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一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台

阅读：296发布：2021-03-27

专利汇可以提供一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台，该平台以中耕技术为基础，以田间管理技术为依托，以无人驾驶计算机控制技术为突破口，提升田间管理平台综合利用水平，包括人工驾驶操纵系统、田间管理平台底盘、悬挂系统、中耕机具、施肥机具、液压驱动系统、无人驾驶系统，无人驾驶系统一方面采用摄像用手机实时将所拍摄的图像发送到观察用手机上，操作人员能实时观察到多功能田间管理平台的工作情况、作物生长情况以及行进方向的路况；采用遥控技术与计算机控制系统相结合，操作人员根据所观察的情况作出判断并通过遥控器发出控制指令，控制多功能田间管理平台的运行。方法简单，易于实现。本发明具有较为广阔的应用前景和推广价值。，下面是一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台，其特征在于：其包括人工驾驶操纵系统、田间管理平台底盘、悬挂系统、方向盘转向系统、中耕机具、施肥机具、液压驱动系统、中耕刀具传动机构、无人驾驶系统，所述田间管理平台底盘包括包括行进橡胶轮（1）、可转向支腿（3）、连接行进橡胶轮（1）与可转向支腿（3）的轮轴（2）、行进驱动液压马达（32）、被可转向支腿（3）支撑的平台机架（7）、设于平台机架（7）上的柴油发动机（8）、计算机控制系统（9）、与柴油发动机（8）连接的脚油门（13）、与脚油门（13）连接的方向盘转向杆（10）、与方向盘转向杆（10）连接的方向盘（11）以及手动/电磁液压控制阀组（12）。
2.根据权利要求1所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台，其特征在于：一台行进驱动液压马达（32）与一只行进橡胶轮（1）经一根轮轴（2）同轴安装并驱动其回转运动，又一根轮轴（2）可动安装于一支可转向支脚（3）下方，一支可转向支脚（3）上侧可动联接安装于平台机架（7）的一角，形成一条可万向运动的腿。
3.根据权利要求1所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台，其特征在于：在脚油门（13）上安装了油门无人驾驶步进电机及其传动机构，油门无人驾驶步进电机及其传动机构包括油门无人驾驶步进电机（201）、与油门无人驾驶步进电机（201）连接的油门主从动齿轮（202、203），与主从动齿轮（202、203）连接的脚踏板（204）、油门拉杆（205）以及油门底座（206），油门无人驾驶步进电机（201）与油门主动齿轮（202）同轴安装驱动油门从动齿轮（203）旋转。
4.根据权利要求1所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台，其特征在于：所述方向盘转向系统包括上述的方向盘（11）、转向机构、上述的方向盘转向杆（10），所述的转向机构包括转向销（4）、与转向销（4）连接的转向曲柄（5）、与转向曲柄（5）连接的转向连杆（6）以及中间转向连杆（23）。
5.根据权利要求1所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台，其特征在于：所述悬挂系统包括悬挂机架（18）、中耕机具升降液压缸（16）、与悬挂机架（18）铰接的悬挂连杆（17）、与悬挂连杆（17）铰接的中耕机具升降液压缸（16），悬挂连杆（17）与平台支架（7）铰接，分别在平台支架（7）两侧组成两组铰链平行四边机构，中耕机具升降液压缸（16）一段铰接于悬挂连杆（17）中间、一段铰接于平台支架（7）上。
6.根据权利要求1所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台，其特征在于：所述中耕机具包括中耕支架（20）、与中耕支架（20）连接的中耕机具底座（15）、中耕刀具刀座（31）、与中耕刀具刀座（31）焊接的中耕回转刀具转轴（30）、中耕刀具（22）及其传动机构。
7.根据权利要求1所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台，其特征在于：所述中耕刀具传动机构包括中耕回转刀具转轴（30）、中耕回转刀具驱动液压马达（33）、与中耕回转刀具驱动液压马达（33）连接的中耕回转驱动联轴器（34）、中耕传动链（35）、中耕回转刀具驱动轴（36）、与中耕回转刀具驱动轴（36）连接的中耕主动链轮（37）、与中耕主动链轮（37）连接的轴承座（38）、中耕从动链轮（42），中耕回转刀具驱动液压马达（33）与中耕回转刀具驱动轴（36）由中耕回转驱动联轴器（34）相连，中耕回转刀具驱动轴（36）由三只轴承座（38）支承于悬挂机架（18）上，中耕回转刀具驱动轴（36）上分布安装有四组与中耕刀具（22）相应位置的中耕链传动机构的四只中耕主动链轮（37），中耕主动链轮（37）、中耕传动链（35）、中耕从动链轮组成中耕链传动机构，中耕支架（20）为中空结构，中耕从动链轮（42）安装于中耕回转刀具转轴（30）上。
8.根据权利要求1所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台，其特征在于：所述液压驱动系统包括液压油泵（25）、手动/电磁液压控制阀组（12）、油路管线、行进驱动液压马达（32）、中耕回转刀具驱动液压马达（34）、中耕机具升降液压缸（16）、调速节流阀（501）、过滤器（502）、四等分分流器（504）、二等分分流器（506）、喷药机具收放液压缸（509）、油箱（27）组成，手动/电磁液压控制阀组（12）为四只三位四通手动/电磁液压方向控制阀组成，分别是行进驱动液压马达用手动/电磁液压控制阀（503）、中耕回转刀具驱动液压马达用手动/电磁液压控制阀（507）、喷药机具收放液压缸用手动/电磁液压控制阀（508）、中耕机具升降液压缸用手动/电磁液压控制阀（505）。
9.根据权利要求1所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台，其特征在于：所述施肥机具包括排肥器（28）、排肥轴及其联轴器（39）、肥箱（19）、导肥管（21）、导肥斗（40）以及施肥步进电机（41）。
10.根据权利要求1所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台，其特征在于：所述人工驾驶操纵系统包括所述的方向盘（11）、手动/电磁液压控制阀组的所有手动操作手柄、所述的脚油门（13）、座椅（14），所述无人驾驶系统包括遥控器、计算机控制系统、手动/电磁液压控制阀组的所有电磁线圈、柴油发动机油门无人驾驶步进电机（201）及其控制器、无人驾驶转向步进电机及其控制器、前进速度传感器及其信号处理电路、施肥步进电机（41）及其控制器、摄像用手机及其充电器、观察用手机及其充电宝、48V 电池组。

说明书全文

一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台

[0001]技术领域：
本发明属于自动化农业的生产与检测领域，尤其涉及一种无人驾驶多功能中耕田间管
理平台。

[0002]背景技术：
由于田间管理的工作过程工作量大、需要完成的项目数量也多，田间管理机械的另一
个发展方向就是采用田间管理机具一体化作业平台，专业设计、专业制造，容易实现标准化、规范化、专业化配套。本发明以施肥、中耕技术为主，设计了一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台，可以完成中耕、施肥、除草、培土等多种功能。中耕技术机具通过悬挂方式与田间管理平台连接，综合利用悬挂系统。

[0003] 中耕是指对土壤进行浅层翻倒、疏松表层土壤。目的:主要是松动表层土壤，一般结合除草，在降雨、灌溉后以及土壤板结时进行。在北美苗圃业，田间栽培大苗多采用中耕锄草，即起到松土结合除草作用，又避免使用除草剂对环境的污染。作用:是作物生育期中在株行间进行的表土耕作。可采用手锄、中耕犁、齿耙和各种耕耘器等工具。中耕可疏松表土、增加土壤通气性、提高地温，促进好气微生物活动和养分有效化、去除杂草、促使根系伸展、调节土壤水分状况。

[0004] 中耕的时间和次数因作物种类、苗情、杂草和土壤状况而异。一般旱地作物大豆大田中耕在苗期和封行前，水稻在分蘖期进行。一季作物约中耕3～4次。如作物生育期长、封行迟、田间杂草多、土壤粘重，可增加中耕次数，以保持地面疏松、无杂草为度。中耕深度一般掌握浅-深-浅的原则。在作物全生育期间，中耕深度一般掌握浅-深-浅的原则。即作物苗期根系分布较浅，可增加中耕次数，中耕亦宜浅以免伤根；作物生育中期加深中耕深度有促进根系发育的效果；在生育后期作物将封行时，植株繁茂，一季作物约中耕3～4次。以破除土壤板结合中耕将土壅向植株基部，或培高成垄的措施，称为培土。多用于块根、块茎和高秆谷类作物，以增厚土层、提高土温、覆盖肥料和压埋杂草，并有促进作物地下部分发达和防止高秆作物倒伏的作用。花生培土还可缩短果针入土的距离，减少秕果率。培土一般在第2～3次中耕时进行。土壤干旱时中耕可切断表土毛细管，过早或壅土过高会妨碍次生根发育，也是调节土壤水分状况的重要手段。影响茎秆长粗。

[0005] 中耕机的主要工作部件分为锄铲式和回转式两大类。

[0006] 其中，锄铲式应用较广，按作用分为除草铲、松土铲和培土铲三种类型。一、除草铲：除草铲分为单翼式、双翼式和通风式三种。单翼铲用于作物早期除草，工作深度一般不超过6厘米。它由水平锄铲和竖直护板两部分组成。前者用于锄草和松土，后者可防止土块压苗，护板下部有刃口，可防止挂草堵塞。中耕时单翼铲分别置于幼苗的两侧，所以有左翼铲和右翼铲两种类型，在安装时必须注意。双翼除草铲的作用与单翼除草铲相同，通常与单翼除草铲配合使用。二、松土铲：松土铲用于作物的行间松土，它使土壤疏松但不翻转，松土深度可达13-16厘米。松土铲由铲尖和铲柄两部分组成。铲尖是工作部分，它的种类很多，常用的有凿形、箭形和桦形三种。凿形松土铲的宽度很窄，它利用铲尖对土壤过程中产生的扁形松土区来保证松土宽度。这种松土铲过去应用的较多。箭形松土铲的铲尖呈三角形，工作面为凸曲面，耕后土壤松碎，沟底比较平整，松土质量较好。我国新设计的中耕机上，大多已采用了这种松土铲。桦式松土铲适用于垄作地第一次中耕松土作业，铲尖呈三角形，工作面为凸曲面，与箭形松土铲相似，只是翼部向后延伸比较长。三、培土铲：用途是培土和开沟起垄。按工作面的类型可分为曲面型和平面型两种。曲面型：它的铲尖和铲胸部分为圆弧曲面，碎土能力强，左、右培土壁为半螺旋曲面，翻土能力较强，因而在作业时，可将行间土壤松碎，翻向两侧。培土铲的铲尖较窄，所开的沟底宽度窄，且对垄侧的除草性能较强。培土铲与铲胸铰连，左、右培土壁的张度由调节壁调节和控制，调节范围为275-430毫米，可满足常用行距的培土和开沟需要。在我国北方平原旱作地区广泛使用。平面型：这种培土铲适用于东北垄作地区。它主要是用于锄草和松土，安装培土板后还可以起垄培土。通常，在第一次中耕松土时，用幅宽为200毫米的三角犁桦，不带培土板；第二次松土时，用幅宽为250毫米的三角犁钵，培土板调到中间位置；第三次中耕松土时，用幅宽为350毫米的三角犁钵，培土板调到偏大或最大张角位置。

[0007] 田间管理平台是针对田间管理需要而开发的一种新型田间管理机械结构形式，高地隙机械主要解决了传统动力机械地隙问题，主要用于喷施药，未能进一步拓展到田间管理整个过程，而本发明所述的多功能田间管理平台以田间管理技术为基础，将田间管理多种功能集中于一体中，具有成本低、功能多、适用性广等特点，并能实现旋耕作业。目前的研究主要实现田间喷药。

[0008] 另外，农业机械的驾乘性能在大部分的农业机械中较少被涉及，而在实际生产操作中，由于农业机械的工作环境较差、地形复杂以及农业机械本身的振动，对农业机械的驾驶驾驶员来说，身体极易受到伤害，特别是腰椎部分，而现代农业机械的速度越来越快，对人的腰部冲击增大，伤害更大。因此实现无人驾驶是一种未来发展的必然趋势。农业机械的无人驾驶和在公路上的无人驾驶有许多的不同，因此不能照搬汽车无人驾驶技术。田间管理平台的运动比较单一，在田间运动过程中，主要是前进、后退、转向及运行中的方向、速度调整，因此可以采用人工遥控方式的无人驾驶，方法简单易行，成本极低，而易于推广应用。

[0009] 因此，针对上述现有技术的需求，有必要提供一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台，以解决现有技术中的问题。

[0010]发明内容：
本发明的目的在于提供一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台，该平台是以中耕技术
为基础，以田间管理技术为依托的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台，完成中耕、除草、培土、松土、施肥、喷药、旋耕等功能，以无人驾驶控制技术为突破口，提升田间管理平台综合利用水平，使田间管理技术达到新的高度，该平台除了采用遥控技术与计算机控制技术相结合的无人驾驶系统外，还采用了现代手机的摄像及其功能软件的功能，实时将作物状态、平台行进路线路况、平台工作状况等图像发送到观察用手机，以便操作人员实时作出决策，发出控制指令，控制平台的运行，具有较高的应用推广价值和应用前景。

[0011] 本发明采用如下技术方案：一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台，其包括人工驾驶操纵系统、田间管理平台底盘、悬挂系统、方向盘转向系统、中耕机具、施肥机具、液压驱动系统、中耕刀具传动机构、无人驾驶系统，所述田间管理平台底盘包括包括行进橡胶轮、可转向支腿、连接行进橡胶轮与可转向支腿的轮轴、行进驱动液压马达、被可转向支腿支撑的平台机架、设于平台机架上的柴油发动机、计算机控制系统、与柴油发动机连接的脚油门、与脚油门连接的方向盘转向杆、与方向盘转向杆连接的方向盘以及手动/电磁液压控制阀组。

[0012] 进一步地，一台行进驱动液压马达与一只行进橡胶轮经一根轮轴同轴安装并驱动其回转运动，又一根轮轴可动安装于一支可转向支脚下方，一支可转向支脚上侧可动联接安装于平台机架的一角，形成一条可万向运动的腿。

[0013] 进一步地，在脚油门上安装了油门无人驾驶步进电机及其传动机构，油门无人驾驶步进电机及其传动机构包括油门无人驾驶步进电机、与油门无人驾驶步进电机连接的油门主从动齿轮，与主从动齿轮连接的脚踏板、油门拉杆以及油门底座，油门无人驾驶步进电机与油门主动齿轮同轴安装驱动油门从动齿轮旋转。

[0014] 进一步地，所述方向盘转向系统包括上述的方向盘、转向机构、上述的方向盘转向杆，所述的转向机构包括转向销、与转向销连接的转向曲柄、与转向曲柄连接的转向连杆以及中间转向连杆。

[0015] 进一步地，所述悬挂系统包括悬挂机架、中耕机具升降液压缸、与悬挂机架铰接的悬挂连杆、与悬挂连杆铰接的中耕机具升降液压缸，悬挂连杆与平台支架铰接，分别在平台支架两侧组成两组铰链平行四边机构，中耕机具升降液压缸一段铰接于悬挂连杆中间、一段铰接于平台支架上。

[0016] 进一步地，所述中耕机具包括中耕支架、与中耕支架连接的中耕机具底座、中耕刀具刀座、与中耕刀具刀座焊接的中耕回转刀具转轴、中耕刀具及其传动机构。

[0017] 进一步地，所述中耕刀具传动机构包括中耕回转刀具转轴、中耕回转刀具驱动液压马达、与中耕回转刀具驱动液压马达连接的中耕回转驱动联轴器、中耕传动链、中耕回转刀具驱动轴、与中耕回转刀具驱动轴连接的中耕主动链轮、与中耕主动链轮连接的轴承座、中耕从动链轮，中耕回转刀具驱动液压马达与中耕回转刀具驱动轴由中耕回转驱动联轴器相连，中耕回转刀具驱动轴由三只轴承座支承于悬挂机架上，中耕回转刀具驱动轴上分布安装有四组与中耕刀具相应位置的中耕链传动机构的四只中耕主动链轮，中耕主动链轮、中耕传动链、中耕从动链轮组成中耕链传动机构，中耕支架为中空结构，中耕从动链轮安装于中耕回转刀具转轴上。

[0018] 进一步地，所述液压驱动系统包括液压油泵、手动/电磁液压控制阀组、油路管线、行进驱动液压马达、中耕回转刀具驱动液压马达、中耕机具升降液压缸、调速节流阀、过滤器、四等分分流器、二等分分流器、喷药机具收放液压缸、油箱组成，手动/电磁液压控制阀组为四只三位四通手动/电磁液压方向控制阀组成，分别是行进驱动液压马达用手动/电磁液压控制阀、中耕回转刀具驱动液压马达用手动/电磁液压控制阀、喷药机具收放液压缸用手动/电磁液压控制阀、中耕机具升降液压缸用手动/电磁液压控制阀。

[0019] 进一步地，所述施肥机具包括排肥器、排肥轴及其联轴器、肥箱、导肥管、导肥斗以及施肥步进电机。

[0020] 进一步地，所述人工驾驶操纵系统包括所述的方向盘、手动/电磁液压控制阀组的所有手动操作手柄、所述的脚油门、座椅，所述无人驾驶系统包括遥控器、计算机控制系统、手动/电磁液压控制阀组的所有电磁线圈、柴油发动机油门无人驾驶步进电机及其控制器、无人驾驶转向步进电机及其控制器、前进速度传感器及其信号处理电路、施肥步进电机及其控制器、摄像用手机及其充电器、观察用手机及其充电宝、48V 电池组。

[0021] 本发明具有如下有益效果：本发明的无人驾驶多功能中耕田间管理平台以中耕技术为基础，以田间管理技术为依托，以无人驾驶控制技术为突破口，提升田间管理平台综合利用水平，完成中耕、除草、培土、施肥等功能，也能完成旋耕、开沟等功能，田间管理平台的应用范围广泛，一机多能，一台抵多台，成本低，为了减少人工驾驶对人的身体伤害，采用遥控技术、手机通信功能与计算机控制技术相结合，实现无人驾驶。

[0022]附图说明：
图1是本发明无人驾驶多功能中耕田间管理平台结构示意图；
图2是本发明无人驾驶多功能中耕田间管理平台结构另一角度的示意图；
图3是本发明无人驾驶多功能中耕田间管理平台中中耕机具的示意图；
图4是本发明无人驾驶多功能中耕田间管理平台中中耕机具的部分示意图；
图5是本发明无人驾驶多功能中耕田间管理平台中方向盘转向系统的部分示意图；
图6是本发明无人驾驶多功能中耕田间管理平台中油门无人驾驶步进电机及其传动机
构的部分示意图；
图7是本发明无人驾驶多功能中耕田间管理平台中油门无人驾驶步进电机及其传动机
构的部分示意图；
图8是本发明无人驾驶多功能中耕田间管理平台中锄铲类中耕机具的示意图；
图9是本发明无人驾驶多功能中耕田间管理平台的部分结构示意图；
图10是本发明无人驾驶多功能中耕田间管理平台中旋耕链传动机构的示意图；
图11是本发明无人驾驶多功能中耕田间管理平台中液压驱动系统的示意图。

[0023] 其中：行进橡胶轮1、轮轴2、可转向支腿3、转向销4、转向曲柄5、转向连杆6、平台机架7、柴油发动机8、计算机控制系统9、方向盘转向杆10、方向盘11、手动/电磁液压控制阀组12、手动操作手柄12’、脚油门13、座椅14、中耕机具底座15、中耕机具升降液压缸16、悬挂连杆17、悬挂机架18、肥箱19、中耕支架20、导肥管21、中耕刀具22、中间转向连杆23、联轴器
24、液压油泵25、液压油泵 26、油箱27、排肥器28、排肥口29、中耕回转刀具转轴30、中耕刀具刀座31、行进驱动液压马达32、中耕回转刀具驱动液压马达33、中耕回转驱动联轴器34、中耕传动链35、中耕回转刀具驱动轴36、中耕主动链轮37、轴承座38、排肥轴及其联轴器39、导肥斗40、施肥步进电机41、中耕从动链轮42 、从动转向齿轮43、转向步进电机44、转向主动齿轮45、油门无人驾驶步进电机201、油门主从动齿轮202、203、脚踏板204、油门拉杆205、油门底座206、锄铲刀具301、带护苗板302、旋耕刀轴安装前侧板401、旋耕刀轴402、旋耕刀轴安装后侧板403、旋耕主动链轮404、旋耕从动链轮406、旋耕链轮罩407、调速节流阀501、过滤器502、行进驱动液压马达用手动/电磁液压控制阀503、四等分分流器504、中耕机具升降液压缸用手动/电磁液压控制阀505、二等分分流器506、中耕回转刀具驱动液压马达用手动/电磁液压控制阀507、喷药机具收放液压缸用手动/电磁液压控制阀508、喷药机具收放液压缸509。

[0024]具体实施方式：
本发明公开了一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台，该平台是以中耕技术为基础，
以田间管理技术为依托的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台，完成中耕、除草、培土、松土、施肥、喷药、旋耕等功能，以无人驾驶控制技术为突破口，提升田间管理平台综合利用水平，使田间管理技术达到新的高度。

[0025] 本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台主要包括以下几部分：田间管理平台底盘、液压驱动系统、中耕机具、悬挂系统、施肥机具、人工驾驶操纵系统、无人驾驶系统等。田间管理平台底盘为四轮全液压驱动结构，是本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的基础支撑部件，具有转向系统和动力系统；中耕机具是本发明的工作部分，其上装有田间管理所需的刀具及其传动机构，主要实现培土、除草、施肥、旋耕等功能，通过悬挂系统与田间管理平台相连接；液压驱动系统是将田间管理平台底盘动力部件的机械动力转化为液压力，并再将其转化为机械动力，起着动力分散传递、改变运动方向的功能，达到驱动本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台实现前进、后退、转向以及中耕机具耕耘运动目的；人工驾驶操纵系统是操作人员通过手动方式操纵田间管理平台底盘的方向盘转向系统以及液压驱动系统的手动操纵手柄组，实现对本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的运行进行控制；无人驾驶系统能尽量减少人工操作时由于机械振动对人的身体造成较大的伤害，特别是保护长期从事农业机械操作人员的腰椎部，同时能大大减轻操作人员的劳动强度。无人驾驶系统采用遥控技术与计算机控制技术相结合，是在人工驾驶操纵系统的手动操纵机构基础上，增加了计算机控制系统能控制的电力驱动部件；另一方面，无人驾驶还采用了摄像手机和观察手机以及手机上的相关软件功能，实时拍摄到作物生长情况、行进路线路况以及本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的运行情况，操作人员由此作出判断，并遥控发出控制指令，由计算机控制系统进一步控制无人驾驶本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的运行。

[0026] 本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的布局设计。布局设计主要是指中耕机具在本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台所占据的位置。如果将中耕机具置于本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台后方，由于中耕机具的受力点在地面下，耕耘阻力向后，而中耕机具是悬挂在田间管理平台底盘，则会使本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台受到较大的翻转力矩作用，则不利于本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的稳定性；而将中耕机具放置于本发明所述的平台机架的下方，则中耕机具所产生的翻转力矩与本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台本身重力所产生的力矩相加保证了本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的稳定性和可靠性；另一方面，中耕机具置于平台机架下方，有利于缩短液压传动线路，减少功率损耗和制造成本。

[0027] 下面结合附图具体说明本发明的实施方式：以回转类中耕刀具为实例，本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台结构
和工作原理如附图1所示。为简化设计，附图1中未画出液压驱动系统及无人驾驶系统中电线电缆等管线连接方式。

[0028] 本发明所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台，其包括包括行进橡胶轮1、可转向支腿3、连接行进橡胶轮1与可转向支腿3的轮轴2、行进驱动液压马达32、被可转向支腿3支撑的平台机架7、设于平台机架7上的柴油发动机8、计算机控制系统9、与柴油发动机8连接的脚油门13、与脚油门13连接的方向盘转向杆10、与方向盘转向杆10连接的方向盘11以及手动/电磁液压控制阀组12。行进橡胶轮1包括四只，可转向支脚3包括四支，轮轴2包括四根，行进驱动液压马达32包括四台。一台行进驱动液压马达32与一只行进橡胶轮1经一根轮轴2同轴安装并驱动其回转运动，又一根轮轴2可动安装于一支可转向支脚3下方，一支可转向支脚3上侧可动联接安装于平台机架7的一角，形成一条可万向运动的腿。平台采用四轮全液压驱动方式，由液压驱动系统驱动四台行进驱动液压马达32的正转、反转、停止，实现本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的前进、后退、停止。柴油发动机8脚用操纵机构还有脚刹车，与本发明内容关系不大，不再详述。

[0029] 平台机架7设计高度在1.5m左右，前后长度在2.2m，左右宽度在1.8m，平台机架宽度与农作物的行距有关，本发明以每行农作物行距为60cm为设计标准。

[0030] 在脚油门13上安装了柴油发动机油门无人驾驶步进电机及其传动机构。油门无人驾驶步进电机及其传动机构包括油门无人驾驶步进电机201、与油门无人驾驶步进电机201连接的油门主从动齿轮202、203，与主从动齿轮202、203连接的脚踏板204、油门拉杆205以及油门底座206。油门底座206是油门无人驾驶步进电机及其传动机构的基础支撑件，将整个油门无人驾驶步进电机及其传动机构固定安装在平台架底面，油门无人驾驶步进电机201与油门主动齿轮202同轴安装驱动油门从动齿轮203旋转，拉动油门拉杆205控制油门的大小；人脚踩脚踏板204，带动油门拉杆205则实现了人工控制油门大小，从而控制柴油发动机的转速和功率输出。

[0031] 如图1、2、5所示，本发明所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台还包括方向盘转向系统，所述方向盘转向系统包括上述的方向盘11、转向机构、上述的方向盘转向杆10组成。所述的转向机构，转向机构包括转向销4、与转向销4连接的转向曲柄5、与转向曲柄5连接的转向连杆6以及中间转向连杆23。三根转向曲柄5一段分别固定安装于前两条可转向支脚3和方向盘转向杆10上，固定于两前可转向支脚3的两根转向曲柄5另一段分别铰接于中间转向连杆23，由此与中间转向连杆23、平台支架7组成铰链平行四边形连杆机构I；一段与固定连接于方向盘转向杆10的转向曲柄5另一段与转向连杆6铰接，转向连杆6通过转向销4与铰链平行四边形连杆机构I铰接。人工驾驶时操作人员操纵方向盘11带动方向盘转向杆10及固定于其上的转向曲柄5转动，拉动中间转向连杆23，经转向销4，带动铰链平行四边形连杆机构I的转向曲柄5转动，带动平台机架前面两支可转向支脚3同步转动相应的角度实现人工转向，且方向盘11转向与平台机架转向相同；无人驾驶时本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的转向控制，由图5所示，由转向步进电机44驱动转向主动齿轮
45，从而驱动从动转向齿轮43，而转向齿轮43与方向盘转向杆10同轴运转，由此驱动方向盘转向杆10带动手动转向机构实现转向。

[0032] 本发明所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台还包括悬挂系统，所述悬挂系统包括悬挂机架18、与悬挂机架18铰接的悬挂连杆17、与悬挂连杆17铰接的中耕机具升降液压缸16。悬挂连杆17与平台支架7铰接，分别在平台支架7两侧组成两组铰链平行四边机构，中耕机具升降液压缸16一段铰接于悬挂连杆17中间、一段铰接于平台支架7上，通过液压驱动系统控制两组中耕机具升降液压缸16同步伸缩驱动中耕机具的提升和下降，这样能保持悬挂机架18与平台支架7和地面的平行，刀具入土平稳。通过液压驱动系统控制中耕机具升降液压缸16的伸缩长度，由此中耕刀具入土深度可调。

[0033] 本发明所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台还包括中耕机具，所述中耕机具包括中耕支架20、与中耕支架20连接的中耕机具底座15、中耕刀具刀座31、与中耕刀具刀座31焊接的中耕回转刀具转轴30、中耕刀具22及其传动机构。总宽2.4m，作用于五行农作物。
本发明中中耕刀具以回转类中耕刀具22、锄铲刀具301为设计实例。

[0034] 如图1和图3所示，中耕机具按照所作用的五行农作物布置四小组中耕机具，中耕回转刀具刀轴长度为H2，组间间隔为H1应能保证农作物通过，且H1+H2=H=600mm。培土刀等回转类中耕刀具22固定安装于中耕刀具刀座31，而中耕刀具刀座31焊接于中耕回转刀具转轴30上，形成一组中耕回转刀具刀轴，且中耕回转刀具刀轴为中间位置布置中耕刀具传动机构，两侧布置中耕刀具，中耕刀具传动机构置于中耕机具底座15中空空间内，中耕回转刀具刀轴与中耕机具底座15形成轴向可旋转、径向固定联接，以上构成一小组回转类中耕机具；另一方面，如图8所示，非回转类中耕刀具锄铲刀具301无须传动机构，带护苗板302的锄铲刀具301与一锄铲刀具刀座（未图示）固定联接，锄铲刀具刀座与中耕机具底座15直接固定联接，以上形成一小组锄铲类中耕机具。

[0035] 如图10所示，旋耕刀轴402用于播种前的旋耕，为通长结构，设计方法与现有旋耕设计方法相同，此处不再详述。

[0036] 如图3所示，本发明所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台还包括中耕刀具传动机构，所述的中耕刀具传动机构包括中耕回转刀具转轴30、中耕回转刀具驱动液压马达33、与中耕回转刀具驱动液压马达33连接的中耕回转驱动联轴器34、中耕传动链35、中耕回转刀具驱动轴36、与中耕回转刀具驱动轴36连接的中耕主动链轮37、与中耕主动链轮37连接的轴承座38、中耕从动链轮42 。中耕回转刀具驱动液压马达33与中耕回转刀具驱动轴36由中耕回转驱动联轴器34相连，中耕回转刀具驱动轴36由三只轴承座38支承于悬挂机架18上，中耕回转刀具驱动轴36上分布安装有四组与中耕刀具22相应位置的中耕链传动机构的四只中耕主动链轮37；中耕主动链轮37、中耕传动链35、中耕从动链轮组成中耕链传动机构，中耕支架20为中空结构，以保证中耕链传动机构的传动空间，中耕从动链轮安装于中耕回转刀具转轴30 上。中耕回转刀具驱动液压马达33驱动中耕回转刀具驱动轴36、中耕链传动机构运动，从而驱动中耕回转刀轴运动，完成中耕作业。

[0037] 如图9及图10所示，旋耕刀轴402的驱动也利用附图1所示的中耕刀具传动机构，但旋耕刀轴402的两端安装于旋耕刀轴安装前侧板401和旋耕刀轴安装后侧板403，两侧板又直接固定安装于悬挂机架18上，且中耕链传动机构改为1组旋耕链传动机构（旋耕主动链轮404、旋耕传动链405、旋耕从动链轮406、旋耕链轮罩407），并置于中耕回转刀具驱动轴36后端，该组链传动机构的结构强度要按照旋耕机的方法进行设计计算和选用。

[0038] 如图11所示，本发明所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台还包括液压驱动系统，所述液压驱动系统包括液压油泵25、液压油泵 26、手动/电磁液压控制阀组12、油路管线、行进驱动液压马达32、中耕回转刀具驱动液压马达34、中耕机具升降液压缸16、调速节流阀501、过滤器502、四等分分流器504、二等分分流器506、喷药机具收放液压缸509（预设，在需要喷药机具时，无须改变现有液压驱动系统）、油箱27组成。手动/电磁液压控制阀组12为四只三位四通手动/电磁液压方向控制阀组成，分别是行进驱动液压马达用手动/电磁液压控制阀503、中耕回转刀具驱动液压马达用手动/电磁液压控制阀507、喷药机具收放液压缸用手动/电磁液压控制阀508、中耕机具升降液压缸用手动/电磁液压控制阀505。手动/电磁液压控制阀组12与行进方向同向安装于平台架7上。手动操作手柄12’将阀体两端的手动机构联动，手动操作手柄12’具有前、中、后三个位置，对应阀芯的左位、中位、右位三个机能位置，阀芯在中位为停止位置，此时不通液压油；而阀体两端的电磁线圈（1Y、2Y、3Y、4Y、1Z、2Z、3Z、4Z）通过本发明所述的计算机控制系统控制其通电或失电，使阀芯向相应的位置运动或停止；电磁线圈1Y、2Y、3Y、4Y得电，为阀芯的左位机能作用，则液压油使相应的液压马达正转、液压缸伸举；电磁线圈1Z、2Z、3Z、4Z得电，为阀芯的右位机能作用，则液压油使相应的液压马达反转、液压缸收回；当电磁线圈均不得电，则阀芯在弹簧力的作用下处于中位机能。柴油发动机8经联轴器24与液压油泵25相连，将机械动力转化为液压力经油路管线、调速节流阀501传递到手动/电磁液压控制阀组12，经手动或计算机系统控制电磁线圈通电使所需运动的相应手动/电磁液压控制阀通路或断路，液压油流向相应的液压缸和液压马达，进一步驱动本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的运行。四等分分流器594、二等分分流器506起着等量分流的作用，用于须同步运动的四台行进驱动液压马达32、二台中耕机具升降液压缸16的同步驱动；另外，经计算四台行进驱动液压马达所用流量占总流量的30%，其他70%流量作为回转类中耕机具的作业驱动；在用于旋耕功能时，旋耕刀具的铣切运动能产生前向推力，有利于减少旋耕功能对液压力的动力需求；当没有回转类中耕刀具驱动要求时，则液压力全部转化除草、培土等功能的动力要求。过滤器502对回流的液压油过滤。

[0039] 如图2及图3所示，本发明所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台还包括施肥机具，所述施肥机具包括排肥器28、排肥口29、排肥轴及其联轴器39、肥箱19、导肥管21、导肥斗40以及施肥步进电机41。施肥机具安装于平台机架的后方，其设计方法与现有施肥机具相同，这里不再详述。施肥机具的施肥功能无论是无人驾驶还是人工驾驶，均由无人驾驶系统进行控制。施肥机具的作用就是通过排肥器28精量排肥，控制施肥步进电机41的运动，则可以调整排肥穴距，在本发明所述的计算机控制系统控制下，可以保证在本发明所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台的行进运动速度不均匀时也能按照设定的穴距排肥。排肥器28的作用是能保证每穴精量排肥。施肥步进电机41与排肥轴及其联轴器39同轴联接，将运动传递到排肥轴，精量肥料经排肥口29落入导肥斗40，再经导肥管21落入相应的穴中或位置。如果需要肥料穴，则需配置打穴机构，本发明中未设计，图中未画出。

[0040] 如图1所示，本发明所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台还包括人工驾驶操纵系统，所述人工驾驶操纵系统包括方向盘11、手动/电磁液压控制阀组的所有手动操作手柄、脚油门13、座椅14。人工驾驶时，操作人员操纵方向盘带动本发明所述的转向系统实现本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的转向运动功能；操纵手动/电磁液压控制阀组的手动操作手柄控制本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的前进、后退等以及本发明所述的中耕机具升降运动功能，脚油门13控制柴油发动机的油门，实现行进速度的调整。

[0041] 如图1所示，本发明所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台还包括无人驾驶系统，所述无人驾驶系统包括遥控器、计算机控制系统、手动/电磁液压控制阀组的所有电磁线圈、柴油发动机油门无人驾驶步进电机201及其控制器、无人驾驶转向步进电机及其控制器、前进速度传感器及其信号处理电路、施肥步进电机41及其控制器、摄像用手机及其充电器、观察用手机及其充电宝、48V电池组。无人驾驶系统一方面采用摄像用手机的摄像和手机上的功能软件实时将所拍摄的图像发送到观察用手机上，操作人员能实时观察到本发明所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台的工作情况、作物生长情况以及行进方向的路况；另一方面，采用遥控技术与计算机控制系统相结合，由操作人员根据所观察的情况作出判断并通过遥控器发出控制指令，控制本发明所述的无人驾驶多功能中耕田间管理平台的运行。

[0042] 本发明不作电路设计，设计的方法有多种，这里不再详述。本发明所述的遥控器实现遥控信号的发射；遥控发射器上设置有三个功能选择键区：一是驾驶模式功能选择键区，有：“人工驾驶”、“遥控驾驶”，驾驶时首先对驾驶模式进行选择；二是本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的行驶方向及其变速的功能选择键区：有“前进”、“后退”、“加速”、“减速”、“停止”，驾驶时节用于对驾驶行进和速度的选择；三是本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的行驶转向的功能选择键区：“左转”、“右转”，转向选择与行驶方向选择不分先后顺序；施肥功能与“前进”、“加速”指令相一致，即使在“人工驾驶”模式时，也能按“前进”、“加速”并只对施肥功能有效，而其他功能选择键对施肥功能不起作用。以上功能由计算机控制系统根据所接受的信号进行判断和实现控制。三个功能选择键区的功能键总共有9个按键；另设一个遥控本身的电源开关键和命令显示屏；发射信号以同步脉冲数+N个数据脉冲来代表，即每按一个键或两键组合，则发出相应的N个数据脉冲，两键组合如：“前进”+“左转”、 “前进”+“右转”； “加速”、“减速”键是在按“前进”或“后退”后才起作用，按“前进”、“后退”键。

[0043] 本发明具有如下有益效果：1、无人驾驶多功能中耕田间管理平台以中耕技术为基础，以田间管理技术为依托，以无人驾驶控制技术为突破口，提升田间管理平台综合利用水平，完成中耕、除草、培土、施肥等功能，也能完成中耕前的旋耕等其他功能，田间管理平台的应用拓展了新的用途，多功能主要是在中耕机具的中耕机架上配置不同刀具的及其传动或安装结构来满足田间管理的多重需要一机多能，一台抵多台，成本低，充分发挥田间管理平台能力，具有较为广阔的应用前景和推广价值。

[0044] 2、中耕机具置于平台机架下方，以平衡耕耘阻力，保证本发明所述的一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台的稳定性和可靠性；回转类刀具采用液压马达驱动，动力强劲，缩短机械传动路线。

[0045] 3、为了减少人工驾驶对驾驶人员的身体伤害，采用遥控技术实现对多功能中耕田间管理平台的无人驾驶，还采用两手机实现了实时图像传输，以便操作人员能即时掌握相关情况，实时发出控制信号，方法简单，易于实现。

[0046] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

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一种无人驾驶多功能中耕田间管理平台

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