本發(fā)明屬于利用激光傳感器動態(tài)測量莖稈類作物高度領域，主要涉及一種基于sick激光傳感器的莖稈類作物高度動態(tài)識別平臺。

背景技術：

莖稈類作物的高度值對于育種的選擇和收割時收獲機割臺高度的調節(jié)有著重要的參考意義，然而目前莖稈類作物的高度測量普遍選用抽樣加靜態(tài)測量的方法，測量結果是以局部信息來表示全局信息，誤差較大，尤其對于收割時割臺高度的調節(jié)，不能輸入精確的高度值來調節(jié)割臺高度，導致大量籽粒不能被收獲。

電力驅動有著平穩(wěn)、易于控制及環(huán)保等眾多優(yōu)點，因此越來越多的設備平臺采用電機驅動，輪轂電機就是眾多驅動電機中的一種。如今的各種工廠導引車、農業(yè)用植保機平臺及其他特種用途平臺都越來越青睞于用輪轂電機作為驅動，雖然這些平臺新穎、先進，但是都沒有廣泛地推廣開來，其中一個主要的原因在于輪轂電機的動力來源并沒有很好地得到有效地解決，致使這些平臺不能夠長時間、大負載地工作。

本發(fā)明涉及一種基于sick激光傳感器的莖稈類作物高度動態(tài)識別平臺，該平臺帶動sick激光傳感器行走來動態(tài)測量莖稈類作物的高度，為了保證平臺移動過程中sick的平穩(wěn)及角度的可調節(jié)，平臺上設計安裝了水平調平機構、前后旋轉機構、左右旋轉機構及水平旋轉機構，同時為了實現(xiàn)動態(tài)的測量，平臺加裝了gps導航裝置，實現(xiàn)了sick的自主、動態(tài)測量莖稈類作物的高度。另外，該平臺采用小型汽油發(fā)電機通過電源管理模塊對鋰電池進行充放電，為輪轂電機提供動力來源，保證了平臺長時間、大負載的工作。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種基于sick激光傳感器的莖稈類作物高度動態(tài)識別該平臺，解決了傳統(tǒng)的莖稈類作物的高度測量的抽樣加靜態(tài)測量法的不足，以及以內嵌輪轂電機作為驅動輪的動力來源不足問題，實現(xiàn)了sick激光傳感器自主、動態(tài)地測量莖稈類作物的高度，并能使內嵌輪轂電機能夠長時間、大負載的工作。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

基于sick激光傳感器的莖稈類作物高度動態(tài)識別平臺，其特征在于：由動力平臺、水平調平機構、sick角度調節(jié)轉臺、sick激光傳感器、gps天線及數據傳輸天線構成，所述動力平臺上安裝有可升降的水平調平機構，所述水平調平機構上安裝有sick角度調節(jié)轉臺，所述sick角度調節(jié)轉臺由前后方向旋轉臺、左右方向旋轉臺及水平旋轉臺構成，所述sick激光傳感器固定于水平旋轉臺的上表面。

所述的動力平臺包括有上底盤和下底盤構成的雙層式平臺底盤，所述下底盤的底端安裝有用于行走的驅動輪和用于轉向的轉向輪，所述上底盤和下底盤之間放置有用于提供動力的小型汽油發(fā)電機、鋰電池、轉向用伺服電機及電磁制動器，所述小型汽油發(fā)電機通過電源管理模塊對鋰電池進行充放電，并通過電源管理模塊為驅動輪的輪轂電機、轉向輪的伺服電機以及相關的控制器提供動力。

所述的驅動輪為設置在平臺后端的后輪，所述后輪由內嵌的輪轂電機驅動，并通過法蘭剛性固定于下底盤上；所述的轉向輪為設置在平臺前端的前輪，所述前輪上裝有圓形剎車片，且前輪固定于轉向軸上；所述圓形剎車片一面平行且貼近電磁制動器，共同構成混合動力平臺的剎車系統(tǒng)。

所述的轉向軸由圓柱套筒、側軸及側拉桿焊接而成，所述側軸和側拉桿錯位分布在圓柱套筒的圓周方向，且側軸與側拉桿的中心線不在同一平面，其之間的夾角為鈍角，所述側拉桿通過拉桿與轉向用伺服電機傳動連接。

所述的小型汽油發(fā)電機、鋰電池、轉向用伺服電機及電磁制動器依次安裝在下底盤上，且小型汽油發(fā)電機位于下底盤的后部，鋰電池在中部，轉向用伺服電機在中前部，所述電磁制動器在前部。

所述的上底盤與下底盤之間通過阻尼減震器連接，所述阻尼減震器為多個，包括有前阻尼減震器和后阻尼減震器，其分布在上底盤和下底盤之間的兩端部。

所述的上底盤前部是由兩支撐架構成的傾斜結構，且其中一個支撐架與一對前阻尼減震器連接，上底盤后部是由支撐架構成的水平結構，支撐架與一對后阻尼減震器連接。

所述的水平調平機構為兩個，其對稱分布在動力平臺上底盤上的左右側，其均由伺服電機驅動的絲桿機構、三角支撐架、連桿及傾角傳感器構成；所述三角支撐架由水平連桿和兩交叉鉸接的傾斜連桿組成，所述傾斜連桿的底端與安裝在動力平臺上的與絲桿機構鉸接，所述傾角傳感器豎直固定于三角支撐架水平連桿上表面的兩端。

所述的前后方向旋轉臺位于中間位置通過t型軸連接于三角支撐架的中間位置并通過伺服電機驅動，實現(xiàn)前后30°轉角的轉動；左右方向旋轉臺位于前后方向旋轉臺的中間位置通過t型軸連接于前后方向旋轉臺的中間位置并通過伺服電機驅動，實現(xiàn)左右30°轉角的轉動；水平旋轉臺通過旋轉軸連接于左右方向旋轉臺的上表面，并通過伺服電機實現(xiàn)360°的旋轉。

所述的sick激光傳感器固定于水平旋轉臺的上表面，gps天線固定于動力平臺的上底盤上，并且前后各一個，完成平臺自主導航的信息獲取，數據傳輸天線固定于上底盤的前端，傳送sick測得的數據。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明以內嵌輪轂電機的后輪作為驅動輪，采用小型汽油發(fā)電機通過電源管理模塊對鋰電池進行充放電，從而為輪轂電機提供強勁動力來源；整體結構采用雙層底盤設計，下層底盤安置小型汽油發(fā)電機及鋰電池，為整個平臺的動力來源；上層底盤為工作平臺，工作平臺上設計安裝有水平調平機構，能夠保證架設于水平調平機構上的sick作業(yè)時不因上層底盤的傾斜而傾斜，使其始終保持水平；架設sick的轉臺能夠分別實現(xiàn)前后、左右30°的旋轉及水平360°的旋轉。采用雙層底盤的設計使得整個平臺的動力來源與工作臺面巧妙融合，使得其能夠工作于需要長時間、大負載的作業(yè)環(huán)境；因為輪轂電機動力來源的有效解決，該平臺能夠廣泛運用于工廠導引車、農業(yè)植保機平臺及其他特種用途平臺，為這些平臺技術的推廣提供了很好的便利條件。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體機械結構圖；

圖2為本發(fā)明的動力平臺局部細節(jié)機械結構圖；

圖3為本發(fā)明去掉輪胎后的動力平臺局部細節(jié)機械結構圖；

圖4為本發(fā)明去掉剎車片后的動力平臺局部細節(jié)機械結構圖；

圖5為本發(fā)明去掉轉向軸后的動力平臺細節(jié)機械結構圖；

圖6為本發(fā)明中轉向軸的結構圖；

圖7為本發(fā)明中水平調平機構的結構圖；

圖8為本發(fā)明中sick角度調節(jié)轉臺的結構圖；

圖9為本發(fā)明中平臺整個控制的流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的結構以及所述電源供應與控制更加清楚，下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。

本發(fā)明所述的基于sick激光傳感器的莖稈類作物高度動態(tài)識別平臺，由動力平臺、水平調平機構、sick角度調節(jié)轉臺、sick激光傳感器、gps天線及數據傳輸天線構成，所述動力平臺上安裝有可升降的水平調平機構，所述水平調平機構上安裝有sick角度調節(jié)轉臺，所述sick角度調節(jié)轉臺由前后方向旋轉臺、左右方向旋轉臺及水平旋轉臺構成，所述sick激光傳感器固定于水平旋轉臺的上表面。

如附圖1、附圖2、附圖3、附圖4、附圖5及附圖6所示，后輪7為內嵌輪轂電機的驅動輪，前輪8為通過拉桿拉動的轉向輪，底盤由上底盤9與下底盤10構成的雙底盤。

后輪7借助輪轂電機伸出的軸通過法蘭11將其剛性固定于下底盤10的后軸上構成后橋。

前輪8剛性固定于轉向軸13的側軸24上，轉向軸13的圓柱套筒23上下安置軸承套在下底盤10上，實現(xiàn)前輪8的轉向。

前輪8上安裝有圓形剎車片12，圓形剎車片12與固定于下底盤10上的電磁制動器22作用，構成整個平臺的制動系統(tǒng)。

轉向軸13的側拉桿25通過拉桿26連接到伺服電機21，伺服電機21轉動拉動拉桿26使轉向軸13帶動前輪8轉動，構成整個平臺的轉向系統(tǒng)。

上底盤9與下底盤10通過一對前阻尼減震器14及一對后阻尼減震器15連接，構成雙底盤。

上底盤9前部是由支撐架16、支撐架17構成的傾斜結構，支撐架17與一對前阻尼減震器14連接。上底盤9后部是由支撐架18構成的水平結構，支撐架18與一對后阻尼減震器15連接。

下底盤10上固定有小型汽油發(fā)電機19、鋰電池20、轉向用伺服電機21及電磁制動器22，且位置關系是小型汽油發(fā)電機19在后部，鋰電池20在中部，轉向用伺服電機21在中前部，電磁制動器22在前部。

如附圖7所示，水平調平機構左右各一副，固定于上底盤9上。伺服電機驅動的絲桿機構27與三角支撐架28、連桿29及三角支撐架28與連桿29鉸接而成，傾角傳感器30豎直固定于三角支撐架28的上表面，傾角傳感器30實時感知三角支撐架28的水平值，驅動絲桿機構27的伺服電機根據傾角傳感器30的數據實時調節(jié)三角支撐架28與連桿29以使支撐架28平動升降而保證支撐架28的水平。

如附圖8所示，sick角度調節(jié)轉臺3整體通過t型軸連接于水平調平機構上，通過伺服電機驅動t型軸轉動而實現(xiàn)轉臺的旋轉。前后方向旋轉臺31于中間位置通過t型軸連接于三角支撐架28的中間位置并通過伺服電機驅動，實現(xiàn)前后30°轉角的轉動；左右方向旋轉臺32于中間位置通過t型軸連接于前后方向旋轉臺31的中間位置并通過伺服電機驅動，實現(xiàn)左右30°轉角的轉動；水平旋轉臺33通過旋轉軸連接于左右方向旋轉臺32的上表面，并通過伺服電機實現(xiàn)360°的旋轉。

如附圖9所示，小型汽油發(fā)電機19通過電源管理模塊對鋰電池20進行充放電，并通過電源管理模塊為輪轂電機、伺服電機21及相關的控制器提供動力；控制器根據傾角傳感器30感知的水平值控制絲桿機構27的驅動伺服電機調節(jié)三角支撐架28；控制器根據終端的輸入來控制前后方向旋轉臺31驅動伺服電機、左右方向旋轉臺32驅動伺服電機及水平旋轉臺33驅動伺服電機調節(jié)sick的作業(yè)角度；控制器根據上底盤9上的前后gps天線5收到的gps信號控制平臺的走向；控制器還控制sick測得的數據通過上底盤9上前端的數據傳輸天線6向終端傳輸。