CN105766196A - 一种剪刀式多功能全地形割草机器人 - Google Patents

Abstract

一种剪刀式多功能全地形割草机器人，包括底盘、控制电路、动力系统、割草刀，其特征是所述底盘下设有主轴，所述底盘通过主轴与一割草机座连接，主轴末端穿过割草机座驱动剪刀式割草刀。本发明整机结构紧凑、轻巧，可以轻松地割除或收割堤防斜坡面、灌木丛、起伏草地等人力操作困难复杂地形环境杂草或农作物。大大降低了作业人员的劳动强度，改善了工作环境，提高了作业效率。

Description

一种剪刀式多功能全地形割草机器人

技术领域

本发明涉及割草机领域，尤其指一种剪刀式多功能全地形割草机器人。

背景技术

割草机是一种用于切割牧草、修剪长势过快的杂草、修剪和处理平整绿化草坪的半自动化机械工具，能减轻维护人员的工作负担。

我国江河、水库分布广阔，拥有很长的土石坝。土石坝上种植有大面积的绿草。每年春夏季，杂草丛生，不仅滋生白蚁、蛇鼠等有害生物，而且还破坏堤坝结构，造成严给水工建筑安全造成严重的影响。因此有必要对堤坝上的杂草要定期进行整理，保证草地的整洁。现有的割草方式基本上有以下几种：一、手工割草，工作手段原始，割草速度慢、人员劳动强度大、效率极低，此方式基本上已经淘汰。二、背式机动镰，目前应用较为普遍的一种方式，但该方式也是人工操作，效率低、人员劳动强度和人工成本也很高。三、自走式割草机，虽然种类繁多，但现有普通割草机多适应较平的地势，不能适应地形环境非常复杂的斜坡作业，而且现有自走式割草机效率不高，操作人员同样工作强度大。

发明内容

本发明的目的是提供一种剪刀式多功能全地形割草机器人，以改善现有割草或收割工作方式斜坡作业稳定性差、效率低、人员劳动强度大、人工成本高等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种剪刀式多功能全地形割草机器人，包括底盘、控制电路、动力系统、割草刀，其特征是所述底盘下设有主轴，所述底盘通过主轴与一割草机座连接；

所述动力系统包括燃油马达，发电机，左、右电动机，所述燃油马达动力输出轴驱动发电机，发电机与控制电路连接；

所述底盘两侧设有驱动轮，驱动轮包括左驱动轮和右驱动轮，左驱动轮经过减速器由左电动机驱动，右驱动轮经过减速器由右电动机驱动，左，右电动机分别与控制电路连接；

所述主轴首端通过动力传导装置与燃油马达动力输出轴连接，主轴末端穿过割草机座驱动剪刀式割草刀。

作为优选，所述剪刀式割草刀包括割草刀托板、两片叠合在一起的割草动刀，所述割草刀托板与割草机座末端部连接，所述割草刀托板托住两片割草动刀，割草动刀的一侧均设有锯齿，所述主轴末端穿过割草机座分别驱动两片割草动刀。

作为优选，所述剪刀式割草刀包括割草刀托板、两片并列设置的割草动刀，所述割草刀托板与割草机座末端部连接，所述割草刀托板托住两片割草动刀，割草动刀的一侧均设有锯齿，所述主轴末端穿过割草机座分别驱动两片割草动刀。

作为优选，所述两片割草动刀上各设有一个立槽，所述割草机座上设有轴承座，所述主轴穿过轴承座，其主轴末端通过传动装置驱动第一和第二拨轮，第一和第二拨轮上偏离轴心的位置均设有拨柱轴承；所述第一和第二拨轮的拨柱轴承分别套入相对应的立槽内。

作为优选，所述传动装置包括设置于主轴末端的主动带轮，所述第一和第二拨轮上设有副皮带轮，主动带轮通过皮带驱动副皮带轮。

作为优选，所述传动装置包括设置主轴末端的第一拨轮，所述第一和第二拨轮外周均设有轮齿并通过轮齿啮合。

作为优选，所述剪刀式割草刀包括割草定刀和割草动刀，割草动刀叠合在割草定刀上，割草定刀与割草机座末端部连接，割草定刀和割草动刀的一侧均设有锯齿，割草动刀中部设有矩形立槽，所述割草机座上设有轴承座，主轴穿过轴承座，主轴末端固定有拨轮，拨轮上偏离轴心位置设有拨柱轴承，拨柱轴承套入矩形立槽内。

作为优选，所述剪刀式割草刀底部设有弧形橇板。

作为优选，所述底盘下设有轴承座，所述主轴穿过轴承座。

作为优选，所述轴承座为一段间隔套管，套管两端装设有轴承，所述主轴穿过两个轴承。

作为优选，所述动力传导装置包括设置在燃油马达前端面动力输出轴上的主动轮、设置在主轴首端的从动轮，所述从动轮通过皮带与主动轮连接在一起。所述燃油马达后端面还设有动力输出轴，燃油马达前端面动力输出轴将动力直接传递给发电机，发电机与控制电路盒连接，为整机提供驱动电力。

作为优选，所述左、右电动机的减速器或左、右电动机上设有电磁锁，电磁锁与电机驱动模块连接，所述电磁锁锁控驱动轮。

本发明具有设计合理、运行可靠、工作效率高的特点。其联合应用燃油马达和电力驱动、能量利用效率极高，并且控制电路工作稳定、自动化程度高。其发电机发出的电能直接经过控制器分配，为整机提供移动电能，新型剪刀式割草刀非常锋利，收割效率很高，大大提高作业效率且保证割草高度大致保持一致。

本发明整机结构紧凑、轻巧，可以轻松地割除或收割堤防斜坡面、灌木丛、起伏草地等人力操作困难复杂地形环境杂草或农作物。大大降低了作业人员的劳动强度，改善了工作环境，提高了作业效率。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的结构示意图；

图2是本发明另一种实施方式的俯视图；

图3是本发明另一种实施方式的结构示意图；

图4是本发明另一种实施方式的俯视图；

图5是本发明另一种实施方式的横截面示意图；

图6是本发明的控制电路示意图；

图7是本发明另一种控制电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

具体实施方式1：结合图1、2、5、6、7所示，该剪刀式多功能全地形割草机器人，包括底盘10、主轴4、控制电路、动力系统、割草刀，其特征是所述底盘10通过主轴与割草机座14连接，割草机座14与剪刀式割草刀230连接。

底盘10两侧设有驱动轮，动力系统包括燃油马达5、发电机9、左、右电动机。燃油马达动力输出轴与发电机9的转轴直接连接或间接传递连接，一种较好的方式是，燃油马达前端面与后端面均设有动力输出轴，燃油马达前端面动力输出轴将动力直接传递给发电机9，发电机9与控制电路盒15连接，为整机提供驱动电力。

底盘10下设有主轴4，该主轴4前端通过传动装置与燃油马达5前端面动力输出轴连接，主轴4末端穿过割草机座14驱动剪刀式割草刀230。

剪刀式割草刀230底部设有弧形橇板18，弧形橇板18具有一定的弹性空间，同时橇具具有止动和稳定滑行的功能，可以很好的适应斜坡地形。

底盘下设有轴承座16，主轴4穿过轴承座16，轴承座16为一段间隔套管，套管两端装设有轴承，主轴4穿过两个轴承，该新型结构使机器在遇到坑洼颠簸的地方时，有足够的缓冲区，能更好的适应恶劣的工作环境。

动力传导装置包括设置在燃油马达5后端面动力输出轴上的主动轮12、设置在主轴首端的从动轮13，从动轮12通过皮带8与主动轮12连接在一起。

主动轮12与离合器17固定连接，离合器17内置轴套与发动机动力输出轴连接，主动轮12位于离合器17和燃油马达5之间。

驱动轮包括左驱动轮7和右驱动轮71，左驱动轮7经过减速器由左电动机驱动，右驱动71轮经过减速器6由右电动机11驱动，左、右电动机分别与控制电路盒15连接。

左和/或右电动机的减速器6或左和/或右电动机上设有电磁锁61，电磁锁61的输入端与电机驱动模块连接，电磁锁61的锁舌与驱动轮7的轴或齿轮等运动部件卡扣在一起，通过电磁锁61锁控驱动轮7，可以使割草机进行作业过程中随时停留在斜坡上，防止紧急情况发生。

所述剪刀式割草刀230包括割草刀托板23、两片叠合在一起的割草动刀31、32，所述割草刀托板23与割草机座14末端部连接，所述割草刀托板23托住两片割草动刀31、32，所述割草动刀的一侧均设有锯齿，两片割草动刀31、32上各设有一个立槽310、320，所述割草机座上设有轴承座，所述主轴4穿过轴承座16，通过传动装置，其主轴4末端驱动第一和第二拨轮33、34，第一和第二拨轮33、34上偏离轴心的位置均设有拨柱轴承35、36；所述第一和第二拨轮的拨柱轴承分别套入相对应的立槽内。

典型的传动装置实现方式包括在主轴4末端设置主动带轮37，在第一和第二拨轮上设副皮带轮，或将第一和第二拨轮直接设置成副皮带轮，由主动带轮37通过同步皮带传动副皮带轮33、34。

传动装置也可以设计成如图2所示这样：包括设置于主轴中部的主动带轮37，主动带轮37通过皮带驱动位于其两侧的副皮带轮38、39，副皮带轮38、39通过长轴驱动第一拨轮33和第二拨轮34。

当然上述传动装置的所有皮带轮均可用齿轮替代。

如图6所示，控制电路6包括稳压整流模块、电机驱动模块、遥控接收模块，发电机5与控制电路6的稳压整流模块的输入端连接，稳压整流模块输出36—60V电压，稳压整流模块分别与电机驱动模块、遥控接收模块的电源端连接，为各电路提供电源。遥控接收模块包括信号处理电路（信号解码）、信号收发电路（信号放大）、信号回传电路等。与遥控模块对应的是手持式遥控发射模块，手持式遥控发射模块包括信号处理电路（信号编码、调制）、信号收发电路、信号分离电路等，信号回传电路可以将机器状态实时反馈给手持式遥控发射模块中，经信号分离电路后，将各种参数呈现在监视屏幕上。

遥控模块的信号处理电路又与电机驱动模块连接，电机驱动模块分别与左，右电动机连接，遥控器通过另一手持遥控模块可以控制左右电机，改变左右驱动轮的方向，方便操作者远程遥控使用。

如图7所示，本发明可以采用一种更加升级的控制电路，它还包括云台式摄像头108，云台式摄像头设在底盘上的高点，该云台式摄像头与视频发射模块连接，视频发射模块与视频接收模块无线连接，视频接收模块与视频处理模块连接，视频处理模块与计算机计算机控制信号端口连接，计算机控制信号端与信号处理电路连接，信号处理电路与信号收发电路连接，信号收发电路与底盘上控制电路的遥控接收模块无线连接。信号收发电路还与信号分离电路连接，信号分离电路与计算机信号采集端口连接。该云台式摄像头108实时监测本发明前进的路况，将信息反馈到计算机上。计算机上装有图像识别系统，图像识别系统对图像进行识别后，计算机可以避开障碍。同时计算机上设有工作路径程序，程序发出指令，让机器实现前进后退、自由转向功能。机器按照设定的工作路径，自动割完整个段面杂草。另外，操作者可以在监视器前监控机器运行状态，通过遥控器辅助操作机器。本发明能够很好的改善现有割草机不能适应斜坡作业、人工作业效率低、劳动强度大、人工成本高等不足，因此具有很好的推广价值。

具体实施方式2：如图2所示，所述剪刀式割草刀230包括割草定刀2和并列设置在割草定刀上的两片割草动刀31、32，割草定刀2与割草机座14末端部连接，割草定刀和割草动刀的一侧均设有锯齿39，两片割草动刀上各设有一个立槽310、320，割草机座上设有轴承座16，所述主轴4穿过轴承座16，通过传动装置，其主轴4末端驱动第一拨轮33和第二拨轮34，第一和第二拨轮上偏离轴心的位置均设有拨柱轴承35、36；所述第一和第二拨轮的拨柱轴承35、36分别套入相对应的立槽310、320内。

典型的传动装置实现方式包括设置于主轴中部的主动带轮37，主动带轮37通过皮带驱动位于其两侧的副皮带轮38、39，副皮带轮38、39通过长轴驱动第一拨轮33和第二拨轮34。

此外，上述传动装置也可以参照具体实施方式1的传动装置设计。

也可以设计成如图3所示这样：传动装置包括设置主轴末端的第一拨轮31，而第一拨轮31和第二拨轮32外周均设计成齿轮状，均有轮齿360，第一拨轮31和第二拨轮32并通过轮齿360啮合、该方式运行平稳、可以抵消不平衡力影响。

其余部分特征与具体实施方式1相同。

具体实施方式3：如图4、5所示，剪刀式割草刀230包括割草定刀2和叠合在割草定刀2上的整体式割草动刀3，割草定刀2与割草机座14末端部连接。割草定刀2和割草动刀3的一侧均设有锯齿，割草动刀3中部设有矩形立槽。割草机座14上设有轴承座16，主轴4穿过轴承座16，主轴4末端固定有拨轮1，拨轮1上偏离轴心位置设有拨柱轴承36；拨柱轴承36套入矩形立槽320内。

其余部分特征与具体实施方式1相同。

Claims (10)

1.一种剪刀式多功能全地形割草机器人，包括底盘、控制电路、动力系统、割草刀，其特征是所述底盘下设有主轴，所述底盘通过主轴与一割草机座连接；

所述动力系统包括燃油马达，发电机，左、右电动机，所述燃油马达动力输出轴驱动发电机，发电机与控制电路连接；

所述底盘两侧设有驱动轮，驱动轮包括左驱动轮和右驱动轮，左驱动轮经过减速器由左电动机驱动，右驱动轮经过减速器由右电动机驱动，左，右电动机分别与控制电路连接；

所述主轴首端通过动力传导装置与燃油马达动力输出轴连接，主轴末端穿过割草机座驱动剪刀式割草刀。

2.根据权利要求1所述的剪刀式多功能全地形割草机器人，其特征是所述剪刀式割草刀包括割草刀托板、两片叠合在一起或者并列设置的割草动刀，所述割草刀托板与割草机座末端部连接，所述割草刀托板托住两片割草动刀，割草动刀的一侧均设有锯齿，所述主轴末端穿过割草机座分别驱动两片割草动刀。

3.根据权利要求2所述的剪刀式多功能全地形割草机器人，其特征是所述两片割草动刀上各设有一个立槽，所述割草机座上设有轴承座，所述主轴穿过轴承座，其主轴末端通过传动装置驱动第一和第二拨轮，第一和第二拨轮上偏离轴心的位置均设有拨柱轴承；所述第一和第二拨轮的拨柱轴承分别套入相对应的立槽内。

4.根据权利要求3所述的剪刀式多功能全地形割草机器人，其特征是所述传动装置包括设置于主轴末端的主动带轮，所述第一和第二拨轮上设有副皮带轮，主动带轮通过皮带驱动副皮带轮。

5.根据权利要求3所述的剪刀式多功能全地形割草机器人，其特征是所述传动装置包括设置主轴末端的第一拨轮，所述第一和第二拨轮外周均设有轮齿并通过轮齿啮合。

6.根据权利要求1所述的剪刀式多功能全地形割草机器人，其特征是所述剪刀式割草刀包括割草定刀和割草动刀，割草动刀叠合在割草定刀上，割草定刀与割草机座末端部连接，割草定刀和割草动刀的一侧均设有锯齿，割草动刀中部设有矩形立槽，所述割草机座上设有轴承座，主轴穿过轴承座，主轴末端固定有拨轮，拨轮上偏离轴心位置设有拨柱轴承，拨柱轴承套入矩形立槽内。

7.根据权利要求1所述的剪刀式多功能全地形割草机器人，其特征是所述剪刀式割草刀底部设有弧形橇板。

8.根据权利要求1所述的剪刀式多功能全地形割草机器人，其特征是所述底盘下设有轴承座，所述主轴穿过轴承座。

9.根据权利要求1所述的剪刀式多功能全地形割草机器人，其特征是所述轴承座为一段间隔套管，套管两端装设有轴承，所述主轴穿过两个轴承。

10.根据权利要求1所述的剪刀式多功能全地形割草机器人，其特征是所述减速器上设有电磁锁，电磁锁与电机驱动模块连接，所述电磁锁锁控驱动轮。