作物表型信息获取机器人底盘设计与试验

作     者：徐圣林 朱立成 韩振浩 王瑞雪 徐庆钟 贾晓峰 XU Shenglin;ZHU Licheng;HAN Zhenhao;WANG Ruixue;XU Qingzhong;JIA Xiaofeng

作者机构：中国农业机械化科学研究院集团有限公司北京100083 青岛农业大学机电工程学院青岛266109 农业装备技术全国重点实验室北京100083 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2023年第54卷第S2期

页      面：388-399页

核心收录：

学科分类：0711[理学-系统科学] 1202[管理学-工商管理] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 0709[理学-地质学] 0828[工学-农业工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0901[农学-作物学] 0811[工学-控制科学与工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFD2000105) 中国机械工业集团有限公司青年科技基金项目(QNJJ-PY-2022-31) 

主　　题：机器人底盘 表型信息获取 独立驱动转向 

摘      要：为进一步提升农业机器人底盘田间适应性和行驶稳定性,面向我国山东地区小麦表型信息获取作业场景,设计了一种四轮独立驱动转向的农业机器人底盘。根据小麦种植农艺需求和行驶地形环境,确定了底盘总体布局方案和主要技术参数。分别开展了底盘驱动部件、转向部件以及摆臂平衡部件设计,并进行了参数校核和元件选型。建立了关键部件ANSYS有限元模型,分别进行了摆臂平衡机构的应力形变分析和车架振动模态模拟,仿真结果表明,摆臂平衡机构的强度和刚度均能满足设计要求,车架能够有效避免因地形激励产生的共振。建立底盘ADAMS动力学仿真模型,分别进行纵向、横向稳定性分析和单侧凸起、凹坑越障性分析,仿真结果表明,底盘横纵向稳定性能够满足设计要求,摆臂平衡机构能够有效补偿单侧障碍造成的质心高度变化,提高了底盘的行驶稳定性。田间试验表明,机器人底盘具有良好的行驶性能,硬质地面直线行驶平均偏驶率为0.51%,田间地面平均偏驶率为1.13%。原地转向中心点偏移量为3.1 mm,阿克曼转向最小转向半径为1125 mm。纵向翻倾角为34°,横向翻倾角为28°。单侧越障最大高度为160 mm,单侧跨坑最大深度为160 mm。