可作機架升降運動的步行式水稻插秧機輔助行走裝置的製作方法
2024-04-08 01:19:05 1
專利名稱：可作機架升降運動的步行式水稻插秧機輔助行走裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種農業機械的輔助行走裝置，尤其是步行式水稻插秧機的輔助行走裝置，可使步行式水稻插秧機在無人駕駛狀態下平穩行走，同時又能使機架作平穩的升降運動。
背景技術：
我國水稻種植地區中，丘陵山地佔有較大比重。步行式水稻插秧機由於其輕巧靈活、價格低廉、維護簡單且不失效率等優點，非常適合丘陵山地區域使用，市場前景廣闊。插秧機在工作時，一般沿直線路徑前進，直到水田盡頭才拉動左右離合器轉向掉頭。步行式水稻插秧機依靠左右兩個行走輪和下面三個浮板附著於泥土，來保證機身的平穩而不會左右傾斜；其中機體下方的浮板連接升降油缸，具有地面仿形功能；發動機的動力傳遞到兩個行走輪實現前進和後退。由於水田環境複雜，左右行走輪受到的摩擦阻力不同，插秧機往往會偏離直線或預定的路徑，需要人工控制左右離合器或通過施加不同力拖動左右扶手上來實時的調整方向，以保證其沿預定路逕行駛。當地面不平整時，仿形機構觸發機體升降或需要手動升降機體時，需要操作人員把住扶手來保持機體的前後平衡。然而，手扶操作的勞動強度大，操作人員工作環境惡劣，迫切需要進行步行式插秧機的無人駕駛自主行走作業研究。而無人駕駛插秧機的實現，首先需要一個支撐機構代替人把住扶手平穩升降的作用，從而也可以在視覺導航自主行走模式下，保證攝取視頻信息的攝像頭捕捉到有效的圖像，以保證路徑識別的正確有效。
發明內容
本發明的目的是要克服上述背景技術的不足，通過在手扶式插秧機上加裝輔助行走裝置，使得插秧機能在無人駕駛狀態下平穩行走，同時又能作機架的升降運動，以適應無人駕駛的需要。本發明採用的技術方案是可作機架升降運動的步行式水稻插秧機輔助行走裝置，其特徵在於該輔助行走裝置包括設置在插秧機後部的用於調節方向的尾輪，該尾輪的尾輪架通過一對稱伸縮四桿機構安裝在插秧機後部的秧盤下方，所述輔助行走裝置還設有一連杆機構，該連杆機構的前端與機架上的升降油缸連接，後端與所述對稱伸縮四桿機構連接以帶動機架升降。所述對稱伸縮四桿機構包括對稱布置在尾輪架左右兩側的兩個平行四邊形機構，兩平行四邊形機構的節點之間分別通過鉸接軸連接以保持同步運動，其中第一鉸接軸與第三鉸接軸處於對角線位置，第二鉸接軸與第四鉸接軸處於對角線位置，第一鉸接軸和第二鉸接軸固定在秧盤下方的機架上，第一鉸接軸和第三鉸接軸上分別安裝有一尾輪軸套，所述尾輪架的上部可滑動地安裝在兩尾輪軸套中。所述連杆機構包括依序鉸接的叉體、擺臂和推桿；所述叉體後部的分叉端插入兩平行四邊形機構之間並鉸接在第三鉸接軸上，叉體的前部與擺臂的下端鉸接，擺臂的中部鉸接在機架的橫梁上，擺臂的上端與推桿的尾端鉸接，推桿的前端與升降油缸的活塞杆連接。所述平行四邊形機構包括依次循環鉸接連成封閉圖形的第一連杆、秧盤、第三連杆、第四連杆。本發明的工作原理是加裝尾輪後，插秧機就能在發動機驅動下運動；在遇到地面不平整的情況時，插秧機中配備的地面仿形浮板即觸發升降油缸的活塞杆伸縮(也可人工操作升降控制杆或由外部信號觸發升降油缸運動)，帶動升降臂轉動，從而帶動機架前部作升降運動；
同時，升降油缸活塞杆伸縮觸發前述連杆機構運 動，連杆機構將活塞杆的伸縮運動傳遞到平行四邊形機構，使平行四邊形機構中的第一鉸接軸和第三鉸接軸之間的距離發生變化，並且尾輪架在水平方向也發生位移，兩個方向的運動合成並在尾輪的支撐下，平行四邊形機構帶動機架後部做相應的升降運動，從而實現機架前、後部同時升降。本發明的有益效果是本發明通過連杆機構帶動平行四邊形機構運動，從而實現機架前、後部同時升降，確保插秧機在無人駕駛狀態下，能更平穩的行走，同時確保了機架上安裝的視頻攝像頭的視角不發生變化，實現了對前進方向路況不間斷地捕獲有效監控信息，為步行式水稻插秧機的無人駕駛提供了保證，從而控制插秧機沿正確路逕自主行走；採用本輔助行走裝置後，也降低了操作人員的勞動強度，並且本發明結容易實現，成本也比較低，具有較好的市場前景。
圖I是本發明的立體結構示意圖之一。圖2是本發明的立體結構示意圖之二。圖3是本發明的工作狀態示意圖之一。圖4是本發明的工作狀態示意圖之二。圖5是本發明中叉體的立體結構示意圖。
具體實施例方式以下結合說明書附圖所示的實施例進一步說明，但本實用消息並不局限於以下實施例。如圖I、圖2所示，本發明所述的可作機架升降運動的步行式水稻插秧機輔助行走裝置，包括設置在插秧機後部的用於調節方向的尾輪1，該尾輪的尾輪架2通過一對稱伸縮四桿機構安裝在插秧機後部的秧盤19下方，所述輔助行走裝置還設有一連杆機構，該連杆機構的前端與機架10上的升降油缸9連接，後端與所述對稱伸縮四桿機構連接以帶動秧盤升降(秧盤固定在機架後部，即帶動機架後部升降)。所述對稱伸縮四桿機構包括對稱布置在尾輪架左右兩側的兩個平行四邊形機構，每個平行四邊形機構包括依次循環鉸接連成封閉圖形的第一連杆20、秧盤19 (秧盤同時作為兩個平行四邊形機構的第二連杆)、第三連杆22、第四連杆21。兩平行四邊形機構的節點之間分別通過鉸接軸連接以保持同步運動，例如，第三鉸接軸18的左端鉸接著左側平行四邊形機構的第三連杆、第四連杆，第三鉸接軸的右端鉸接著右側平行四邊形機構的第三連杆、第四連杆，其它節點與此類似；其中第一鉸接軸17與第三鉸接軸18處於平行四邊形的對角線位置，第二鉸接軸16與第四鉸接軸4也處於平行四邊形的對角線位置，第一鉸接軸和第二鉸接軸固定在秧盤下方的機架上，第一鉸接軸和第三鉸接軸上分別固定有一尾輪軸套3，所述尾輪架為常規尾輪架，其上部可滑動地安裝在兩尾輪軸套中(顯然，尾輪架還可在兩尾輪軸套中轉動)。所述連杆機構主要用於機架前後的同步運動，即將插秧機前部的運動傳遞至後部，使得機架前、後部同時升降以保證插秧機平穩行走。所述連杆機構包括依序鉸接的叉體15、擺臂5和推桿7 ;所述叉體由相互連接的的分叉15-2 (為避免與浮板安裝塊以及尾輪架碰撞)和可拆卸短杆15-1組成，所述分叉的開口朝後布置，該分叉插入兩平行四邊形機構之間並鉸接在第三鉸接軸上，可拆卸短杆的前端與擺臂的下端鉸接。為了保持運動的平穩性，所述擺臂由對稱布置在機架橫梁左右兩側的兩條擺杆組成，兩條擺杆的中部鉸接在橫梁11上，兩條擺杆的上下兩端分別通過連接軸6連接，擺杆下端的連接軸與所述可拆卸短杆的前端鉸接(可採用軸套鉸接)，擺杆上端的連接軸與所述連杆的後端鉸接(可採用軸套鉸接)。所述推桿的前端與升降油缸的活塞杆8連接。所述升降油缸水平地安裝在機架上，機架的左右兩側分別設置有升降臂12以及安裝在升降臂上的行走輪14，此部分的結構及工作原理與常規步行式水稻插秧機類似，在此不作重複介紹。尚需說明的是本發明僅對步行式水稻插秧機的行走機構進行改進，而該插秧機的其餘各個機構(包括發動機、減速箱、浮板等)仍然可沿用；所以圖中發動機、減速箱、浮板等其它機構均予省略。以上所述的各鉸接處均為轉動副，因此當油缸活塞杆作伸縮運動時，連杆機構能夠使機架後部以尾輪為支點做相應的上升或下降運動，從而實現機架前部與後部一同平穩升降的功能(整個連杆機構以活塞杆伸縮的水平運動實現機架後部的豎直升降運動)。如圖3和圖4所示，升降機構工作時工況如下。當步行式水稻插秧機遇到地面凸起時，地面仿形浮板觸發升降油缸活塞杆伸出(也可人工操作升降控制杆上升或由外部信號觸發升降機構上升)，推桿向機身後運動(圖3中虛線箭頭所示方向)，擺臂以定位鉸接軸13為支撐點順時針轉動(以圖3為基準)，拉動叉體向前運動，帶動兩平行四邊形機構收攏，第一鉸接軸和第三鉸接軸之間距離變大，因此會向上頂推機架後部，此時尾輪在叉體的作用下也會朝著機架前部發生一定距離的水平位移(擺動約5-15cm)，這兩個方向的運動合成後，機架尾部會以尾輪架為支點向上運動(圖3中實線箭頭所示方向，此時第一鉸接軸上的尾輪軸套沿著尾輪架上升)。活塞杆伸出同時也帶動了升降臂做順時針轉動，從而帶動機架前部向上運動，實現了機架前部和後部一同平穩升起。當插秧機遇到地面下沉時，仿形浮板觸發升降油缸活塞杆收縮，如圖4中虛線箭頭所示方向，也可人工操作升降控制杆下降或由外部信號觸發升降機構下降)，實現機架後部下降(圖4中實線箭頭所示方向)；同時，活塞杆收縮帶動升降臂逆時針轉動，實現機架前部和後部一同平穩下降。同理，在此過程中尾輪在叉體的作用下會朝著機架後部發生一定距離的水平位移(擺動約5-15cm)。尚需說明的是通常情況下(插秧機放置在水平面時)，以第一鉸接軸和第一連杆的其中一個交點為基準作一條垂線，所述尾輪軸套的軸線位於該垂線的後側(即尾輪架位於垂線的後側)，當叉體向前運動時，該尾輪架朝著垂線擺動，從而高度上升，朝上頂推機架；當叉體向後運動時的情況與此相反。
本發明可適用於不用類型的輪式手扶農業機械，機體前後部分的升降幅度在一定範圍內可調。
權利要求
1.可作機架升降運動的步行式水稻插秧機輔助行走裝置，其特徵在於該輔助行走裝置包括設置在插秧機後部的用於調節方向的尾輪(1)，該尾輪的尾輪架(2)通過一對稱伸縮四桿機構安裝在插秧機後部的秧盤(19)下方，所述輔助行走裝置還設有一連杆機構，該連杆機構的前端與機架(10)上的升降油缸(9)連接，後端與所述對稱伸縮四桿機構連接以帶動機架升降。
2.根據權利要求I所述的可作機架升降運動的步行式水稻插秧機輔助行走裝置，其特徵在於所述對稱伸縮四桿機構包括對稱布置在尾輪架左右兩側的兩個平行四邊形機構，兩平行四邊形機構的節點之間分別通過鉸接軸連接以保持同步運動，其中第一鉸接軸(17)與第三鉸接軸(18)處於對角線位置，第二鉸接軸(16)與第四鉸接軸(4)處於對角線位置，第一鉸接軸和第二鉸接軸固定在秧盤下方的機架上，第一鉸接軸和第三鉸接軸上分別安裝有一尾輪軸套(3)，所述尾輪架的上部可滑動地安裝在兩尾輪軸套中。
3.根據權利要求I或2所述的可作機架升降運動的步行式水稻插秧機輔助行走裝置，其特徵在於所述連杆機構包括依序鉸接的叉體(15)、擺臂(5)和推桿(7);所述叉體後部的分叉端插入兩平行四邊形機構之間並鉸接在第三鉸接軸上，叉體的前部與擺臂的下端鉸接，擺臂的中部鉸接在機架的橫梁(11)上，擺臂的上端與推桿的尾端鉸接，推桿的前端與升降油缸的活塞杆(8)連接。
4.根據權利要求3所述的可作機架升降運動的步行式水稻插秧機輔助行走裝置，其特徵在於所述平行四邊形機構包括依次循環鉸接連成封閉圖形的第一連杆(20)、秧盤(19)、第三連杆(21)、第四連杆(21)。
全文摘要
本發明涉及一種步行式水稻插秧機的輔助行走裝置。所要解決的技術問題是提供的插秧機能在無人駕駛狀態下平穩行走，同時又能作機架的升降運動，以適應無人駕駛的需要。技術方案是可作機架升降運動的步行式水稻插秧機輔助行走裝置，其特徵在於該輔助行走裝置包括設置在插秧機後部的用於調節方向的尾輪，該尾輪的尾輪架通過一對稱伸縮四桿機構安裝在插秧機後部的秧盤下方，所述輔助行走裝置還設有一連杆機構，該連杆機構的前端與機架上的升降油缸連接，後端與所述對稱伸縮四桿機構連接以帶動機架升降。
文檔編號A01B51/00GK102626015SQ201210073058
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月19日 優先權日2012年3月19日
發明者唐澤華, 楊蒙愛, 武傳宇, 竇爭寶, 蔡麗苑 申請人:浙江理工大學