CN102771258A - 自动割草机 - Google Patents

Abstract

一种自驱动设备，特别是具有驱动及控制系统的自动割草机，该自动割草机包括壳体，支撑壳体的轮子，设置于壳体用于控制自动割草机移动的驱动装置，切割装置，障碍检测装置以及控制装置，控制装置与所述驱动装置及障碍检测装置相连接，用于在所述障碍检测装置接收到表示存在障碍的信息时，控制驱动装置移动所述自动割草机，驱动装置包括仅一个驱动马达，所述驱动马达可操作地驱动一对平行设置的轮子中的一个或两个；本自动割草机成本低、重量轻、高效节能。

Description

自动割草机

技术领域

本发明涉及一种自驱动设备，尤其是一种具有驱动及控制系统的自动割草机。

背景技术

市场上常见的自动割草机通常有一对驱动后轮以及一对支撑前轮，该支撑前轮设置成万向轮以方便其转向，而驱动后轮分别设有控制驱动马达，用于控制所对应的后轮的驱动速度。当自动割草机于地面直线前行时，两个驱动后轮的速度是一致的，当自动割草机在行前过程中遇到障碍时，检测装置将检测到的障碍信号传送至控制机构，控制机构判断并执行自动割草机转向。在自动割草机转向的过程中，两个驱动后轮的驱动速度是不相同的，当自动割草机向左转向时，左后轮的驱动速度小于右后轮的驱动速度；当自动割草机向右转向时，右后轮的驱动速度小于左后轮的驱动速度；控制机构通过控制两个驱动马达的转速从而实现自动割草机的转向。

自动割草机由于采用了两个驱动马达，因此机器的成本会相对较高。又由于驱动马达的体积相对较大，重量也大，因此导致加大了整机的自重，不方便包装及运输。另外，由于自动割草机的电源普遍采用直流电源，如电池包，而电池包单次充电的工作时间是衡量自动割草机性能的重要指标。而两个驱动马达工作时的耗能相当大，不节能，因此单次充电的工作时间较有限。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种成本低、重量轻、高效节能的自动割草机。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：一种自动割草机，包括壳体；壳体；支撑所述壳体的轮子；驱动装置，设置于所述壳体内用于驱动至少一个轮子；切割装置，设置于壳体下方用于执行切割操作；障碍检测装置；以及控制装置，所述控制装置与所述驱动装置及障碍检测装置相连，用于在所述障碍检测装置接收到表示存在障碍的信息时，控制所述驱动装置移动所述自动割草机；所述驱动装置包括仅一个驱动马达，所述驱动马达可操作地驱动一对平行设置的轮子中的一个或二个。

本发明的有益效果：自动割草机由于包括仅一个驱动马达，因此成本相对较低、重量轻、体积小且高效节能。

优选地，所述自动割草机包括仅三个轮子，为一对平行设置的驱动轮以及单个支撑轮。

另一种可选择地方案中，所述自动割草机包括四个轮子，为一对平行设置的驱动轮以及一对平行设置的支撑轮。

进一步地，所述障碍检测装置包括连接于壳体的传感器。

优选地，所述平行设置的轮子之间设有轮轴，所述轮轴包括主动轴和分别连接于主动轴两端的从动轴，所述平行设置的轮子分别连接于从动轴。所述主动轴与从动轴同轴设置。所述主动轴与驱动马达之间设置有传动装置。

所述主动轴和从动轴之间分别设置有离合机构，所述控制装置与离合机构电性连接。所述离合机构由控制装置进行控制，当离合机构处于脱开状态时，所述平行设置的驱动轮其中之一停止转动，其中另一驱动轮由所述单个驱动马达驱动，自动割草机进行转向。

优选地，所述离合机构包括电磁离合器。所述电磁离合器包括设置在主动轴上的第一离合部和设置在从动轴上的第二离合部，通过控制装置所述第一离合部与第二离合部可操作地进行啮合和分离。所述电磁离合器进一步包括弹性机构，所述弹性机构向第一离合部施加向第二离合部方向的偏压力。

优选地，所述第一离合部包括与主动轴连接的主动摩擦片，所述第二离合部包括与从动轴连接的从动摩擦片。

另一种可选择地方案中，所述第一离合部包括与主动轴连接的主动齿，所述第二离合部包括与从动轴连接的从动齿。

所述自动割草机进一步包括用于驱动所述切割装置旋转的切割驱动马达。所述切割装置包括连接于切割驱动马达的驱动马达轴的转盘，以及枢轴设置于转盘的刀片，所述刀片沿转盘周向等距离设置。

所述壳体收容有直流电源，所述直流电源为蓄电池。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明第一实施方式的自动割草机主视方向结构示意图。

图2是图1中自动割草机移去减速箱盖后仰视方向结构示意图。

图3是图2中自动割草机传动装置的放大示意图。

图4是图2中标记I离合机构的局部放大示意图。

图5是图4中离合机构主动摩擦片的结构示意图。

图6是图4中离合机构从动摩擦片的结构示意图。

图7是本发明自动割草机第二种离合机构的结构示意图。

图8是本发明第二实施方式的自动割草机仰视方向结构示意图。

其中：

1-壳体            17a-第一齿轮部            46a-中心孔

1a-前部壳体       17b-第二齿轮部            46b-凸块

1b-后部壳体       18-大齿轮                 47-从动轮

1c-侧部壳体       20，20a-自动割草机        47a-连接部

3a，3b-后轮       23-固定轴                 47b-延伸部

4-驱动马达        25-减速箱                 48-从动摩擦片

4a-驱动马达轴     30-轮轴                   50-电磁离合器

5，5a，5b-前轮    32-主动轴                 51-磁吸装置

7，7’-传感器     33-花键                   52a，52b-固定轴

10-切割装置       34a，34b-从动轴           53a-弹性件

11-转盘           40a，40b-电磁离合器       56-主动齿轮

12-刀片           41-铁芯                   58-从动齿轮

14-驱动马达壳体   42-线圈                   401-第一离合部

13a-驱动马达轴    43-隔热片                 402-第二离合部

15-传动装置       44-板弹簧                 501-第一离合部

16-小齿箱         45-衔铁                   502-第二离合部

17-双联齿轮       46-主动摩擦片

具体实施方式

参照图1至图3，为本发明自动割草机20的第一种实施方式。此处定义自动割草机的正常行进方向为自动割草机20的前方，与前方相对的一方为自动割草机20的后方，基于定义的自动割草机20的前、后方向，自动割草机20还包括位于前、后方之间的左、右两侧。该自动割草机20包括壳体1，以及支撑于壳体1下方的仅三个轮子，设置于壳体1中用于驱动至少一个轮子的驱动装置，连接于壳体1下方用于执行切割操作的切割装置10，设置于壳体1内的障碍检测装置。所述壳体包括前部壳体1a和后部壳体1b，障碍检测装置包括位于前部壳体1a的传感器7，以及位于壳体1的控制装置(图中未示出)，控制装置与驱动装置及障碍检测装置相连，用于在障碍检测装置接收到表示存在障碍的信息时，控制所述驱动装置移动所述自动割草机20。

三个轮子中包括位于前部壳体1a下方的单个前轮5，以及位于后部壳体1b下方的一对平行设置的后轮3a，3b，一对后轮3a，3b通过支撑于后部壳体1b上的轮轴30连接于壳体1下方，本实施方式中一对后轮3a，3b设置为驱动轮，而前轮5则设置成支撑轮，即从动轮。自动割草机20通过这三个轮子于地面稳定地进行移动。当然，本领域技术人员也可以将三个轮子中的一对驱动轮替换为前轮，单个支撑轮替换为后轮。

自动割草机20在壳体1内安装直流电源，通常以电池包的形式存在，例如可采用铅酸电池、镍镉电池、锂电池等(图中未示出)。切割装置10包括转盘11，枢轴连接于转盘11的多个刀片12，以及用于驱动转盘11旋转的切割驱动马达13，转盘11无相对转动地连接于切割驱动马达13的驱动马达轴13a上。其中转盘11设置成圆盘状，刀片12至少包括两个沿转盘11径向相对设置刀片12，也可以沿转盘11周向等距离设置的多个刀片12。

本实施方式中的传感器7设置于前部壳体1a的内侧，当然根据需要，传感器7数量可设置多个，其位置也可以设置在前部壳体1a的外侧。位于前部壳体1a和后部壳体1b之间的左、右两个侧部壳体1c由挠性部件制成，前部壳体1a与左、右侧部壳体1c一起形成连续的缓冲器，传感器7与缓冲器协同工作；当缓冲器撞上障碍时由传感器7进行记录，由此，缓冲器和传感器7起到障碍检测装置的作用。壳体1内还设有与传感器7、驱动马达4电性连接的控制装置，控制装置能在所述障碍检测装置接收到表示存在障碍的信息时控制自动割草机20移动转向。

参照图2、图3所示，壳体1内设置有驱动装置，本实施方式中的驱动装置包括仅一个驱动马达4，用于分别控制一对后轮3a，3b的驱动和实现自动割草机20的移动转向。轮轴30位于一对平行设置的后轮3a，3b之间，轮轴30包括主动轴32以及分别位于主动轴32两端的从动轴34a，34b。主动轴32与驱动马达4之间设置有减速箱25，减速箱25中设有传动装置15。驱动马达4沿水平方向设置于驱动马达壳体14中并具有驱动马达轴4a。传动装置15包括固定设置于驱动马达轴4a的小齿轮16，与小齿轮16啮合的双联齿轮17，以及与双联齿轮17啮合的大齿轮18。其中双联齿轮17支撑于固定轴23上，双联齿轮17包括与小齿轮16啮合的第一齿轮部17a以及与大齿轮18啮合的第二齿轮部17b，大齿轮18固定支撑于主动轴32上。这样设置使得驱动马达4的旋转通过传动机构传递至主动轴32。一对平行设置的后轮3a，3b分别无相对转动地连接于从动轴34a，34b的自由末端，分别以从动轴34a，34b的轴心线作为旋转轴线于地面进行转动。本实施方式中的主动轴32与从动轴34a，34b同轴设置；当然，主动轴32与从动轴34a，34b之间也可以平行设置。主动轴32与两个从动轴34a，34b之间分别设置离合机构。控制装置与离合机构电性连接，离合机构由控制装置进行控制，当离合机构处于脱开状态时，所述平行设置的驱动轮其中之一停止转动，其中另一驱动轮由所述单个驱动马达驱动，自动割草机进行转向。

进一步参照图4、图5、图6所示，本实施方式中的离合机构采用的是电磁离合器40a，40b，电磁离合器40a，40b分别包括设置于主动轴32上的第一离合部401，以及设置在从动轴上的第二离合部402。第一离合部401通过花键33与主动轴32连接，其包括铁芯41、绕制于铁芯41上的线圈42、与线圈42紧贴的隔热片43、衔铁45、设置于隔热片43与衔铁45之间的板弹簧44、以及与衔铁45固定连接的主动摩擦片46。其中主动摩擦片采用的是非金属材料，如增强粉醛；本实施方式中主动摩擦片46数量选用两个；本领域技术人员可以根据选用的摩擦片材料及摩擦系数确定摩擦片的数量。第二离合部402包括设置于从动轴34的从动轮47，以及无相对转动地连接于从动轮47的从动摩擦片48。从动轮47包括远离第一离合部401设置的连接部47a，以及靠近第一离合部401设置的延伸部47b，其中连接部47a通过花键与从动轴34无相对转动地连接，延伸部47b由连接部47a向第一离合部401方向延伸并具有设置从动摩擦片48的收容空间。从动摩擦片48大致呈环形，具有略大于主动轴32直径的中心孔46a，环形的外围设置有多个凸块46b，从动摩擦片48通过凸块46b嵌接于延伸部47b的收容腔中，使得从动摩擦片48相对从动轮47无转动地连接。从动摩擦片48数量与主动摩擦片46数量相对应均为二个，且从动摩擦片48与主动摩擦片46沿垂直于主动轴32的方向相邻且正对设置。从动摩擦片48通过其中心孔46a套设于主动轴32上。

自动割草机20在工作过程中，当障碍检测装置未检测到障碍时，控制装置控制电磁离合器40a，40b不通电，即电磁离合器的线圈42没有电流通过，在板弹簧44的弹力作用下主动摩擦片46与从动摩擦片48分别啮合。驱动马达4的旋转运动通过传动装置15传递至主动轴32，主动轴32带动第一离合部401旋转，第一离合部401通过主动摩擦片46与从动摩擦片48之间的摩擦力将旋转运动传递至从动轮47，使从动轮47带动从动轴34a，34b按图中箭头方向旋转，从而带动连接于从动轴34a，34b的一对后轮3a，3b向前方驱动。当障碍检测装置检测到障碍时，控制装置控制电磁离合器40a，40b其中之一，使该电磁离合器的线圈42通电，由于线圈42通电产生磁吸力，因此衔铁45与主动摩擦片46被吸向铁芯41，使主动摩擦片46与从动摩擦片48脱开啮合，从而使相应地从动轴34a，34b之一停止旋转。这样的结果是一对后轮3a，3b中的一个停止旋转，而后轮3a，3b中的另一个作为驱动轮，这样就实现了以该停止旋转的后轮作为旋转支点驱动自动割草机20移动。当左侧的后轮3a停止旋转时，则自动割草机20向左侧旋转以避开障碍，如右侧的后轮3b停止旋转时，则自动割草机20向右侧旋转以避开障碍，这样自动割草机20就实现了驱动并转向。另外，控制装置是基于障碍检测装置的检测到结果进行向左侧还是向右侧旋转的判断，再控制对应地电磁离合器使其通电。

在另一种可选择地实施方式中，驱动马达4采用的是正反转驱动马达，当障碍检测装置检测到障碍时，控制装置先控制驱动驱动马达4反向旋转，即使得自动割草机20先后退一定的距离，然后再控制电磁离合器40中一个通电，使对应的后轮3a，3b中的一个停止旋转，后轮3a，3b中的另一个继续旋转而使自动割草机20移动转向以避开障碍。

参照图7所示，为本发明的另一种可选择地电磁式离合器50，该电磁式离合器50具有与电磁式离合器40类似的结构，不同的是第一离合部501的主动摩擦片46和第二离合部502的从动摩擦片48分别替换以主动齿轮56和从动齿轮58，为方便表述，相同的结构采用同一编号表示且不作赘述。第一离合部501包括磁吸装置51、主动齿轮56、以及位于磁吸装置51与主动齿轮56之间的弹性件52。其中磁吸装置51与主动轴32通过花键无相对转动地连接，当然本领域技术人员可以采用其它类似的连接方式。磁吸装置51上设置有固定轴52a，弹性件53a套设于固定轴52a上，主动齿轮56可滑动设置于固定轴52a上并与弹性件53a相抵靠。相应地，第二离合部502包括从动装置57及从动齿轮58，从动装置57与从动齿轮58通过从动轴34b无相对转动地连接。当主动轴32旋转时带动第一离合部501旋转，第一离合部501的主动齿轮56在弹性件53a的弹性作用下与第二离合部502的从动齿轮58啮合配接，从而带动第二离合部502旋转及从动轴34b旋转。一旦障碍检测装置检测到障碍时，控制装置控制磁吸装置51通电产生磁吸力，使主动齿轮56克服弹性件53a的弹性作用力向发生位移，从而与从动齿轮58脱开啮合，这样第二离合部502及从动轴34b停止旋转。

参照图8所示，为本发明自动割草机20a的另一种实施方式，该自动割草机20a与第一实施方式中的自动割草机20具有类似的结构，不同的是自动割草机20a具有四个轮子。为方便表述相同的结构采用同一编号表示且不作赘述。自动割草机20a包括多个设置于前部壳体1a的传感器7’，一对前轮5a，5b支撑于自动割草机20a的前部壳体1a的下方，和一对后轮3a，3b设置于后部壳体1c的下方。其中一对前轮5a，5b采用万向轮，一对后轮3a，3b为驱动转向轮，由驱动马达4驱动旋转。当障碍检测装置检测到障碍时，控制装置通过控制其中的一个电磁离合器，使其通电断开耦合，从而使与电磁离合器对应设置的后轮3a，3b之一停止旋转，而后轮3a，3b中另一个继续由驱动马达4驱动旋转，使自动割草机20a进行移动转向。

本发明自动割草机的离合机构不限于电磁离合器，也可以用刹车机构、以及其它电子控制机构进行替换。当采用刹车机构时，刹车机构与控制装置电性连接并由控制装置进行控制，当其中一个刹车机构起作用时，与刹车机构对应设置的轮子即停止旋转，而一对平行设置的轮子中的另一个仍然保持旋转，自动割草机便实现移动转向。

Claims (13)

1.一种自动割草机，包括：

壳体；

支撑所述壳体的轮子；

驱动装置，设置于所述壳体内用于驱动至少一个轮子；

切割装置，设置于壳体下方用于执行切割操作；

障碍检测装置；以及

控制装置，所述控制装置与所述驱动装置及障碍检测装置相连，用于在所述障碍检测装置接收到表示存在障碍的信息时，控制所述驱动装置移动所述自动割草机；

其特征在于：所述驱动装置包括仅一个驱动马达，所述驱动马达可操作地驱动一对轮子中的一个或两个。

2.根据权利要求1所述的自动割草机，其特征在于：所述自动割草机包括仅三个轮子。

3.根据权利要求1所述的自动割草机，其特征在于：所述自动割草机包括四个轮子。

4.根据权利要求1所述的自动割草机，其特征在于：所述障碍检测装置包括连接于壳体的传感器。

5.根据权利要求1所述的自动割草机，其特征在于：所述一对轮子之间设有轮轴，所述轮轴包括主动轴和分别连接于主动轴两端的从动轴，所述平行设置的轮子分别连接于从动轴。

6.根据权利要求5所述的自动割草机，其特征在于：所述主动轴和从动轴同轴设置。

7.根据权利要求5所述的自动割草机，其特征在于：所述主动轴和从动轴之间分别设置有离合机构，所述控制装置与离合机构电性连接。

8.根据权利要求7所述的自动割草机，其特征在于：所述离合机构包括电磁离合器。

9.根据权利要求5所述的自动割草机，其特征在于：所述主动轴与驱动马达之间设置有传动装置。

10.根据权利要求8所述的自动割草机，其特征在于：所述电磁离合器包括设置在主动轴上的第一离合部和设置在从动轴上的第二离合部，通过控制装置所述第一离合部与第二离合部可操作地进行啮合和分离。

11.根据权利要求10所述的自动割草机，其特征在于：所述第一离合部包括与主动轴连接的主动摩擦片，所述第二离合部包括与从动轴连接的从动摩擦片。

12.根据权利要求10所述的自动割草机，其特征在于：所述第一离合部包括与主动轴连接的主动齿，所述第二离合部包括与从动轴连接的从动齿。

13.根据权利要求8所述的自动割草机，其特征在于：所述电磁离合器进一步包括弹性机构，所述弹性机构向第一离合部施加向第二离合部方向的偏压力。

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