一种喷雾机仿形喷杆及其控制方法技术

一种喷雾机仿形喷杆及其控制方法，所述喷雾机仿形喷杆包括与喷雾机车体连接的支撑悬架以及两侧的喷杆侧臂，所述支撑悬架包括主动部分和被动部分，通过悬架的被动部分隔离喷杆受到来自车体的高频运动激励，为喷杆的运动姿态主动控制提供相对稳定的平台，悬架主动部分可结合传感器、控制器、执行器等使喷杆跟踪低频的地面坡度变化，调节喷杆整体姿态。喷杆侧臂可设计为由多段桁架组成，桁架段之间通过运动关节连接，所述运动关节包括相互垂直的转轴，在驱动装置带动下，桁架段相对转轴转动，实现喷杆侧臂的局部姿态调节，有效避免喷杆碰触到障碍物。本发明专利技术可使喷杆式喷雾机能适应起伏地面、斜坡、山谷等各种复杂地形，拓宽喷杆式喷雾机的适用场合。

Spraying machine profiling spray rod and control method thereof

A spraying machine profiling spray rod and its control method, the sprayer spray bar includes a support profile suspension and spray bar on both sides of the side arm body is connected with the spray locomotive, the supporting suspension includes active part and passive part, by the high frequency motion from body excitation by passive isolation part spray rod suspension, provide relative stable platform for active control of motion for the spray rod suspension, active part can be combined with the sensor, controller, actuator and the ground slope variation of spray bar tracking frequency, adjust the overall attitude of spray bar. The spray rod can be designed by the side arm multi section trusses, truss segments are connected by joints, the joint movement comprises a rotating shaft perpendicular to each other, when driven by a drive device, the truss segment relative to the rotating shaft to rotate, and realize the local attitude spray rod side arm adjustment, effectively avoid the obstacles to touch the spray bar. The invention can make the spray bar type sprayer adapt to all kinds of complicated terrain, such as undulating ground, slope, valley and so on, and widen the applicable field of the spray bar sprayer.

【技术实现步骤摘要】
一种喷雾机仿形喷杆及其控制方法
本专利技术涉及农业机械
，具体为一种喷雾机仿形喷杆及其控制方法。
技术介绍
为了增加农业产量，作物必须进行病虫草害的防治，喷杆喷雾机是喷洒化学农药、肥料和植物生产调节剂等的重要机具之一，被广泛应用在大田、草坪、苗圃、果园中。作业效果和喷洒分布模式的均匀性高度相关，喷杆是大柔性弱阻尼结构，作业时喷杆的主要运动表现为横摆、侧倾、震荡等，显著的影响喷雾分布形态。目前现有喷杆缺点在于难以适应倾斜、起伏等复杂田间地面，尤其是大型喷杆喷雾机，如图1所示，当喷杆碰触到地面凸起时，会影响到施药工作的进行，还容易造成设备的损坏。为了减少化学药物的漏喷和重喷，喷杆必须保持与土壤地面/作物冠层平行，还需抑制大柔性喷杆的横摆运动，因此在倾斜、起伏等复杂田间路况作用时，驾驶员不得不频繁手动调节喷杆到合适的角度和高度。为了缓解操作人员的负担，使其不必担心喷杆晃动导致喷雾沉积量不均匀，可以提高驾驶速度，本专利技术提出了一种仿形喷杆及其控制方法。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的技术目的是提供一种可以克服现有技术缺陷的喷雾机仿形喷杆及其控制方法，其公开的技术方案为：一种喷雾机仿形喷杆，包括与喷雾机车体连接的支撑悬架以及安装在支撑悬架左右两侧的喷杆侧臂，其特征在于：所述支撑悬架设有第二框架、喷杆中心架和减振机构，第二框架的前部安装有一凸台，减振机构设置在所述凸台上；所述喷杆中心架位于第二框架的前方，所述喷杆侧臂安装在所述喷杆中心架上，第二框架的上部通过对称的左右两个第二连接件与喷杆中心架连接，第二连接件的前后两端与第二框架、喷杆中心架均采用球头铰链活动连接，使第二框架、两个第二连接件与喷杆中心架构成四杆机构；所述减振机构包括第一组件、第二组件和弹簧件，所述第一组件的上部为扇形承压部，所述承压部的顶面设有呈凸起圆弧状的横向卡槽，第一组件下部设有中心连接件；所述第二组件呈T型，上部为头部，下部为柱体；所述第一组件的中心连接件通过轴销与第二组件的头部铰接，承压部扇形的中心点落在所述轴销上，所述承压部的两侧通过左右对称设置的阻尼器与凸台的台面连接，所述阻尼器的上下两端与第一组件、凸台台面均采用万向节活动连接，所述台面上设有通孔，第二组件的下部柱体插在所述通孔中，所述弹簧件套在所述柱体上，卡在第二组件头部下表面与凸台台面之间；所述喷杆中心架包括一横向设置的曲杆，所述曲杆的中间部位压在第一组件承压部的顶面，卡在所述卡槽中，且所述曲杆通过可执行直线往复运动的侧倾驱动装置与第一组件连接，所述侧倾驱动装置的一端铰接在曲杆偏于中间部位的位置，侧倾驱动装置的另一端铰接在第一组件承压部的一侧，通过控制侧倾驱动装置执行直线往复运动，可使曲杆以第一组件为支点转动，所述侧倾驱动装置与控制系统连接。在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：所述第二框架侧边通过可执行直线往复运动的横摆驱动装置与喷杆中心架的侧边连接，所述横摆驱动装置的一端与第二框架活动连接，另一端与喷杆中心架活动连接，通过横摆驱动装置执行直线往复运动，喷杆中心架可相对于第二框架横向摆动，所述横摆驱动装置与控制系统连接。所述第二组件与所述通孔为间隙配合，所述通孔内配置有橡胶套。所述第二组件的头部通过连杆与所述曲杆连接，所述连杆的两端分别通过轴件与第二组件、曲杆铰接，连接第二组件头部与连杆的轴件与所述轴销的中轴线在同一直线上。所述喷杆侧臂由多段桁架组成，桁架段之间通过运动关节连接，所述运动关节设有相互垂直的两个运动转轴，所述喷杆侧臂上安装有：1）控制与支撑悬架连接的桁架段相对于支撑悬架、外侧桁架段相对于内侧桁架段产生水平转动的折叠/展开驱动装置；2）控制与支撑悬架连接的桁架段相对于支撑悬架、外侧桁架段相对于内侧桁架段产生倾斜转动的倾角调节驱动装置；所述折叠/展开驱动装置、倾角调节驱动装置分别与控制系统连接。所述喷杆中心架包括本体框架和扩展架，所述扩展架设置在本体框架上部的前方，通过连接机构与本体框架固定连接。所述连接机构包括以镜像对称的方式设置在扩展架与本体框架之间的两组第三连接件，所述第三连接件包括内外两个单元组件；所述第二连接件的一端连接在第二框架的顶面，另一端连接在第三连接件内侧单元组件的顶面，所述内侧单元组件垂直于扩展架与本体框架；所述扩展架顶面高度低于本体框架的顶面高度，所述内侧组件的纵截面呈梯形，其顶部水平，后侧边垂直连接在本体框架顶部侧面上，前侧边倾斜延伸至所述扩展架的顶面，与扩展架顶面固定连接；所述第三连接件的外侧单元组件为直管件，后端固定连接在本体框架的顶部侧面上，前端与扩展架的顶面固定连接，且外侧单元组件的前部向内侧倾斜。本专利技术仿形喷杆针对两个喷杆侧臂设有左右两个执行直线往复运动的折叠/展开驱动装置，所述折叠/展开驱动装置与控制系统连接；所述喷杆侧臂通过竖向设置的转轴铰接在所述本体框架的侧面，所述折叠/展开驱动装置的一端通过铰链与所述扩展架连接，另一端与对应的喷杆侧臂通过铰链结构连接，通过控制折叠/展开驱动装置执行直线往复运动，可推动喷杆侧臂以所述转轴为中心向后或向前转动，控制喷杆折叠或展开。进一步的，所述喷杆侧臂的内侧通过中轴线在同一直线上的第一转轴、第二转轴与本体框架铰接，所述第一转轴位于第二转轴上方，且第一转轴、第二转轴的中轴线在同一直线上；喷杆侧臂内侧的上下两端则分别通过过渡连接件与第一转轴、第二转轴连接，所述过渡连接件套在第一转轴/第二转轴上，喷杆侧臂上端通过第三转轴与套在第一转轴上的过渡连接件铰接，所述第三转轴与第一转轴相垂直；喷杆侧臂下端设有内侧倾角调节驱动装置，所述内侧倾角调节驱动装置为执行直线往复运动的驱动装置，其一端与喷杆侧臂铰接，另一端通过第四转轴与套在第二转轴上的过渡连接件铰接，所述第四转轴与第二转轴相垂直，所述内侧倾角调节驱动装置与控制系统连接，通过内侧倾角调节驱动装置执行直线往复运动，所述喷杆侧臂可以所述第三转轴为轴心转动。所述支撑悬架设有第一框架和升降驱动装置，所述第一框架位于第二框架的后方，固定安装在喷雾机车架上，通过第一连接件与第二框架连接，且与第二框架保持平行，所述第一连接件前后两端分别与第一框架、第二框架铰接，所述升降驱动装置为执行直线往复运动的驱动装置，其一端与第一框架铰接，另一端通过铰链连接在所述第一连接件上，通过控制升降驱动装置执行直线往复运动，拉动第一连接件，可带动第二框架相对于第一框架抬高或降低。所述喷雾机仿形喷杆还包括安装在喷杆侧臂上的若干非接触式距离传感器以及安装在喷杆中心架上的多轴动态倾角传感器，所述非接触式距离传感器、多轴动态倾角传感器分别与所述控制系统连接。一种用于如上所述喷雾机仿形喷杆的控制方法，其特征在于：通过分布在喷杆侧臂上的多个非接触式距离传感器检测出喷杆侧臂上多点与地面的距离；通过所述多轴动态倾角传感器检测出喷杆中心架绕竖直轴的横摆角和绕水平纵轴（车尾指向车头方向）的侧倾角；通过安装在喷雾机车体上的带GPS辅助的惯性测量单元（包括惯性测量单元、加速度计、磁力计等组成）检测车体的运动姿态（侧倾、横摆、起伏等）；通过控制系统采集所述非接触式距离传感器、多轴动态倾角传感器和车体上的惯性测量单元传输的信号，根据拉格朗日动力学方程，进行在线逆动力力学解算，算得各驱动装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷雾机仿形喷杆，包括与喷雾机车体连接的支撑悬架以及安装在支撑悬架左右两侧的喷杆侧臂，其特征在于：所述支撑悬架设有第二框架（302）、喷杆中心架和减振机构，第二框架（302）的前部安装有一凸台（404），减振机构设置在所述凸台（404）上；所述喷杆中心架位于第二框架（302）的前方，所述喷杆侧臂安装在所述喷杆中心架上，第二框架（302）的上部通过对称的左右两个第二连接件（502）与喷杆中心架连接，第二连接件（502）的前后两端与第二框架（302）、喷杆中心架均采用球头铰链结构活动连接，使第二框架（302）、两个第二连接件（502）与喷杆中心架构成四杆机构；所述减振机构包括第一组件（401）、第二组件（406）和弹簧件（403），所述第一组件（401）的上部为扇形承压部，所述承压部的顶面设有呈凸起圆弧状的横向卡槽，第一组件（401）下部设有中心连接件；所述第二组件（406）呈T型，上部为头部，头部为凹型槽，下部为柱体；所述第一组件（401）的中心连接件通过轴销（407）与第二组件（406）的头部铰接，承压部扇形的中心点落在所述轴销（407）上，所述承压部的两侧通过左右对称设置的阻尼器(402)与凸台（404）的台面连接，所述阻尼器(402)的上下两端与第一组件（401）、凸台台面均采用万向节连接，所述台面上设有通孔，第二组件（406）的下部柱体插在所述通孔中，所述弹簧件（403）套在所述柱体上，卡在第二组件（406）头部下表面与凸台台面之间；所述喷杆中心架包括一横向设置的曲杆（305），所述曲杆（305）的中间部位压在第一组件承压部的顶面，卡在所述卡槽中，且所述曲杆（305）通过可执行直线往复运动的侧倾驱动装置（204）与第一组件（401）连接，所述侧倾驱动装置（204）的一端铰接在曲杆（305）偏于中间部位的位置，侧倾驱动装置（204）的另一端铰接在第一组件承压部的一侧，通过控制侧倾驱动装置（204）执行直线往复运动，可使曲杆（305）以第一组件（401）为支点转动，所述侧倾驱动装置（204）与控制系统连接。...

【技术特征摘要】
1.一种喷雾机仿形喷杆，包括与喷雾机车体连接的支撑悬架以及安装在支撑悬架左右两侧的喷杆侧臂，其特征在于：所述支撑悬架设有第二框架（302）、喷杆中心架和减振机构，第二框架（302）的前部安装有一凸台（404），减振机构设置在所述凸台（404）上；所述喷杆中心架位于第二框架（302）的前方，所述喷杆侧臂安装在所述喷杆中心架上，第二框架（302）的上部通过对称的左右两个第二连接件（502）与喷杆中心架连接，第二连接件（502）的前后两端与第二框架（302）、喷杆中心架均采用球头铰链结构活动连接，使第二框架（302）、两个第二连接件（502）与喷杆中心架构成四杆机构；所述减振机构包括第一组件（401）、第二组件（406）和弹簧件（403），所述第一组件（401）的上部为扇形承压部，所述承压部的顶面设有呈凸起圆弧状的横向卡槽，第一组件（401）下部设有中心连接件；所述第二组件（406）呈T型，上部为头部，头部为凹型槽，下部为柱体；所述第一组件（401）的中心连接件通过轴销（407）与第二组件（406）的头部铰接，承压部扇形的中心点落在所述轴销（407）上，所述承压部的两侧通过左右对称设置的阻尼器(402)与凸台（404）的台面连接，所述阻尼器(402)的上下两端与第一组件（401）、凸台台面均采用万向节连接，所述台面上设有通孔，第二组件（406）的下部柱体插在所述通孔中，所述弹簧件（403）套在所述柱体上，卡在第二组件（406）头部下表面与凸台台面之间；所述喷杆中心架包括一横向设置的曲杆（305），所述曲杆（305）的中间部位压在第一组件承压部的顶面，卡在所述卡槽中，且所述曲杆（305）通过可执行直线往复运动的侧倾驱动装置（204）与第一组件（401）连接，所述侧倾驱动装置（204）的一端铰接在曲杆（305）偏于中间部位的位置，侧倾驱动装置（204）的另一端铰接在第一组件承压部的一侧，通过控制侧倾驱动装置（204）执行直线往复运动，可使曲杆（305）以第一组件（401）为支点转动，所述侧倾驱动装置（204）与控制系统连接。2.根据权利要求1所述的一种喷雾机仿形喷杆，其特征在于：所述第二框架（302）侧边通过执行直线往复运动的横摆驱动装置（206）与喷杆中心架的侧边连接，所述横摆驱动机构（206）一端与第二框架（302）活动连接，另一端与喷杆中心架（302）活动连接，通过横摆驱动装置（206）执行执行直线往复运动，使喷杆中心架相对于第二框架（302）横向摆动，所述横摆驱动装置(206)与控制系统连接。3.根据权利要求1所述的一种喷雾机仿形喷杆，其特征在于：所述第二组件（406）的头部通过连杆（405）与所述曲杆（305）连接，所述连杆（405）的两端分别通过轴件与第二组件（406）、曲杆（305）铰接，连接第二组件头部与连杆（405）的轴件与所述轴销（407）的中轴线在同一直线上。4.根据权利要求1所述的一种喷雾机仿形喷杆，其特征在于：所述第二组件（406）与所述通孔为间隙配合，所述通孔内配置有橡胶套。5.根据权利要求1所述的一种喷雾机仿形喷杆，其特征在于，所述喷杆侧臂由多段桁架组成，桁架段之间通过运动关节连接，所述运动关节包括相互垂直的两个运动转轴，所述喷杆侧臂上安装有：1）控制与支撑悬架连接的桁架段相对于支撑悬架、外侧桁架段相对于内侧桁架段产生水平转动的折叠/展开驱动装置；2）控制与支撑悬架连接的桁架段相对于支撑悬架、外侧桁架段相对于内侧桁架段产生倾斜转动的倾角调节驱动装置；所述折叠/展开驱动装置、倾角调节驱动装置分别与控制系统连接。6.根据权利要求1所述的一种喷雾机仿形喷杆，其特征在于：所述喷杆中心架包括本体框架（303）和扩展架（304），所述扩展架(304)设置在本体框架（304）上部的前方，通过连接机构与本体框架（303）固定连接。7.根据权利要求6所述的一种喷雾机仿形喷杆，其特征在于：所述连接机构包括以镜像对称的方式设置在扩展架（304）与本体框架（303）之间的两组第三连接件，所述第三连接件包括内外两个单元组件（503,504）；所述第二连接件（502）的一端连接在第二框架（302）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔龙飞，薛新宇，丁素明，顾伟，陈晨，蔡晨，张玲，周立新，周良富，孙竹，金永奎，张宋超，秦维彩，孔伟，
申请(专利权)人：农业部南京农业机械化研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32