錢娟 王棧倚 胡友康

摘 要：農(nóng)業(yè)智能車是目前應(yīng)用較廣泛的農(nóng)業(yè)智慧系統(tǒng)，但存在靈活性和機(jī)動(dòng)性不足的缺陷，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的監(jiān)測管理精度有待提高?；谵r(nóng)業(yè)智能車的特點(diǎn)，對(duì)光電四輪智能車的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究分析和改進(jìn)，提高了車模高速行駛狀態(tài)下的靈活性和跑道適應(yīng)性。

關(guān)鍵詞：智能車;農(nóng)業(yè);機(jī)械;前輪定位

文章編號(hào)：1004-7026（2019）13-0123-01 ? ? ? ? 中國圖書分類號(hào)：TP242 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

近年來，隨著智慧農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，作為新興領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)機(jī)器人受到極大關(guān)注。農(nóng)業(yè)機(jī)器人能夠降低人力投入，提高生產(chǎn)質(zhì)量，從而提高生產(chǎn)效率。

農(nóng)業(yè)智能車是目前應(yīng)用較廣泛的農(nóng)業(yè)機(jī)器人。近年來，智能車競賽的規(guī)模和影響力越來越大，對(duì)提高參賽學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力有著積極的作用。

C1型車模作為雙車會(huì)車組限定車模，是一種相對(duì)靈活的四輪車模。C1型車模的整車性能由機(jī)械結(jié)構(gòu)決定?？刂扑惴ㄒ氚l(fā)揮出較好效果，需要具備較好的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使智能車在高速行駛狀態(tài)下仍然具有較高的機(jī)械強(qiáng)度與靈活度。這也是現(xiàn)有農(nóng)業(yè)智能車系統(tǒng)急需改進(jìn)的地方。深入研究并優(yōu)化改裝車模機(jī)械結(jié)構(gòu)，以運(yùn)用于智慧農(nóng)業(yè)智能車系統(tǒng)，提高其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的監(jiān)測管理精度。

1 ?前輪定位調(diào)整

C1型車模出現(xiàn)直線走偏、轉(zhuǎn)彎費(fèi)力、輪胎磨損快等問題，大多與輪胎安裝角度有關(guān)。前輪定位是指和轉(zhuǎn)向輪位置角度定位相關(guān)的問題，由主銷后傾、主銷內(nèi)傾、前輪外傾和前輪前束等4個(gè)方面構(gòu)成。前輪定位應(yīng)保證智能車在直線運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。

1.1 ?主銷后傾角

主銷后傾角指側(cè)面看車輪，轉(zhuǎn)向主銷向后傾倒。在設(shè)置主銷后傾角前，車輪中心的地面投影點(diǎn)之間和主銷中心線的接地點(diǎn)之間很難產(chǎn)生距離。設(shè)置的目的是使車輪接地點(diǎn)位于轉(zhuǎn)向主銷延長線的后端，從而行駛中的滾動(dòng)阻力使車輪向后拉。

1.2 ?主銷內(nèi)傾角

主銷內(nèi)傾角指從汽車的正前方看，主銷的上端略向內(nèi)傾斜一個(gè)角度。一般情況下，當(dāng)汽車處于橫向垂直平面內(nèi)，將垂線和主銷軸線間構(gòu)成的夾角稱為主銷內(nèi)傾角[1]。

1.3 ?前輪外傾

外傾分為負(fù)外傾和內(nèi)外傾。負(fù)外傾指從前后方向看車輪時(shí)，輪胎稍微傾倒呈現(xiàn)“八”字形張開，并非完全垂直。使傾指從反方向張開。

1.4 ?前輪前束

前輪前束指四輪定位前，束值腳尖向內(nèi)，即“內(nèi)八字腳”。在滾動(dòng)中，由于慣性，前輪輪胎會(huì)自然向內(nèi)偏斜。輪胎滾動(dòng)時(shí)的偏斜方向，在前束適當(dāng)?shù)臈l件下會(huì)抵消，使胎內(nèi)外側(cè)磨損的現(xiàn)象減少[2]。

2 ?舵機(jī)安裝調(diào)整

由T=F·L得出，反應(yīng)的靈敏度和轉(zhuǎn)向速度隨著舵機(jī)擺桿作用力F的增大而提高。在轉(zhuǎn)矩T一定時(shí)，擺桿L越長，輸出的作用力越小，但擺桿太長會(huì)拉不動(dòng)輪胎轉(zhuǎn)向，這就造成矛盾。

團(tuán)隊(duì)選用長度30 mm的舵機(jī)擺桿?？紤]到阿克曼轉(zhuǎn)向理論，4個(gè)輪子路徑的圓心大致上交會(huì)于后軸延長線上瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心，可使車輛在過彎轉(zhuǎn)向輪處于純滾動(dòng)狀態(tài)。

3 ?攝像頭安裝調(diào)整

雙車采用CMOS攝像頭采集賽道信息。作為核心傳感器，攝像頭安裝方式是否穩(wěn)固合理，是能否采集到優(yōu)質(zhì)圖像的關(guān)鍵。經(jīng)過多次嘗試，最終使用碳素桿搭架攝像頭的方式，以減輕可能產(chǎn)生的不必要重量。使用防松螺母將攝像頭支撐桿底部固定在車模轉(zhuǎn)向的軸線上，保證桿子與車身垂直。

4 ?車模重心調(diào)整

加減速性能、穩(wěn)定性能和轉(zhuǎn)向性能是C1型車模的重要指標(biāo)，而車模重心位置是這些指標(biāo)的重要影響因素。由物理學(xué)知識(shí)容可知，車身重心前移，轉(zhuǎn)向增加，但轉(zhuǎn)向靈敏度和后輪的抓地力都會(huì)降低，加減速性能受到影響;車身重心后移，轉(zhuǎn)向靈敏度和后輪抓地力會(huì)增加，提高加減速性能，但轉(zhuǎn)向減少。因此，為了讓車模更加適應(yīng)農(nóng)業(yè)路況，必須選擇合適的車體重心。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶西保.汽車四輪定位的探討[C]//重慶汽車工程學(xué)會(huì).“現(xiàn)代汽車電子開發(fā)技術(shù)及能力突破”高級(jí)研修班論文集.重慶：重慶汽車工程學(xué)會(huì)，2014：177-188.

[2]閆琪，王江，熊小龍，等.智能車設(shè)計(jì)：“飛思卡爾杯”從入門到精通[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2014.