，第一三位六通阀通过第一单向阀连接压力油口，第二三位六通阀通过第二单向阀连接压力油口，第一三位六通阀连接压力油口，第一三位六通阀和第二三维六通阀分别连接回油口，第一三位六通阀连接第二三位六通阀，第一三位六通阀和第二三位六通阀连接阀口对应的阀口连接回油口，第一三位六通阀连接第一拓展接口和第二拓展接口。

本发明所述的一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统，作为优选方式，第一三位六通阀包括第一手动阀口、第二手动阀口、第三手动阀口、第四手动阀口、第五手动阀口和第六手动阀口，第一手动阀口连接第一单向阀，第二手动阀口连接压力油口，第三手动阀口连接回油口，第四手动阀口连接第二拓展接口，第五手动阀口连接回油口，第六手动阀口连接第一拓展接口；

第一三位六通阀位于第一工作位置时，第二手动阀口连接第五手动阀口；

第一三位六通阀位于第二工作位置时，第一手动阀口连接第六手动阀口，第二手动阀口连接第四手动阀口；

第一三位六通阀位于第三工作位置时，第一手动阀口连接第四手动阀口，第六手动阀口连接第三手动阀口。

本发明所述的一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统，作为优选方式，第二三位六通阀包括第七手动阀口、第八手动阀口、第九手动阀口、第十手动阀口、第十一手动阀口和第十二手动阀口，第七手动阀口连接第二单向阀，第八手动阀口连接压力油口，第九手动阀口连接回油口，第十一手动阀口连接回油口，第十二手动阀口和第十手动阀口用于连接手动农具；

第二三位六通阀位于第一工作位置时，第八手动阀口连接第十一手动阀口；

第二三位六通阀位于第二工作位置时，第七手动阀口连接第十二手动阀口，第九手动阀口连接第十手动阀口；

第二三位六通阀位于第三工作位置时，第七手动阀口连接第十手动阀口，第九手动阀口连接第十二手动阀口。

本发明所述的一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统的控制方法，包括以下步骤：

s1、拖拉机开始作业；

s2、操作员判断是否采用无人驾驶模式，若是，通过拖拉机的控制器启动控制拓展多路阀，使拖拉机进入无人驾驶模式；若否，拖拉机的控制器不对拓展多路阀供电，进入手动操作模式；

s3、根据步骤s2中的手动驾驶模式或者自动驾驶模式，连接农具，并进行作业；

s4、拖拉机作业完成，停机。

本发明所述的一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统的控制方法，作为优选方式，步骤s3在无人驾驶模式下，具体包括以下步骤：

s31、将农具与拓展三位四通阀的第三阀口和第四阀口连接；

s32、通过拖拉机操纵杆将第一三位六通阀从第一工作位置切换到第二工作位置或第三工作位置；

s33、控制器判断农具是否需要动作，若需要动作，则控制器同时向两位三通阀和拓展三位四通阀供电，控制两位三通阀连通拓展三位四通阀，拓展三位四通阀从第一工作位置切换至第二工作位置或第三工作位置，运行步骤s34；若不需要动作，则控制器保持不向两位三通阀和拓展三位四通阀供电，重复运行步骤s33；

s34、判断动作是否结束，若结束则停止向两位三通阀和拓展三位四通阀供电，若未结束则持续供电；

s35、判断作业是否结束，若否则重复步骤s33，若是则运行步骤s4。

本发明所述的一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统的控制方法，作为优选方式，步骤s3在手动驾驶模式下，具体包括以下步骤：

s35、判断所使用的农具需要的多路阀数量是否为第一三位六通阀和第二三位六通阀的数量和，若是，则断开第一拓展接口和第二拓展接口的连接；若否，则保持第一拓展接口和第二拓展接口的连接；

s36、安装农具至第十二手动阀口和第十手动阀口，若安装的农具需要的多路阀数量为第一三位六通阀和第二三位六通阀的数量和，则将农具同时安装至第四手动阀口和第六手动阀口；

s37、控制器判断农具是否需要动作，若需要动作，则通过拖拉机操纵杆将第一三位六通阀从第一工作位置切换到第二工作位置或第三工作位置，并运行步骤s38；若不需要，则保持第一三位六通阀处于第一工作位置，并重复步骤s37；

s38、判断动作是否结束，若是则将第一三位六通阀切换至第一工作位置；若否则保持第一三位六通阀处于第二工作位置或第三工作位置；

s39、判断作业是否结束，若否则重复步骤s37，若是则运行步骤s4。

本发明所述的一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统，进油口和回油口通过液压管与拖拉机原车的一路进出油口进行连接。在所有电磁阀均不通电的状态下，第一三位六通阀、第二三位六通阀、两位三通阀和拓展三位四通阀均处于第一工作位置，油液在拖拉机原装多路阀中直接返回油缸，处于中位卸荷状态。

当处于手动时，农具的液压油管连接至车辆手动多路阀的第二三位六通阀，一般的农具最多需要三路液压油管，即连接三个第二三位六通阀。假设需要四路，则将拓展三位四通阀拔掉即可，使农具连接第一三位六通阀，第一三位六通阀和第二三位六通阀通过操作杆处于非第一工作位置时，油液进入农具，驱动农具动作。

当处于自动驾驶时，安装农具后，第一三位六通阀处于非第一工作位置，油液进入拓展多路阀，假设农具需要动作，此时某一油路需要工作。此时，两位三通阀电磁阀通电，且控制器控制对应油路的拓展三位四通阀工作，对应的第三阀口和第四阀口其中一个输出高压油，另一油口为回油口，不同的农具不同动作所需要的高压油不同，这需要在控制系统中进行判断。当农具的动作完毕后，相应的两位三通阀与三位四通阀回位，该动作完成。有的农具可能需要2、3路油路顺序动作或者同时动作，这些动作均须在控制器中进行指令的输出。

本发明有益效果如下：

(1)通过车辆手动多路阀和拓展多路阀的可拆卸连接，避免对整车液压系统进行整体的改造、升级；

(2)拓展多路阀可拆卸，使车辆手动多路阀在切换为手动时有足够的油路连接农具；

(3)不需要对原车进行拆卸，且可形成一个整体的产品，独立于整个车辆系统外；

(4)车辆手动多路阀和拓展多路阀分别用于手动控制和自动控制，通过车辆手动多路阀和拓展多路阀的可拆卸连接，以及拓展多路阀油路通断，控制车辆手动多路阀实现手动和自动的切换。

附图说明

图1为一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统示意图；

图2为一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统多路阀示意图；

图3为一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统拓展多路阀示意图；

图4为一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统控制器示意图；

图5为一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统两位三通阀示意图；

图6为一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统拓展三位四通阀示意图；

图7为一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统车辆手动多路阀示意图；

图8为一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统第一三位六通阀流程图；

图9为一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统第二三位六通阀流程图；

图10为一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统控制流程图。

附图标记：

1、控制器；11、信息获取模块；12、信息处理模块；13、指令下达模块；14、信息存储模块；2、悬挂装置；3、取力器；4、多路阀；41、车辆手动多路阀；411、第一三位六通阀；4111、第一手动阀口；4112、第二手动阀口；4113、第三手动阀口；4114、第四手动阀口；4115、第五手动阀口；4116、第六手动阀口；412、第二三位六通阀；4121、第七手动阀口；4122、第八手动阀口；4123、第九手动阀口；4124、第十手动阀口；4125、第十一手动阀口；4126、第十二手动阀口；413、第一单向阀；414、第二单向阀；42、拓展多路阀；421、第一拓展接口；422、第二拓展接口；423、两位三通阀；4231、第五阀口；4232、第六阀口；4233、第七阀口；424、拓展三位四通阀；4241、第一阀口；4242、第二阀口；4243、第三阀口；4244、第四阀口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1所示，一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统，包括控制器1、悬挂装置2、取力器3和多路阀4，控制器1与悬挂装置2、取力器3和多路阀4分别电连接，控制器1用于收集现安装农具类型和状态信息并控制农具悬挂装置2用于通过安装农具并根据控制器1指令带动农具移动，取力器3用于根据控制器1指令为农具提供动力，多路阀4用于根据控制器1提供液压。

如图2所示，多路阀4包括车辆手动多路阀41和拓展多路阀42，车辆手动多路阀41和拓展多路阀42之间相互连接。

如图3所示，拓展多路阀42包括第一拓展接口421、第二拓展接口422、两位三通阀423和至少一个的拓展三位四通阀424，第二拓展接口422连接拓展两位三通阀423，两位三通阀423连接拓展三位四通阀424，第一拓展接口421与拓展三位四通阀424连接且油路并联两位三通阀423和拓展三位四通阀424之间的其中一条油路，拓展三位四通阀424其余两阀口在阀体内相互不连接，用于连接农具。

如图4所示，控制器1包括信息获取模块11、信息处理模块12、指令下达模块13和信息存储模块14，信息获取模块11用于获取当前拖拉机安装农具的种类、农具状态、农具连接的多路阀4的阀口，信息存储模块14用于存储农具完成特定动作所需的指令，信息处理模块12用于通过信息获取模块11的信息调用信息存储模块14中预存的农具动作指令，指令下达模块13用于将信息处理模块12中调取的指令信息发送至多路阀4中相应的电磁阀、悬挂装置2和取力器3，信息获取模块11将采集信息传输至信息处理模块12，信息处理模块12通过采集信息调用信息存储模块14的指令信息并传输给指令下达模块13。

控制器具体控制方法如下所示：

1、获取当前挂载农具类型。

不同的农具与拖拉机连接的方式不同。下表为不同农具与车辆连接装置，获取农具的类型，即可知道农具与拖拉机的连接方式，此信息由驾驶员在系统中输入。表格中列出不同农具与拖拉机的连接方式。

2、获取农具工作状态。

当车辆处于工作区域及不处于工作区域的时候，农具所处的位置不一，下表为不同农具在不同工作状态下所处位置：

3、切换指令触发。

与车辆相同，在整个工作过程中，农具仅处于两种状态，即工作状态及非工作状态。对于两种状态的切换，是由车辆工作区域的切换触发的。当车辆在工作区域与非工作区域之间切换时，该农具控制单元被触发，开始下达农具状态切换指令。该信息由上层自动驾驶系统提供。

4、读取操作指令。

不同的农具与拖拉机连接的部件不同，而且不同的动作，连接部件的操作顺序也是不同，通过农具的类型、车辆的工作状态并且得到了切换指令后，即可通过读取存储单元中的操作顺序，对农具进行动作指令的下达。存储单元中存储以下动作顺序表格，不同农具的动作顺序需在实际中进行确定。不同农具动作指令：

注：图中的①②表明动作顺序。

5、动作执行。

各个执行元件按照指令进行动作的执行。

如图5,6所示，拓展三位四通阀424包括第一阀口4241、第二阀口4242、第三阀口4243和第四阀口4244，两位三通阀423包括第五阀口4231、第六阀口4232和第七阀口4233，第五阀口4231连接第一拓展接口421，第六阀口4232连接第二阀口4242，第七阀口4233连接第一阀口4241，第三阀口4243和第四阀口4244用于连接农具；

拓展三位四通阀424处于第一工作位置时，第一阀口4241、第二阀口4242、第三阀口4243和第四阀口4244均不连通；拓展三位四通阀424处于第二工作位置时，第一阀口4241连接第四阀口4244，第二阀口4242连接第三阀口4243；拓展三位四通阀424处于第三工作位置时，第一阀口4241连接第三阀口4243，第一阀口4241连接第四阀口4244；

两位三通阀423处于第一工作位置时，第五阀口4231连接第六阀口4232；两位三通阀423处于第二工作位置时，第五阀口4231连接第七阀口4233。

各拓展三位四通阀424之间相互并联。

如图7所示，车辆手动多路阀41包括第一三位六通阀411、至少一个的第二三位六通阀412、第一单向阀413和与第二三位六通阀412数量相同的第二单向阀414，第一三位六通阀411通过第一单向阀413连接压力油口，第二三位六通阀412通过第二单向阀414连接压力油口，第一三位六通阀411连接压力油口，第一三位六通阀411和第二三维六通阀分别连接回油口，第一三位六通阀411连接第二三位六通阀412，第一三位六通阀411和第二三位六通阀412连接阀口对应的阀口连接回油口，第一三位六通阀411连接第一拓展接口421和第二拓展接口422。

如图8所示，第一三位六通阀411包括第一手动阀口4111、第二手动阀口4112、第三手动阀口4113、第四手动阀口4114、第五手动阀口4115和第六手动阀口4116，第一手动阀口4111连接第一单向阀413，第二手动阀口4112连接压力油口，第三手动阀口4113连接回油口，第四手动阀口4114连接第二拓展接口422，第五手动阀口4115连接回油口，第六手动阀口4116连接第一拓展接口421；

第一三位六通阀411位于第一工作位置时，第二手动阀口4112连接第五手动阀口4115；

第一三位六通阀411位于第二工作位置时，第一手动阀口4111连接第六手动阀口4116，第二手动阀口4112连接第四手动阀口4114；

第一三位六通阀411位于第三工作位置时，第一手动阀口4111连接第四手动阀口4114，第六手动阀口4116连接第三手动阀口4113。

如图9所示，第二三位六通阀412包括第七手动阀口4121、第八手动阀口4122、第九手动阀口4123、第十手动阀口4124、第十一手动阀口4125和第十二手动阀口4126，第七手动阀口4121连接第二单向阀414，第八手动阀口4122连接压力油口，第九手动阀口4123连接回油口，第十一手动阀口4125连接回油口，第十二手动阀口4126和第十手动阀口4124用于连接手动农具；

第二三位六通阀412位于第一工作位置时，第八手动阀口4122连接第十一手动阀口4125；

第二三位六通阀412位于第二工作位置时，第七手动阀口4121连接第十二手动阀口4126，第九手动阀口4123连接第十手动阀口4124；

第二三位六通阀412位于第三工作位置时，第七手动阀口4121连接第十手动阀口4124，第九手动阀口4123连接第十二手动阀口4126。

各个阀口和手动阀口采用快插件。各油路采用阀块形式集成。

如图10所示，一种无人驾驶拖拉机多路阀电控系统的控制方法，包括以下步骤：

s1、拖拉机开始作业；

s2、操作员判断是否采用无人驾驶模式，若是，通过拖拉机的控制器1的指令下达模块13启动控制拓展三位四通阀424、悬挂装置2和取力器3使拖拉机进入无人驾驶模式，即步骤s3；若否，拖拉机的控制器不对拓展三位四通阀424供电，进入手动操作模式，即步骤s8；

s3、连接阀口，将农具与拓展三位四通阀424的第三阀口4243和第四阀口4244连接；

s4、切换工作位置，通过拖拉机操纵杆将第一三位六通阀411从第一工作位置切换到第二工作位置或第三工作位置；

s5、控制器判断农具是否需要动作，若需要动作，则控制器1同时向两位三通阀423、拓展三位四通阀424、悬挂装置2和取力器3供电控制两位三通阀423连通拓展三位四通阀424，拓展三位四通阀424从第一工作位置切换至第二工作位置或第三工作位置，运行步骤s6；若不需要动作，则控制器1保持不动，重复运行步骤s5；

s6、判断动作是否结束，若结束则停止向两位三通阀423和拓展三位四通阀424供电，若未结束则持续供电；

s7、判断作业是否结束，若否则重复步骤s5，若是则运行步骤s13；

s8、判断所使用的农具需要的多路阀数量是否为第一三位六通阀411和第二三位六通阀412的数量和，若是，则断开第一拓展接口421和第二拓展接口422的连接；若否，则保持第一拓展接口421和第二拓展接口422的连接；

s9、安装农具至第十二手动阀口4126和第十手动阀口4124，若安装的农具需要的多路阀数量为第一三位六通阀411和第二三位六通阀412的数量和，则将农具同时安装至第四手动阀口4114和第六手动阀口4116；

s10、控制器判断农具是否需要动作，若需要动作，则通过拖拉机操纵杆将第一三位六通阀411从第一工作位置切换到第二工作位置或第三工作位置，并运行步骤s11；若不需要，则保持第一三位六通阀411处于第一工作位置，并重复步骤s10；

s11、判断动作是否结束，若是则将第一三位六通阀411切换至第一工作位置；若否则保持第一三位六通阀411处于第二工作位置或第三工作位置；

s12、判断作业是否结束，若否则重复步骤s10，若是则运行步骤s13。

s13、拖拉机作业完成，停机。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。