CN103733801B

CN103733801B - 一种组合式智能割草机器人

Info

Publication number: CN103733801B
Application number: CN201410000069.4A
Authority: CN
Inventors: 谢少荣; 吴鹏; 罗均; 李庆梅; 陈继清
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2014-01-02
Filing date: 2014-01-02
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2034-01-02
Also published as: CN103733801A

Abstract

本发明涉及一种组合式智能割草机器人，包括手动割草车和智能控制车；以相互独立的手动割草车和智能控制车作为工作平台，在进行小范围的割草作业时，采用手动模式，依靠人力推动车体运动，手动割草车以蓄电池作为动力源，驱动割草电机带动刀盘上的割刀旋转，进行割草作业；在进行较大范围的割草作业时，则将手动割草车与智能控制车进行组合，智能控制车以蓄电池作为动力源，由电机带动自身车体及手动割草车运动，由其控制部分进行运动控制及割草作业控制，实现自动化割草作业。本发明组装拆卸方便，制造成本低；同时具有手动和自动割草功能，可适应不同草坪割草作业需求，降低劳动力成本，提高工作效率。

Description

一种组合式智能割草机器人

技术领域

本发明涉及一种割草机器人，尤其是应用在草坪割草的组合式智能割草机器人。

背景技术

随着社会的不断发展，人们环境意识日益加强，在欧美发达国家，绿色草坪业已经发展成为一大时尚产业，因此也带动了草坪机械行业的繁荣。割草是重复且繁重的工作，传统的草坪割草设备技术落后，劳动强度大，效率低。为了降低割草劳动强度，提高工作效率，欧美等西方国家近年来提出了以现代电子技术和智能控制技术改造传统割草设备，以智能割草机器人取代传统割草机，从而极大地提高草坪割草的劳动生产率。在最近的二十年里，不同种类的自动割草机器人相继问世，它们大多性能相近，能自主执行割草任务，同时具有定时启动、自动充电等其他辅助功能，由于受民用设备制造成本约束，并不能采用昂贵的定位和视觉处理设备来保证其高智能性，因此智能割草机器人目前尚处于中等到高等智能水平的过渡阶段。目前市场上的割草机可分为商用割草机器人和家用割草机两大类，商用草坪割草机主要用于工作范围大的运动场、公共草坪等公共绿地，一般机械功率大，割草效率高，但存在无法完全覆盖工作区域，价格高等问题；家用割草机一般采用手动割草机，主要用于家庭小面积草坪的修剪，具有功率小、灵活性大等优点，价格相对低廉，但这种传统的割草机无法自主完成割草任务，效率低。

因此，为了同时满足大型公共绿地和小面积家庭草坪的除草需求，降低割草机的制造成本，提高割草作业的工作效率，亟需一种同时具有手动和自动除草功能的组合式智能割草机器人。

发明内容

本发明的目的主要是针对现有技术的不足，提供一种组合式智能割草机器人，同时具有自动割草和手动割草功能，提高割草作业的工作效率，降低制造成本，提高劳动生产率。

本发明的构思是：以相互独立的手动割草车和智能控制车作为工作平台，在进行小范围的割草作业时，采用手动模式，依靠人力推动车体运动，手动割草车以蓄电池作为动力源，驱动割草电机带动刀盘上的割刀旋转，进行割草作业；在进行较大范围的割草作业时，则将手动割草车与智能控制车进行组合，智能控制车以蓄电池作为动力源，由电机带动自身车体及手动割草车运动，由其控制部分进行运动控制及割草作业控制，实现自动化割草作业。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种组合式智能割草机器人，包括手动割草车和智能控制车：

1）所述手动割草车，由推杆、第一铅酸蓄电池、割草车体、割草电机控制模块、第一驱动轮、第一传动轴、第二驱动轮、第一万向轮、第一割草电机、第二割草电机、第三割草电机、第一旋转编码器、第二旋转编码器、第三旋转编码器、第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘、第一割刀、第二割刀、第三割刀、第一连接孔、第二连接孔、第三连接孔、第四连接孔组成；所述推杆固定在割草车体上，第一铅酸蓄电池固定在割草车体尾部，割草电机控制模块安装于割草车体内部；割草车体两侧安装有第一驱动轮、第二驱动轮，并由第一传动轴连接，割草车体前端安装有第一万向轮，便于转向；第一铅酸蓄电池经调压电路为第一割草电机、第二割草电机、第三割草电机及割草电机控制模块提供直流电源；第一割草电机、第二割草电机、第三割草电机固定在割草车体上，并且在其顶部分别安装第一旋转编码器、第二旋转编码器、第三旋转编码器，第一旋转编码器、第二旋转编码器、第三旋转编码器与割草电机控制模块相连，在第一割草电机、第二割草电机、第三割草电机转子上分别安装有第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘，在第一刀盘、第二刀盘、第三刀盘分别安装第一割刀、第二割刀、第三割刀，用来执行割草作业；在割草车体前端设置有第一连接孔、第二连接孔、第三连接孔、第四连接孔用来与所述智能控制车连接；

2）所述智能控制车，由第二铅酸蓄电池、智能控制车体、第一电机、第二电机、第三驱动轮、第二传动轴、第三传动轴、第四驱动轮、第二万向轮、智能控制模块、第四旋转编码器、第五旋转编码器、第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器、第四超声波传感器、第一碰撞传感器、第二碰撞传感器、第三碰撞传感器、第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器、第五连接孔、第六连接孔、第七连接孔、第八连接孔组成；所述第二铅酸蓄电池固定在智能控制车体尾部，第一电机、第二电机安装于智能控制车体内部两侧，由第二铅酸蓄电池提供直流电源，并由第二传动轴、第三传动轴连接第三驱动轮、第四驱动轮使智能控制车体运动，第三驱动轮、第四驱动轮与第二传动轴、第三传动轴连接处安装第四旋转编码器、第五旋转编码器，第二万向轮安装于智能控制车体前部，便于转向；智能控制模块安装于智能控制车体内部，并由第二铅酸蓄电池提供电源；第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器、第四超声波传感器、第一碰撞传感器、第二碰撞传感器、第三碰撞传感器、第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器分别安装于智能控制车体前端，并与智能控制模块相连接；在智能控制车体尾部设置有第五连接孔、第六连接孔、第七连接孔、第八连接孔，分别与第一连接孔、第二连接孔、第三连接孔、第四连接孔相对应，便于与所述手动割草车连接。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

本发明组合式智能割草机器人组装拆卸方便，制造成本低；同时具有手动和自动割草功能，可适应不同草坪割草作业需求，降低劳动力成本，提高工作效率。

附图说明

图1为手动割草车结构图。

图2为智能控制车结构图。

图3为组合式智能割草机器人装配图。

图4为组合式智能割草机器人控制系统结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例作进一步的说明。

如图1至图3所示，一种组合式智能割草机器人，包括手动割草车和智能控制车。

所述手动割草车，由推杆1、第一铅酸蓄电池2、割草车体3、割草电机控制模块5、第一驱动轮4、第一传动轴23、第二驱动轮24、第一万向轮15、第一割草电机8、第二割草电机14、第三割草电机20、第一旋转编码器6、第二旋转编码器13、第三旋转编码器19、第一刀盘7、第二刀盘12、第三刀盘21、第一割刀9、第二割刀16、第三割刀22、第一连接孔10、第二连接孔11、第三连接孔17、第四连接孔18组成；所述推杆1固定在割草车体3上，第一铅酸蓄电池2固定在割草车体3尾部，割草电机控制模块5安装于割草车体3内部；割草车体3两侧安装有第一驱动轮4、第二驱动轮24，并由第一传动轴23连接，割草车体3前端安装有第一万向轮15，便于转向；第一铅酸蓄电池2经调压电路为第一割草电机8、第二割草电机14、第三割草电机20及割草电机控制模块5提供直流电源；第一割草电机8、第二割草电机14、第三割草电机20固定在割草车体3上，并且在其顶部分别安装第一旋转编码器6、第二旋转编码器13、第三旋转编码器19，第一旋转编码器6、第二旋转编码器13、第三旋转编码器19与割草电机控制模块5相连，在第一割草电机8、第二割草电机14、第三割草电机20转子上分别安装有第一刀盘7、第二刀盘12、第三刀盘21，在第一刀盘7、第二刀盘12、第三刀盘21分别安装第一割刀9、第二割刀16、第三割刀22，用来执行割草作业；在割草车体3前端设置有第一连接孔10、第二连接孔11、第三连接孔17、第四连接孔18用来与所述智能控制车连接。

在手动割草作业时，所述推杆1由手动推动，使第一传动轴23带动第一驱动轮4、第二驱动轮23旋转，驱动割草车体3运动，此时，第一铅酸蓄电池2为第一割草电机8、第二割草电机14、第三割草电机20提供直流电源，第一割草电机8、第二割草电机14、第三割草电机20带动第一刀盘7、第二刀盘12、第三刀盘21及割刀9、割刀16、割刀22旋转，进行割草作业，第一万向轮15用来改变割草车体3的运动方向，第一旋转编码器6、第二旋转编码器13、第三旋转编码器19将第一割草电机8、第二割草电机14、第三割草电机20的工作状况及时反馈给割草电机控制模块5，由割草电机控制模块5经特定程序控制第一割草电机8、第二割草电机14、第三割草电机20。

所述智能控制车，由第二铅酸蓄电池49、智能控制车体50、第一电机30、第二电机46、第三驱动轮27、第二传动轴28、第三传动轴44、第四驱动轮45、第二万向轮35、智能控制模块38、第四旋转编码器29、第五旋转编码器43、第一超声波传感器31、第二超声波传感器34、第三超声波传感器39、第四超声波传感器42、第一碰撞传感器32、第二碰撞传感器37、第三碰撞传感器41、第一红外传感器33、第二红外传感器36、第三红外传感器40、第五连接孔25、第六连接孔26、第七连接孔47、第八连接孔48组成；所述第二铅酸蓄电池49固定在智能控制车体50尾部，第一电机30、第二电机46安装于智能控制车体50内部两侧，由第二铅酸蓄电池49提供直流电源，并由第二传动轴28、第三传动轴44连接第三驱动轮27、第四驱动轮45使智能控制车体50运动，第三驱动轮27、第四驱动轮45与第二传动轴28、第三传动轴44连接处安装第四旋转编码器29、第五旋转编码器43，第二万向轮35安装于智能控制车体50前部，便于转向；智能控制模块38安装于智能控制车体50内部，并由第二铅酸蓄电池49提供电源；第一超声波传感器31、第二超声波传感器34、第三超声波传感器39、第四超声波传感器42、第一碰撞传感器32、第二碰撞传感器37、第三碰撞传感器41、第一红外传感器33、第二红外传感器36、第三红外传感器40分别安装于智能控制车体50前端，并与智能控制模块38相连接；在智能控制车体50尾部设置有第五连接孔25、第六连接孔26、第七连接孔47、第八连接孔48，分别与第一连接孔10、第二连接孔11、第三连接孔17、第四连接孔18相对应，便于与所述手动割草车连接。

如图3和图4所示，所述智能控制车体50与割草车体3经第一连接孔10、第二连接孔11、第三连接孔17、第四连接孔18、第五连接孔25、第六连接孔26、第七连接孔47、第八连接孔48经螺栓连接，智能控制模块38与割草电机控制模块5进行数据连接，装配成组合式智能割草机器人。在工作状态下，第二铅酸蓄电池49为第一电机30、第二电机46提供直流电源，使两侧第二传动轴28、第三传动轴44带动第三驱动轮27、第四驱动轮45运动，使智能控制车体50与割草车体3运动，此时的第一万向轮15受到约束，无法转向，第四旋转编码器29、第五旋转编码器43将第三驱动轮27、第四驱动轮45运动状况反馈给智能控制模块38并做出响应，保证第三驱动轮27、第四驱动轮45同步运转，各传感器将外部环境信息及时反馈给智能控制模块38，并由其根据特定程序控制割草电机控制模块5，从而控制第一割草电机8、第二割草电机14、第三割草电机20的工作及控制第二万向轮35调整运动方向，实现自主执行割草任务。

Claims

1. 一种组合式智能割草机器人，包括手动割草车和智能控制车，其特征在于：

1）所述手动割草车，由推杆（1）、第一铅酸蓄电池（2）、割草车体（3）、割草电机控制模块（5）、第一驱动轮（4）、第一传动轴（23）、第二驱动轮（24）、第一万向轮（15）、第一割草电机（8）、第二割草电机（14）、第三割草电机（20）、第一旋转编码器（6）、第二旋转编码器（13）、第三旋转编码器（19）、第一刀盘（7）、第二刀盘（12）、第三刀盘（21）、第一割刀（9）、第二割刀（16）、第三割刀（22）、第一连接孔（10）、第二连接孔（11）、第三连接孔（17）、第四连接孔（18）组成；所述推杆（1）固定在割草车体（3）上，第一铅酸蓄电池（2）固定在割草车体（3）尾部，割草电机控制模块（5）安装于割草车体（3）内部；割草车体（3）两侧安装有第一驱动轮（4）、第二驱动轮（24），并由第一传动轴（23）连接，割草车体（3）前端安装有第一万向轮（15），便于转向；第一铅酸蓄电池（2）经调压电路为第一割草电机（8）、第二割草电机（14）、第三割草电机（20）及割草电机控制模块（5）提供直流电源；第一割草电机（8）、第二割草电机（14）、第三割草电机（20）固定在割草车体（3）上，并且在第一割草电机（8）顶部安装第一旋转编码器（6），在第二割草电机（14）顶部安装第二旋转编码器（13），在第三割草电机（20）顶部安装第三旋转编码器（19），第一旋转编码器（6）、第二旋转编码器（13）、第三旋转编码器（19）与割草电机控制模块（5）相连，在第一割草电机（8）转子上安装第一刀盘（7），在第二割草电机（14）转子上安装第二刀盘（12），在第三割草电机（20）转子上安装第三刀盘（21），在第一刀盘（7）上安装第一割刀（9），在第二刀盘（12）上安装第二割刀（16），在第三刀盘（21）上安装第三割刀（22），用来执行割草作业；在割草车体（3）前端设置有第一连接孔（10）、第二连接孔（11）、第三连接孔（17）、第四连接孔（18）用来与所述智能控制车连接；

2）所述智能控制车，由第二铅酸蓄电池（49）、智能控制车体（50）、第一电机（30）、第二电机（46）、第三驱动轮（27）、第二传动轴（28）、第三传动轴（44）、第四驱动轮（45）、第二万向轮（35）、智能控制模块（38）、第四旋转编码器（29）、第五旋转编码器（43）、第一超声波传感器（31）、第二超声波传感器（34）、第三超声波传感器（39）、第四超声波传感器（42）、第一碰撞传感器（32）、第二碰撞传感器（37）、第三碰撞传感器（41）、第一红外传感器（33）、第二红外传感器（36）、第三红外传感器（40）、第五连接孔（25）、第六连接孔（26）、第七连接孔（47）、第八连接孔（48）组成；所述第二铅酸蓄电池（49）固定在智能控制车体（50）尾部，第一电机（30）、第二电机（46）安装于智能控制车体（50）内部两侧，由第二铅酸蓄电池（49）提供直流电源，并由第二传动轴（28）、第三传动轴（44）连接第三驱动轮（27）、第四驱动轮（45）使智能控制车体（50）运动，第三驱动轮（27）、第四驱动轮（45）与第二传动轴（28）、第三传动轴（44）连接处安装第四旋转编码器（29）、第五旋转编码器（43），第二万向轮（35）安装于智能控制车体（50）前部，便于转向；智能控制模块（38）安装于智能控制车体（50）内部，并由第二铅酸蓄电池（49）提供电源；第一超声波传感器（31）、第二超声波传感器（34）、第三超声波传感器（39）、第四超声波传感器（42）、第一碰撞传感器（32）、第二碰撞传感器（37）、第三碰撞传感器（41）、第一红外传感器（33）、第二红外传感器（36）、第三红外传感器（40）分别安装于智能控制车体（50）前端，并与智能控制模块（38）相连接；在智能控制车体（50）尾部设置有第五连接孔（25）、第六连接孔（26）、第七连接孔（47）、第八连接孔（48），分别与第一连接孔（10）、第二连接孔（11）、第三连接孔（17）、第四连接孔（18）相对应，便于与所述手动割草车连接。