一種基于力/位置混合控制的拖拉機駕駛機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機器人，特別涉及一種基于力/位置混合控制的拖拉機駕駛機器人，屬于拖拉機自動駕駛裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]拖拉機駕駛機器人是指無需對拖拉機進行改裝，可無損安裝在駕駛室內(nèi)，可方便安裝、拆卸，并適應(yīng)于各種型號拖拉機，可替代駕駛員在拖拉機作業(yè)工況下進行自動駕駛的工業(yè)機器人。利用拖拉機駕駛機器人進行拖拉機試驗、田間作業(yè)可減輕人類勞動強度，提高拖拉機作業(yè)效率，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供新方法和新途徑。另外，智能拖拉機是將拖拉機作為一個整體進行考慮，把拖拉機作為移動機器人進行改裝和重新設(shè)計，對拖拉機的操縱機構(gòu)甚至動力系統(tǒng)等進行了比較多的改造或重新設(shè)計，一旦該拖拉機任何一部分損壞，就無法繼續(xù)進行作業(yè)。拖拉機駕駛機器人并非構(gòu)建在特殊的拖拉機上，不需要對拖拉機進行改造，而是可以無損地安裝到各種規(guī)格的拖拉機上，一旦拖拉機損壞，該機器人可以換裝到另一輛拖拉機上使用。
[0003]目前國內(nèi)外還未公開將駕駛機器人技術(shù)應(yīng)用在四輪農(nóng)用拖拉機上，但將其應(yīng)用在汽車上進行汽車試驗的起步較早，研制駕駛機器人的公司主要有，日本H0RIB0、NissanMotor、AUT0MAX公司、德國SCHENCK公司、英國MIRA等公司。已經(jīng)公開的駕駛機器人在結(jié)構(gòu)和驅(qū)動上主要有幾種:(1)液壓驅(qū)動。液壓驅(qū)動方式的缺點在于對油的密封性要求高，機構(gòu)復雜，此方式目前已被淘汰，未見國內(nèi)外公開報道。(2)氣動驅(qū)動。中國專利200410065844.0 “汽車試驗用氣電混合式駕駛機器人”利用帶鎖氣缸驅(qū)動駕駛機器人的換檔機械手、制動機械腿和離合器機械腿，但其機構(gòu)復雜，實現(xiàn)軌跡控制和多點準確定位較困難，在實車自動駕駛試驗中氣源的獲取比較困難。(3)電機+減速齒輪。中國專利200410065844.0 “汽車試驗用氣電混合式駕駛機器人”利用旋轉(zhuǎn)步進電機并通過減速齒輪傳遞扭矩，驅(qū)動駕駛機器人的油門機械腿，但這種結(jié)構(gòu)對安裝的精度要求比較高，結(jié)構(gòu)復雜。(4)電機+拉絲。中國專利201110264908.X “滑輪鋼絲式汽車試驗駕駛機器人”利用伺服電機和減速機、驅(qū)動桿、壓縮彈簧、鋼絲繩、大滑輪和小滑輪來驅(qū)動汽車試驗駕駛機器人，但這種結(jié)構(gòu)過于復雜，定位精度低，執(zhí)行機構(gòu)必須始終處于工作狀態(tài)。(5)電機+滾珠絲杠。美國專利5372035 “底盤測功機上用于駕駛汽車的機器人”利用旋轉(zhuǎn)直流伺服電機并通過滾珠絲杠傳遞扭矩，驅(qū)動駕駛機器人的換檔機械手、油門機械腿、制動機械腿和離合器機械腿，但其結(jié)構(gòu)復雜，體積較大，傳動效率低，控制精度難以控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種可基于力/位置混合控制、結(jié)構(gòu)簡單、方便實時安裝和拆卸的拖拉機駕駛機器人。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種基于力/位置混合控制的拖拉機駕駛機器人，包括一基座、一油門機械腿、一制動機械腿、一離合器機械腿、一換檔機械手、一轉(zhuǎn)向機械手，其特征在于，基座固裝于拖拉機駕駛座椅上方，基座前端自右向左分別通過軸承與油門機械腿、制動機械腿、離合器機械腿的一端旋轉(zhuǎn)連接，油門機械腿、制動機械腿、離合器機械腿的另一端分別與拖拉機的油門踏板、制動踏板、離合器踏板旋轉(zhuǎn)連接，換檔機械手一端與基座固定連接，換檔機械手另一端的換檔手柄套套入拖拉機變速桿末端，并與拖拉機變速桿滑動連接，轉(zhuǎn)向機械手固定板一端固裝于基座上方，另一端與轉(zhuǎn)向電機固定連接，轉(zhuǎn)向電機的輸出軸與萬向節(jié)聯(lián)軸器一端固定連接，萬向節(jié)聯(lián)軸器另一端與方向盤固定板固定連接。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點:
[0008](I)本發(fā)明針對拖拉機操縱機構(gòu)特點設(shè)計駕駛機器人結(jié)構(gòu)，該駕駛機器人安裝在不同型號的拖拉機上，可控制拖拉機的變速桿、油門踏板、離合器踏板、制動踏板、方向盤運動，實現(xiàn)拖拉機自動駕駛。
[0009](2)本發(fā)明所采用的換檔機械手結(jié)構(gòu)，可保證在選檔和掛檔兩個方向運動互不干涉，實現(xiàn)機械解耦，可適應(yīng)不同型號的拖拉機換檔器，換擋機械手末端執(zhí)行器采用塑性材質(zhì)的換檔手柄套，該手柄套與拖拉機變速桿滑動連接，不需要對拖拉機進行改造，可實現(xiàn)無損安裝。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。(為便于觀察，將轉(zhuǎn)向機械手略去)
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明一種基于力/位置混合控制的拖拉機駕駛機器人，包括一基座1、一油門機械腿、一制動機械腿、一離合器機械腿、一換檔機械手、一轉(zhuǎn)向機械手，其特征在于，基座I固裝于拖拉機駕駛座椅上方，基座I前端自右向左分別通過軸承與油門機械腿、制動機械腿、離合器機械腿的一端旋轉(zhuǎn)連接，油門機械腿、制動機械腿、離合器機械腿的另一端分別與拖拉機的油門踏板21、制動踏板23、離合器踏板14旋轉(zhuǎn)連接，換檔機械手一端與基座I固定連接，換檔機械手另一端的換檔手柄套10套入拖拉機變速桿11末端，并與拖拉機變速桿11滑動連接，轉(zhuǎn)向機械手固定板2 —端固裝于基座I上方，另一端與轉(zhuǎn)向電機5固定連接，轉(zhuǎn)向電機5的輸出軸與萬向節(jié)聯(lián)軸器6 —端固定連接，萬向節(jié)聯(lián)軸器6另一端與力矩傳感器7—端固定連接，力矩傳感器7另一端與方向盤固定板8固定連接。
[0013]油門機械腿由電動推桿18、力傳感器20和油門踏板固定板30組成，其中電動推桿18 —端與基座I旋轉(zhuǎn)連接，電動推桿18另一端與力傳感器20 —端固定連接，力傳感器20另一端與油門踏板固定板30旋轉(zhuǎn)連接，油門踏板固定板30與拖拉機油門踏板21固定連接。
[0014]制動機械腿由電動推桿22、力傳感器19和制動踏板固定板29組成，其中電動推桿22 —端與基座I旋轉(zhuǎn)連接，電動推桿22另一端與力傳感器19 一端固定連接，力傳感器19另一端與制動踏板固定板29旋轉(zhuǎn)連接，制動踏板固定板29與拖拉機制動踏板23固定連接。
[0015]離合器機械腿由電動推桿13、力傳感器12和離合器踏板固定板15組成，其中電動推桿13 —端與基座I旋轉(zhuǎn)連接，電動推桿13另一端與力傳感器12 —端固定連接，力傳感器12另一端與離合器踏板固定板15旋轉(zhuǎn)連接，離合器踏板固定板15與拖拉機離合器踏板14固定連接。
[0016]換擋機械手由雙軸梯形滑臺、連接件16、電動推桿3、力傳感器4和換檔手柄套10組成，其中雙軸梯形滑臺由步進電機24、編碼器25、梯形絲杠、滑桿27、連接片26和滑塊28組成，雙軸梯形滑臺通過連接片26與基座I固定連接，滑塊28上設(shè)置一連接件16，電動推桿3 —端與連接件16旋轉(zhuǎn)連接，電動推桿3另一端與力傳感器4 一端固定連接，力傳感器4另一端與換檔手柄套10旋轉(zhuǎn)連接，換檔手柄套10套入拖拉機變速桿11末端，并與拖拉機變速桿11滑動連接。
[0017]轉(zhuǎn)向機械手由轉(zhuǎn)向機械手固定板2、轉(zhuǎn)向電機5、萬向節(jié)聯(lián)軸器6、力矩傳感器7和方向盤固定板8組成，其中轉(zhuǎn)向機械手固定板2 —端固裝于基座I上方，另一端與轉(zhuǎn)向電機5固定連接，轉(zhuǎn)向電機5的輸出軸與萬向節(jié)聯(lián)軸器6 —端固定連接，萬向節(jié)聯(lián)軸器6另一端與力矩傳感器7 —端固定連接，力矩傳感器7另一端與方向盤固定板8固定連接，方向盤固定板8與拖拉機方向盤9固定連接。
[001