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

来源：农业机械学报, 2023, 54(S2): 388-399.

• 机器人底盘
• 表型信息获取
• 独立驱动转向

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1 125 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。

• 单位
  机电工程学院; 青岛农业大学; 中国农业机械化科学研究院