農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望

1、農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望0引言我國(guó)農(nóng)機(jī)生產(chǎn)和擁有量居世界首位，2018年農(nóng)機(jī)總動(dòng)力達(dá)到10.04億千瓦,總量近2億臺(tái)，其中拖拉機(jī)保有量2240萬(wàn)臺(tái)、聯(lián)合收獲機(jī)206萬(wàn)臺(tái)，截止2019年綜合機(jī)械化率為69%o隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的加速發(fā)展，社會(huì)老齡化加劇、人工勞動(dòng)成本不斷增加，發(fā)展以現(xiàn)代化、工廠化農(nóng)業(yè)為主體的生產(chǎn)模式成為當(dāng)務(wù)之急。在新形勢(shì)與背景下，中國(guó)制造2025實(shí)施綱要把智能農(nóng)機(jī)裝備列為重點(diǎn)發(fā)展的十大領(lǐng)域之一；在“十四五”科技發(fā)展規(guī)劃中，工廠化農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與智能農(nóng)機(jī)裝備也被列為重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。底盤總成是移動(dòng)式農(nóng)業(yè)動(dòng)力機(jī)械的重要組成部分，其性能直接影響整機(jī)的作業(yè)質(zhì)量和效率。底盤支撐、安裝驅(qū)動(dòng)系

2、統(tǒng)及各部件的總成，并接受驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力，使農(nóng)業(yè)裝備在各種復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)動(dòng)，不僅要在耕、播、管、收等生產(chǎn)環(huán)節(jié)正常行駛，而且通用底盤上還要安裝其他功能性機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)苗木移栽、林果采收、產(chǎn)品分級(jí)、根莖切割等功能。因此，農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤技術(shù)發(fā)展水平是體現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和智能化程度的重要標(biāo)志，世界農(nóng)業(yè)裝備強(qiáng)國(guó)均將底盤作為智能農(nóng)機(jī)裝備研究發(fā)展的核心。底盤是集傳動(dòng)、行走、液壓、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、機(jī)-電-液集成控制等技術(shù)于一體的動(dòng)力機(jī)械移動(dòng)平臺(tái)3可以穩(wěn)定、高效、可靠地承載、牽引、外掛其他功能性農(nóng)機(jī)具，從而完成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)任務(wù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從“高效、智能、環(huán)?！钡冉嵌瘸霭l(fā)，在四輪驅(qū)動(dòng)、動(dòng)力換擋、無(wú)級(jí)變速、輪距可調(diào)、空氣懸架

3、、懸浮車橋、線控轉(zhuǎn)向、制動(dòng)防滑、底盤遙控等方面取得了創(chuàng)新性成果，對(duì)提升農(nóng)業(yè)裝備底盤作業(yè)性能具有重要意義。本文從傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)及底盤遙控技術(shù)等方面闡述國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合不同應(yīng)用環(huán)境下的農(nóng)機(jī)底盤需求來(lái)分析各系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的特點(diǎn)、基本原理及典型應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)國(guó)情對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行展望，為智能農(nóng)機(jī)裝備底盤設(shè)計(jì)提供參考。1農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤傳動(dòng)系統(tǒng)1.1布置方案農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤傳動(dòng)系統(tǒng)布置形式按驅(qū)動(dòng)類型可分為機(jī)械式、液力式和電力式。機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)是指由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，依次經(jīng)過(guò)離合器、變速箱、驅(qū)動(dòng)橋、半軸，最后傳遞至車輪，主要適用于農(nóng)用拖拉機(jī)、

4、收獲機(jī)等底盤傳動(dòng)系統(tǒng)布置方案；液力式傳動(dòng)系統(tǒng)是以液體作為傳動(dòng)介質(zhì)，循環(huán)流動(dòng)的動(dòng)能或壓能變化來(lái)傳遞或轉(zhuǎn)換能量，主要適用于高地隙植保機(jī)、水田插秧機(jī)等底盤傳動(dòng)系統(tǒng)布置方案；電力式傳動(dòng)系統(tǒng)是指將電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力傳遞至傳動(dòng)軸或驅(qū)動(dòng)橋，或多輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，目前中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司的超級(jí)無(wú)人拖拉機(jī)1號(hào)、農(nóng)業(yè)采摘機(jī)器人等裝備底盤均采用電力式傳動(dòng)系統(tǒng)布置方案，圖1所示為不同驅(qū)動(dòng)類型的農(nóng)機(jī)裝備。a）四輪郛的宋兆機(jī)器人電力卦動(dòng)推迄譏框毅圖i不同驅(qū)動(dòng)形式的農(nóng)業(yè)裝備Fig.1Differentdriveformsofagriculturalequipment1.1.1 .1.1機(jī)械式驅(qū)動(dòng)機(jī)械式四輪驅(qū)動(dòng)具有良好的越障性

5、、牽引性、坡地穩(wěn)定性，廣泛適用于山區(qū)農(nóng)機(jī)底盤傳動(dòng)系統(tǒng)布置方案，常見(jiàn)的機(jī)械式四輪驅(qū)動(dòng)主要包括：全時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)、分時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)和適時(shí)四輪驅(qū)動(dòng)。陳黎卿團(tuán)隊(duì)-為了提高四輪驅(qū)動(dòng)底盤動(dòng)力性和行駛穩(wěn)定性，提出一種基于前后軸轉(zhuǎn)速差及車輪滑轉(zhuǎn)率實(shí)時(shí)觀測(cè)的軸間扭矩分配控制策略。張京等圓針對(duì)農(nóng)用輪式機(jī)器人轉(zhuǎn)向方式單一、難以適應(yīng)田間地頭轉(zhuǎn)向等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向農(nóng)用輪式機(jī)器人。QUAN等基于擴(kuò)展阿克曼轉(zhuǎn)向原理設(shè)計(jì)了一種適用于作物行間行駛的四輪驅(qū)動(dòng)移動(dòng)式農(nóng)用信息獲取機(jī)器人。李勇等10通過(guò)對(duì)四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)牽引效率的分析，提出了影響四輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)牽引效率的關(guān)鍵因素。1.1.2 液力式驅(qū)動(dòng)靜液壓驅(qū)動(dòng)底盤具有輕量化、功

6、率密度高、無(wú)級(jí)變速、轉(zhuǎn)向靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。英國(guó)國(guó)立農(nóng)機(jī)研究所于1956年成功研制第一臺(tái)液壓驅(qū)動(dòng)的農(nóng)用拖拉機(jī)，20世紀(jì)70年代，歐美市場(chǎng)在自走式聯(lián)合收獲機(jī)上普及了靜液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。近年來(lái),全液壓底盤驅(qū)動(dòng)技術(shù)在國(guó)外先進(jìn)高地隙植保機(jī)、高速插秧機(jī)、收獲機(jī)上得到大范圍應(yīng)用，并融合電子、信息等先進(jìn)技術(shù)，使其性能得到大幅度提高"。張華等”為滿足復(fù)雜農(nóng)林環(huán)境下植保噴霧作業(yè)需求，提出了一種全液壓驅(qū)動(dòng)的柔性智能化噴霧機(jī)底盤。WANG等網(wǎng)針對(duì)用液壓動(dòng)力分流式無(wú)級(jí)變速拖拉機(jī)在啟動(dòng)時(shí)換擋質(zhì)量不佳，基于換擋質(zhì)量的指令時(shí)間、離合器壓力控制指令電壓等參數(shù)提出了一種利用解映射得到控制參數(shù)的匹配規(guī)律。綜合文獻(xiàn)15-16可知

7、，靜液壓驅(qū)動(dòng)底盤利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化控制和遠(yuǎn)程操縱，滿足對(duì)當(dāng)代農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化、智能化的要求，具有廣闊的市場(chǎng)前景。1.1.3 電力式驅(qū)動(dòng)電力式驅(qū)動(dòng)底盤具有低能耗、無(wú)污染、噪聲低、傳動(dòng)效率高等顯著特點(diǎn)，符合新能源背景下電動(dòng)農(nóng)機(jī)驅(qū)動(dòng)底盤傳動(dòng)系統(tǒng)布置方案，目前電力式驅(qū)動(dòng)主要包括：傳統(tǒng)集中式驅(qū)動(dòng)（直接替換內(nèi)燃機(jī)）、分布式驅(qū)動(dòng)（直聯(lián)式電驅(qū)動(dòng)車橋卜輪邊或輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用鉛酸蓄電池供電和永磁無(wú)刷電機(jī)作動(dòng)力源"YUKO等18設(shè)計(jì)了一款功率10kW純電動(dòng)拖拉機(jī)，與等功率內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的拖拉機(jī)作業(yè)能耗對(duì)比試驗(yàn)，田間行走和耕作所需的能源消耗可減少約70%。李同輝等IK提出了一種純電動(dòng)拖拉機(jī)的雙電機(jī)多模動(dòng)力耦

8、合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多種驅(qū)動(dòng)模式協(xié)調(diào)控制，提高整機(jī)驅(qū)動(dòng)效率。劉路等3為了適應(yīng)煙草植保行農(nóng)藝要求，設(shè)計(jì)了一款四輪輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的植保機(jī)移動(dòng)平臺(tái)。為滿足復(fù)雜的田間作業(yè)需求，電機(jī)的適用性、電池的續(xù)航里程、專用的電力式驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是未來(lái)電動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤的研究重點(diǎn)。1.2 離合器離合器在農(nóng)用機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中是直接與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相連接的部件，其功用是保證底盤平穩(wěn)起步，減輕輪齒間的沖擊以及限制傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載。根據(jù)傳遞動(dòng)力的方式分為摩擦式離合器、液力離合器等-0摩擦式離合器可分為單作用式和雙作用式，其中雙作用摩擦式離合器將動(dòng)力同時(shí)傳遞至變速箱和動(dòng)力輸出裝置(PTO),主要適用于中小型拖拉機(jī)、收獲機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，典型的有獨(dú)立操

9、縱和聯(lián)動(dòng)操縱的雙作用摩擦式離合器。液力離合器通過(guò)施加壓力使得濕式摩擦片與片中間的油液擠出接合得很緊而傳遞扭矩，其中多片濕式離合器廣泛用于對(duì)平穩(wěn)性要求較高的自動(dòng)變速器和無(wú)級(jí)變速器。廖湘平等兇為了解決液粘調(diào)速離合器摩擦副偏磨問(wèn)題，提出了一種新型雙活塞結(jié)構(gòu)液粘調(diào)速離合器；傅生輝等24針對(duì)大功率拖拉機(jī)動(dòng)力換擋過(guò)程中濕式離合器充油壓力實(shí)際值與理想值之間存在偏差的問(wèn)題，提出了一種基于緊格式動(dòng)態(tài)線性化的離合器壓力無(wú)模型自適應(yīng)預(yù)測(cè)控制(Modelfreeadaptivepredictivecontrol,MFAPC)算法，以實(shí)現(xiàn)離合器油缸壓力的跟隨控制。1.3 動(dòng)力換擋技術(shù)及變速箱變速箱是農(nóng)業(yè)動(dòng)力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)

10、的核心部件之一，直接影響整機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、平順性和舒適性。20世紀(jì)80年代，動(dòng)力換擋變速箱開(kāi)始在拖拉機(jī)、收獲機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中得到應(yīng)用25-26o目前，國(guó)外大部分拖拉機(jī)廠商都提供帶有動(dòng)力換擋變速裝置的拖拉機(jī)，如意大利蘭蒂尼(Landini)公司的Legend系列，荷蘭Ford公司的30系列，法國(guó)雷諾公司的175-74T2系列，Caterpillar公司的Challenger65系列，美國(guó)Case公司的CX系列、Magnum系列，意大利Same公司的Silver系列等卬-29。與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)的動(dòng)力換擋技術(shù)比較落后，早期應(yīng)用于工程機(jī)械上，目前，中國(guó)一拖集團(tuán)、福田雷沃重工、山東常林、五征集團(tuán)、常

11、州東風(fēng)和江蘇常發(fā)等農(nóng)機(jī)制造企業(yè)開(kāi)展了拖拉機(jī)動(dòng)力換擋技術(shù)的研究，并已有部分產(chǎn)品進(jìn)入農(nóng)機(jī)市場(chǎng)30-31目前農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤用變速器主要有以下幾種類型：動(dòng)力換擋自動(dòng)變速箱(Powershifttransmission,PST)、液力機(jī)械式自動(dòng)變速箱(Automatictransmission,AT)、電控機(jī)械式自動(dòng)變速箱(Automatedmechanicaltransmission,AMT)、液壓機(jī)械式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速箱(Hydro-mechanicalcontinuouslyvariabletransmission,HMCVT)和靜液壓無(wú)級(jí)自動(dòng)變速箱(Hydraulicstatictransmissio

12、n,HST)32-33。表1列舉了國(guó)內(nèi)外典型農(nóng)用變速箱的種類、工作原理、特點(diǎn)及機(jī)型應(yīng)用情況。表1農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤用典型變速箱工作原理、特點(diǎn)及應(yīng)用車型Tab.1Workingprinciple,characteristicsandapplicationofgearboxforagriculturalmachinerychassis實(shí)構(gòu)國(guó)工作原理特點(diǎn)及應(yīng)用車手劫力操持自動(dòng)變速箱(PSU液力機(jī)被式自劭變速和T)屯捽機(jī)械式H動(dòng)變速箱OE灌IK機(jī)械式無(wú)稅自動(dòng)變速箱X£V1)由輸入軸.中間軸，輸出釉.檔位嚙合海輪吃殳換擋披品,同步器等組成*通過(guò)手前換擋實(shí)現(xiàn)定傳動(dòng)比的動(dòng)力傳遞由機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng).濯壓控精系

13、統(tǒng)和電子控制手旅組成.通過(guò)電渣壓悔排機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)攪打控制由灌變也需，輔助變速器與自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)出成.通討液體就屆期的變化改變效矩.計(jì)外部班載真有拉好的白劭調(diào)節(jié)能力也手動(dòng)變速器基地上褪過(guò)電子技末、計(jì)算機(jī)控相技術(shù)、傳礴器技術(shù)，信息處理技術(shù)等加裝變速器控制單元，通過(guò)電控凝苗筒化復(fù)雜的手工操作通過(guò)液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)冢變速自動(dòng)遭應(yīng)負(fù)載的變化F清足大功率拖拉枕的隹動(dòng)要求群欷壓無(wú)怨自動(dòng)變速通過(guò)能體介庖的壓力來(lái)進(jìn)行動(dòng)力的侍速.由液壓M.液壓馬達(dá)出成閉式傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比對(duì)控范圍有限.高.靖構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成才紅LX7.雷法1004系停勁救率高、傳遞扭矩.本高東方高LF2?C4,10三型、凱斯Soo靠列的起生平整、

14、操將品質(zhì)高.率低；蘇特Farmer61力3LSASL凱斯W機(jī)結(jié)構(gòu)M單.成本低，油!時(shí)有動(dòng)力中斷；克拉南列拖拉朝.鈕荷-1T21施拉機(jī)無(wú)級(jí)變速.變速范圍大、高：麥賽詣格森MFK7i拉機(jī)無(wú)級(jí)變速，變速平場(chǎng)門h'：'f系列大型向走式4賽福格森全茂豪列T獲機(jī)、飄斯.申必甘蔗動(dòng)力換擋控制策略是自動(dòng)變速箱的核心技術(shù)之一，隨著智能化控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，動(dòng)力換擋控制策略也將朝著智能化方向發(fā)展，以油門踏板開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載需求來(lái)確定最優(yōu)擋位，以適應(yīng)當(dāng)前的作業(yè)狀態(tài)2。同時(shí)，提高電液系統(tǒng)可靠性也是未來(lái)動(dòng)力換擋智能控制的研究方向1.4 輪距可調(diào)式驅(qū)動(dòng)橋目前驅(qū)動(dòng)橋分兩大類：輪邊行星減速結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)橋，

15、主要適用于平原、旱地等環(huán)境下的農(nóng)機(jī)底盤；龍門式驅(qū)動(dòng)橋，為非行星減速的雙極減速車橋，主要適用于園藝、水田等工作環(huán)境下的農(nóng)機(jī)底盤39-40。為了滿足不同農(nóng)作物種植行距的農(nóng)藝要求，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力底盤輪距根據(jù)作物行距自適應(yīng)調(diào)整，具有輪距可調(diào)功能的驅(qū)動(dòng)車橋成為研究熱點(diǎn)，輪距可調(diào)式驅(qū)動(dòng)橋插入底盤橫梁中，輪距調(diào)節(jié)油缸的活塞端通過(guò)油缸連接銷錢接到底盤橫梁上焊接的油缸固定耳，輪距調(diào)節(jié)油缸的活塞桿端通過(guò)螺栓連接到驅(qū)動(dòng)橋橫管底端的螺紋孔上，當(dāng)調(diào)節(jié)油缸伸縮時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋橫管就能在底盤橫梁內(nèi)滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)底盤的輪距調(diào)節(jié)功能阿。劉平義等陷針對(duì)農(nóng)用底盤輪距隨農(nóng)作物行距變化而適應(yīng)性調(diào)整的技術(shù)需求，基于輪距調(diào)整聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)向原理，設(shè)計(jì)一種

16、輪距可調(diào)式轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，有效提高了農(nóng)用底盤在田間作業(yè)的適應(yīng)性。劉宏新等，煙以輕量化和高通過(guò)性為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種適用于水田自走式驅(qū)動(dòng)底盤的鋁制轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋。2農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤行駛系統(tǒng)2.1 底盤調(diào)平系統(tǒng)調(diào)平系統(tǒng)主要應(yīng)用于丘陵山區(qū)、果園等農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤，根據(jù)底盤的傾斜程度計(jì)算出調(diào)節(jié)量，并通過(guò)液壓缸、懸架或輪距進(jìn)行車身全向調(diào)平來(lái)適用作業(yè)地形。國(guó)外農(nóng)機(jī)底盤調(diào)平系統(tǒng)主要圍繞降低重心、控制車體等方向發(fā)展人5。美國(guó)約翰迪爾公司研發(fā)了適用于坡地作業(yè)的聯(lián)合收獲機(jī)調(diào)平系統(tǒng)，通過(guò)控制供油回路通斷的方式，實(shí)現(xiàn)車體調(diào)平46。HOEHN等囪研究了一種應(yīng)用于耕作機(jī)具的調(diào)平系統(tǒng),可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)耕作機(jī)具與地面的高度，有利于保持恒定的土壤切削

17、深度。國(guó)內(nèi)主要圍繞果園升降平臺(tái)、農(nóng)機(jī)具全向調(diào)平控制系統(tǒng)、丘陵山地拖拉機(jī)調(diào)平系統(tǒng)研究較多，齊文超等園提出基于平行四桿機(jī)構(gòu)和雙車架機(jī)構(gòu)的車身橫/縱向調(diào)平方案，設(shè)計(jì)了一種基于雙閉環(huán)PID算法的全向調(diào)平丘陵山地拖拉機(jī)。金誠(chéng)謙等峭采用錢鏈五桿機(jī)構(gòu)，結(jié)合電液控制技術(shù)，設(shè)計(jì)一種履帶式聯(lián)合收獲機(jī)全向調(diào)平底盤及其電液控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)底盤橫/縱向傾斜調(diào)整。2.2 空氣懸架懸架按照彈性元件的類型可分為螺旋彈簧懸架、空氣彈簧懸架和油氣彈簧懸架。圖2所示為獨(dú)立式立軸空氣彈簧懸架系統(tǒng)總成；目前，國(guó)外大部分噴霧機(jī)制造企業(yè)都提供帶有四輪獨(dú)立式空氣懸架系統(tǒng)的高地隙植保機(jī)，如JohnDeere、HAGIE、AGCO、AgriFac

18、等自走式噴霧機(jī)企業(yè)50-51。與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)現(xiàn)代農(nóng)裝公司的ZWG-3000A、五征集團(tuán)的ZWP4-2000高地隙自走式噴霧機(jī)懸架系統(tǒng)都采用獨(dú)立式空氣彈簧，中小機(jī)型懸架系統(tǒng)均采用螺旋彈簧或未安裝彈性元件。近年來(lái)，關(guān)于多氣囊、復(fù)合材料彈性元件研究受到較高的關(guān)注52-53。陳雨等“基于傳統(tǒng)的空氣懸架系統(tǒng)引入尼龍摩擦阻尼器，設(shè)計(jì)了一種適用于高地隙農(nóng)機(jī)底盤的獨(dú)立式立軸空氣懸架系統(tǒng)；王云超等曲提出了一種基于體積壓縮率和體積壓縮速率的真實(shí)氣體多變指數(shù)模型，囊式蓄能器的氣體多變指數(shù)模型為更加準(zhǔn)確研究油氣懸架系統(tǒng)真實(shí)特性奠定了基礎(chǔ)。YIN等“開(kāi)展氣-油乳狀液的配方油對(duì)空氣懸掛支柱的非線性剛度和阻尼特性的影響，

19、得出了乳狀液的體積模量和質(zhì)量密度隨氣體體積分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律。因此，空氣彈簧懸架具有非線性彈性特性好、懸架行程大、負(fù)載能力強(qiáng)、剛度和阻尼可調(diào)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用超高地隙植保機(jī)底盤懸架系統(tǒng)圖2獨(dú)立式立軸空氣懸架系統(tǒng)總成Fig.2Independentstruttypeairsuspensionsystem1.車輪2.制動(dòng)盤3.馬達(dá)保護(hù)殼體4.行走液壓馬達(dá)5.制動(dòng)鉗6.立軸7.輪距滑柱支撐8.轉(zhuǎn)向油缸支撐臂9.輪距調(diào)節(jié)滑柱10.空氣彈簧11.轉(zhuǎn)向油缸12.彈簧底部支撐13.彈簧導(dǎo)向架14.尼龍摩擦阻尼塊15、16、17.高強(qiáng)螺栓組件18.轉(zhuǎn)向臂19.定位環(huán)2.3農(nóng)用子午線輪胎農(nóng)用輪胎是輪式移動(dòng)底盤的核心部

20、件之一，按照胎體結(jié)構(gòu)可分為斜交線輪胎和子午線輪胎，圖3所示為3種不同功用的農(nóng)用輪胎。由于農(nóng)用子午線輪胎具有出色的牽引力、自清潔能力、舒適性和路面操控靈活性等特點(diǎn)，成為農(nóng)業(yè)裝備輪胎的首選57。目前，世界農(nóng)用輪胎子午化率已達(dá)90%左右，歐洲輪胎技術(shù)組織標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)在20世紀(jì)70年代已制定出農(nóng)業(yè)子午線輪胎系列和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)農(nóng)用子午線輪胎仍處于逐步取代斜交線輪胎階段，截止2019年農(nóng)用輪胎子午化率僅65%左右。為突破制約我國(guó)農(nóng)用子午線輪胎發(fā)展的技術(shù)瓶頸，應(yīng)研發(fā)適用于水田高漂浮農(nóng)用子午線輪胎和旱田壟溝農(nóng)用子午線輪胎，改變國(guó)內(nèi)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)子午線輪胎品種單一化的現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)玲瓏輪胎、中策橡膠、三角輪胎、昌豐輪胎等

21、企業(yè)也開(kāi)始研發(fā)生產(chǎn)農(nóng)用子午線輪胎X。2020年中國(guó)國(guó)際農(nóng)機(jī)展中，多款國(guó)產(chǎn)化農(nóng)業(yè)子午線輪胎方案亮相，其中拖拉機(jī)TM600、TM700、TM800系列子午線輪胎單寬胎、噴藥機(jī)TM150系列子午線輪胎、收獲機(jī)TM3000系列子午線輪胎的成功應(yīng)用，提升了終端用戶的使用便利性和高效性，從而大幅促進(jìn)農(nóng)業(yè)耕作增產(chǎn)增收60-612注輪船出)午線輪胎(Q水曲輪胎圖3不同功用的農(nóng)用輪胎Fig.3Threekindsoftireswithdifferentfunctions2.4 農(nóng)用履帶履帶移動(dòng)式底盤具有接地比壓小、附著性能好、轉(zhuǎn)彎半徑小、越障能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在坡地、粘重、潮濕地及沙土地使用時(shí)性能顯著。按照履帶結(jié)構(gòu)

22、形式可分為組合式履帶底盤和整體式履帶底盤。其中組合式履帶多用于履帶式農(nóng)業(yè)機(jī)器人底盤，常見(jiàn)的可分為帶履帶臂和不帶履帶臂2種，帶履帶臂的又被稱為履腿復(fù)合式機(jī)器人，整體式履帶多用于大功率、重負(fù)荷、山區(qū)農(nóng)業(yè)裝備底盤，如履帶自走式拖拉機(jī)、履帶自走式果園采摘機(jī)、履帶自走式行間噴霧機(jī)等62-63。根據(jù)履帶材料不同分為金屬履帶底盤和橡膠履帶底盤，橡膠履帶接地比壓低，對(duì)土壤破壞程度輕，尤其適于低濕地、沙壤土質(zhì)區(qū)作業(yè)。表2為不同結(jié)構(gòu)形式的履帶底盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用情況表2農(nóng)用履帶分類Tab.2Classificationofagriculturalcrawler杵點(diǎn)及應(yīng)用組含式結(jié)梅整體式材料偉脫節(jié)依小，繞粘性好，壽命

23、長(zhǎng)，強(qiáng)度畫,靖枸流單.價(jià)格便宜，度用于腰腿復(fù)合式機(jī)器人履帶矗板作為啾重輪,結(jié)的吱雜.越障性能和腦障槎定性高.但磨損快，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)履帶機(jī)器人常用丁木的量不大的堅(jiān)硬蔚而.如砰石:山岫路面應(yīng)用于大功率拒拉機(jī),收姚機(jī)將用于下陷量較大的路面.如木EB,雪地等.良用于水田機(jī)械2.5 懸浮式轉(zhuǎn)向車橋懸浮式前橋是指在剛性前橋的基礎(chǔ)上加裝帶有自動(dòng)水平協(xié)調(diào)控制裝置和懸架剛性閉鎖裝置的懸浮機(jī)構(gòu)，其主要通過(guò)懸浮機(jī)構(gòu)的液壓油缸伸縮動(dòng)作來(lái)緩和凹凸不平地面引起的沖擊載荷對(duì)底盤的沖擊，衰減由于路況與行駛速度相互作用而產(chǎn)生的低頻振動(dòng)，從而達(dá)到底盤的緩沖、減振的效果。圖4為電控懸浮式轉(zhuǎn)向車橋結(jié)構(gòu)。目前，國(guó)外大功率輪式拖拉機(jī)底盤行

24、駛系統(tǒng)均裝配懸浮式彈性前橋，約翰迪爾的6210R型拖拉機(jī)采用該類型前橋，提升農(nóng)用動(dòng)力底盤前輪與地面的接觸效率，增加整機(jī)的行駛速度和穩(wěn)定性64-65。而國(guó)內(nèi)由于核心關(guān)鍵零部件研發(fā)能力不足，動(dòng)力底盤前橋系統(tǒng)仍多數(shù)采用剛性前橋系統(tǒng)，拖拉機(jī)前橋系統(tǒng)仍多數(shù)采用剛性前橋系統(tǒng)，由于缺乏衰減振動(dòng)的有效部件，很大程度上制約著拖拉機(jī)舒適性的提升，已難以適應(yīng)高端農(nóng)機(jī)的發(fā)展需求66-68o國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)前橋懸架系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)的研究仍處于起步階段，且主要集中在懸架特性分析等方面。其中，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)毛恩榮團(tuán)隊(duì)率先開(kāi)展大功率拖拉機(jī)電控懸浮式前橋懸架系統(tǒng)振動(dòng)控制研究，并設(shè)計(jì)了一種基于插裝式比例閥液壓系統(tǒng)回路的懸架參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可

25、實(shí)現(xiàn)多種模式的前橋懸架阻尼調(diào)節(jié)-o圖4電控懸浮轉(zhuǎn)向車橋結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4Structurediagramofelectronicallycontrolledsuspensionsteeringaxle1.懸浮控制系統(tǒng)液壓?jiǎn)卧?.動(dòng)力輸出軸3.懸浮控制系統(tǒng)儲(chǔ)能器4.轉(zhuǎn)向油缸5.前橋體6.懸浮掛耳7.懸浮耳軸8.擺臂支撐9.懸浮高度傳感器10.轉(zhuǎn)向角度傳感器3農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用是利用外部驅(qū)動(dòng)力矩操縱轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)使得農(nóng)機(jī)底盤按照既定的路徑方向行駛。隨著農(nóng)業(yè)裝備的智能化、高效化發(fā)展，農(nóng)機(jī)行駛和作業(yè)過(guò)程中對(duì)于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，農(nóng)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類型有：機(jī)械式轉(zhuǎn)向、液壓助力轉(zhuǎn)向、電動(dòng)助

26、力轉(zhuǎn)向、電控液壓助力轉(zhuǎn)向以及線控轉(zhuǎn)向70-71。3.1 液壓助力轉(zhuǎn)向液壓助力轉(zhuǎn)向(Hydraulicpowersteering,HPS)具有輸出力矩大、轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性高、使用靈活和故障率低等優(yōu)點(diǎn)，是目前農(nóng)用高地隙底盤中主流的助力轉(zhuǎn)向技術(shù)，主要包括機(jī)械助力式液壓助力和全液壓助力兩種類型。其中齒輪齒條式和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器為傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)的重要組成部件-。國(guó)外19世紀(jì)初期開(kāi)始研發(fā)液壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，CaseCrop公司生產(chǎn)的Patriot4430型噴霧機(jī)首次采用四輪液壓助力轉(zhuǎn)向。陳黎卿等a為了實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作的輔助駕駛系統(tǒng)，在原有的高地隙植保機(jī)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基礎(chǔ)上并聯(lián)一套轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，輔助駕駛狀態(tài)時(shí),液壓油

27、在優(yōu)先閥的作用下經(jīng)比例換向閥到達(dá)轉(zhuǎn)向油缸，工作時(shí)利用驅(qū)動(dòng)控制器控制比例閥芯移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓油流量、方向的精確控制，完成輔助駕駛工況下的自動(dòng)轉(zhuǎn)向。扈凱等國(guó)研制了一種適用于高地隙噴霧機(jī)的多模式液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并采用PID控制算法和壓力補(bǔ)償系統(tǒng)確保變載荷下轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制精度和底盤穩(wěn)定性。3.2 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(Electricpower-assistedsteering,EPS)H一種利用電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)扭矩的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，如圖5所示，其系統(tǒng)主要由扭矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和電子控制單元等組成76-77。其中助力電機(jī)及其控制策略是EPS系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)之一。根據(jù)助力電機(jī)安

28、裝位置不同分成4種類型：轉(zhuǎn)向軸助力式、小齒輪助力式、齒條助力式、雙齒輪結(jié)構(gòu)式。約翰迪爾、拓普康、聯(lián)適和華測(cè)等企業(yè)對(duì)電機(jī)控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，推出了安裝在方向盤上或直接取代原方向盤的電機(jī)，具傳動(dòng)機(jī)構(gòu)緊湊，安裝簡(jiǎn)單，具有手動(dòng)自動(dòng)切換功能，適合對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)控制改造3。何杰等研制了一種適用于深泥腳水田環(huán)境的水稻插秧機(jī)電動(dòng)方向盤，并設(shè)計(jì)了基于PID嵌套的轉(zhuǎn)向控制算法，在泥底層平坦和不平坦的水田中直線行駛時(shí)轉(zhuǎn)向角跟蹤平均絕對(duì)誤差分別為0.354°和0.663°。沈躍等2設(shè)計(jì)了一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電驅(qū)動(dòng)自轉(zhuǎn)向電動(dòng)高地隙底盤，通過(guò)控制轉(zhuǎn)向橋與車架夾角便可以達(dá)到控制噴霧機(jī)轉(zhuǎn)

29、向的目1圖5EPS系統(tǒng)原理圖Fig.5Schematicofelectricpower-assistedsteering3.3 電控液壓助力轉(zhuǎn)向電控液壓助力轉(zhuǎn)向（EHPS）是在傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加電子控制系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的流量和轉(zhuǎn)閥等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而改變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力特性，降低損耗，靈敏度增加，穩(wěn)定性提高。按照液壓助力轉(zhuǎn)向閥體特性參數(shù)，控制類型分為電磁節(jié)流閥流量調(diào)節(jié)式、轉(zhuǎn)向閥扭轉(zhuǎn)剛度調(diào)節(jié)式、轉(zhuǎn)向閥閥口參數(shù)調(diào)節(jié)式。主要采用在常流量系統(tǒng)的高壓油路和低壓回路之間加上一個(gè)旁通電磁閥，電控單元控制電磁閥的可變閥口大小，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向閥的流量調(diào)節(jié)83-84;張聞?dòng)畹?5-86設(shè)計(jì)了一種摩擦輪式電

30、控液壓助力轉(zhuǎn)向裝置，通過(guò)摩擦輪驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)方向盤從而帶動(dòng)全液壓助力閥轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)拖拉機(jī)前輪轉(zhuǎn)向；施國(guó)標(biāo)等基于無(wú)人駕駛模式設(shè)計(jì)了融合液壓助力轉(zhuǎn)向和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的電液復(fù)合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并提出一種自適應(yīng)雙閉環(huán)轉(zhuǎn)向跟蹤控制策略，有效降低轉(zhuǎn)向角度跟蹤誤差，具有隨速助力、主動(dòng)回力等優(yōu)點(diǎn)；楊洋等閘設(shè)計(jì)了基于直流電機(jī)與全液壓助力器直聯(lián)的自動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)及其電控系統(tǒng)。通過(guò)在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸安裝電磁離合器和轉(zhuǎn)向柱扭矩傳感器實(shí)現(xiàn)人工駕駛模式和自動(dòng)駕駛模式的自動(dòng)切換，圖6所示為電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖6電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.6Schematicofelectrichydraulicpowersteeri

31、ngsystem1.方向盤2.轉(zhuǎn)向柱3.扭矩傳感器4.渦輪5.蝸桿6.全液壓車向器7.轉(zhuǎn)向柱外殼8.電磁離合器9.轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)10.傳動(dòng)齒輪外殼3.4線控轉(zhuǎn)向線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Steer-by-wire,SBW)取消了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向執(zhí)行器間的機(jī)械連接，實(shí)現(xiàn)底盤輕量化；SBW系統(tǒng)由路感反饋總成、轉(zhuǎn)向執(zhí)行總成、控制器以及相關(guān)傳感器組成89-91o圖7為線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理圖，路感反饋總成主要包括轉(zhuǎn)向盤、路感電機(jī)、減速器和扭矩轉(zhuǎn)角傳感器等。其中路感反饋控制策略是SBW系統(tǒng)中的核心技術(shù)，根據(jù)駕駛意圖、車輛狀況與路況等參數(shù)，通過(guò)CAN總線連接至ECU并實(shí)時(shí)輸出路感反饋力矩指令，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)裝備轉(zhuǎn)向的完全

32、自動(dòng)化92-96隨著定位導(dǎo)航、無(wú)人駕駛、無(wú)人作業(yè)等技術(shù)的發(fā)展，SBW系統(tǒng)逐漸成為農(nóng)業(yè)機(jī)械主流轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。劉軍等即設(shè)計(jì)一種基于GPS/INS數(shù)據(jù)融合的線控轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，上位機(jī)將位置、速度、姿態(tài)等信息利用CAN總線發(fā)送給主控制器，并根據(jù)相應(yīng)的路徑跟蹤控制策略計(jì)算出目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)角，控制轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)至目標(biāo)轉(zhuǎn)角。魯植雄團(tuán)隊(duì)叫設(shè)計(jì)一種拖拉機(jī)線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并開(kāi)展轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的靜態(tài)隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)、蛇形試驗(yàn)、雙紐線試驗(yàn)、穩(wěn)態(tài)回轉(zhuǎn)試驗(yàn)以及轉(zhuǎn)向瞬態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)，結(jié)果表明線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)綜合了液壓和線控技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在保證大扭矩輸出的同時(shí)，又具有轉(zhuǎn)向靈敏、便于安裝等特點(diǎn)-拉制佰'J，輸入睛號(hào)油陸孚控制單元轉(zhuǎn)矩

33、傳想器電機(jī)及物動(dòng)器杼向后京海乩油柏百送E儲(chǔ)M般陶一溢流閾圖7線控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.7Schematicofpowerbywiresystem池缸位球傳糕部4農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤制動(dòng)系統(tǒng)主動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)有效減少了駕駛員制動(dòng)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)性操作，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)精確化、智能化控制。高端農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤集成電控制動(dòng)防抱死系統(tǒng)(Anti-lockbrakingsystem,ABS),在此基礎(chǔ)上，驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)(Accelerationslipregulation,ASR)、電子穩(wěn)定系統(tǒng)(Electronicstabilityprogram,ESP)的發(fā)展極大提高了農(nóng)用車輛、拖拉機(jī)等的行駛安全性。目前，防滑和防側(cè)翻

34、成為農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤制動(dòng)系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)。4.1 制動(dòng)防滑技術(shù)防滑控制系統(tǒng)主要包括制動(dòng)防滑系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)兩種。其中制動(dòng)防滑系統(tǒng)(ABS)是防止拖拉機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械在制動(dòng)過(guò)程中車輪被抱死滑移，使得制動(dòng)力達(dá)到最大，縮短制動(dòng)距離，并且能夠提高制動(dòng)過(guò)程中的底盤方向穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱能力；為防止拖拉機(jī)在起步、轉(zhuǎn)向、加速等驅(qū)動(dòng)過(guò)程中車輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，部分學(xué)者將智能傳感控制理論引入到ABS、ASR研究領(lǐng)域I?！?。馮彥彪等©依據(jù)整機(jī)實(shí)際參數(shù)構(gòu)建最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率的控制模型，基于模糊PID控制器作為滑轉(zhuǎn)率的控制器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)滑轉(zhuǎn)率的誤差以及誤差變化率來(lái)決定輸出轉(zhuǎn)矩大小，能夠滿足農(nóng)機(jī)底盤在復(fù)雜路面上的控制需要。毛罕平團(tuán)隊(duì)I。

35、，-©設(shè)計(jì)一種四輪液壓驅(qū)動(dòng)高地隙底盤轉(zhuǎn)向防滑控制系統(tǒng)，并提出了基于轉(zhuǎn)速比差值的PID控制策略，系統(tǒng)調(diào)控平均誤差為1.25%,滿足轉(zhuǎn)速比差值為。.。1。.05的控制要求，能夠有效消除高地隙噴霧機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)打滑現(xiàn)象；陳黎卿等©提出了一種基于改進(jìn)人群搜索算法PSO的拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)防滑控制策略，實(shí)時(shí)更新目標(biāo)滑轉(zhuǎn)率，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整PID控制參數(shù)；周倩倩等何設(shè)計(jì)了全時(shí)四驅(qū)液壓驅(qū)動(dòng)噴霧機(jī)模糊防滑控制系統(tǒng)，機(jī)具在高速行駛時(shí),未開(kāi)啟防滑控制時(shí)相對(duì)滑轉(zhuǎn)率均值為。.11。，開(kāi)啟后相對(duì)滑轉(zhuǎn)率均值為。.。35。4.2 防側(cè)翻技術(shù)由于拖拉機(jī)、高地隙植保機(jī)等機(jī)體重心位置動(dòng)態(tài)變化范圍較大，易發(fā)生側(cè)翻現(xiàn)象曄1。9。

36、近年來(lái)學(xué)者圍繞農(nóng)機(jī)底盤側(cè)翻機(jī)理、傾翻保護(hù)裝置的自動(dòng)部署及智能化設(shè)計(jì)開(kāi)展研究。國(guó)內(nèi)外關(guān)于側(cè)翻機(jī)理的研究主要集中在拖拉機(jī)動(dòng)力學(xué)行為特征描述與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)等方面，由于模型約束條件較多，很難反映整機(jī)系統(tǒng)的全時(shí)動(dòng)力學(xué)行為；將虛擬仿真技術(shù)與實(shí)驗(yàn)等手段相結(jié)合，通過(guò)改進(jìn)的橫向載荷轉(zhuǎn)移率、側(cè)翻預(yù)測(cè)時(shí)間、靜態(tài)穩(wěn)定系數(shù)等方法評(píng)價(jià)拖拉機(jī)側(cè)向穩(wěn)定性11。-111;部分學(xué)者基于拖拉機(jī)前輪轉(zhuǎn)角、輪胎與地面的接觸狀態(tài)等來(lái)研究不同階段的拖拉機(jī)側(cè)翻特性，為側(cè)翻預(yù)警提供研究基礎(chǔ)，提高拖拉機(jī)的駕駛安全性112-113。金智林等113分析駕駛員因素影響汽車側(cè)翻穩(wěn)定性的機(jī)理，提出的融合駕駛員的人-車閉環(huán)系統(tǒng)差動(dòng)制動(dòng)防側(cè)翻控制策略，既可彌補(bǔ)

37、駕駛經(jīng)驗(yàn)不足又可克服駕駛員生理及心理的限制，有效提高汽車防側(cè)翻能力。秦嘉浩等，115以反作用動(dòng)量飛輪為執(zhí)行元件，提出了將動(dòng)量飛輪置于拖拉機(jī)前部，取代傳統(tǒng)靜態(tài)配重的同時(shí)可主動(dòng)提供防側(cè)翻力矩。裝備飛輪的拖拉機(jī)與無(wú)控制組對(duì)比可多次實(shí)現(xiàn)整機(jī)的防側(cè)翻控制，使整機(jī)防側(cè)翻性能得到明顯改善。張碩等優(yōu)將前后輪輪胎類型、前配重質(zhì)量、前后輪距和機(jī)具位置6個(gè)影響因素作為控制因子，分析拖拉機(jī)斜坡直線行駛工況下側(cè)向穩(wěn)定性貢獻(xiàn)度，結(jié)果表明：對(duì)拖拉機(jī)斜坡上側(cè)前、后輪側(cè)向穩(wěn)定性影響最大的控制因子為前配重質(zhì)量和后輪距。5農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤遙控技術(shù)5.1線控底盤線控底盤系統(tǒng)是農(nóng)機(jī)裝備智能駕駛的核心技術(shù)之一，滿足遙控駕駛、自動(dòng)駕駛的線控底

38、盤控制器ECU作為智能農(nóng)機(jī)裝備的核心主控制單元，如圖8所示，通過(guò)CAN總線等方式與線控點(diǎn)火、線控油門、線控離合器、線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)、線控?fù)Q擋、線控空氣懸架等系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，通過(guò)對(duì)接收到的信息處理，判斷各個(gè)子控制單元和整機(jī)系統(tǒng)的行駛狀態(tài)，做出安全、合理的指令，從而使各個(gè)子控制單元協(xié)調(diào)、安全的工作，實(shí)現(xiàn)底盤遙控、自動(dòng)駕駛的功能。目前，從執(zhí)行端來(lái)看，線控油門、線控轉(zhuǎn)向、線控制動(dòng)等技術(shù)在農(nóng)機(jī)機(jī)械底盤上的應(yīng)用相對(duì)成熟5,實(shí)現(xiàn)底盤線控?fù)Q擋的一個(gè)技術(shù)瓶頸是無(wú)級(jí)變速和動(dòng)力換擋，德國(guó)采埃孚(ZF)公司、意大利卡拉羅(Carraro)等企業(yè)比較成熟的農(nóng)機(jī)用動(dòng)力換擋技術(shù)及產(chǎn)品；目前國(guó)內(nèi)有中國(guó)一拖集團(tuán)、福田雷沃重

39、工、五征集團(tuán)等主機(jī)企業(yè)和配套企業(yè)研究動(dòng)力換擋技術(shù)。底盤線控技術(shù)的發(fā)展大大降低了駕駛員對(duì)移動(dòng)底盤的操作參與度，是未來(lái)農(nóng)機(jī)裝備實(shí)現(xiàn)輔助駕駛、遙控駕駛及無(wú)人駕駛的基礎(chǔ)。遠(yuǎn)程溫控平由T自一弊駛控贏"1模式關(guān)ten制動(dòng)骷板夜飄冷叫舞個(gè)畫通回I|一控點(diǎn)火|線控離合一|繾控一向|.控油門|控制圖8線控底盤系統(tǒng)架構(gòu)Fig.8Schematicofchassissystembywire5.2底盤遙控技術(shù)底盤遙控技術(shù)指駕駛員利用遙控云端對(duì)移動(dòng)底盤發(fā)送轉(zhuǎn)向、加速、制動(dòng)以及具體底盤安裝附件的噴藥、采摘、升降等指令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)裝備云端遙控作業(yè)、智慧管理等功能；從傳播指令信號(hào)的載體大體可分為紅外線遙控、超聲波

40、遙控和無(wú)線電遙控。受農(nóng)田作物遮擋的影響，無(wú)線電遙控技術(shù)具有無(wú)方向性、穿透力強(qiáng)、遙控距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì)，成為農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤云端管理中傳遞信號(hào)的首選；國(guó)內(nèi)外開(kāi)展大量農(nóng)機(jī)裝備遙控技術(shù)應(yīng)用研究，主要采用的無(wú)線通信模塊有WiFi、LoRa網(wǎng)關(guān)、大功率網(wǎng)橋等ma；基于線控底盤的基礎(chǔ)，主操縱端控制平臺(tái)根據(jù)人機(jī)交互界面觀察到的位于底盤上安裝的攝像頭實(shí)時(shí)回傳的田間環(huán)境及整機(jī)位姿信息，輸入方向盤轉(zhuǎn)角、踏板位移等指令到上位機(jī)，遠(yuǎn)端車載控制單元通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)獲取指令并控制底盤實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程駕駛，同時(shí)不斷檢測(cè)各傳感器的信號(hào)以繼續(xù)調(diào)整各機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角或位移。6展望隨著5G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等高端技術(shù)與現(xiàn)代制造業(yè)相結(jié)合，未來(lái)所預(yù)期的智能底盤的目標(biāo)設(shè)置是以優(yōu)化農(nóng)業(yè)裝備底盤可靠性、舒適性、安全性以及通用底盤平臺(tái)設(shè)計(jì)為研究重點(diǎn)，農(nóng)機(jī)底盤作為智能農(nóng)機(jī)裝備和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息化網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要“橋梁”，未來(lái)應(yīng)從以下幾方面取得發(fā)展：(1)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究和關(guān)鍵零部件性能優(yōu)化國(guó)內(nèi)雖然在農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤技術(shù)與系統(tǒng)組成部件研發(fā)方面展開(kāi)了相關(guān)研究，但是基礎(chǔ)理論研究方面有待于進(jìn)一步突破完善，以大功率拖拉機(jī)底盤動(dòng)力換擋控制規(guī)律為例，應(yīng)突破機(jī)械、電控、液壓等基礎(chǔ)研究，提升關(guān)鍵零部件制造工藝；以水田深泥腳插秧機(jī)底盤打滑工況為例，需要探究底盤輪胎-泥壤打滑互作機(jī)理，輪胎打滑狀態(tài)參數(shù)識(shí)別與前后扭矩分配控制策略等系統(tǒng)理論。農(nóng)機(jī)