步进电机控制农机自动驾驶方向盘的制作方法

本实用新型涉及农机自动驾驶领域，特别是涉及一种步进电机控制农机自动驾驶方向盘。

背景技术：

农机自动驾驶技术是指通过传感器获取农机的航向信息，由控制系统根据农机的航向信息实现无人驾驶的一种技术。随着农机自动驾驶技术的发展，农机的自动驾驶方向盘也逐渐成为行业的研究热点。

目前，农机的自动驾驶方向盘需要在农机的羊角销上安装角度传感器，通过数据处理获得农机的航向，然后使用直驱伺服电机控制电动方向盘，完成农机的自动驾驶。然而，在羊角销上安装角度传感器要求精度高、难度大，使用直驱伺服电机累计误差大，影响方向盘转动角度的精度，而且直驱伺服电机较重，成本高昂。

技术实现要素：

基于此，本实用新型提供一种步进电机控制农机自动驾驶方向盘，旨在解决在羊角销上安装角度传感器要求精度高、难度大，使用直驱伺服电机累计误差大，影响方向盘转动角度的精度，而且直驱伺服电机较重，成本高昂的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：

一种步进电机控制农机自动驾驶方向盘，包括方向盘、转动组件、上盖、支撑板、底板、下盖、传动组件、感应组件和固定架；所述上盖、所述支撑板、所述底板、所述下盖依次设置；所述上盖与所述支撑板连接形成第一腔体；所述底板与所述下盖连接形成第二腔体；所述方向盘设置在所述传动组件上；所述转动组件靠近所述方向盘的一端依次穿过所述下盖、所述底板和所述传动组件，所述转动组件的另一端穿过所述固定架设置在车体上；所述传动组件设置在所述第一腔体内；所述感应组件设置在所述第二腔体内；所述固定架一端设置在车体上，另一端与所述下盖连接；所述传动组件包括步进电机、主动链轮、从动链轮、链条和电机保护壳；所述步进电机设置在所述支撑板远离所述上盖的一侧；所述电机保护壳套合所述步进电机设置在所述支撑板远离所述上盖的一侧；所述主动链轮与所述步进电机的输出轴连接；所述从动链轮的一端与所述转动组件靠近所述上盖的一端连接，另一端穿过所述上盖的第一安装孔与所述方向盘连接；所述主动链轮通过所述链条与所述从动链轮连接。

进一步地，所述主动链轮与所述上盖之间还设置有用于防水防尘的第一密封圈，避免水或者尘土进入到所述传动组件内，影响传动的效果。

进一步地，所述感应组件包括主控板、主动齿轮、从动齿轮和强磁铁；所述主控板设置在所述下盖靠近所述底板的一端；所述主动齿轮设置在所述转动组件上；所述从动齿轮设置在所述底板靠近所述下盖的一端；所述强磁铁设置在所述从动齿轮的几何中心上；所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合。

所述主动齿轮与所述转动组件同步转动，所述主动齿轮通过齿面的啮合带动所述从动齿轮转动，使得所述强磁铁发生偏转，磁场产生变化；所述主控板获取到磁场变化的信息，经过信息处理后得到农机方向盘的转动角度，进而获取到农机的航向信息。

进一步地，所述从动齿轮包括第一从动齿轮和第二从动齿轮；所述第一从动齿轮、第二从动齿轮分别以所述主动齿轮啮合。

进一步地，所述强磁铁包括第一强磁铁和第二强磁铁；所述第一强磁铁设置在所述第一从动齿轮的几何中心上；所述第二强磁铁设置在所述第二从动齿轮的几何中心上。

进一步地，所述主控板上设置有用于感应磁场变化的第一磁感应器和第二磁感应器；所述第一磁感应器与所述第一强磁铁相适配；所述第二磁感应器与所述第二强磁铁相适配；所述第一磁感应器可以实时地感应到所述第一强磁铁的磁场变化，所述第二磁感应器可以实时地感应到所述第二强磁铁的磁场变化，有利于所述主控板判断出农机的航向。

进一步地，所述转动组件包括转轴、套筒、轴承和转向柱；所述转轴卡合在所述主动链轮的几何中心上；所述套筒套合在所述转轴上；所述轴承设置在所述支撑板的第二安装孔内；所述转向柱靠近所述方向盘的一端设置在所述套筒内，另一端穿过所述固定架设置在车体上。

进一步地，所述转轴靠近所述底板的一侧设置有卡簧；所述卡簧可以有效地固定所述转轴的轴向运动。

进一步地，所述套筒上设置有内花键；所述转向柱上设置有与所述内花键相适配的外花键；所述内花键与所述外花键紧密配合，确保所述套筒与所述转向柱之间的传动持续性和稳定性。

进一步地，所述转向柱与所述下盖之间还设置有用于防水防尘的第二密封圈，避免水或者尘土进入到所述感应组件内，影响到所述感应组件获取农机航向的准确性。

进一步地，所述固定架包括固定支架和固定臂；所述固定臂一端设置有第一通孔，所述固定臂另一端设置有第二通孔；所述固定支架一端与所述下盖连接，所述固定支架另一端穿过所述第一通孔连接在车体上；所述第二通孔与所述转向柱间隙配合，所述转向柱可以在所述第二通孔内顺时针或者逆时针转动；通过所述固定支架一端与所述下盖连接，另一端与车体连接，可以保证在所述转向柱带动所述主动齿轮转动时，设置在所述下盖上的主控板相对固定，因此，设置在所述主控板上的磁感应器才可以感应到由于所述主动齿轮转动带动所述从动齿轮引起的磁场变化，进而判断出农机方向盘转动的角度。

本实用新型通过选用步进电机作为自动驾驶方向盘的动力源，使用链轮和链条传递运动，使得自动驾驶方向盘的转动角度更加精确，累计误差更小；同时，使用步进电机作为动力源更加经济实惠，节省成本。通过在自动驾驶方向盘上安装感应组件可以避免在农机羊角销上的角度传感器，解决了角度传感器安装难度大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所述一种步进电机控制农机自动驾驶方向盘的剖视图；

图2为图1的爆炸视图；

图3为图1中感应组件的爆炸视图；

图4为图1中套筒的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

目前，农机的自动驾驶方向盘需要在农机的羊角销上安装角度传感器，通过数据处理获得农机的航向，然后使用直驱伺服电机控制电动方向盘，完成农机的自动驾驶。然而，在羊角销上安装角度传感器要求精度高、难度大，使用直驱伺服电机累计误差大，影响方向盘转动角度的精度，而且直驱伺服电机较重，成本高昂。为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种步进电机控制农机自动驾驶方向盘。

如图1至图2所示，一种步进电机控制农机自动驾驶方向盘，包括方向盘1、转动组件2、上盖3、支撑板4、底板5、下盖6、传动组件7、感应组件8和固定架9；所述上盖3、所述支撑板4、所述底板5、所述下盖6依次设置；所述上盖3与所述支撑板4连接形成第一腔体31；所述底板5与所述下盖6连接形成第二腔体51；所述方向盘1设置在所述传动组件2上；所述转动组件2靠近所述方向盘1的一端依次穿过所述下盖6、所述底板5和所述传动组件7，所述转动组件2的另一端穿过所述固定架9设置在车体(未标明)上；所述传动组件7设置在所述第一腔体31内；所述感应组件8设置在所述第二腔体51内；所述固定架9一端设置在车体上，另一端与所述下盖6连接；所述传动组件7包括步进电机71、主动链轮72、从动链轮73、链条74和电机保护壳75；所述步进电机71设置在所述支撑板4远离所述上盖3的一侧；所述电机保护壳75套合所述步进电机71设置在所述支撑板4远离所述上盖3的一侧；所述主动链轮72与所述步进电机71的输出轴连接；所述从动链轮73的一端与所述转动组件2靠近所述上盖3的一端连接，另一端穿过所述上盖3的第一安装孔32与所述方向盘1连接；所述主动链轮72通过所述链条74与所述从动链轮73连接。

进一步地，所述从动链轮73与所述上盖3之间还设置有用于防水防尘的第一密封圈33，避免水或者尘土进入到所述传动组件7内，影响传动的效果。

参照图3，在本实施例中，所述感应组件8包括主控板81、主动齿轮82、从动齿轮83和强磁铁84；所述主控板81设置在所述下盖6靠近所述底板5的一端；所述主动齿轮82设置在所述转动组件2上；所述从动齿轮83设置在所述底板5靠近所述下盖6的一端；所述强磁铁84设置在所述从动齿轮83的几何中心上；所述主动齿轮82与所述从动齿轮83啮合。

所述主动齿轮82与所述转动组件2同步转动，所述主动齿轮82通过齿面的啮合带动所述从动齿轮83转动，使得所述强磁铁84发生偏转，磁场产生变化；所述主控板81获取到磁场变化的信息，经过信息处理后得到农机方向盘的转动角度，进而获取到农机的航向信息。

进一步地，所述从动齿轮83包括第一从动齿轮831和第二从动齿轮832；所述第一从动齿轮831、第二从动齿轮832分别以所述主动齿轮82啮合。

进一步地，所述强磁铁84包括第一强磁铁841和第二强磁铁842；所述第一强磁铁841设置在所述第一从动齿轮831的几何中心上；所述第二强磁铁842设置在所述第二从动齿轮832的几何中心上。

进一步地，所述主控板81上设置有用于感应磁场变化的第一磁感应器811和第二磁感应器812；所述第一磁感应器811与所述第一强磁铁841相适配；所述第二磁感应器812与所述第二强磁铁842相适配；所述第一磁感应器811可以实时地感应到所述第一强磁铁841的磁场变化，所述第二磁感应器812可以实时地感应到所述第二强磁铁842的磁场变化，有利于所述主控板81判断出农机的航向。

再次参照图2，在本实施例中，所述转动组件2包括转轴21、套筒22、轴承23和转向柱24；所述转轴21卡合在所述主动链轮72的几何中心上；所述套筒22套合在所述转轴21上；所述轴承23设置在所述支撑板4的第二安装孔41内；所述转向柱24靠近所述方向盘1的一端设置在所述套筒22内，另一端穿过所述固定架9设置在车体上。

进一步地，所述转轴23靠近所述底板5的一侧设置有卡簧25；所述卡簧可以有效地固定所述转轴23的轴向运动。

再次参照图2和图4，在本实施例中，所述套筒22上设置有内花键221；所述转向柱24上设置有与所述内花键221相适配的外花键241；所述内花键221与所述外花键241紧密配合，确保所述套筒22与所述转向柱24之间的传动持续性和稳定性。

进一步地，所述转向柱24与所述下盖6之间还设置有用于防水防尘的第二密封圈26，避免水或者尘土进入到所述感应组件8内，影响到所述感应组件8获取农机航向的准确性。

再次参照图2，在本实施例中，所述固定架9包括固定支架91和固定臂92；所述固定臂92一端设置有第一通孔921，所述固定臂92另一端设置有第二通孔922；所述固定支架91一端与所述下盖6连接，所述固定支架91另一端穿过所述第一通孔921连接在车体上；所述第二通孔921与所述转向柱24间隙配合，所述转向柱24可以在所述第二通孔921内顺时针或者逆时针转动；通过所述固定支架91一端与所述下盖6连接，另一端与车体连接，可以保证在所述转向柱21带动所述主动齿轮82转动时，设置在所述下盖6上的主控板81相对固定，因此，设置在所述主控板81上的磁感应器才可以感应到由于所述主动齿轮82转动带动所述从动齿轮83引起的磁场变化，进而判断出农机方向盘转动的角度。

本实用新型通过选用步进电机作为自动驾驶方向盘的动力源，使用链轮和链条传递运动，使得自动驾驶方向盘的转动角度更加精确，累计误差更小；同时，使用步进电机作为动力源更加经济实惠，节省成本。通过在自动驾驶方向盘上安装感应组件可以避免在农机羊角销上的角度传感器，解决了角度传感器安装难度大的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。