Способ автоматического вождения колесных машин и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК A01B69/04 

V«

СП

to

со

о

О5

со

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам и устройствам для автоматического вождения колесных тракторов.

Цель изобретения - повышение на- , дежности вождения по заранее проложенной траектории.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют рассогласование между положением оси поля обзора приемника излучения и изменяют положение оси поля 0 обзора приемника в сторону уменьшения величины рассогласования между положением последней и ориентиром, а управление органами поворота машины осуш,ествизлучения и излучатель 2, установленные спереди трактора над его капотом, устройство поворота оси поля обзора в виде зеркала 3, установленное подвижно на вертикальной оси редуктора 4,. к которому подключен сервоусилитель 5 (сервомотор), связанный с выходом блока 6 обработки информации. Входы блока 6 обработки информации соответственно связаны первый с устройством формирования поля обзора, например, в виде зеркала 7, установленного на вертикальной оси кривошипно- шатунного механизма 8, соединенного с электромотором 9, а второй вход связан через усилитель 10 с приемником 1 изляют по сигналу ра ссогласования между 45 Умения. При этом блок поворота оси поля положением оси поля обзора приемника обзора (зеркало) снабжен датчиком рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной

осью машины 11, связанного через усилитель 12 мощности с исполнительным

ке А их оси пересекались между собой и с поверхностью поля.

Устройство работает следующим образом.

Зеркало 7, совершая гармонические колебания с амплитудой Vo вокруг вертикальизлучения и положением продольной оси машины.

Таким образом, ось поля обзора становится неподвижной относительно продольной оси машины, а ее .положение задается 20 механизмом 13 поворота продольной оси сервоприводом, удерживающим ее направ- трактора.

ление на ориентир, совмещая с послед-Причем зеркала 3 и 7 установлены, таней копирующую точку. В результате за ким образом, чтобы луч излучателя 2 и поле счет введения быстродействующей следящей зрения приемника 1 излучения были на- системы осуществляется постоянное совме- 25 правлены вперед и вниз так, чтобы в точщение оси обзора с ориентиром, а управ- °

ление поворотом машины производится по отклонению ее продольной оси от оси поля обзора, что позволяет надеи но осуществлять автовождение без потери следа (ориентира) путем удержания его в преде- 30 ° - действием электромотора 9 лах ширины поля обзора и вблизи его с кривошипно-шатунным механизмом 8, фор- оси.мирует поле обзора с шириной , в преУстройство для автоматического вожде- делах которого перемещается точка А. НИН колесной машины, содержащее излу- Угловая же ширина поля зрения прием- чатель, приемник излучения, узел формиро- излучения значительно меньше ширины вания поля обзора приемника излучения, 35 обозреваемого им при движении поля об- блок обработки информации, входы кото- зора (2Ч о). рого подключены один к приемнику излучения, а другой к узлу формирования поля обзора, усилитель мощности, связанный с исполнительным механизмом поворота колес снабжено сервоусилителем с редуктором, блоком поворота оси поля обзора приемника излучения и датчика рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной осью машины, при этом выход блока об- 5 синхронный детектор с усилителем работки информации подключен ко входу мощности и представлен для простоты в сервоусилителя, редуктор которого связан виде переключателя КЛ, емкостей С, и С.„ с блоком поворота поля обзора приемника и поляризованного реле. Он работает следую- излучения, снабженного датчиком рассогла- Щим образом. Переключатель КЛ посредст- сования между положением оси поля об- вом кулачка К колеблется синхронно с зер- зора приемника излучения и продольной 50 7, передавая сигналы, приходящие осью машины, подключенного ко входу либо с левой, либо с правой стороны усилителя мощности.поля обзора соответственно на запоминаюБлок поворота оси поля обзора выполнен Щ емкости С (С,).

в виде зеркала, установленного на оси Разность потенциалов, возникаюшая на

редуктора.емкостях Сл, С.„, воздействует на поляНа чертеже представлена функциональ- 55 ризованное реле Р, которое преобразует мая схема устройства, реализующего способ пульсирующее напряжение в напряжение, автоматического вождения колесных машин. полярность и величина которого опредедяют.Устройство, установленное, например, на ся соответствено знаком и амплитудой тракторе типа К700, содержит приемник 1рассогласования АВ, между положением оси

40

При движении вдоль ориентира поле зрения приемника 1 излучения периодически пересекает борозду (ориентир) с частотой колебания зеркала 7. Сигналы, вызванные отраженным светом излучателя 2 или солнечным светом от пересечения ориентира, усиливаются усилителем 10 и поступают на вход блока обработки информации, который представляет собой по суизлучения и излучатель 2, установленные спереди трактора над его капотом, устройство поворота оси поля обзора в виде зеркала 3, установленное подвижно на вертикальной оси редуктора 4,. к которому подключен сервоусилитель 5 (сервомотор), связанный с выходом блока 6 обработки информации. Входы блока 6 обработки информации соответственно связаны первый с устройством формирования поля обзора, например, в виде зеркала 7, установленного на вертикальной оси кривошипно- шатунного механизма 8, соединенного с электромотором 9, а второй вход связан через усилитель 10 с приемником 1 из Умения. При этом блок поворота оси поля обзора (зеркало) снабжен датчиком рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной

осью машины 11, связанного через усилитель 12 мощности с исполнительным

механизмом 13 поворота продольной оси трактора.

ке А их оси пересекались между собой и с поверхностью поля.

Устройство работает следующим образом.

Зеркало 7, совершая гармонические колебания с амплитудой Vo вокруг вертикальким образом, чтобы луч излучателя 2 и поле зрения приемника 1 излучения были на- правлены вперед и вниз так, чтобы в точ °

° - действием электромотора 9 с кривошипно-шатунным механизмом 8, фор- мирует поле обзора с шириной , в пределах которого перемещается точка А. Угловая же ширина поля зрения прием- излучения значительно меньше ширины обозреваемого им при движении поля об- зора (2Ч о). синхронный детектор с усилителем мощности и представлен для простоты в виде переключателя КЛ, емкостей С, и С.„ и поляризованного реле. Он работает следую- Щим образом. Переключатель КЛ посредст- вом кулачка К колеблется синхронно с зер- 7, передавая сигналы, приходящие либо с левой, либо с правой стороны поля обзора соответственно на запоминаю

При движении вдоль ориентира поле зрения приемника 1 излучения периодически пересекает борозду (ориентир) с частотой колебания зеркала 7. Сигналы, вызванные отраженным светом излучателя 2 или солнечным светом от пересечения ориентира, усиливаются усилителем 10 и поступают на вход блока обработки информации, который представляет собой по суполя обзора и ориентиром, иначе пропорционально углу QI. Это напряжение поступает на -сервоусилитель 5 (сервомотор), который через редуктор 4 поворачивает зеркало 3, отрабатывая рассогласование со скоростью, пропорциональной его величине в1 К|в|, К| . - коэффициент усиления (либо- добротность 1-й следящей системы).

При этом измерение рассогласования

ние поля обзора приемника излучения, измерение рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и ориентиром и последующее управление органами поворота машины, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности вождения по заранее проложенной траектории, измеряют рассогласование между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной осью машины и изможет производиться любым другим спосо- 10 меняют положение оси поля обзора приембом, лапример с помощью строчной развертки зеркальным барабаном либо с помощью линейки фотоприемников.

Одновременно датчиком 11 обрабатывается сигнал рассогласования между положением оси поля обзора и продольной осью трактора 02, который вызывает изменение положения органов поворота агрегата, поворачивая направляющие колеса или «ломая раму со скоростью, пропорциональной положению угла 02

, где К2 - добротность 2-й следящей системы.

В конечном счете отклонение оси агрегата от ориентира в определяется алгебраической суммой рассогласования в и 02, т. е.

в вг+в2

Эти два рассогласования отрабатываются одновременно двумя независимо действующими следящими системами, причем пер20

25

ника в сторону уменьшения величины рассогласования между положением последней и ориентиром, а управление органами поворота машины осуществляют по сигналу рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и положением продольной оси машины.

2. Устройство для автоматического вождения колесной машины, содержащее излучатель, приемнщ излучения, узел формирования поля обзора приемника излучения, блок обработки информации, входы которого подключены один к приемнику излучения, а другой - к узлу формирования поля обзора, усилитель мощности, связанный с исполнительным механизмом поворота колес, отличающееся тем, что оно снабжено сервоусилителем с редуктором, блоком поворота оси поля обзора приемника излучения и датчиком рассогласования между положением оси поля обзора приемвая система 0i существенно превосходит 0 ника излучения и продольной осью маши- по быстродействию 2-ю следящую системуны, при этом выход блока обработки

02, т. е. Ki K2-информации подключен к входу сервоусиТаким образом, отработка углового рас-лителя, редуктор которого связан с блоком

согласования ©2 в контуре управления трак-поворота оси поля обзора приемника изтором происходит значительно медленнее, чем в контуре управления положением оси поля зрения 0. Поэтому агрегат управ35

ляется плавно без резких поворотов на рабочем гоне со спрямлением местных извилин.

Формула изобретения 1. Способ автоматического вождения колесных мащин, включающий формирова40

лучения, снабженным датчиком рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной осью машины, подключенным к входу усилителя мощности.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок поворота оси поля обзора выполнен в виде зеркала, установленного на оси редуктора.

ние поля обзора приемника излучения, измерение рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и ориентиром и последующее управление органами поворота машины, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности вождения по заранее проложенной траектории, измеряют рассогласование между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной осью машины и из меняют положение оси поля обзора прием0

5

ника в сторону уменьшения величины рассогласования между положением последней и ориентиром, а управление органами поворота машины осуществляют по сигналу рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и положением продольной оси машины.

2. Устройство для автоматического вождения колесной машины, содержащее излучатель, приемнщ излучения, узел формирования поля обзора приемника излучения, блок обработки информации, входы которого подключены один к приемнику излучения, а другой - к узлу формирования поля обзора, усилитель мощности, связанный с исполнительным механизмом поворота колес, отличающееся тем, что оно снабжено сервоусилителем с редуктором, блоком поворота оси поля обзора приемника излучения и датчиком рассогласования между положением оси поля обзора прием0 ника излучения и продольной осью маши- ны, при этом выход блока обработки

лучения, снабженным датчиком рассогласования между положением оси поля обзора приемника излучения и продольной осью машины, подключенным к входу усилителя мощности.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок поворота оси поля обзора выполнен в виде зеркала, установленного на оси редуктора.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам и устройствам для автоматического вождения колесных тракторов. Целью изобретения является повышение надежности копирования заданной траектории в пределах обзора, что достигается за счет управления положением оси поля обзора и органами поворота по сигналам рассогласования между осью поля обзора и ориентиром, осью поля обзора и продольной осью машины. Зеркало 7, совершая колебания вокруг вертикальной оси под действием электромотора 9 с кривошипно-шатунным механизмом, формирует поле обзора. При движении вдоль ориентира поле зрения приемника излучения 1 периодически пересекает ориентир. Сигналы, вызванные отраженным светом излучателя 2, усиливаются усилителем 10 и поступают на вход блока 6 обработки информации, который выдает сигнал, пропорциональный величине рассогласования АВ между положением оси поля обзора и диаметром. Этот сигнал поступает на сервомотор 5, поворачивающий через редуктор 4 зеркало 3, отрабатывающее рассогласование. Одновременно датчик положения 11 блока поворота оси поля обзора /зеркало 3/, отрабатывает рассогласование между осью поля обзора и продольной осью машины. Сигнал датчика поступает на усилитель 12 который управляет исполнительным механизмом 13 поворота продольной оси трактора. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.