本實(shí)用新型涉及農(nóng)機(jī)主變速手柄換擋裝置領(lǐng)域，主要涉及一種無人駕駛插秧機(jī)主變速手柄自動(dòng)換擋裝置。

背景技術(shù)：
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目前水田土壤條件多變，作業(yè)環(huán)境惡劣，易陷易滑，生產(chǎn)上水稻插秧機(jī)完全由人工操縱，勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，而且作業(yè)質(zhì)量過分依賴操作者的操作技能，駕駛員長(zhǎng)時(shí)間枯燥乏味的跟蹤駕駛對(duì)插秧作業(yè)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大影響，易產(chǎn)生重行、漏行、插秧作業(yè)質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷，難以達(dá)到精準(zhǔn)作業(yè)要求，造成減產(chǎn)，而且成本高。實(shí)現(xiàn)水稻插秧機(jī)的自動(dòng)化、智能化，將操作人員從惡劣的水田生產(chǎn)環(huán)境中解放出來，是解決水稻插秧現(xiàn)有問題的重要技術(shù)手段。

無人駕駛插秧機(jī)是綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)、電子通信、控制等技術(shù)，用于解決土壤條件多變、作業(yè)環(huán)境艱苦、人工駕駛勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題。無人駕駛插秧機(jī)的主變速手柄自動(dòng)換擋裝置是在工作過程中提高無人駕駛插秧機(jī)工作效率，提高行駛精度的重要部分。而現(xiàn)有的自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)多為機(jī)械結(jié)構(gòu)，不能精確地控制檔位運(yùn)動(dòng)，使無人駕駛插秧機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度出現(xiàn)較大的偏差。因此，研發(fā)無人駕駛插秧機(jī)主變速手柄自動(dòng)換擋裝置及控制方法，有利于水稻精準(zhǔn)插秧作業(yè)，保證行距均勻，直線成行，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)夜間連續(xù)作業(yè)，提高作業(yè)效率及水稻產(chǎn)量，增加水稻生產(chǎn)抗災(zāi)能力，節(jié)約作業(yè)成本，保證作業(yè)質(zhì)量，降低能耗，增加農(nóng)民收入，有利于水稻插秧機(jī)的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本實(shí)用新型目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能夠精確換擋的無人駕駛插秧機(jī)主變速手柄自動(dòng)換擋裝置及控制方法，使無人駕駛插秧機(jī)主變速手柄的結(jié)構(gòu)不被破壞，拆除時(shí)不需要拆除電磁鐵，只需要拆除其他輔助配件，具有一定的通用性。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種無人駕駛插秧機(jī)主變速手柄自動(dòng)換擋裝置，包括縱向驅(qū)動(dòng)裝置和橫向驅(qū)動(dòng)裝置；所述的縱向驅(qū)動(dòng)裝置包括控制器、伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、編碼器、減速器、直齒輪，所述控制器與編碼器通過纜線連接，編碼器安裝在伺服電機(jī)軸后端，伺服電機(jī)軸與減速器輸入軸通過鍵相連，減速器輸出軸上安裝有直齒輪，直齒輪與安裝在插秧機(jī)主變速手柄轉(zhuǎn)軸上的從動(dòng)直齒輪相嚙合，轉(zhuǎn)軸連接著換檔支撐桿；所述的橫向驅(qū)動(dòng)裝置包括控制器和推拉式電磁鐵，控制器通過纜線與兩個(gè)推拉式電磁鐵相連。

所述的縱向運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置包括有與換擋支撐桿上端部連接的固定板，固定板安裝在插秧機(jī)主變速手柄轉(zhuǎn)軸的一端，轉(zhuǎn)軸通過固定支架上的孔，其一端與換擋支撐桿相連，另一端上安裝有從動(dòng)直齒輪，從動(dòng)直齒輪與減速器輸出軸上的直齒輪嚙合，所述固定支架安裝在方向軸支架上。

所述換擋支撐桿套裝有Z字形導(dǎo)向板，Z字形導(dǎo)向板上設(shè)有Z字形導(dǎo)向槽，Z字形導(dǎo)向板上鉸接有導(dǎo)向鐵片，換檔支撐桿下部在導(dǎo)向板中做Z字形運(yùn)動(dòng)， Z字形導(dǎo)向槽的兩側(cè)下方分別對(duì)稱安裝推拉式電磁鐵，支撐桿的底端部表面設(shè)有匙形凹槽，推拉式電磁鐵的推拉頭正對(duì)著匙形凹槽。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

1、本發(fā)明以伺服電機(jī)為動(dòng)力，經(jīng)減速器減速后，轉(zhuǎn)速減小，且扭矩增大，在轉(zhuǎn)動(dòng)支柱和減速器之間以直齒輪連接，保證了結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性和傳遞的穩(wěn)定性，能夠提供較為精確的轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)和較大的轉(zhuǎn)矩。

2、本發(fā)明采用對(duì)稱分布的推拉式電磁鐵作為主變速手柄橫向運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，推拉式電磁鐵可以提供較大的推力，推動(dòng)主變速手柄的換擋支撐桿橫向運(yùn)動(dòng)，對(duì)主變速手柄機(jī)構(gòu)改變較少，控制速度和執(zhí)行速度快。

3、本發(fā)明在主變速手柄的換擋支撐桿上有對(duì)稱分布的兩個(gè)匙形凹槽，使推拉式電磁鐵的推拉頭在與換擋支撐桿接觸時(shí)有足夠大的接觸面積，在推拉式電磁鐵收回推拉頭時(shí)，可以通過匙形孔退出，保證了主變速手柄橫向運(yùn)動(dòng)對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)不干涉。

附圖說明：

圖1為本實(shí)用新型換擋裝置結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實(shí)用新型電磁鐵安裝位置結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本實(shí)用新型Z字形導(dǎo)向板結(jié)構(gòu)圖。

圖4為本實(shí)用新型換檔支撐桿上匙形凹槽的結(jié)構(gòu)圖。

圖中編號(hào)：1.主變速手柄，2.換擋支撐桿 ，3.匙形凹槽，4 .Z字形導(dǎo)向板，5.電磁鐵連接線，6.控制器，7.方向軸支架，8.固定支架，9.轉(zhuǎn)軸，10.導(dǎo)向鐵片，11.推拉式電磁鐵，12.直齒輪，13.減速器，14.伺服電機(jī)，15.編碼器，16.編碼器纜線，17.伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，18.從動(dòng)直齒輪，19.驅(qū)動(dòng)器連接線，20.鉸鏈，21.固定板。

具體實(shí)施方式：

參見附圖。

一種無人駕駛插秧機(jī)主變速手柄自動(dòng)換擋裝置，包括縱向驅(qū)動(dòng)裝置和橫向驅(qū)動(dòng)裝置，所述的縱向驅(qū)動(dòng)裝置包括控制器6、伺服電機(jī)14、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器17、編碼器15、減速器13、直齒輪18，所述控制器6與編碼器15通過編碼器纜線16連接，編碼器15安裝在伺服電機(jī)軸后端，伺服電機(jī)軸與減速器13輸入軸通過鍵相連，減速器13輸出軸上安裝有直齒輪12，直齒輪12與安裝在插秧機(jī)主變速手柄1轉(zhuǎn)軸上的從動(dòng)直齒輪18相嚙合，轉(zhuǎn)軸連接著換檔支撐桿2；所述的橫向驅(qū)動(dòng)裝置包括控制器6和推拉式電磁鐵11，控制器6通過電磁鐵連接線5與兩個(gè)推拉式電磁鐵11相連。

所述的縱向運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置包括有與換擋支撐桿2上端部連接的固定板21，固定板21安裝在插秧機(jī)主變速手柄轉(zhuǎn)軸9的一端，轉(zhuǎn)軸9通過固定支架8上的孔，其一端與換擋支撐桿2相連，另一端上安裝有從動(dòng)直齒輪18，從動(dòng)直齒輪18與減速器輸出軸上的直齒輪18嚙合，所述固定支架8安裝在方向軸支架7上。

所述換擋支撐桿上套裝有Z字形導(dǎo)向板4，Z字形導(dǎo)向板4上設(shè)有Z字形導(dǎo)向槽，Z字形導(dǎo)向板上鉸接有導(dǎo)向鐵片10，導(dǎo)向鐵片10通過鉸鏈20安裝在Z字形導(dǎo)向板4上，換檔支撐桿下部在導(dǎo)向板中做Z字形運(yùn)動(dòng)， Z字形導(dǎo)向槽的兩側(cè)下方分別對(duì)稱安裝推拉式電磁鐵11，支撐桿的底端部表面設(shè)有匙形凹槽3，推拉式電磁鐵11的推拉頭正對(duì)著匙形凹槽。

參見附圖1，本實(shí)用新型以伺服電機(jī)14為主變速手柄縱向運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，以減速器13為減小轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩部件，以直齒輪13、18為傳動(dòng)機(jī)構(gòu),以編碼器15為檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)，以伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器17作為伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，以推拉式電磁鐵11作為換檔支撐桿的運(yùn)動(dòng)裝置，以換擋支撐桿上的匙形凹槽3為電磁鐵推拉頭作用和推拉頭退出區(qū)域。當(dāng)主變速手柄需要換擋時(shí)，控制器發(fā)出指令，伺服電機(jī)使主變速手柄縱向運(yùn)動(dòng)，推拉式電磁鐵推動(dòng)換擋支撐桿橫向運(yùn)動(dòng)，以驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向鐵片，完成Z 字形的換擋動(dòng)作。

參見附圖2、3、4，本實(shí)用新型的匙形凹槽是電磁鐵推拉頭在換檔支撐桿上的作用區(qū)域和推拉頭退出區(qū)域，當(dāng)換檔支撐桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，電磁鐵推拉頭在與換擋支撐桿匙形凹槽接觸后，從凹槽的下部分矩形區(qū)域退出，當(dāng)換檔支撐桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，電磁鐵推拉頭在與換檔支撐桿匙形接觸后，從凹槽的上部分矩形區(qū)域退出。