阅读说明：本技术 一种农业机械自动转向装置 (Automatic steering device of agricultural machine ) 是由 杜娟 印祥 金诚谦 于明群 王宪良 陈玉龙 倪有亮 于 2019-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种农业机械自动转向装置,与农业机械的转向桥连接,包括：数据获取单元,用于获取农业机械数据信息；所述农业机械数据信息包括农业机械的实际转向角度值、行驶位置和行驶方向；驱动单元,用于提供转动扭矩；转向单元,分别与所述驱动单元和所述转向桥连接,用于将所述转动扭矩传递给所述转向桥；控制单元,与所述数据获取单元和所述驱动单元连接,用于根据所述农业机械数据信息得到转向角度值,根据所述转向角度值控制所述驱动单元。本发明结构简单、可以适用于具有不同的转向角度范围的农业机械,且效率高,操作简单。(The invention discloses an automatic steering device of agricultural machinery, which is connected with a steering axle of the agricultural machinery, and comprises: the data acquisition unit is used for acquiring agricultural machine data information; the agricultural machine data information comprises an actual steering angle value, a driving position and a driving direction of the agricultural machine; a driving unit for providing a rotational torque; the steering unit is respectively connected with the driving unit and the steering axle and is used for transmitting the rotating torque to the steering axle; and the control unit is connected with the data acquisition unit and the driving unit and used for obtaining a steering angle value according to the agricultural machine data information and controlling the driving unit according to the steering angle value. The invention has simple structure, high efficiency and simple operation, and can be suitable for agricultural machinery with different steering angle ranges.)

一种农业机械自动转向装置

技术领域

本发明涉及农业机械自动控制技术领域，特别是涉及一种农业机械自动转向装置。

背景技术

自动导航是现代农业机械智能化发展的重要方面，配备自动导航的农业机械能够以较高的精度沿设定路线自动行驶，在减轻工作人员劳动强度的同时能够保证较高的作业质量。

而自动转向是实现农业机械行驶控制的重要支撑技术之一；自动转向装置根据导航系统发出的转向指令将转向轮旋转至指定角度，实时调节农业机械的行驶状态，使其沿设定路线行驶。当前，国内外农业机械大都采用并联液压回路、加装并控制电磁比例阀的方式实现自动转向功能，该方法对安装人员的专业技术水平要求较高，零部件较多且结构复杂，改装过程费时费力，且使用维护成本较高。因农业机械转向系统结构存在差异，不同机器具有不同的转向角度范围，标定和校准过程复杂且费时费力。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、低成本、效率高、适应性广的农业机械自动转向装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种农业机械自动转向装置，与农业机械的转向桥连接，包括：

数据获取单元，用于获取农业机械数据信息；所述农业机械数据信息包括农业机械的实际转向角度值、行驶位置和行驶方向；

驱动单元，用于提供转动扭矩；

转向单元，分别与所述驱动单元和所述转向桥连接，用于将所述转动扭矩传递给所述转向桥；

控制单元，分别与所述数据获取单元和所述驱动单元连接，用于根据所述农业机械数据信息得到转向角度值，根据所述转向角度值控制所述驱动单元。

优选地，所述数据获取单元包括：

角度传感器，分别与所述转向桥中的转向节臂和所述控制单元连接，用于获取农业机械的实际转向角度值并发送至所述控制单元；

天线子单元，与所述控制单元连接，用于获取农业机械的行驶位置和行驶方向，所述控制单元根据所述行驶位置和行驶方向得到期望角度值，对所述实际转向角度值和所述期望角度值做差得到所述转向角度值。

优选地，所述转向单元包括：

转向轴，贯穿整个所述转向单元且延伸至所述驱动单元，与所述转向桥连接，用于传递所述转动扭矩给所述转向桥；

扭矩限制型联轴器，通过所述转向轴与所述驱动单元连接，用于限制所述转动扭矩以使得所述实际转向角度值在设定范围内；

转向管柱，套在所述转向轴外侧且分别与所述扭矩限制型联轴器和所述转向桥连接，用于保护所述转向轴。

优选地，所述驱动单元包括：

减速电机，通过所述转向轴与所述扭矩限制型联轴器连接，且与所述控制单元连接，在所述控制单元控制下提供所述转动扭矩给所述转向轴；

方向盘，用于手动控制转向方向；

连接法兰，分别与所述方向盘和所述转向轴连接，用于连接所述方向盘与所述转向轴。

优选地，所述天线子单元包括：

定位天线，与所述控制单元连接，用于实时获取农业机械的行驶位置并传递给所述控制单元；

定向天线，与所述控制单元连接，用于实时获取农业机械的行驶方向并传递给所述控制单元。

优选地，所述农业机械自动转向装置还包括：

固定支架，固定连接在所述减速电机与所述转向管柱之间，用于稳固所述驱动单元与所述转向单元。

优选地，所述农业机械自动转向装置还包括：

电机驱动器，分别与所述减速电机和所述控制单元连接，在所述控制单元控制下驱动所述减速电机正反转以及加减速。

优选地，所述减速电机为直流无刷电机。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过数据获取单元获取数据信息，通过控制单元进行计算分析得到转向角度并控制所述驱动单元提供转动扭矩，通过转向单元将转动扭矩传递给农业机械的转向桥，不仅结构简单，而且具有较高的精准性、同时本发明能适应各种农业机械，操作简便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明农业机械自动转向装置结构拆分图；

图2为本发明农业机械自动转向装置结构连接图；

图3为本发明农业机械自动转向装置的各部件工作流程示意图。

其中：1-数据获取单元，2-驱动单元，3-转向单元，4-控制单元，6-固定支架，5-电机驱动器，11-角度传感器，12-天线子单元，21-方向盘，22-连接法兰，23-减速电机，31-扭矩限制型联轴器，32-转向轴，33-转向管柱，121-定位天线，122-定向天线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种结构简单、易操作、效率高、适应性广的农业机械自动转向装置。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-3所示，本发明农业机械自动转向装置，与农业机械的转向桥连接，包括：数据获取单元1、驱动单元2、转向单元3和控制单元4。

所述数据获取单元1用于获取农业机械的实际转向角度值、行驶位置和行驶方向。所述农业机械的实际转向角度值、所述行驶位置和所述行驶方向定义为农业机械数据信息。

驱动单元2用于提供转动扭矩。

转向单元3分别与所述驱动单元2和所述转向桥连接，转向单元3用于将所述转动扭矩传递给所述转向桥。

控制单元4分别与所述数据获取单元和所述驱动单元2连接，控制单元4用于根据所述农业机械数据信息得到转向角度值，根据所述转向角度值控制所述驱动单元2。

作为一种可选的实施方案，本发明所述数据获取单元1包括：角度传感器11和天线子单元12。

所述角度传感器11分别与所述转向桥中的转向节臂和所述控制单元4连接，用于获取农业机械的实际转向角度值并发送至所述控制单元4。

本实施例中，所述角度传感器11与所述控制单元4之间采用有线连接方式，保证了数据的精准性。

所述天线子单元12与所述控制单元4连接，用于获取所述行驶位置和所述行驶方向，所述控制单元4根据所述行驶位置和所述行驶方向得到期望角度值，对所述实际转向角度值和所述期望角度值做差得到所述转向角度值。

作为一种可选的实施方案，本发明所述天线子单元12包括：定位天线121和定向天线122。

所述定位天线121用于实时获取所述行驶位置并传递给所述控制单元4。

所述定向天线122用于实时获取所述行驶方向并传递给所述控制单元4。

进一步地，所述驱动单元2，用于提供转动扭矩。

作为一种可选的实施方案，本发明所述驱动单元2包括：减速电机23、方向盘21和连接法兰22。

所述减速电机23通过转向轴32与所述扭矩限制型联轴器连接，且与所述控制单元4连接，所述减速电机23在所述控制单元4控制下提供所述转动扭矩给所述转向轴32。

所述方向盘21通过所述连接法兰22与所述转向轴32连接，用于手动控制转向方向；实现所述农业机械的手动自动一体化，同时能在特殊情况下作出快速有效的处理。

所述转向单元3，分别与所述驱动单元2和所述转向桥连接，用于将所述转动扭矩传递给所述转向桥。

作为一种可选的实施方案，本发明所述转向单元3包括：转向轴32、扭矩限制型联轴器31和转向管柱33。

其中所述转向轴32贯穿整个所述转向单元3且延伸至所述驱动单元2，与所述转向桥连接，所述转向轴32用于传递所述转动扭矩给所述转向桥。

所述扭矩限制型联轴器31通过所述转向轴32与所述驱动单元2连接，所述扭矩限制型联轴器31用于限制所述转动扭矩以使得所述实际转向角度值在设定范围内。

所述转向管柱33套在所述转向轴32外侧且分别与所述扭矩限制型联轴器31和所述转向桥连接，所述转向管柱33用于保护所述转向轴32。

所述控制单元4与所述数据获取单元1和所述减速电机23连接，用于根据所述农业机械数据信息得到转向角度值，根据所述转向角度值控制所述驱动单元2。

优选地，为了保证装置的安全运行，所述农业机械自动转向装置还包括：固定支架6。

所述固定支架6固定连接在所述减速电机23与所述转向管柱33之间，用于稳固所述驱动单元2与所述转向单元3。

进一步地，为了更加的智能化控制所述减速电机23，所述农业机械自动转向装置还包括：电机驱动器5。

所述电机驱动器5分别与所述减速电机23和所述控制单元4连接，所述电机驱动器5在所述控制单元4控制下驱动所述减速电机23正反转以及加减速。

本实施例中，控制所述减速电机23向角度偏差小的方向旋转，旋转速度计算公式如下：

ω＝K_PE_i+K_D(E_i-E_i-1)+sign(E_i)*P；

式中：E_i为第i次转向的角度转向值，K_P和K_D分别为调节系数，sign(E_i)*P为减速电机开始旋转时控制信号的最小值。

优选地，所述减速电机23为直流无刷电机。

本发明的有益效果如下：

1)本发明通过设置减速电机和方向盘可以进行手动自动随时切换，也可以针对突发情况采取相应措施；

2)本发明采用直流无刷电机作为自动转向的动力源，能够做到安装方便快捷、控制方式简单、性能优越，并且加装无刷电机后能保证结构紧凑，便于后期维护，适用于广大农业机械；

3)本发明公开的控制单元具有良好的快速响应特性和稳定性并且控制程序可随时更改，以满足不同的转向机构对系统响应速度、转向角度范围的要求；

4)本发明公开的农业机械自动转向装置具有易控制、高精度、成本低等特点，能够促进自动导航和无人驾驶在农业机械领域的发展和应用，并且降低劳动者工作强度和提高工作质量有着重要意义。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。