一种四轮自调平减振果园作业底盘及其调平减振方法技术

本发明专利技术公开了一种四轮自调平减振果园作业底盘及其调平减振方法，其中包括：底盘本体；底盘本体上设有液压组件、调平减振组件、信号传感组件和控制单元；液压组件与调平减振组件通过液压管路连接；控制单元与液压组件、调平减振组件、信号传感组件电连接；控制单元用于获取信号传感组件所采集的信号，并根据各车轮轮心的垂向位移和速度、底盘本体四个角处的垂向位移和速度、底盘本体质心的垂向加速度、底盘本体质心处的侧倾角和底盘本体质心处的侧倾角加速度、底盘本体质心处的俯仰角和底盘本体质心处的俯仰角加速度确定调平减振组件的调整策略；并根据调整策略控制调平减振组件的伸长量。本发明专利技术能够对果园作业底盘进行调平。本发明专利技术能够对果园作业底盘进行调平。本发明专利技术能够对果园作业底盘进行调平。

A four wheel self leveling vibration damping orchard operation chassis and its leveling vibration damping method

【技术实现步骤摘要】
一种四轮自调平减振果园作业底盘及其调平减振方法


[0001]本专利技术涉及果园采摘作业
，特别是一种四轮自调平果园作业底盘及其调平减振方法。

技术介绍

[0002]果园种植业是我国农业种植业的重要支柱之一，果园作业机械化对于提高作业效率具有重要意义。国内外研究人员虽然研制了多种果园作业机械，但现有的果园作业机械在行驶过程中，尤其在果园不平度较大的路面行驶时，底盘调平效果不理想，增加了作业机械上人员的工作难度，在降低作业效率的同时，也存在较大的安全隐患，使作业底盘有发生侧翻和俯仰的危险；此外，在研究果园作业底盘调平效果时，较少综合考虑路面不平变化频率较大引起的作业底盘的振动，过大的底盘振动不但影响了作业人员的舒适性，易造成人员的疲劳，还会增加与作业底盘相连接的作业机械的振动损伤，降低作业底盘和作业平台的使用寿命。尤其是在对果实采摘时，辅助采摘机的侧倾和振动还会对果实造成损坏。因此，研究自调平式果园作业底盘及其调平减振方法，实现作业底盘在行驶过程中的动态调平与减振，是本领域亟待解决的重要问题之一。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种四轮自调平减振果园作业底盘，以解决现有技术中的不足，它能够便于快速调平。
[0004]本专利技术提供了一种四轮自调平减振果园作业底盘，其中，包括：底盘本体；
[0005]所述底盘本体上设有液压组件、调平减振组件、信号传感组件和控制单元；
[0006]所述液压组件与所述调平减振组件通过液压管路连接；
[0007]所述控制单元与所述液压组件、所述调平减振组件、所述信号传感组件电连接；
[0008]所述信号传感组件用于获取各车轮轮心的垂向位移和速度、所述底盘本体四个角处的垂向位移和速度、所述底盘本体质心的垂向加速度、所述底盘本体质心处的侧倾角和所述底盘本体质心处的侧倾角加速度、所述底盘本体质心处的俯仰角和所述底盘本体质心处的俯仰角加速度；
[0009]所述控制单元用于获取所述信号传感组件所采集的信号，并根据各所述车轮轮心的垂向位移和速度、所述底盘本体四个角处的垂向位移和速度、所述底盘本体质心的垂向加速度、所述底盘本体质心处的侧倾角和所述底盘本体质心处的侧倾角加速度、所述底盘本体质心处的俯仰角和所述底盘本体质心处的俯仰角加速度确定所述调平减振组件的调整策略；并根据所述调整策略控制所述调平减振组件的伸长量。
[0010]如上所述的四轮自调平减振果园作业底盘，其中，可选的是，所述信号传感组件包括右前轮心信号传感单元、左前轮心信号传感单元、右后轮心信号传感单元、左后轮心信号传感单元、右前底盘信号传感单元、底盘左前信号传感单元、底盘右后信号传感单元、底盘左后信号传感单元、底盘质心信号传感单元；
[0011]所述右前轮心信号传感单元、所述左前轮心信号传感单元、所述右后轮心信号传感单元、所述左后轮心信号传感单元和所述右前底盘信号传感单元分别安装在对应所述车轮轮心处；所述右前底盘信号传感单元、所述底盘左前信号传感单元、所述底盘右后信号传感单元和所述底盘左后信号传感单元分别安装在所述底盘本体的靠近四个所述车轮处；且，所述右前底盘信号传感单元、所述底盘左前信号传感单元、所述底盘右后信号传感单元和所述底盘左后信号传感单元位于一个以所述底盘本体质心为中心的矩形的四个顶点处；
[0012]所述底盘质心信号传感单元安装于所述底盘本体上端面质心位置处。
[0013]如上所述的四轮自调平减振果园作业底盘，其中，可选的是，所述调平减振组件包括右前调平减振单元、左前调平减振单元、右后调平减振单元和左后调平减振单元；
[0014]所述右前调平减振单元、所述左前调平减振单元、所述右后调平减振单元、所述左后调平减振单元分别位于所述底盘本体的四个顶角处，且，四者具有相同的形状、构造和尺寸。
[0015]如上所述的四轮自调平减振果园作业底盘，其中，可选的是，所述右前调平减振单元、所述左前调平减振单元、所述右后调平减振单元、所述左后调平减振单元均包括弹簧、减振器、调平液压缸、减振器上支点缓冲垫、调平液压缸支点缓冲垫；
[0016]所述调平液压缸支点缓冲垫、所述调平液压缸、所述减振器、减振器上支点缓冲垫沿竖直方向依次固定设置于底盘本体的上；
[0017]所述右前底盘信号传感单元、所述底盘左前信号传感单元、所述底盘右后信号传感单元、所述底盘左后信号传感单元分别安装在对应所述减振器上支点缓冲垫上；
[0018]所述弹簧套设在所述减振器和所述调平液压缸的外周上，且所述弹簧的两端分别抵靠在对应的所述调平液压缸支点缓冲垫和所述减振器上支点缓冲垫上。
[0019]如上所述的四轮自调平减振果园作业底盘，其中，可选的是，所述调平液压缸与所述液压组件连接；所述控制单元根据所述调整策略控制向所述调平液压缸伸长量。
[0020]本专利技术还提出了一种四轮自调平减振果园作业底盘的调平减振方法，用于如上任一项所述的四轮自调平减振果园作业底盘；
[0021]包括如下步骤：
[0022]S1，获取质心处的垂向位移、侧倾角和俯仰角；
[0023]S2，根据质心处的垂向位移、侧倾角和俯仰角，获取底盘本体的姿态；
[0024]S3，判断所述底盘本体的姿态是否为后倾、前倾、左倾、右倾中的一种；如果是，执行步骤S4；如果否，执行步骤S5；
[0025]S4，控制对应所述右前调平减振单元、所述左前调平减振单元、所述右后调平减振单元或所述左后调平减振单元，将所述底盘本体的姿态调至预设的姿态范围内；并进行步骤S7
[0026]S5，判断所述底盘本体的姿态是否为左后倾、右后倾、左前倾、右前倾中的一种；如果是，执行步骤S6，如果否，执行步骤S7；
[0027]S6，对所述底盘本体进行横向调平至预设的横向水平姿态范围内，并执行步骤S4；
[0028]如上所述的四轮自调平减振果园作业底盘，其中，可选的是,还包括步骤S7，利用所述右前调平减振单元、所述左前调平减振单元、所述右后调平减振单元、所述左后调平减振单元对所述底盘本体进行二次调平。
[0029]如上所述的四轮自调平减振果园作业底盘，其中，可选的是,所述二次调平包括如下步骤：
[0030]以多个所述减振器的调整量为优化变量进行最优化求解；
[0031]构建底盘调平减振效果综合评价指标函数为：
[0032][0033]其中，其中q1为垂向加速度的权重系数，q2为侧倾角的权重系数，q3为侧倾角加速度的权重系数，q4为俯仰角θ的权重系数，q5为俯仰角加速度的权重系数；
[0034]对上述评价指标函数进行最优化求解，以计算各个所述减振器的最优调整量；并根据最优调整量分别控制各个所述减振器。
[0035]如上所述的四轮自调平减振果园作业底盘，其中，可选的是,在对所述评价指标函数进行最优化求解过程中，包括如下步骤：
[0036]按如下公式计算底盘本体质心在二次调整后的垂向加速度：
[0037][0038]按如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四轮自调平减振果园作业底盘，其特征在于，包括：底盘本体；所述底盘本体上设有液压组件、调平减振组件、信号传感组件和控制单元；所述液压组件与所述调平减振组件通过液压管路连接；所述控制单元与所述液压组件、所述调平减振组件、所述信号传感组件电连接；所述信号传感组件用于获取各车轮轮心的垂向位移和速度、所述底盘本体四个角处的垂向位移和速度、所述底盘本体质心的垂向加速度、所述底盘本体质心处的侧倾角和所述底盘本体质心处的侧倾角加速度、所述底盘本体质心处的俯仰角和所述底盘本体质心处的俯仰角加速度；所述控制单元用于获取所述信号传感组件所采集的信号，并根据各所述车轮轮心的垂向位移和速度、所述底盘本体四个角处的垂向位移和速度、所述底盘本体质心的垂向加速度、所述底盘本体质心处的侧倾角和所述底盘本体质心处的侧倾角加速度、所述底盘本体质心处的俯仰角和所述底盘本体质心处的俯仰角加速度确定所述调平减振组件的调整策略；并根据所述调整策略控制所述调平减振组件的伸长量。2.根据权利要求1所述的四轮自调平减振果园作业底盘，其特征在于,所述信号传感组件包括右前轮心信号传感单元、左前轮心信号传感单元、右后轮心信号传感单元、左后轮心信号传感单元、右前底盘信号传感单元、底盘左前信号传感单元、底盘右后信号传感单元、底盘左后信号传感单元、底盘质心信号传感单元；所述右前轮心信号传感单元、所述左前轮心信号传感单元、所述右后轮心信号传感单元、所述左后轮心信号传感单元和所述右前底盘信号传感单元分别安装在对应所述车轮轮心处；所述右前底盘信号传感单元、所述底盘左前信号传感单元、所述底盘右后信号传感单元和所述底盘左后信号传感单元分别安装在所述底盘本体的靠近四个所述车轮处；且，所述右前底盘信号传感单元、所述底盘左前信号传感单元、所述底盘右后信号传感单元和所述底盘左后信号传感单元位于一个以所述底盘本体质心为中心的矩形的四个顶点处；所述底盘质心信号传感单元安装于所述底盘本体上端面质心位置处。3.根据权利要求2所述的四轮自调平减振果园作业底盘，其特征在于，所述调平减振组件包括右前调平减振单元、左前调平减振单元、右后调平减振单元和左后调平减振单元；所述右前调平减振单元、所述左前调平减振单元、所述右后调平减振单元、所述左后调平减振单元分别位于所述底盘本体的四个顶角处，且，四者具有相同的形状、构造和尺寸。4.根据权利要求3所述的四轮自调平减振果园作业底盘，其特征在于,所述右前调平减振单元、所述左前调平减振单元、所述右后调平减振单元、所述左后调平减振单元均包括弹簧、减振器、调平液压缸、减振器上支点缓冲垫、调平液压缸支点缓冲垫；所述调平液压缸支点缓冲垫、所述调平液压缸、所述减振器、减振器上支点缓冲垫沿竖直方向依次固定设置于底盘本体的上；所述右前底盘信号传感单元、所述底盘左前信号传感单元、所述底盘右后信号传感单元、所述底盘左后信号传感单元分别安装在对应所述减振器上支点缓冲垫上；所述弹簧套设在所述减振器和所述调平液压缸的外周上，且所述弹簧的两端分别抵靠在对应的所述调平液压缸支点缓冲垫和所述减振器上支点缓冲垫上。5.根据权利要求1所述的四轮自调平减振果园作业底盘，其特征在于,所述调平液压缸与所述液压组件连接；所述控制单元根据所述调整策略控制向所述调平液压缸伸长量。
6.一种四轮自调平减振果园作业底盘的调平减振方法，其特征在于：用于如权利要求1
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5任一项所述的四轮自调平减振果园作业底盘；包括如下步骤：S1，获取质心处的垂向位移、侧倾角和俯仰角；S2，根据质心处的垂向位移、侧倾角和俯仰角，获取底盘本体的姿态；S3，判断所述底盘本体的姿态是否为后倾、前倾、左倾、右倾中的一种；如果是，执行步骤S4；...

【专利技术属性】
技术研发人员：高琦，邱绪云，宋裕民，徐高伟，刘佳奇，冯雪健，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：