浅谈轮式车辆转向机构

农用机动车辆如拖拉机的转向轮不仅窄而且轮径也较小。运输车辆转向轮的轮径与驱动轮的轮径虽然相等 ,但宽度却较驱动轮窄 ,这些差异是因轮式转向机构的不同而形成的。对轮式转向机构的基本要求包含两个方面 :①各轮回转轴心线必需交于同一点 ,以实现车轮的无滑动转向。②尽可能地减小转向阻力矩 ,使转向轻便。1 .农用轮式车辆的转向机构为实现第一条要求 ,就要用能满足转向要求的转向机构 ,其中转向梯形机构就是较为成熟并得到普遍应用的一种转向机构。虽然如此 ,并不意味着只要是转向梯形机构就能够满足偏转转向轮的要求。对一种车辆适用…     

非道路动力底盘线控四轮独立转向控制系统研究

我国苜蓿主要生产区为甘肃、宁夏等路况复杂的山地丘陵地带,用于苜蓿收获的非道路动力底盘的行驶灵活性将直接影响其作业性能。为改善其低速工况下的行驶灵活性,基于车辆三自由度动力学模型提出了非道路动力底盘以跟随已知路线前进为目标的多种工况下的分层控制策略,搭建了四轮转向硬件在环实验平台,并进行了仿真实验。实验结果表明:动力底盘模型能够实现轨迹跟随、原地转向及斜向行驶,质心位置最大偏差为0.6 4 1 8 m,中心线方向最大偏差为3.3 0 9 6 rad。开发的控制系统取得较好的半实物仿真效果,为改善非道路动力底盘低速情况下转向灵活性提供了理论基础。     

柔性底盘的转向运动模型

为了给现代设施农业作业车辆提供一种灵巧的车辆底盘,设汁了一种基于偏置轴的四轮独立驱动和四轮转向的柔性底盘;针对电动轮的加速过程建立受力平衡方程,在不同的运动形式下构建运动模型的状态方程,利用仿真软件进行过程模拟仿真,分析转向角对运动参数的影响.结果表明,所构建的柔性底盘运动模型能够反映其运动特性,为研究柔性底盘的运动特性和中央控制器控制策略及算法的设汁提供了依据.     

轮式挖掘机的四轮独立转向液压系统设计

近年来沼泽地的开发价值越来越大,但是其地质条件很差,土层成流动状态,轮式挖掘机车移动需要较大转弯半径,在这种环境中传统转向困难、平衡性差。在对转向系统研究的基础上,我们设计了四轮独立转向液压系统,四个车轮可实现独立转向,并配备有转台旋转部分、车架升降部分,实现全方位工作,提高工作性能。      

四轮独立转向系统控制策略与试验

提出了一种通过独立控制后轮转向以提高车辆操纵稳定性和机动灵活性的方法。具体阐述了四轮独立转向控制系统的总体结构。根据独立转向控制策略,建立了四轮独立转向汽车数学模型,推导出独立后轮转角的函数表达式。分析了四轮独立转向模型仿真结果与四轮独立转向样车道路试验结果,并验证了四轮独立转向理论的有效性与可行性。     

作物表型信息获取机器人底盘设计与试验

为进一步提升农业机器人底盘田间适应性和行驶稳定性,面向我国山东地区小麦表型信息获取作业场景,设计了一种四轮独立驱动转向的农业机器人底盘。根据小麦种植农艺需求和行驶地形环境,确定了底盘总体布局方案和主要技术参数。分别开展了底盘驱动部件、转向部件以及摆臂平衡部件设计,并进行了参数校核和元件选型。建立了关键部件ANSYS有限元模型,分别进行了摆臂平衡机构的应力形变分析和车架振动模态模拟,仿真结果表明,摆臂平衡机构的强度和刚度均能满足设计要求,车架能够有效避免因地形激励产生的共振。建立底盘ADAMS动力学仿真模型,分别进行纵向、横向稳定性分析和单侧凸起、凹坑越障性分析,仿真结果表明,底盘横纵向稳定性能够满足设计要求,摆臂平衡机构能够有效补偿单侧障碍造成的质心高度变化,提高了底盘的行驶稳定性。田间试验表明,机器人底盘具有良好的行驶性能,硬质地面直线行驶平均偏驶率为0.51%,田间地面平均偏驶率为1.13%。原地转向中心点偏移量为3.1mm,阿克曼转向最小转向半径为1.125mm。纵向翻倾角为34°,横向翻倾角为28°。单侧越障最大高度为160mm,单侧跨坑最大深度为160mm。     

基于模糊PID自动转向控制系统的研究

在拖拉机自动转向控制系统中,为了提高自动转向性能,满足工作需求,设计了参数自整定的模糊PID控制。同时,对模糊控制规则进行了设计,实现对PID3个输出比例因子进行实时修改,提高了系统的控制性能。对模糊PID在MATLAB中进行了建模仿真,通过仿真结果可以看出:该控制方法有很好的稳态精度和自适应能力,明显改善了系统的动态特性,有利于拖拉机自动驾驶精度的提高。通过台架实验,验证了该控制方法的可行性。     

自适应式丘陵山地拖拉机底盘传动及转向系统设计

针对丘陵山地拖拉机田间地头转向困难及已作业地块易被压紧压实的难题,设计了一种自适应式丘陵山地拖拉机底盘。其采用机械传动方式,发动机横向布置于车架上,动力由发动机一端经过皮带输送到变速器等传动部件用于底盘驱动行驶,另一端输出用于田间收割等作业。转向系统为断开式梯形结构设计,采用前轮偏转和四轮偏转两种转向方式,可实现全液压四轮异相位转向。结果表明：底盘最高及最低行驶速度分别为10.98 Km/h及0.91 Km/h,最大传动比为370.37,最小传动比为61.38,底盘前轮偏转时的最小转弯半径为2003mm,四轮偏转时的最小转弯半径为1494mm。该丘陵山地拖拉机具有良好的小地块作业适应能力。     

轮式并联调姿机器人冗余控制策略研究

针对大型精密复杂零部件的集成装配,提出一种将全域全向运动与调姿微运动融合于一体的轮式并联调姿机器人。通过共享部分自由度方式将全向运动特征融合于并联机构,解决大范围任意方向移动与小空间内精密调姿高效连续操作的问题;针对轮式并联调姿装备的定平台开放特性与冗余特征,设计基于力位混合的单分支与整体冗余控制策略,选取并优化轮式并联调姿机构的主动输入方式,基于螺旋理论对位置控制轴的选取合理性进行分析,评估2种控制方式在不同的末端姿态域内的性能,得到设备在不同目标姿态时力位混合控制主动输入选取策略。基于ADAMS与Simulink软件搭建环境一致性良好,可控制较强的机电一体化模型,验证轮式并联调姿装备采用力位混合控制策略可行性与设备调姿精度。工程样机实验结果验证了所提出的冗余控制策略能够实现轮式并联调姿机器人功能,保证了调姿精度,为开发具有高可靠性、大尺度、重载荷、高精度同时兼具高精度全向运动和精密调姿功能的高效连续作业特征的6自由度并联调姿、对位、装配智能机器人奠定了理论与实践基础。     

轮式拖拉机转向性能核算及优化

通过结合三维数模以及最小转向圆半径Rymin的理论计算公式对某型号轮式拖拉机的转向性能进行了核算,后续通过转向圆测试试验验证了理论计算的准确性.基于现产品,通过优化配重架、前托架以及机罩等部件实现了最小转向圆半径Rymin值的进一步优化,优化效果明显,相关优化措施可对其他机型的改进设计工作起到一定的借鉴指导作用.     

基于一种两侧独立驱动全驱轮式底盘的转向性能分析

本研究对两侧独立驱动全驱轮式底盘结构进行运动学及动力学分析,得出影响其转向能力的数学表达式。进而对底盘进行仿真分析,得出底盘在转向过程中的横摆角速度、转向半径和转向灵活性等评价参数,并提出改善转向性能的措施。结果表明：1）底盘的行驶稳定性受速度、质心高度、转弯半径等因素影响,其中速度和转弯半径变化对底盘的稳定性影响较大。当底盘速度大于设定值25 km/h时,底盘在双移线试验中的侧向加速度大于0.4 g,底盘的稳定性变差。2）当转弯半径R﹤13m时,轮胎与地面将产生滑移,导致底盘侧滑。故该底盘的最高车速不应超过25km/h,以最高车速行驶时,转弯半径不应小于13 m。     

农用轮式机器人转向系统半实物仿真试验台设计与试验

农田作业环境复杂,影响农业机器人作业精度和效率,稳定的转向系统控制器和控制算法至关重要.传统控制器和算法的开发过度依赖于田间试验、研发周期长、干扰因素多,因此建立转向系统半实物仿真平台,其主要包括转向闭环控制系统、力矩闭环控制系统、输入输出模块以及基于Windows+RTX的实时系统.对转向闭环系统进行建模,采用基于前...     

前桥摆转式四轮底盘转向系统的转向机理研究

四轮底盘在小地块水田作业时,减少地头空行转弯时间是提高作业时间利用率的重要环节。为实现四轮底盘小半径转弯,以提高水田播插底盘作业率为主要研究目标,对四轮底盘在90°、180°等不同转弯形式下进行分析,得出适合小地块水稻播插作业时以较小转弯半径的转弯方式;前桥摆转四轮底盘在转向时,通过控制前桥驱动轮的转动,使前驱动桥主动围绕着转向装置转动,可以带动底盘以任意角度转向。采用ADAMS软件对四轮底盘后轮轨迹进行模拟,在确保后轮完全不吃入已完成作业区的倒U转弯方式的情况下,提出设计前桥摆转式四轮底盘转向系统的可行性。     

四轮转向液压底盘自动驾驶系统设计

针对“精准农业”的作业需求,为提高植保机械的作业精度,降低驾驶人员的工作强度,设计了一种四轮转向液压底盘自动驾驶系统。该系统主要由车载电脑、行车控制器、RTK-DGPS采集装置、电控液压转向装置及行车状态采集装置等组成。行车状态采集装置采集行车参数信息并基于i CAN通信协议进行系统通信。车载电脑根据导航控制模型和各传感器实时参数生成控制指令,行车控制器根据车载电脑指令根据四轮车运动模型生成电控信号,并通过各电磁阀控制液压马达和转向油缸实现对底盘4个轮的转向。试验结果表明:当底盘前进速度为2m/s时,平均跟踪误差不超过0.04m。     

中耕管理车电液比例转向系统的设计及仿真

为了提高农业中耕管理车辆工作现场转向系统的灵活性,避免因过大转弯半径对车辆造成不可逆的损坏,设计了一种具有多种转向方式的中耕管理车,包括前轮转向方式、四轮转向方式及斜走方式;对转向系统的核心采用电液比例技术,实现对转向角度的精确控制;同时,建立了电液比例系统的数学模型,并运用AMESim软件模拟系统。在常用控制算法的基础上加入PID控制算法进行优化,在K_P=5、K_I=0. 02和K_D=0的条件下,转向控制响应更好,响应信号相对接近理想状态。     

阿克曼转向农业机器人的多级模糊控制避障

针对大田作业农业机器人避障问题,引入多级模糊控制策略,通过三角信息融合法处理超声波阵列信息,并采用齐次坐标变换获取全局坐标系下的障碍物信息,将其分别作为主、子模糊控制器的输入.主模糊控制器实时调整子模糊控制器的量化因子和比例因子,子模糊控制器通过模糊推理获得农业机器人的几何中心速度和等效前轮转向角,并依据阿克曼转向原理...     

农业轮式机器人三维环境感知技术研究进展

[目的/意义]作为未来农机装备的研究重点,农业轮式机器人正向着智能化与多功能化的方向发展。三维环境感知技术因其获取的信息量丰富、复杂环境下的鲁棒性和适应性好,成为了农业轮式机器人智能化无人作业的基础与关键,其发展水平直接影响到包括农业轮式机器人在内的无人农机的作业质量与效率。[进展]本文首先总结了农业轮式机器人和农业环境感知技术的发展现状,分析了不同类型农业轮式机器人的使用特点和应用现状。其次分析了在农业轮式机器人上实现三维环境感知所主要使用的感知设备及其对应的关键技术,重点阐述了基于激光雷达、视觉传感器和多传感器融合的农业轮式机器人三维环境感知技术的研究进展。[结论/展望]结合农业作业特点与实际需求,指出了农业轮式机器人三维环境感知技术在适用性、环境信息处理和感知效果等方面存在的一些问题,并提出了提升传感器的农业适用性、发展基于深度学习的农业环境感知技术、发展智能化的高速在线多传感器信息融合技术三个方面的建议,以期为农业轮式机器人三维环境感知技术发展提供参考与借鉴。     

四轮驱动四轮转向自动驾驶底盘的电控系统设计

为了提高植保机械作业精度、降低驾驶员操作难度,设计了一种高地隙全液压四轮驱动四轮转向自动驾驶底盘。本文介绍了底盘的整体结构,重点阐述了电控系统的结构与工作原理。该电控系统以EPCS-8980为上位机、DSP56F805信号控制器为核心、基于CAN总线进行通讯,行车状态参数采集器接收各传感器采集的行车参数信息,并通过CAN总线发送到车载电脑和行车控制器,行车控制器根据车载电脑指令和各传感器参数,按照行车控制模型生成控制指令,并通过各电磁阀独立控制4个液压马达和4个转向油缸,实现底盘的行车控制。同时,对电控系统进行了测试,测试结果表明:该电控系统实现了对液压元器件的控制,保证了其运行的可靠性,可满足实际作业要求,同时该电控系统也可用于通用自主移动平台上。     

基于自抗扰控制的双重转向运动控制系统设计与试验

为进一步提升农业机器人底盘田间转向效率,设计了一种基于自抗扰控制的农业机器人底盘双重转向运动控制系统。根据苹果种植农艺需求和行驶环境,确定了底盘组成和主要技术参数,开展了硬件系统搭建和部件选型。建立了底盘4自由度动力学模型,明确了衡量转向效率的状态空间方程。提出了一种基于自抗扰控制的双重转向控制策略,建立了Simulink动力学仿真模型,并进行了转向仿真模拟。仿真结果表明,自抗扰双重转向运动控制模型横摆角速度为0.241rad/s,转弯半径为1.96m,扰动恢复时间为1.04s,相较于传统PID双重转向控制模型,该模型横摆角速度更大、转弯半径更小、恢复稳定状态更快。田间试验结果表明,底盘平均横向偏移距离为18.5cm,滑移率为4.84%,大半径转弯测试中双重转向控制底盘的转弯半径平均值相比阿克曼转向控制分别减少0.60、0.57m,平均转向时间减少4.70、3.41s。小半径转弯测试中双重转向控制底盘的转弯半径平均值比阿克曼转向控制分别减少0.52、0.49m,平均转向时间减少10.27、8.22s。     

农用机器人转向系统自适应内模控制

针对农用机器人转向系统状态和控制具有复杂、时滞和增益时变的特性,将Adaline神经网络(ANN)与内模控制相结合,提出一种在线调整时滞时间和控制增益的自适应控制方法。建立基于Adaline网络的增益与时滞的辨识算法,即通过反馈误差在线优化,适应性地调整时滞时间和增益,克服参数时变对内模控制和被控对象模型的影响。仿真和试验结果表明,与常规的PID控制方法相比,该方法具有较高的控制精度、较强的自适应性和鲁棒性,完全适用于农用机器人转向系统的控制。