一種兩輪自平衡遙控電動植保車及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電動植保車領域，尤其涉及一種兩輪自平衡電動植保車及其控制方 法。
【背景技術】
[0002] 從世界植保技術發展來看，今后相當長時間化學防治是防治農作物病、蟲、草及鼠 害的主要方法，傳統人工植保作業越來越不適合我國中國城鎮化建設，農村勞動力急劇減 少的步伐，目前在公知的技術中地面植保器械都以四輪或三輪車為主，未見一種兩輪自平 衡遙控植保車。而兩輪自平衡遙控植保車的轉彎半徑為零，能避免植保機械在轉彎過程中 對作物的傷害，同時能減少農藥對植保人員的傷害。
[0003] 農藥噴灑正向精準施藥方向發展，利用單片機控制的灌溉系統，因此急需一種設 備能夠實現定向施藥，平衡調節性能好，施藥均勻性好，噴灌方向全程可控，且能夠精準調 節噴灌流量。
【發明內容】
[0004] 本發明設計開發了一種兩輪自平衡遙控電動植保車，克服了以上缺陷，本發明的 一個目的是通過調配兩個配重藥箱和緩沖藥箱內盛裝液體量，實現植保車配重自平衡調 節，從而調節噴灑架調節角度。
[0005] 本發明另一個目的是，通過精確控制電機轉速實現藥箱內盛裝液體量的精準控 制。
[0006] 本發明還有一個目的是，通過精確控制電機轉速和噴嘴的出口截面積實現噴灌流 量的精細調節。
[0007] 本發明提供的技術方案為：
[0008] -種兩輪自平衡遙控電動植保車，包括：
[0009] 兩輪平衡車；
[0010] 車架，其可旋轉地設置在所述兩輪平衡車頂部；
[0011] 噴灑架，其設置在所述車架頂部，并包括等間距設置的聯排噴嘴；
[0012] 第一配重藥箱，其設置在所述車架一側，并與所述噴灑架連通；
[0013] 第二配重藥箱，其與所述第一配重藥箱對稱設置，并與所述噴灑架連通；
[0014] 緩沖藥箱，其設置在所述車架上，與所述第二配重藥箱同側；
[0015] 其中，所述緩沖藥箱分別與所述第一配重藥箱和所述第二配重藥箱連通；
[0016] 第一調配機構，其設置在所述第一配重藥箱內部，并能夠沿箱體內部上下滑動；
[0017] 第二調配機構，其設置在所述第二配重藥箱內部，并能夠沿箱體內部上下滑動；
[0018] 角度傾斜測量儀，其設置在所述兩輪平衡車中心位置，用于檢測植保車傾斜方向 及傾斜角度。
[0019] 優選的是，所述第一調配機構，包括：
[0020]第一絲杠軸，其外表面設置有半球面滾珠滾道；
[0021 ]第一空心桿，其內部中空，并且設置有內螺紋，套設在所述第一絲杠軸上；
[0022] 第一驅動電機，其驅動所述第一絲杠軸旋轉；
[0023] 第一活塞，其設置在所述第一空心桿底部；
[0024]所述第二調配機構，包括：
[0025] 第二絲杠軸，其外表面設置有半球面滾珠滾道；
[0026] 第二空心桿，其內部中空，并且設置有內螺紋，套設在所述第二絲杠軸上；
[0027] 第二驅動電機，其驅動所述第二絲杠軸旋轉；
[0028] 第二活塞，其設置在所述第二空心桿底部。
[0029] 優選的是，絲杠軸和空心桿之間設置有滾珠，用于減小傳動摩擦阻力。
[0030] 優選的是，所述絲杜軸導程為3mm-5mm。
[0031] 優選的是，還包括：
[0032] 第一聯結閥，其設置在緩沖藥箱與第一配重藥箱連通處；
[0033] 第二聯結閥，其設置在緩沖藥箱與第二配重藥箱連通處；
[0034]第三聯結閥，其設置在第一配重藥箱與噴灑架連通處；
[0035]第四聯接閥，其設置在第二配重藥箱與噴灑架連通處。
[0036]優選的是，還包括系統控制模塊，其連接所述角度傾斜測量儀，所述系統控制模塊 用于接收所述角度傾斜測量儀檢測到的角度信號，控制所述第一調配機構和第二調配機構 運動方向和速度以及聯結閥的開啟和關閉。
[0037]優選的是，所述角度傾斜測量儀為慣性陀螺儀。
[0038]優選的是，所述第一配重藥箱、第二配重藥箱和緩沖藥箱內設置有液位傳感器。
[0039] 本發明還可以由一種兩輪自平衡遙控電動植保車控制方法進一步實施，包括：
[0040] 步驟一:角度傾斜測量儀測量植保車傾斜角度α，并判定植保車傾斜方向；
[0041] 步驟二：當植保車向左或向右傾斜時，第二調配機構向下運動，第二驅動電機轉數 為，
[0042]
[0043] 其中
，其為聯排噴嘴出口截面積，LP為噴嘴長度，N m為聯排噴嘴間距， 為植保車行進速度，Ph為絲杠軸導程，S為配重藥箱截面積;h為噴灑架距地面高度；
[0044] 當植保車向第一配重藥箱一側傾斜時，第三聯結閥和第二聯結閥關閉，第一聯結 閥和第四聯結閥開啟，第一調配機構向下運動，第一配重藥箱內盛裝液體進入緩沖藥箱，以 使植保車左右輪軸獲得的力矩平衡，第一驅動電機轉數為，
[0045]
[0046] 當植保車向第二配重箱一側傾斜時，第三聯結閥和第二聯結閥關閉，第一聯結閥 和第四聯結閥開啟，第一調配機構向上運動，緩沖藥箱內盛裝液體進入第一配重藥箱，以使 植保車左右輪軸獲得的力矩平衡，第一驅動電機轉數為，
[0047]
[0048]其中，L為噴灑架長度;Ph為絲杠軸導程，U為根據電機參數推算出的時間常數，其 數值為〇.58s，FP為絲杠軸對電機的反方向作用力，r為絲杠軸直徑，I為電機軸承與絲杠軸 之間連接軸的長度，G連接軸材料的剪切模量，J為電機軸的截面慣性矩；
[0049] 實時檢測第一配重藥箱內液位1\，第二配重藥箱內液位1~2和緩沖藥箱內液位Th，
[0050] 當7丨<|'7;且Th>0時，第一連接閥和第四聯結閥關閉，第二連接閥和第三連接閥開 啟，第二調速機構向上運動，吸取緩沖藥箱內盛裝液體，第一調配機構向下運動，實現噴灑 作業。
[0051 ] 優選的是，還包括前傾和后傾車速平衡調整過程，包括：
[0052]當植保車向前或向后傾斜角度α時，車架向其相反方向旋轉，旋轉角度為β，以使平 衡車重心向相反方向移動，避免傾倒；
[0053]
[0054]其中h為車架高度，ω為車架旋轉角速度，g為重力加速度；
[0055] 同時噴灑架繞其軸線旋轉，旋轉角度為α，使聯排噴嘴噴灑方向始終垂直于地面， 第一聯結閥和第二聯結閥關閉，第三聯結閥和第四聯結閥開啟，第一驅動電機和第二驅動 電機轉數為，
[0056]
[0057]其中，g為重力加速度，η為聯排噴嘴數量。
[0058]本發明所述的有益效果
[0059] 1.本發明所述的兩輪自平衡遙控植保車的轉彎半徑為零，能避免植保機械在轉彎 過程中對作物的傷害，同時能減少農藥對植保人員的傷害。
[0060] 2.本發明所述的兩輪自平衡遙控植保車是通過調配兩個配重藥箱和緩沖藥箱內 盛裝液體量，實現植保車配重自平衡調節，從而調節噴灑架調節角度，實現過程簡單、準確 及時，響應時間短。
[0061] 3.本發明所述的兩輪自平衡遙控植保車控制方法通過精確控制電機轉速實現藥 箱內盛裝液體量的精準控制，控制策略簡易有效。
[0062] 4.本發明所述的兩輪自平衡遙控植保車通過精確控制電機轉速和噴嘴的出口截 面積實現噴灌流量的精細調節，本系統中模型參數可針對不同的情況進行靈活調整，拓寬 了模型的適用面，具有較強的市場推廣性。
【附圖說明】
[0063] 圖1為本發明所述的兩輪自平衡遙控電動植保車的結構示意圖。
[0064] 圖2為本發明所述的聯排噴嘴示意圖。
[0065] 圖3為本發明所述的第一配重藥