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引用格式：牟孝栋, 杨福增, 段罗佳, 刘志杰, 宋卓颖, 李宗霖, 管寿青. 丘陵山地拖拉机调平与防翻关键技术研究现状与发展趋势[J]. 智慧农业(中英文), 2024, 6(3): 1-16.
DOI：10.12133/j.smartag.SA202312015
Citation:MU Xiaodong, YANG Fuzeng, DUAN Luojia, LIU Zhijie, SONG Zhuoying, LI Zonglin, GUAN Shouqing. Research Advances and Development Trend of Mountainous Tractor Leveling and Anti-Rollover System[J]. Smart Agriculture, 2024, 6(3): 1-16.
DOI：10.12133/j.smartag.SA202312015
丘陵山地拖拉机调平与防翻关键技术研究现状与发展趋势
牟孝栋1，2， 杨福增1，2*， 段罗佳1，2， 刘志杰1，2， 宋卓颖1，2， 李宗霖1，2， 管寿青3
（1.西北农林科技大学 机械与电子工程学院，陕西杨凌 712100，中国；2.农业农村部北方农业装备科学观测实验站，陕西杨凌 712100，中国；3.潍柴雷沃智慧农业科技股份有限公司，山东潍坊 261000，中国）
摘要：
［目的/意义］丘陵山区的机械化、智能化是未来农机行业研究和发展的热点。中国丘陵山区耕地面积占比超过50%，且面临坡陡路窄、地块碎小、地形地貌复杂等多种环境因素制约，各生产环节存在“无机可用，无好机用”的现实问题，并且缺乏适合丘陵山区大坡度农机装备研发的理论支撑。
［进展］ 综述了国内外丘陵山地拖拉机调平及防翻系统的研究现状。其中拖拉机车身调平技术平行四杆与液压差高式结构简单，折腰扭腰式更适合连续起伏的崎岖路面，重心可调与全向调平式坡地牵引性与适应性均较好；驾驶室及座椅调平技术基于角度传感器自适应控制，关键在于缓解驾驶疲劳提高舒适度；车身与农具姿态协同控制技术大都采用PID控制技术实现协同控制，但缺乏作业效果反馈机制；拖拉机防翻保护装置与预警技术在防翻保护架的基础上，通过环境模拟感知提前预判翻车危险信号并及时反馈。
［结论/展望］未来丘陵山地拖拉机调平、防翻预警及无人化、自动化技术的发展方向：1）结构优化、灵敏度高、稳定性好的山地拖拉机调平系统研究；2）坡地适应性好的农机具仿形系统研究；3）环境感知、自动干涉的防翻预警技术研究；4）农机精准导航技术、智能化监测技术和农机作业远程调度与管理技术研究；5）坡地纵向稳定性理论研究。以期为研发符合中国丘陵山地复杂作业环境的高可靠性、高安全性山地拖拉机提供借鉴参考。
关键词： 丘陵山地；拖拉机调平；悬挂机具调平；防翻系统；侧翻
文章图片
图1 液压差高式调平机构
Fig. 1 Hydraulic differential height leveling mechanism
图2 微型遥控山地履带拖拉机等高线行驶
Fig. 2 Micro remote-controlled mountain tracked tractor driving on contour lines
图3 平行四杆式调平原理图
Fig. 3 Principle diagram of parallel four bar leveling
图4 山地拖拉机纵向调平原理图
Fig. 4 Longitudinal leveling principle diagram of hillside tractor
图5 重心可调式调平机构简图
Fig. 5 Schematic diagram of adjustable center of gravity leveling mechanism
图6 折腰扭腰调节机构结构简图
Fig. 6 Structural diagram of the folding and twisting waist adjustment mechanism
图7 意大利卡罗拉公司MACH 4R型山地拖拉机
Fig. 7 MACH 4R hillside tractor of Italian Corolla company
图8 意大利BCS公司的Sky-Jump-V950山地拖拉机
Fig. 8 Sky-Jump-V950 hillside tractor of Italy BCS company
图9 扭腰轮式山地拖拉机
Fig. 9 Twisting and swinging wheeled hillside tractor
图10 东方红MH904M丘陵山地拖拉机
Fig. 10 Dongfanghong MH904M hilly and mountainous tractor
图11 四轮独立调平葡萄收获机
Fig. 11 Four wheel independent levelling grape harvester
图12 四轮独立液压调平山地拖拉机
Fig.12 Four wheel independent hydraulic leveling hilly tractor
图13 全向调平履带式作业机
Fig. 13 Omnidirectional leveling crawler type working machine
图14 瑞士瑞吉公司SKH-60型山地拖拉机
Fig. 14 SKH-60 mountain tractor of Swiss St. Regis company
图15 瑞士Aebi Terratra系列山地拖拉机
Fig. 15 Aebi Terratrac series mountain tractors of Switzerland company
图16 农机座椅自动调平系统
Fig. 16 Agricultural machinery seat automatic leveling system
图17 驾驶平台自动调平系统
Fig. 17 Driving platform automatic leveling system
图18 车身与农机具坡地协同控制
Fig. 18 Collaborative leveling of vehicle body and agricultural machinery on slopes
图19 山地拖拉机与农机具姿态协同控制系统原理图
Fig. 19 Principle diagram of attitude cooperative control system for hillside tractor and farm tool
图20 拖拉机翻滚保护结构图
Fig. 20 Tractor roll protection structure
图21 拖拉机翻车检测系统
Fig. 21 Tractor rollover detection system
图22 比例模型拖拉机侧翻试验
Fig. 22 Scale-model tractor rollover test
图23 拖拉机防侧翻预警控制系统图
Fig. 23 Tractor anti-rollover warning and control system
SUMMER
作者简介
杨福增 教授
杨福增，1966年出生，教授/博士生导师，农业农村部北方农业装备科学观测站站长，农业农村部现代农业装备重点实验室学术委员会委员，杨凌现代农业国际研究院院长，陕西省丘陵山地作业机械化首席专家，“十四五”国家重点研发计划“丘陵山地通用动力机械创制”项目负责人。
30多年来一直致力于黄土高原旱作机械、丘陵山地机械的研发工作。主持“863”、国家科技支撑和重点研发计划课题等重大项目20余项，负责2个部级科研平台，主持研发了2种丘陵山地履带拖拉机，发表论文100余篇，获批专利60余件，软件著作权30余项。
牵头编写了国内首个“山地履带拖拉机（团体）标准”，打造了国内首个原创性基础科学研究平台“山地农机-土壤-作物综合实验系统”。
来源：《智慧农业（中英文）》2024年第3期
转载请联系编辑部授权
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