CN102523841A - 割草机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种割草机，具有外壳和位于外壳内部的内壳；位于外壳与内壳之间的碰撞探测系统；碰撞探测系统包括可与外壳产生相对运动的摆动装置、用于侦测相对运动并产生信号的传感装置、接收信号并控制割草机行走方式的控制系统，其中，摆动装置包括具有圆弧面边缘的摆动盘，摆动盘支撑于位于内壳上的限位件上，限位件具有圆弧凹槽以容纳摆动盘的边缘。本发明中割草机的碰撞探测系统可探测到水平的各个方向的碰撞。

Description

割草机

技术领域

本发明涉及一种割草机。

背景技术

花园工具逐步采用自动化控制是目前市场的发展趋势。例如适用范围较广的割草机，最近几年市场上出现自动工作的割草机，其可在边界导线圈定的工作区域内自动行走，同时使割草机上的切割刀片将该区域内的杂草都清理干净，避免了需要人工推动割草机运动到整个区域包括各个难以触及的角落的麻烦。尤其是在大型的工作区域情况下，可大大节省了人力。

通常割草机在自驱行走的过程中，控制单元会控制割草机沿一直线进行行走。当行走至靠近边界线时，边界线会发出信号使割草机接收到。割草机收到信号后控制单元会使控制割草机改变行走方向，从而避免割草机行走出边界。但是在实际应用中，割草区域内往往会有各种障碍物，包括像栅栏，围墙，花坛，水池，树木等。当割草机在行走时遇到这类障碍物，如果障碍物无法发出相应的障碍信号，一方面会使割草机继续沿直线向前行走，另一方面障碍物会阻挡住割草机继续前行。于是割草机往往卡在障碍物边，陷入无限的死循环中，导致整个割草工作无法顺利进行。

其中的一种解决方法是在割草机上设置一些可移动的零件，当割草机遇到障碍物产生碰撞时，可移动的零件相对于其他固定的部件产生位移从而触发割草机的控制开关，但是这种可移动的零件只能在几个方向上产生移动，因此控制开关只能侦测到这几个方向上遇到的障碍物。在遇到不是这几个方向上的障碍物时，还是容易产生割草机无法正常工作的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有可探测水平的各个方向的碰撞探测系统的割草机。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：一种割草机，包括外壳和位于外壳内部的内壳；位于外壳与内壳之间的碰撞探测系统；碰撞探测系统包括可与外壳产生相对运动的摆动装置、用于侦测相对运动并产生信号的传感装置、接收信号并控制割草机行走方式的控制系统，其中，摆动装置具有圆弧面边缘的摆动盘和位于内壳上的限位件，摆动盘支撑限位件上，限位件具有环形的圆弧凹槽以容纳摆动盘的边缘。

优选地，摆动盘上方的外壳到摆动盘的距离与摆动盘的直径之比在0.8至1之间。

优选地，摆动装置包括具有第一端和第二端的摆动杆，摆动盘位于第一端与第二端之间且垂直于摆动杆。

优选地，外壳与摆动杆的第一端之间设有弹性件。

优选地，弹性件通过螺栓与外壳连接。

优选地，弹性件上设有环形凹槽，摆动盘的边缘与限位件接触的位置与环形凹槽对应。

优选地，弹性件还包括位于外壳与摆动杆之间的第一弹性件，以及固定于内壳上的第二弹性件，第二弹性件与限位件之间形成容纳摆动盘的容纳空间。

优选地，第一弹性件通过螺栓与摆动杆的第一端连接，第二弹性件的中央设有开孔以容摆动杆穿过。

优选地，传感装置包括霍尔效应传感器，内壳上设有与霍尔效应传感器电性连接的电路板，摆动装置上设有磁铁。

优选地，磁铁的单向最大摆动行程不大于10毫米。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：割草机的碰撞探测系统中具有摆动装置，摆动装置中设有具有圆弧形边缘的摆动盘，内壳上具有包括圆弧凹槽的限位件，使摆动盘在限位件的支撑下可沿水平的各个方向摆动。

附图说明

以上所述的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本发明的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。

附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。

图1是本发明的一实施例的割草机的示意图。

图2是图1所示的割草机的碰撞探测系统的示意图。

图3是图1所示的割草机的碰撞探测系统的另一角度的示意图。

图4是图1所示的割草机的碰撞探测系统静止时的剖视图。

图5是图1所示的割草机的碰撞探测系统摆动时的剖视图。

图6是另一实施例的割草机的碰撞探测系统静止时的剖视图。

1、割草机               2、基座             3、弹性片

4、碰撞探测系统         5、磁铁             6、传感装置

7、前轮                 10、后轮            11、外壳

12、内壳                21、穿孔            40、摆动装置

41、摆动杆              42、摆动盘          43、第一弹性件

44、第二弹性件          45、弹性件          48、第一限位件

49、第二限位件          50、容纳空间        51、第一螺栓

52、第二螺栓            61、定位件          62、通槽

63、电路板              64、霍尔器件        65、传输线

411、第一端             412、第二端         413、轴线

414、抓持件             441、环形筋         442、套筒

443、凹槽               491、护栏           D、最大行程

H1、外壳到摆动盘的距离  H2、摆动盘直径

具体实施方式

如图1所示，在本发明的一实施例中，自走式割草机1具有马达(图中未示出)、前轮7和后轮10，马达通过传动系统传递动力给后轮10，后轮10转动带动割草机1在工作区域内行走工作。前轮7主要起控制割草机1转向的作用。割草机1外表包覆外壳11，同时割草机1在在外壳11内部形成的空间内具有内壳12。在本实施例中，内壳12为水平设置，主要用于放置一些电子元器件在内壳12上。内壳12固定地支撑在基座2上。外壳11和内壳12之间采用弹性片3支撑连接，使得外壳11和内壳12能够产生很小幅度的相对位移。在运动过程中，当割草机1碰撞到障碍物而停下时，内壳12会立即静止下来，而外壳11会因为与障碍物的接触而产生轻微的形变，如此外壳11和内壳12就产生了相对位移。割草机1还设有碰撞探测系统4。碰撞探测系统4位于外壳11与内壳12之间，其主要用于探测割草机1在工作区域内碰撞到障碍物的情况。具体而言，碰撞探测系统4包括可与外壳产生相对运动的摆动装置40、用于探测相对运动并产生信号的传感装置6和接收信号并控制割草机1行走方式的控制系统(图中未示出)。控制系统(图中未示出)位于在内壳12上，控制系统包括微处理单元及储存单元等电子元件。控制系统主要负责接收并处理各类信号，然后对割草机1发出控制指令，例如使其变向、直线行走、停止在原地不动、进行充电、回工作站等。这里的信号可以是电流、电压等方式形成的信号。

在本实施例中，碰撞探测系统4包括2个设在内壳12靠近后轮10的摆动装置40。当然在其他实施例中，也可以有其他形式的排布摆动装置40或者改变摆动装置40的数量。

如图2至图4所示，在本实施例中，摆动装置40包括沿轴线413方向延伸的摆动杆41、摆动盘42、第一弹性件43和第二弹性件44。摆动杆41的轴线413沿竖直方向设置。摆动杆41沿竖直方向具有位于上端的第一端411和位于下端的第二端412，其中，第一端411朝上设置，更靠近外壳11，第二端412朝下设置，更靠近地面。同时，在内壳12上相应的地方开设有穿孔21，使得摆动杆41可部分地穿过该穿孔21，使第一端411位于穿孔21之上，第二端412则位于穿孔21之下。在本实施例中，第一端411通过第一弹性件43连接到外壳11。第二端412则靠近传感装置6。

另外，摆动盘42设置于摆动杆41的第一端411和第二端412之间。在本实施例中，摆动盘42大致成圆盘形状，其构成的平面垂直于摆动杆41，更具体的，摆动盘42构成的圆盘垂直于摆动杆41的轴线413。摆动盘42与摆动杆41一体成型，当然也可以采用其他固定连接方式。摆动盘42的半径大于穿孔21的半径，使摆动盘42可以架在穿孔21之上。值得注意的是，摆动盘42的圆形边缘为沿竖直方向延伸的圆弧面，这样设置是为了和其他圆弧面配合。为达到比较理想的摆动效果，即可以有效地探测到其摆动情况同时不至于使摆动幅度过大，在本发明的优选实施例中，摆动盘42上方的外壳11与摆动盘42之间的距离H1为36毫米，摆动盘42的直径H2大小为40毫米，如此外壳11到摆动盘42之间的距离H1与摆动盘42的直径H2之比为0.9∶1。经试验，外壳11到摆动盘42之间的距离H1与摆动盘42的直径H 2之比在0.8至1的范围之内摆动效果比较理想。

在摆动杆41的第一端411上设有第一弹性件43。第一弹性件43的作用是提供弹性力逐步削弱摆动杆41的摆动。在本实施例中，第一弹性件43在本实施例中是圆柱形的沿轴线413延伸的弹性橡胶套。弹性橡胶套的沿轴线413方向的两个端部分别与摆动杆41和外壳11连接。其中，第一弹性件43通过第一螺栓51与摆动杆41的第一端411连接。同时，第一弹性件43又通过第二螺栓52与外壳11连接。第一螺栓51与第二螺栓52分别沿摆动杆41的轴线413设置。如图4和图5所示，当割草机1碰撞到障碍物时外壳11受到撞击而使外壳11产生细微的位移时，第一弹性件43会通过第二螺栓52而受到外壳11的牵引拉伸，并因此产生弹性形变。同时，第一弹性件43的形变也会带动摆动杆41绕轴线413产生摆动。因此，无论外壳11来自水平的任何一个方向的碰撞，经第一弹性件43的传动后，摆动杆41均会朝那个方向摆动。所以在本实施例中，摆动杆41可向水平360度的各个方向摆动。当外壳11的位移消除时，第一弹性件43的形变也会逐步消失而回到原来的自然状态，摆动杆41也会因此停止摆动而回到原来竖直的状态。第一螺栓51和第二螺栓52的轴向设置可以对第一弹性件43的沿轴线413方向的形变进行限定。在其他实施例中，第一弹性件43也可以是压簧、弹簧等其他形式的弹性件。

另外，如图2至图5所示，在摆动盘42的上方还设有第二弹性件44。第二弹性件44呈盘式的结构，中央开设孔使摆动杆41穿过。第二弹性件44通过螺栓固定设于内壳12的穿孔21之上，并位于第一弹性件43之下。同时，第二弹性件44的中心位于轴线413上。在本实施例中，第二弹性件44为弹性橡胶。其设有有弹性的环形筋441，环形筋441围绕中央的孔设置，且环形筋441凸出于第二弹性件44的盘形平面，环形筋441的背面形成有环形的凹槽443。值得注意的是，位于第二弹性件44下方的摆动盘42的边缘正好位于环形筋441的正下方。使得摆动盘42在摆动时，摆动盘42的边缘正好可以卡入上凸的环形筋441的背面的凹槽443内，这样更有利于摆动盘42的摆动。当然，在其他实施例中，第二弹性件44也可以不设置环形筋441，可以在第二弹性件44上直接设置环形的凹槽443，这样设置仍然可以使摆动盘42使得边缘卡入凹槽内。另外，在第二弹性件44上沿轴线413方向还设有套筒442。套筒442方便摆动杆41穿过孔后形成套接，使摆动杆41和套筒442能够接触。与第一弹性件43类似，第二弹性件44的作用也是产生形变并提供回复力。当摆动杆41产生摆动时，第二弹性件44产生相应的弹性形变。由于第二弹性件44环绕摆动杆41的轴线413设置，因此，摆动杆41摆动而使第二弹性件44产生的形变主要集中在环形筋441和套筒442上。在上述实施例中，第一弹性件43与第二弹性件44是分开设置的。当然本发明并不限于此，在其他实施例中如图6所示，第一弹性件43与第二弹性件44可一体结合形成弹性件45，弹性件45位于外壳11和摆动装置40之间，更具体的，弹性件45的上端和外壳11之间通过第二螺栓52连接，同时弹性件45通过螺纹或者凹凸配合等常见形式与摆动杆41的第一端411连接。弹性件45的下端设有环形凹槽443，凹槽443的设置位置正好与摆动盘42的圆弧形边缘相对应。设有当割草机1产生碰撞后，外壳11与内壳12产生相对位移，并通过第二螺栓52带动弹性件45产生摆动，从而弹性件45又带动摆动装置40摆动。

同时，摆动装置40还具有第一限位件48和第二限位件49。第一限位件48沿竖直方向设于穿孔21的上方，第二限位件49沿竖直方向设于穿孔21的下方。第一限位件48可与内壳12通过螺钉固定。第二限位件49也可以用螺钉或者一体成型等其他固定方式连接于内壳12上。

如图4所示，在本实施例中，第二弹性件44与第二限位件49相互配合构成浅碟形的容纳空间50。容纳空间50正好容纳摆动盘42，使得摆动盘42在容纳空间50内随摆动杆41摆动。第二限位件49在容纳空间50的圆周边缘形成护栏491，护栏491起限位作用，可防止摆动盘42脱离容纳空间50。护栏491与摆动盘42接触的外缘表面采用光滑的圆弧凹槽设计，以配合贴合摆动盘42的圆弧形边缘。

如图4和5所示，在摆动杆41的第二端412设有磁铁5。同时，第二端412还有抓持件414用于夹持住磁铁5，使磁铁5随摆动杆41一起摆动而不会掉落。磁铁5可在其附近空间内产生磁场。由于有限位件以及弹性件的设置，在本实施例中，磁铁5摆动的最大行程D为10毫米，即磁铁5单向摆动至最大的位置时的轴线413至初始位置时的轴413距离为10毫米。

如图3至图5所示，割草机1还具有传感装置6。传感装置6设于外壳11上靠近第二端412的地方。传感装置6包括定位件61。在本实施例中，定位件61与内壳12一体连接。在其他的实施例中，定位件61也可以与内壳12固定地连接。定位件63大致沿轴线413方向延伸，其上端与内壳12连接，其下端具有通槽62，通槽62大致水平设置，轴线413可贯穿该通槽62。在通槽62上固定有电路板63。电路板63上设有霍尔器件64。霍尔器件64是利用霍尔效应制成的电子器件。当霍尔器件64所在的磁场发生变化时，霍尔器件64会传递出变化的信号，通常情况下，该信号为电流。霍尔器件64位于轴线413上，且正好对着磁铁5。电路板63还连接有传输线65用于传递信号。

具体的工作方式如下，割草机1在行进过程中遇到障碍物而沿产生轻微的碰撞，由于惯性的作用碰撞探测系统4的摆动杆41产生相应的摆动。位于摆动杆41第二端412上的磁铁5也产生相应的运动，从而使空间里磁铁5产生的磁场发生变化。传感装置6的霍尔器件64探测到磁场的变化后即产生相应的信号通过传输线65传递给相应的处理单元，割草机1根据此碰撞信号而调整相应的执行程序。值得注意的是，这里的信号可以是电流、电压、频率等各种电子信号形式。由于弹性件都是对称性的设计，因此根据割草机1遇到任意角度障碍物的碰撞，摆动杆41都会朝该方向进行摆动，故在本实施例中，摆动杆41可以360度的摆动。

Claims (10)

1.一种割草机，包括外壳和位于所述外壳内部的内壳；位于所述外壳与所述内壳之间的碰撞探测系统；所述碰撞探测系统包括可与所述外壳产生相对运动的摆动装置、用于侦测所述相对运动并产生信号的传感装置、接收所述信号并控制所述割草机行走方式的控制系统，其特征在于：所述摆动装置包括具有圆弧面边缘的摆动盘和位于所述内壳上的限位件，所述摆动盘支撑于所述限位件上，所述限位件具有圆弧凹槽以容纳所述摆动盘的边缘。

2.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于：所述摆动盘上方的外壳到所述摆动盘的距离与所述摆动盘的直径之比在0.8至1之间。

3.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于：所述摆动装置包括具有第一端和第二端的摆动杆，所述摆动盘位于所述第一端与所述第二端之间且垂直于所述摆动杆。

4.根据权利要求3所述的割草机，其特征在于：所述外壳与所述摆动杆的所述第一端之间设有弹性件。

5.根据权利要求4所述的割草机，其特征在于：所述弹性件通过螺栓与所述外壳连接。

6.根据权利要求4所述的割草机，其特征在于：所述弹性件上设有环形凹槽，所述摆动盘的边缘与所述限位件接触的位置与所述环形凹槽对应。

7.根据权利要求6所述的割草机，其特征在于：所述弹性件包括位于所述外壳与所述摆动杆之间的第一弹性件，以及固定于所述内壳上的第二弹性件，所述第二弹性件与所述限位件之间形成容纳所述摆动盘的容纳空间。

8.根据权利要求7所述的割草机，其特征在于：所述第一弹性件通过螺栓与所述摆动杆的第一端连接，所述第二弹性件的中央设有开孔以容所述摆动杆穿过。

9.根据权利要求2所述的割草机，其特征在于：所述传感装置包括霍尔效应传感器，所述内壳上设有与所述霍尔效应传感器电性连接的电路板，所述摆动装置上设有磁铁。

10.根据权利要求9所述的割草机，其特征在于：所述磁铁的单向最大摆动行程不大于10毫米。

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