农业工程学报

作者：张文凯,张雪晨,罗学论,黄镇雄,于桦昊,叶思潭,黄海涛,李晓丽,何勇,

关键词：无人车底盘, 丘陵山地, 茶园, 高地隙, 地形自适应

基金：42

针对丘陵山地茶园跨垄作业中离地间隙受限、坡面扰动导致平台姿态波动以及作业高度难以稳定保持等问题，该研究设计了一种履带式高地隙地形自适应无人车底盘。底盘采用动臂式结构，两侧升降臂驱动梯形龙门车架实现横向调平与高度调节；在龙门车架与升降臂之间设置横向独立悬架，使调平过程中轮距保持恒定并抑制侧臂偏摆，以提高跨垄通过性与姿态稳定性。针对“内八”“外八”“单边制动转向”“虚腿”等极限工况开展受力分析与极限载荷求解，并基于Ansys Workbench对龙门车架进行有限元校核。构建以整车控制单元（vehicle control unit，VCU）为核心、CAN总线驱动的行走与升降控制系统，提出高度基准侧可切换的自平衡策略：依据两侧升降机构行程裕度确定基准侧并完成平台目标高度对齐，然后利用惯性测量单元（inertial measurement unit，IMU）测得的横滚倾角计算另一侧目标位移，通过位置-速度双闭环PID控制实现实时调平。为验证底盘在可控坡差与实际地形扰动下的调平性能，制定室内与田间试验方案：室内试验用单边坡台模拟茶行两侧垄道高度差，设置250与500 mm两级坡差，分别开展静态调平与动态跨越试验，连续采集车架倾角、两侧升降机构的位移/速度、驱动器状态与限位触发信息，评估倾角收敛过程、稳态误差与控制鲁棒性；田间试验选择典型陡坡茶园跨垄路线进行连续行驶验证，记录梯形龙门架姿态波动与执行机构行程变化并结合视频复核跨越稳定性。试验结果表明，底盘可适应最大500 mm垄道高度差，最大调平角度达17.4°；在陡坡茶园动态行驶条件下车架倾角稳定控制在±1°范围内，离地间隙与轮距保持固定。所设计的底盘及其调平方法可实现丘陵山地茶园的静态/动态调平与车架恒高保持，可为高地隙自走式茶园装备的底盘平台化设计与工程应用提供参考。/

来源：2026年第7期

《农业工程学报》期刊编辑部

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