發(fā)布時間：2021-06-10 20:00

　　當今農業(yè)機械的發(fā)展趨勢是智能化、信息化,拖拉機的無人駕駛技術是當前的一個熱門的研究課題,對實現(xiàn)精準農業(yè)有著重要的意義。精準農業(yè)技術的核心目標是整合傳統(tǒng)農業(yè)信息,集成地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、傳感器技術和決策支持系統(tǒng),實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,自動導航技術是精細農業(yè)的基礎,是實現(xiàn)現(xiàn)代化農業(yè)的必由之路。本文以黃海金馬554拖拉機為平臺,針對拖拉機自動導航的要求,對導航控制方法進行了研究,搭建了拖拉機自動導航的軟硬件平臺,實現(xiàn)了拖拉機的自動導航。主要的研究內容如下:（1）拖拉機自動導航的硬件設計,北斗接收機采用的是北斗星通導航技術有限公司生產的C201-AT-680系列接收機,對方向盤轉向柱位置通過加裝轉向助力電機的形式進行了自動轉向改裝,對離合器和剎車進行了加裝推桿電機進行自動控制,對油門自動控制采用加裝電動油門調速器的方法,完成了系統(tǒng)硬件的改裝。（2）對拖拉機控制系統(tǒng)進行了研究,包括轉向、剎車控制等,上位機和下位機的軟件編寫,上位機軟件是基于Windows 7操作系統(tǒng),在Spyder軟件中,使用Python語言開發(fā)的,下位機是在Keil軟件中用C語言編寫的。上位機對拖拉機當前行駛的信息... 

【文章來源】：安徽農業(yè)大學安徽省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１系統(tǒng)總體結構圖??Ｆｉｇ?２－１?Ｓｙｓｔｅｍ?Ｏｖｅｒａｌｌ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?Ｄｉａｇｒａｍ??

＇ｖ決策見■??ＣＡＮ??Ｉ??，片汀層?下位機??，?Ｉ?，??ｒ?ｉ??轉向輔助子系統(tǒng)?制動輔助子．系統(tǒng)?動力輔助子系統(tǒng)?離合輔助子系統(tǒng)??轉角傳感器．．．?電動制動執(zhí)行器?：油門執(zhí)行器＿?離合執(zhí)行器??轉問執(zhí)行器?剎車跆板位罟?犮動機轉速?離合幵關??．?■?？?．．．：．ｒ，，．：乂．．?■：??．??圖２－２系統(tǒng)硬件架構圖??Ｆｉｇ?２－２?Ｓｙｓｔｅｍ?Ｈａｒｄｗａｒｅ?Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ??感知層：包括北斗定位系統(tǒng)和顯示界面。北斗定位系統(tǒng)可提供厘米級定位；顯示??器用于顯示當前的車輛行駛信息。??決策層：上位機用來進行傳感器的信號采集、算法運算、執(zhí)行器命令的下發(fā)、數(shù)??據(jù)記錄等功能，是整個無人駕駛系統(tǒng)的大腦，通信接口?ＣＡＮ，實時決策出拖拉機駕??駛的轉向狀態(tài)等信息。??線控執(zhí)行層：整車執(zhí)行機構包拈轉向輔助子系統(tǒng)、制動輔助子系統(tǒng)、動力輔助子??系統(tǒng)、離合輔助子系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)，是無人駕駛系統(tǒng)的決策執(zhí)行Ｕ。??拖拉機無人駕駛是要求拖拉機能夠按照預定的路徑行駛，１出現(xiàn)偏離規(guī)劃路徑的??情況下能夠控制拖拉機自動轉丨（＞！，快速、準確的回歸預定路徑。要想實現(xiàn)這樣的功能，??對該系統(tǒng)的硬件打以下的耍求：衛(wèi)星的定位信息要能夠通過工拉機接受，然后利川兌??法將拖拉機的實時的行走的路徑與預定的路徑的橫向和航向的偏差進行計算，最后要??決策出拖拉機的轉向允度，發(fā)出指令給到下位機，下位機對行駛和轉向機構進行控制。??對于轉向、汕門、剎車、離合的線控改裝原則妃盡量保持原車的結構，減小對原車功??能的影響。系統(tǒng)的硬件需具備以下功能：??（丨）定位精度要高。農業(yè)機械的

ｆ拖拉機組橫向控制＇??前輪轉角輸入信號??轉向電機?＾???”????￣電磁離合器￣｝？－會§＿???］［???全液壓轉向器??ｆ拖拉機４壓轉向?轉向允度??轉向輪????圖２－３轉向系統(tǒng)設計方案??Ｆｉｇ?２－３?Ｓｔｅｅｒｉｎｇ?Ｓｙｓｔｅｍ?Ｄｅｓｉｇｎ?Ｓｃｈｅｍｅ??該方案對農機改動較小，用了一個帶減速機構的轉向助力電機，在轉向柱上加一??個齒盤，電機帶動齒盤，齒盤驅動拖拉機的全液壓轉向器，實現(xiàn)拖拉機的轉向。同時??該電機還有一個離合器，人工干預駕駛的時候當力矩傳感器檢測到扭矩過大，電磁離??合斷開，自動轉向斷電，就可以人工控制方向。拖拉機一般在熄火的狀態(tài)下液壓助力??系統(tǒng)停止工作，那么它的扭矩較大，經過初步測量約為２２Ｎ＇ｍ。但是在正常作業(yè)行走??時，扭矩一般不超過５Ｎｔｈ，所以選用的電機額定功率為０．Ｉ３ＫＷ，額定轉矩為??ｌ．Ｉ５Ｎ?ｍ，減速器的減速比為１：?２５，最大可輸出的轉矩約２９Ｎ?ｍ，完全可以系統(tǒng)的??要求。設計的支搾架在原車上面川螺柃固定，穩(wěn)定可靠。該改裝方案結構較力簡單，??成本也較低。改裝三維結構如圖２－９所示。選川的電機相關性能參數(shù)如衣２－１所示。??顯??ｍ?：?：?■??圖２－４方向盤改裝三維圖??Ｆｉｇ．?２－４?Ｓｔｅｅｒｉｎｇ?ｗｈｅｅｌ?ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ?３－Ｄ?ｄｉａｇｒａｍ??１１??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[5]一種無人駕駛車輛路徑跟蹤控制方式研究[D]. 龔毅.南京理工大學 2014
[6]拖拉機自動導航系統(tǒng)關鍵技術研究[D]. 賈全.中國農業(yè)機械化科學研究院 2013
[7]基于東方紅SG-250拖拉機電控液壓轉向系統(tǒng)研究[D]. 趙建東.南京農業(yè)大學 2012
[8]拖拉機自動導航系統(tǒng)CAN總線的設計與實現(xiàn)[D]. 劉陽.石河子大學 2012



本文編號：3223028