[发明专利]一种方向盘式农业机械自动驾驶转向控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及农业机械自动驾驶设备，具体地说是一种方向盘式农业机械自动驾驶转向控制装置。

背景技术

在农业机械自主导航控制的研究和应用中，转向执行机构的研究和设计是其它更深入研究及应用推广的基础；尤其是在对农业机械进行自动导航改造的过程中，需要改造过程简单易行、转向执行效率高等特点。不考虑目前尚不普及的应用线控技术的农业机械，常见的农业机械转向机构可以分为液压式、机械式两大类。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方向盘式农业机械自动驾驶转向控制装置。该控制装置可以接收执行转向指令，执行效率高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括转向机构、电动机及转向控制单元，其中转向机构包括传动机构、外壳及方向盘安装结构，所述电动机及方向盘安装结构分别安装在外壳上，电动机与所述转向控制单元电连接，电动机的输出端通过安装在外壳内部的传动机构与方向盘安装结构的一端相连接，方向盘安装结构的另一端连接有农业机械的方向盘。

其中：在外壳上连接有防转机构，该防转机构的一端与外壳相连，另一端与农业机械转向杆的外套连接；所述防转机构包括连板和夹件，其中连板的一端固接在所述外壳上，另一端与夹件的一端连接，所述夹件的另一端固接在农业机械转向杆的外套上；所述外壳包括壳体及上盖，上盖及壳体通过螺栓连接成一封闭空间，所述传动机构通过轴承安装在外壳内；所述壳体及上盖均呈扇贝形状，即壳体及上盖的主体在圆形，在圆形的边缘处沿径向向外延伸，形成方形的延伸部；所述传动机构通过轴承安装在封闭的外壳内部，在壳体及上盖的内部分别带有轴承内嵌槽；所述传动机构通过轴承安装在封闭的外壳内部，为齿轮式传动机构，包括相互啮合的主动齿轮及被动齿轮；所述主动齿轮通过上、下两个轴承可转动地安装在外壳内，并与电动机的输出轴相连；所述被动齿轮位于主动齿轮的一侧、通过上、下两个轴承可转动地安装在外壳内，并与农业机械的转向杆相连，在被动齿轮上连接有方向盘安装结构；所述方向盘安装结构包括连接轴及法兰，其中连接轴的下端通过法兰安装在所述传动机构上，另一端由外壳穿出与方向盘相连接；所述电动机通过垫板与外壳连接，该垫板为长方体或正方体，四角开有与电动机安装孔相对应的通孔，在所述垫板的中间开有中心通孔，该中心通孔的外围设有环状凹槽；所述传动机构包括相互啮合的主动齿轮及被动齿轮，中心通孔的直径大于主动齿轮的直径；

转向控制单元包括转向控制器、转向角传感器和转向扭矩传感器；其中转向控制器用于接收、解析和发送与导航控制器之间的通信数据，为电动机提供驱动电流、控制电动机转动，进行手动转向输入检测与切换；

转向角传感器用作农业机械转向角度检测，转向控制器以该角度为反馈，以指令转向角度为目标，控制电动机的转动和停止；

转向扭矩传感器用作农业机械转向扭矩检测，转向控制器根据该扭矩值与理论扭矩值的差值大小，对是否有手动转向输入进行判断，当判断为有手动转向输入时，转向控制器停止自动转向，切换为手动转向输入。

本发明的优点与积极效果为：

本发明能够执行其他装置的转向指令，既能够应用在液压式转向农业机械上，也可以应用在机械式转向农业机械上，同时安装简便，执行转向动作智能高效。本发明能够自动完成指令中所要求的转向操作，可以用作农业机械自主导航系统中的转向控制装置。

附图说明

图1为本发明一个实施例的系统结构示意图；

图2为本发明的装配示意图；

图3为本发明转向机构中垫板的结构示意图；

图4为本发明的安装固定示意图；

图5为本发明转向控制器的硬件结构模块图；

图6为本发明转向控制器的软件流程框图；

图7为本发明手动开关输入中断服务程序的流程图；

图8为PD控制算法的原理框图；

图9为PD控制算法的程序流程图；

其中：1为转向机构，2为电动机，3为转向控制器，4为转向扭矩传感器，5为转向角传感器，6为方向盘，7为转向轮，8为通信线路，9为转向杆，10为垫板，10a为通孔，10b为中心通孔，10c为环状凹槽，11为壳体，12为第一滚珠轴承，13为主动齿轮，14为第二滚珠轴承，15为上盖，16为螺栓，17为连接轴，18为螺栓，19为第三滚珠轴承，20为被动齿轮，21为第四滚珠轴承，22为连板，23为夹件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。