一种农用电动移动平台

技术领域

本发明涉及农用底盘技术领域，特别是涉及一种农用电动移动平台。

背景技术

随着农业科技水平的不断提高，其对农用机械性能的要求也越来越高。农用移动平台作为一款专门针对农业作业的移动平台，其作业环境较差，由于土质松软、地形复杂等原因，会对其作业质量与安全性产生较大影响。因此农用移动平台必须具有较强的稳定性、适用性和通过性。目前市场上的农用移动平台能够满足最基本的一些农业作业需求，但在结构、转向方式等方面较为短板，无法适应中高复杂程度的农田环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种农用电动移动平台，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单、适用性好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种农用电动移动平台，包括对称设置的前桥和后桥，所述前桥和后桥两端分别连接有转向单元，所述转向单元包括车轮总成，所述转向单元能够控制所述车轮总成的驱动与转向；所述前桥和后桥上方设置有底盘支架，所述底盘支架一端通过支架支撑装置与所述后桥连接，另一端通过浮动装置与所述前桥连接；所述底盘支架能够绕所述浮动装置水平布置的浮动轴转动。本发明采用四轮独立驱动、转向的方式，共设置四个转向单元与前后桥连接，前后桥连接底盘支架；通过对四个转向单元的独立控制可以使移动平台实现直线行驶、斜向平移、横向平移、前轮转向、后轮转向、四轮转向与原地旋转等多种运动方式；移动平台行走与转向的驱动力分别由轮毂电机与转向电机提供；轮毂电机内置于车轮总成中，转向电机与车轮总成及其相关传动部件组成转向单元。

可选的，所述浮动装置包括通过浮动轴支撑安装件固定设置于所述前桥顶部的浮动轴支撑部件，两个所述浮动轴支撑部件水平对称布置，所述浮动轴固定设置于所述浮动轴支撑部件顶部的弧形凹槽内，所述浮动轴与所述前桥垂直布置；所述底盘支架靠近所述前桥的一端底部通过桥座安装件固定连接有两个对称布置的浮动桥座，所述浮动桥座底部的弧形槽活动卡接于所述浮动轴上。

可选的，还包括浮动限位装置，所述浮动限位装置包括固定设置于所述底盘支架靠近所述前桥一端的橡胶块，两个所述橡胶块分别通过橡胶块安装件固定设置于所述底盘支架底部两侧。

可选的，所述转向单元包括竖直设置的转向柱总成，所述转向柱总成底部固定连接有车轮支撑架，所述车轮支撑架底部连接有所述车轮总成；所述转向柱总成顶部传动连接有转向轴；所述转向柱总成上方套设有转向套，所述转向套和所述转向柱总成之间通过轴承传动连接；所述转向套外侧对称设置有两个转向套连接板，两个转向套连接板之间连接有转向单元连接件，所述转向单元连接件端部穿过所述转向套连接板后固定连接有转向单元连接件螺母，所述转向套通过加强板与所述转向套连接板固定连接，位于一侧的所述转向套连接板与所述前桥或后桥连接；所述转向套连接板顶部安装有组合安装板，所述组合安装板上通过齿轮箱连接件固定设置有齿轮箱，所述组合安装板一侧设置有转向电机，所述转向电机通过扭矩限制器与所述齿轮箱的输入轴传动连接，其目的是为了在转向系统发生故障时，限制传递扭力，避免转向电机由于转向阻力过大而产生故障，所述转向轴顶部与所述齿轮箱的输出轴通过键传动连接。

可选的，所述齿轮箱的上壳体顶部通过角度传感器安装部件连接有角度传感器，角度传感器安装部件包括安装板、定距管以及相应安装螺栓副，所述角度传感器与所述齿轮箱的输出轴顶端同轴连接，二者采用紧定螺钉连接。

可选的，所述转向柱总成包括依次传动连接的上转向柱、中转向柱和下转向柱，所述转向套设置于所述上转向柱外部，所述转向轴与所述上转向柱传动连接，所述下转向柱底部与所述车轮支撑架固定连接；所述下转向柱侧壁上固定安装有转向限位装置，所述转向限位装置能够限制所述转向柱总成的转动角度。

可选的，所述转向限位装置包括与所述下转向柱侧壁固定连接的支座，所述支座顶部安装有竖直设置的限位螺栓，所述限位螺栓顶部固定安装有转向限位板，所述转向套底部开设有圆弧孔，所述转向限位板活动设置于所述圆弧孔内，在转向时可以限制转向柱的旋转角度。

可选的，所述转向轴上套设有防脱限位板，所述防脱限位板上方设置有圆螺母，所述圆螺母与所述转向轴固定螺纹连接，所述防脱限位板位于所述组合安装板上方，移动平台整体抬起时，防脱限位板卡在转向套上端，防止转向柱整体由于重力脱落。

可选的，所述转向套内壁对称开设有两个上下布置的轴承安装槽，两个所述轴承分别布置于两个所述轴承安装槽内，且所述轴承一侧分别与所述转向套内部的端面抵接，所述轴承另一侧连接有轴承密封件，所述转向套内壁的两端分别固定设置有一个孔用挡圈，所述轴承密封件远离所述轴承的一端与所述孔用挡圈固定抵接；所述上转向柱外壁与所述轴承过盈配合连接。

可选的，所述车轮总成包括轮毂和轮胎，所述轮毂传动连接有轮毂电机，所述轮毂上安装有碟刹；所述车轮支撑架底部通过轮轴与所述轮毂转动连接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的农用电动移动平台，采用四轮独立驱动与转向，可以实现对每个转向单元的独立控制，可以实现多种运动方式，具有较强的通过性。加装扭矩限制器，增强了转向电机的安全保护。结构紧凑，各部件之间装配较为简单。通过控制四个车轮的偏转角度，可以使移动平台实现直线行驶、斜向平移、横向平移、前轮转向、后轮转向与原地旋转等多种运动方式。四个车轮旋转方向相同时，车轮方向平行于底盘支架，可以使移动平台实现直线行驶；车轮方向垂直于底盘支架，可以使移动平台实现横向移动；车轮方向与底盘支架成一定角度且四个车轮相互平行时，可以使移动平台实现斜向移动；只驱动两前轮或者两后轮偏转时，可以使移动平台实现前轮转向和后轮转向；同时驱动四轮偏转时，可以使移动平台实现四轮转向。移动平台前后两轮分别往两个方向的内侧旋转45°，左侧两轮旋转方向相同，右侧两轮旋转方向相同，左侧与右侧旋转方向相反，可以使移动平台实现原地旋转。

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为本发明提供的农用电动移动平台的整机图；

图2为本发明提供的农用电动移动平台的俯视图；

图3本发明提供的农用电动移动平台的浮动装置及浮动限位装置图；

图4本发明提供的农用电动移动平台的转向单元的整体图；

图5为本发明提供的农用电动移动平台的部分转向单元剖视图；

附图标记说明：1-后桥、2-底盘支架、3-左侧转向单元、4-右侧转向单元、5-浮动装置、6-前桥、7-转向单元连接件、8-桥座安装件、9-浮动桥座、10-浮动轴、11-浮动轴支撑部件、12-浮动轴支撑安装件、13-橡胶块、14-橡胶块安装件、15-支座、16-限位螺栓、17-转向限位板、18-加强板、19-转向套、20-防脱限位板、21-角度传感器、22-角度传感器安装部件、23-齿轮箱、24-齿轮箱连接件、25-转向电机、26-扭矩限制器、27-组合安装板、28-转向套连接板、29-转向单元连接件螺母、30-转向柱总成、31-车轮支撑架、32-轮胎、33-轮毂、34-轮毂电机、35-碟刹、36-下转向柱、37-中转向柱、38-上转向柱、39-转向轴、40-圆螺母、41-孔用挡圈、42-轴承密封件、43-轴承。

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农用电动移动平台，以解决上述现有技术存在的问题，结构简单、适用性好。

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。

本发明提供一种农用电动移动平台，如图1、图2、图3、图4和图5所示，包括对称设置的前桥6和后桥1，前桥6和后桥1两端分别连接有转向单元，转向单元分为前左、前右、后左、后右四个转向单元，四个转向单元，左侧两转向单元相同，右侧两转向单元相同，分别为前桥6和后桥1左右两端的左侧转向单元3和右侧转向单元4。左侧转向单元3与右侧转向单元4的车轮支撑架31与转向限位装置相对于转向柱总成30轴向方向的安装角度与安装位置不同，其余结构与安装方式完全相同；转向单元包括车轮总成，转向单元能够控制车轮总成的驱动与转向，车轮总成包括轮毂33和轮胎32，轮毂33传动连接有轮毂电机34，轮毂33上安装有碟刹35；车轮支撑架31底部通过轮轴与轮毂33转动连接；前桥6和后桥1上方设置有底盘支架2，底盘支架2一端通过支架支撑装置与后桥1连接，另一端通过浮动装置5与前桥6连接；底盘支架2能够绕浮动装置5水平布置的浮动轴10转动。四个车轮旋转方向相同时，车轮方向平行于底盘支架2，可以使移动平台实现直线行驶；车轮方向垂直于底盘支架2，可以使移动平台实现横向移动；车轮方向与底盘支架2成一定角度且四个车轮相互平行时，可以使移动平台实现斜向移动；只驱动两前轮或者两后轮偏转时，可以使底盘实现前轮转向和后轮转向；同时驱动四轮偏转时，可以使移动平台实现四轮转向。移动平台前后两轮分别往两个方向的内侧旋转45°，左侧两轮旋转方向相同，右侧两轮旋转方向相同，左侧与右侧旋转方向相反，可以使移动平台实现原地旋转。

具体的，浮动装置5包括通过浮动轴支撑安装件12固定设置于前桥6顶部的浮动轴支撑部件11，两个浮动轴支撑部件11水平对称布置，浮动轴10固定设置于浮动轴支撑部件11顶部的弧形凹槽内，浮动轴10与前桥6垂直布置；底盘支架2靠近前桥6的一端底部通过桥座安装件8固定连接有两个对称布置的浮动桥座9，浮动桥座9底部的弧形槽活动卡接于浮动轴10上，浮动桥座9分为结构相同的两部分，对置安装，采用螺栓固定安装在底盘支架2上；浮动桥与浮动桥座9安装孔同轴安装，从而实现前桥6围绕浮动轴10中心进行转动。进一步优选的，还包括浮动限位装置，浮动限位装置包括固定设置于底盘支架2靠近前桥6一端的橡胶块13，两个橡胶块13分别通过橡胶块安装件14固定设置于底盘支架2底部两侧，限制前桥转动角度的同时起到缓冲作用，限制前桥6的转动角度±11.5°。

转向单元包括竖直设置的转向柱总成30，转向柱总成30底部固定连接有车轮支撑架31，车轮支撑架31底部连接有车轮总成；转向柱总成30顶部传动连接有转向轴39；转向柱总成30上方套设有转向套19，转向套19和转向柱总成30之间通过轴承43传动连接；转向套19外侧对称设置有两个转向套连接板28，两个转向套连接板28之间连接有转向单元连接件7，转向单元连接件7端部穿过转向套连接板28后固定连接有转向单元连接件螺母29，转向套19通过加强板18与转向套连接板28固定连接，位于一侧的转向套连接板28与前桥6或后桥1连接；转向套连接板28顶部安装有组合安装板27，组合安装板27上通过齿轮箱连接件24固定设置有齿轮箱23，齿轮箱23选用二级减速齿轮箱，减速比1:2。组合安装板27一侧设置有转向电机25，转向电机25通过扭矩限制器26与齿轮箱23的输入轴传动连接，扭矩限制器26选用动态扭矩限制器RTL65-2-20，限制扭矩范围为13.7-53.9Nm，转向轴39顶部与齿轮箱23的输出轴传动连接。转向电机25由24V、200W的直流无刷电机和减速比为40的减速器组成，其额定输出扭矩和转速分别为18N·m和100r/min。齿轮箱23的上壳体顶部通过角度传感器安装部件22连接有角度传感器21，角度传感器21与齿轮箱23的输出轴顶端同轴连接，角度传感器21选用非接触式霍尔角度传感器，以模拟电压的形式反馈角度值；角度传感器21输出模拟电压信号的范围是0-5V，角度测量范围0-180°。

转向柱总成30包括依次传动连接的上转向柱38、中转向柱37和下转向柱36，转向套19设置于上转向柱38外部，转向轴39与上转向柱38传动连接，下转向柱36底部与车轮支撑架31固定连接；下转向柱36侧壁上固定安装有转向限位装置，转向限位装置能够限制转向柱总成30的转动角度。转向限位装置包括与下转向柱36侧壁固定连接的支座15，支座15顶部安装有竖直设置的限位螺栓16，限位螺栓16顶部固定安装有转向限位板17，转向套19底部开设有圆弧孔，转向限位板17活动设置于圆弧孔内，长圆弧孔会限制其转动角度，限制角度范围±100°。转向轴39上套设有防脱限位板20，防脱限位板20上方设置有圆螺母40，圆螺母40与转向轴39固定螺纹连接，防脱限位板20位于组合安装板27上方，圆螺母40将防脱限位板20锁紧在转向轴39上，底盘整体抬起时，防脱限位板20卡在转向套19上端，以防止转向柱总成30、车轮支撑架31、车轮总成由于重力脱落。转向套19内壁对称开设有两个上下布置的轴承安装槽，两个轴承43分别布置于两个轴承安装槽内，且轴承43一侧分别与转向套19内部的端面抵接，轴承43另一侧连接有轴承密封件42，转向套19内壁的两端分别固定设置有一个孔用挡圈41，轴承密封件42远离轴承43的一端与孔用挡圈41固定抵接；上转向柱38外壁与轴承43过盈配合连接。

本发明工作过程为：

转向部分：转向电机25通过扭矩限制器26带动齿轮箱23工作，齿轮箱23输出轴带动转向柱总成30旋转，转向柱总成30带动车轮支撑架31旋转，从而实现车轮的偏转；角度传感器21连接齿轮箱23输出轴上端，测取车轮的实际偏转角度并将测取值进行反馈；转向柱总成30通过轴承43与转向套19配合连接，使得整车重力依次通过转向套19、轴承43、转向柱总成30、车轮支撑架31传递到车轮。其中，扭矩限制器26可以在转向系统发生故障时保护转向电机25。通过控制四个车轮的偏转角度，可以使移动平台实现直线行驶、斜向平移、横向平移、前轮转向、后轮转向、四轮转向与原地旋转等多种运动方式。转向限位板17通过限制转向柱总成30上限位螺栓16的转动角度，来限制整体的转向角度。

行走部分：轮毂电机34驱动车轮旋转，实现移动平台行走。

前桥浮动部分：前桥6上可以通过其上安装的浮动轴10围绕安装在底盘支架2上的桥座安装孔轴线进行旋转，可以实现两前轮接触的地面不在同一水平位置时保证移动平台整体的平衡。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明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方法及其核心思想；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。