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制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種農(nóng)業(yè)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(tài)下平穩(wěn)行走，同時又能使機架作平穩(wěn)的升降運動。
背景技術(shù)：
我國水稻種植地區(qū)中，丘陵山地占有較大比重。步行式水稻插秧機由于其輕巧靈活、價格低廉、維護(hù)簡單且不失效率等優(yōu)點，非常適合丘陵山地區(qū)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(jìn)，直到水田盡頭才拉動左右離合器轉(zhuǎn)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于泥土，來保證機身的平穩(wěn)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(fā)動機的動力傳遞到兩個行走輪實現(xiàn)前進(jìn)和后退。由于水田環(huán)境復(fù)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(yù)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(diào)整方向，以保證其沿預(yù)定路徑行駛。當(dāng)?shù)孛娌黄秸麜r，仿形機構(gòu)觸發(fā)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后平衡。然而，手扶操作的勞動強度大，操作人員工作環(huán)境惡劣，迫切需要進(jìn)行步行式插秧機的無人駕駛自主行走作業(yè)研究。而無人駕駛插秧機的實現(xiàn)，首先需要一個支撐機構(gòu)代替人把住扶手平穩(wěn)升降的作用，從而也可以在視覺導(dǎo)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(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是要克服上述背景技術(shù)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(tài)下平穩(wěn)行走，同時又能作機架的升降運動，以適應(yīng)無人駕駛的需要。本實用新型采用的技術(shù)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，其特征在于該輔助行走裝置包括設(shè)置在插秧機后部的用于調(diào)節(jié)方向的尾輪，該尾輪的尾輪架通過一對稱伸縮四桿機構(gòu)安裝在插秧機后部的秧盤下方，所述輔助行走裝置還設(shè)有一連桿機構(gòu)，該連桿機構(gòu)的前端與機架上的升降油缸連接，后端與所述對稱伸縮四桿機構(gòu)連接以帶動機架升降。所述對稱伸縮四桿機構(gòu)包括對稱布置在尾輪架左右兩側(cè)的兩個平行四邊形機構(gòu)，兩平行四邊形機構(gòu)的節(jié)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于對角線位置，第二鉸接軸與第四鉸接軸處于對角線位置，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。所述連桿機構(gòu)包括依序鉸接的叉體、擺臂和推桿；所述叉體后部的分叉端插入兩平行四邊形機構(gòu)之間并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桿連接。所述平行四邊形機構(gòu)包括依次循環(huán)鉸接連成封閉圖形的第一連桿、秧盤、第三連桿、第四連桿。本實用新型的工作原理是加裝尾輪后，插秧機就能在發(fā)動機驅(qū)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(fā)升降油缸的活塞桿伸縮(也可人工操作升降控制桿或由外部信號觸發(fā)升降油缸運動)，帶動升降臂轉(zhuǎn)動，從而帶動機架前部作升降運動；同時，升降油缸活塞桿伸縮觸發(fā)前述連桿機構(gòu)運動，連桿機構(gòu)將活塞桿的伸縮運
動傳遞到平行四邊形機構(gòu)，使平行四邊形機構(gòu)中的第一鉸接軸和第三鉸接軸之間的距離發(fā)生變化，并且尾輪架在水平方向也發(fā)生位移，兩個方向的運動合成并在尾輪的支撐下，平行四邊形機構(gòu)帶動機架后部做相應(yīng)的升降運動，從而實現(xiàn)機架前、后部同時升降。本實用新型的有益效果是本實用新型通過連桿機構(gòu)帶動平行四邊形機構(gòu)運動，從而實現(xiàn)機架前、后部同時升降，確保插秧機在無人駕駛狀態(tài)下，能更平穩(wěn)的行走，同時確保了機架上安裝的視頻攝像頭的視角不發(fā)生變化，實現(xiàn)了對前進(jìn)方向路況不間斷地捕獲有效監(jiān)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徑自主行走；采用本輔助行走裝置后，也降低了操作人員的勞動強度，并且本實用新型結(jié)容易實現(xiàn)，成本也比較低，具有較好的市場前景。

圖I是本實用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖2是本實用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖3是本實用新型的工作狀態(tài)示意圖之一。圖4是本實用新型的工作狀態(tài)示意圖之二。圖5是本實用新型中叉體的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合說明書附圖所示的實施例進(jìn)一步說明，但本實用消息并不局限于以下實施例。如圖I、圖2所示，本實用新型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(shè)置在插秧機后部的用于調(diào)節(jié)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(gòu)安裝在插秧機后部的秧盤19下方，所述輔助行走裝置還設(shè)有一連桿機構(gòu)，該連桿機構(gòu)的前端與機架10上的升降油缸9連接，后端與所述對稱伸縮四桿機構(gòu)連接以帶動秧盤升降(秧盤固定在機架后部，即帶動機架后部升降)。所述對稱伸縮四桿機構(gòu)包括對稱布置在尾輪架左右兩側(cè)的兩個平行四邊形機構(gòu)，每個平行四邊形機構(gòu)包括依次循環(huán)鉸接連成封閉圖形的第一連桿20、秧盤19 (秧盤同時作為兩個平行四邊形機構(gòu)的第二連桿)、第三連桿22、第四連桿21。兩平行四邊形機構(gòu)的節(jié)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(cè)平行四邊形機構(gòu)的第三連桿、第四連桿，第三鉸接軸的右端鉸接著右側(cè)平行四邊形機構(gòu)的第三連桿、第四連桿，其它節(jié)點與此類似；其中第一鉸接軸17與第三鉸接軸18處于平行四邊形的對角線位置，第二鉸接軸16與第四鉸接軸4也處于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(guī)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(zhuǎn)動)。所述連桿機構(gòu)主要用于機架前后的同步運動，即將插秧機前部的運動傳遞至后部，使得機架前、后部同時升降以保證插秧機平穩(wěn)行走。所述連桿機構(gòu)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)和可拆卸短桿15-1組成，所述分叉的開口朝后布置，該分叉插入兩平行四邊形機構(gòu)之間并鉸接在第三鉸接軸上，可拆卸短桿的前端與擺臂的下端鉸接。為了保持運動的平穩(wěn)性，所述擺臂由對稱布置在機架橫梁左右兩側(cè)的兩條擺桿組成，兩條擺桿的中部鉸接在橫梁11上，兩條擺桿的上下兩端分別通過連接軸6連接，擺桿下端的連接軸與所述可拆卸短桿的前端鉸接(可采用軸套鉸接)，擺桿上端的連接軸與所述連 桿的后端鉸接(可采用軸套鉸接)。所述推桿的前端與升降油缸的活塞桿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(cè)分別設(shè)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(jié)構(gòu)及工作原理與常規(guī)步行式水稻插秧機類似，在此不作重復(fù)介紹。尚需說明的是本實用新型僅對步行式水稻插秧機的行走機構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，而該插秧機的其余各個機構(gòu)(包括發(fā)動機、減速箱、浮板等)仍然可沿用；所以圖中發(fā)動機、減速箱、浮板等其它機構(gòu)均予省略。以上所述的各鉸接處均為轉(zhuǎn)動副，因此當(dāng)油缸活塞桿作伸縮運動時，連桿機構(gòu)能夠使機架后部以尾輪為支點做相應(yīng)的上升或下降運動，從而實現(xiàn)機架前部與后部一同平穩(wěn)升降的功能(整個連桿機構(gòu)以活塞桿伸縮的水平運動實現(xiàn)機架后部的豎直升降運動)。如圖3和圖4所示，升降機構(gòu)工作時工況如下。當(dāng)步行式水稻插秧機遇到地面凸起時，地面仿形浮板觸發(fā)升降油缸活塞桿伸出(也可人工操作升降控制桿上升或由外部信號觸發(fā)升降機構(gòu)上升)，推桿向機身后運動(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(zhuǎn)動(以圖3為基準(zhǔn))，拉動叉體向前運動，帶動兩平行四邊形機構(gòu)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后部，此時尾輪在叉體的作用下也會朝著機架前部發(fā)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后，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)?；钊麠U伸出同時也帶動了升降臂做順時針轉(zhuǎn)動，從而帶動機架前部向上運動，實現(xiàn)了機架前部和后部一同平穩(wěn)升起。當(dāng)插秧機遇到地面下沉?xí)r，仿形浮板觸發(fā)升降油缸活塞桿收縮，如圖4中虛線箭頭所示方向，也可人工操作升降控制桿下降或由外部信號觸發(fā)升降機構(gòu)下降)，實現(xiàn)機架后部下降(圖4中實線箭頭所示方向)；同時，活塞桿收縮帶動升降臂逆時針轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)機架前部和后部一同平穩(wěn)下降。同理，在此過程中尾輪在叉體的作用下會朝著機架后部發(fā)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桿的其中一個交點為基準(zhǔn)作一條垂線，所述尾輪軸套的軸線位于該垂線的后側(cè)(即尾輪架位于垂線的后側(cè))，當(dāng)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(dāng)叉體向后運動時的情況與此相反。本實用新型可適用于不用類型的輪式手扶農(nóng)業(yè)機械，機體前后部分的升降幅度在一定范圍內(nèi)可調(diào)。
權(quán)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，其特征在于該輔助行走裝置包括設(shè)置在插秧機后部的用于調(diào)節(jié)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(gòu)安裝在插秧機后部的秧盤(19)下方，所述輔助行走裝置還設(shè)有一連桿機構(gòu)，該連桿機構(gòu)的前端與機架(10)上的升降油缸(9)連接，后端與所述對稱伸縮四桿機構(gòu)連接以帶動機架升降。
2.根據(jù)權(quán)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，其特征在于所述對稱伸縮四桿機構(gòu)包括對稱布置在尾輪架左右兩側(cè)的兩個平行四邊形機構(gòu)，兩平行四邊形機構(gòu)的節(jié)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)處于對角線位置，第二鉸接軸(16)與第四鉸接軸(4)處于對角線位置，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(jù)權(quán)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，其特征在于所述連桿機構(gòu)包括依序鉸接的叉體(15)、擺臂(5)和推桿(7);所述叉體后部的分叉端插入兩平行四邊形機構(gòu)之間并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桿(8)連接。
4.根據(jù)權(quán)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，其特征在于所述平行四邊形機構(gòu)包括依次循環(huán)鉸接連成封閉圖形的第一連桿(20)、秧盤(19)、第三連桿(21)、第四連桿(21)。
專利摘要本實用新型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(shù)問題是提供的插秧機能在無人駕駛狀態(tài)下平穩(wěn)行走，同時又能作機架的升降運動，以適應(yīng)無人駕駛的需要。技術(shù)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，其特征在于該輔助行走裝置包括設(shè)置在插秧機后部的用于調(diào)節(jié)方向的尾輪，該尾輪的尾輪架通過一對稱伸縮四桿機構(gòu)安裝在插秧機后部的秧盤下方，所述輔助行走裝置還設(shè)有一連桿機構(gòu)，該連桿機構(gòu)的前端與機架上的升降油缸連接，后端與所述對稱伸縮四桿機構(gòu)連接以帶動機架升降。
文檔編號A01B51/00GK202535721SQ2012201040
公開日2012年11月21日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)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(xué)