一种机滚船遥控驾驶系统的制作方法

本发明涉及一种机滚船遥控驾驶系统，适用于机械领域。

背景技术：

实现作业机械遥控驾驶，可以降低劳动强度、改善操作者的工作环境和安全条件。随着自动化水平和经济发展需求的不断提高，世界各发达国家都非常重视用于各种目的、不同场合机器人遥控系统的研究与开发，并在工业机器人和工程机械中取得了一定的成果。但由于无线技术存在成本高、结构复杂等问题，在农业装备上的应用还相对较少。国内对田间作业机械遥控系统的研究，主要采用基于固定无线频段传输开关量信号进行控制，难以保证执行动作的精确控制。同时，执行机构主要采用电机直接驱动，导致成本较高以及环境适应性差。

技术实现要素：

本发明提出了一种机滚船遥控驾驶系统，主要由电控气动执行元件、信息处理单元、信号采集系统、比例遥控收发电路等组成，可实现对机滚船的离合、换挡、转向、耕深等精确控制。

本发明所采用的技术方案是：

所述机滚船遥控驾驶系统包括电控气动执行机构、中央控制单元、传感器信号采集系统、无线收发装置和通讯接口。

所述遥控驾驶平台采用气动元件作为执行机构来控制机滚船的动作。转向、换档、耕深调节气缸采用三位五通阀控制，方向盘抬升、离合器气缸采用两位四通阀控制。

所述机滚船遥控驾驶系统采用电机与气缸相结合的方法，既解决了气动系统控制精度问题，又解决了小功率电机力矩不够的难题。

所述遥控机滚船控制系统包括中央处理单元、无线数传模块、传感器信号采集电路、驱动电路等。

本发明的有益效果是：该遥控驾驶系统实现了模拟量和开关量控制信号同步采集与传输，集比例遥控、开关遥控于一体，被控设备具有良好的响应性能，设备操作方便、运行可靠，非专业人员经短时间的适应性训练就可进行遥控驾驶操作。

附图说明

图1是本发明的系统示意图。

图2是本发明的气动系统工作原理图。

图3是本发明的机滚船控制系统方框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，在遥控系统设计过程中，通过与生产厂和用户交流，以及实地考察、实际操作，对机滚船的运作过程和操作要求进行深入了解，并确定以下原则：

进行模块化设计，保持现有机构的可用性，增强遥控设备对其他农机具的可移植性叫；保证机滚船工作效率不变或有所提高，降低劳动强度；采用理论遥控距离为200 m的无线数传模块，保证可靠的遥控距离。利用单片机作为中央处理器来处理传感器和遥控信号，保证转向、换档等动作能及时准确完成；采取一系列抗干扰措施，使整机工作稳定可靠。

该系统包括电控气动执行机构、中央控制单元、传感器信号采集系统、无线收发装置和通讯接口。

如图2，对于机滚船遥控驾驶平台，要执行的动作主要有方向控制、离合器控制、换档控制、耕深控制，而目前控制系统的执行装置主要有液压执行元件、步进电机，伺服电机、气动执行元件、机械传动装置等。作为农田机械，在考虑其运行可靠性、操作精确性的情况下，还要考虑其经济适用性和维修方便性。因此，本遥控驾驶平台采用气动元件作为执行机构来控制机滚船的动作。转向、换档、耕深调节气缸采用三位五通阀控制，方向盘抬升、离合器气缸采用两位四通阀控制。

机滚船在转向过程中存在两种情况，当泥土松软时可直接转动方向盘，而当泥十较硬时需先抬升导向轮，转动方向盘后再将导向轮放下，使其插入泥土完成转向。由于泥土对导向轮的作用力比较大，为保持导向轮插入泥土中的角度，必需对方向盘进行锁止定位。

本设计采用电机与气缸相结合的方法，既解决了气动系统控制精度问题，又解决了小功率电机力矩不够的难题。

该电控气动转向机构包括定位螺母、丝杆、气缸、直流电动机、减速器、齿轮、齿条、多圈滑动变阻器。

齿轮通过键固定在转向轴上，齿条移动带动齿轮旋转从而使方向盘转动，定位螺母套在丝杆上并通过传动板与齿条固定，气缸杆通过螺母与传动板相连。转向时电动机与气缸电磁阀同时得电，电动机带动丝杆旋转，定位螺母在导向定位丝杆的作用下左右移动，转向气缸同步起助力作用，多圈滑动变阻器跟随丝杆旋转并反馈当前转向角度，从而实现机滚船精确转向。当电机断电时，丝杆与定位螺母起定位和锁止作用。

如图3，遥控机滚船控制系统包括中央处理单元、无线数传模块、传感器信号采集电路、驱动电路等。

考虑实际使用环境要求，遥控信号可靠作用距离应大于50m，系统采用NRF905无线数传模块进行控制信息的传输，并设计10路开关量通道，传输换挡、离合、方向盘升降等控制命令，2路模拟信号通道，传输转向角度控制信息。

系统以STCI2CSA60S2作为中央处理单元，通过无线数传模块接收操作者遥控指令信号，通过霍尔传感器获得方向盘升降位置、离合器结合状态、换档位置，通过多圈滑动变阻器采集转向角度，综合比较遥控信号与机滚船当前状态，配合模糊控制算法产生控制信号；开关量控制信号利用TLP521-M4进行光祸隔离，再输出控制各气缸电磁阀；模拟量控制信号经D/A转换和功率放大电路，比例控制转向电机执行相应的动作：同时将改变后的状态通过传感器反馈至中央处理单元进行比较，实现机滚船的闭环控制。