CN106304944A - 智能草坪养护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能草坪养护系统。本发明提供一种智能草坪养护系统，该系统包括：养护机器人(1)和基座(2)，养护机器人(1)包括机体(3)以及设置在机体(3)上的水箱(4)，所述基座(2)包括对接部(37)，所述对接部(37)设有对应自动加水口(5)的加水管(7)，以及对应充电接口(6)的充电针(8)，养护机器人(1)和基座(2)对接后，基座(2)可为养护机器人(1)充电和/或加水，养护机器人(1)可与基座(2)进行对接。本发明的智能草坪养护系统，能够实现机器人的自动充电、加水，并能实现无人跟随的割草、浇水及喷药等养护作业，节省劳动力，避免人员吸入药剂，可实现较高的自动化水平。

Description

智能草坪养护系统

技术领域

本发明涉及一种智能草坪养护系统，属于智能机器人技术领域。

背景技术

近年来，随着人们居住条件的不断提高，草坪养护机器人也逐渐进入了家庭。目前，市场上常见的草坪养护机器人通常功能较为单一，大多仅具备割草这一基本功能，且自动化水平较低。然而，一般例如别墅花园内的花草除了为了美观，需要定期进行割草作业之外，还需要定期地进行浇水及养护。不仅如此，在感染了病虫害的情况下，还需要对其进行喷药作业等。如果单独由人工进行上述这些养护作业的话，不仅增加了工作量，而且一旦防护措施不到位，还可能由于农药等的挥发作用，给作业人员的健康带来不利的影响。

发明内容

鉴于上述问题而做出本发明，本发明的主要目的是提供一种能够减轻人工劳动量，实现机器人自动充电、加水，能够同时对花草进行浇水等养护作业的智能草坪养护系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种智能草坪养护智能草坪养护系统，该系统包括：

养护机器人1和基座2，两者能够进行对接。

养护机器人1包括机体3和设置在机体3内的第一控制单元，第一控制单元通过驱动单元控制行走单元使养护机器人1行走，充电供电单元为养护机器人1提供动力，第一控制单元控制割草单元和喷水单元完成各自的作业；喷水单元包括水箱4，水箱4上设有自动加水口5；机体3上设有充电接口6，其与充电供电单元相连。

基座2包括对接部37，对接部37设有对应加水口5的加水管7，以及对应充电接口6的充电针8。

养护机器人1和基座2对接后，基座2为养护机器人1充电和/或加水。

在本发明的智能草坪养护系统中,机体3背面还设有凸柱9，对接部37上设有与凸柱9对应设置的触点开关10，加水管7通过阀门11连接供水管12，基座2还包括第二控制单元，第二控制单元与触点开关10连接。

或者，机体3背面还设有磁铁，对接部37上设有与磁铁对应设置的霍尔元件，加水管7通过阀门11连接供水管12，基座2还包括第二控制单元，第二控制单元与霍尔元件连接。

阀门11是电磁阀，且第二控制单元还与电磁阀相连。

阀门11还可以是机械阀门，机械阀门能够与第二控制单元相连。

优选地，水箱4内设有感应浮球13，以及容置感应浮球13的限位槽14，限位槽14与水箱4的内部连通，限位槽14底部设有低水位霍尔开关15，对接部(37)设有对应水箱4的水满位置的高水位霍尔开关16，低水位霍尔开关15与第一控制单元连接，高水位霍尔开关16与第二控制单元连接。

优选地，水箱4背面还设有环形磁铁17，对接部37设有与环形磁铁17对应的感应线圈18，感应线圈18受第二控制单元控制供电。

优选地，水箱4内部设有自动加水盖19，自动加水口5朝向水箱4内部轴向延伸形成一限位套筒20，自动加水盖19滑动连接在限位套筒20内，限位套筒20下端设有漏水槽，自动加水盖19包括盖板22和延伸柱23，延伸柱23上套设有弹簧24，弹簧24抵顶在盖板22和限位套筒20底板之间。

优选地，盖板22位于自动加水口5的一侧设有密封圈25。

优选地，水箱4上部还设有手动加水口26。

优选地，喷水单元包括与水箱4连接的水泵，水泵与设置在机体3前端上表面的喷水口27连通。

优选地，割草单元包括设置在机体3底部的割刀盘28和割刀片29，以及设置于机体3内的驱动割刀片29工作的割草电机。

优选地，行走单元包括设置在机体3后端两侧的驱动轮30以及位于机体3前端的从动轮31，驱动单元为设置于机体3内的驱动电机。

优选地，机体3前端还设有照明灯32和摄像头33。

优选地，养护机器人1与基座2通过激光测距方式进行对接。

优选地，系统还包括控制终端，养护机器人1通过无线信号与控制终端进行信息交换，控制终端包括手机、遥控器等。

本发明的智能草坪养护系统，实现了机器人的自动充电和加水，同时实现了无人跟随的割草、浇水及喷药等养护作业，能够节省劳动力，避免人员吸入药剂，可实现较高的自动化水平。

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的具体实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1是从斜前上方看到的本发明的智能草坪养护系统的实施例的养护机器人部分的立体图；

图2是从斜后下方看到的本发明的智能草坪养护系统的实施例的养护机器人部分的立体图；

图3是本发明的智能草坪养护系统的实施例的立体图；

图4是本发明的智能草坪养护系统处于对接状态加水时的原理剖面图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的实施例进行清楚、完整的描述。

参照图2及图3，本发明的智能草坪养护系统包括养护机器人1和基座2，两者能够进行对接。其中，包括机体3和设置在机体3内的第一控制单元，第一控制单元通过驱动单元控制行走单元使养护机器人1行走，充电供电单元为养护机器人1提供动力，第一控制单元控制割草单元和喷水单元完成各自的作业。喷水单元包括水箱4，水箱4上设有自动加水口5。机体3上设有充电接口6，其与充电供电单元相连。基座2包括对接部37，对接部37设有对应加水口5的加水管7，以及对应充电接口6的充电针8。养护机器人1和基座2对接后，基座2可为养护机器人1充电和/或加水。

机体3背面还设有凸柱9，对接部37上设有与凸柱9对应设置的触点开关10，加水管7通过阀门11连接供水管12，基座2还包括第二控制单元，第二控制单元与触点开关10连接。

对接时，位于养护机器人1的机体3背面的凸柱9触发触点开关10，第二控制单元接收到触发信号后，控制阀门11打开，以便使来自供水管12的水流通过加水管7流入水箱4，供水管12外接自来水管。

或者，机体3背面还设有磁铁，对接部37上设有与磁铁对应设置的霍尔元件，加水管7通过阀门11连接供水管12，基座2还包括第二控制单元，第二控制单元与霍尔元件连接。

也就是说，代替设置凸柱9及触发开关10的方案，还可以在凸柱9的位置设置磁铁，并在基座2上对应设置能够感应磁铁磁场的霍尔元件，并由霍尔元件向第二控制单元发送代表对接成功的信号，于是第二控制单元控制打开阀门11,对水箱4加水。

另外，阀门11可以是由第二控制单元控制其开关的电磁阀门或机械阀门。当然，在阀门11为机械阀门的情况下，并不必须由第二控制单元来控制阀门11，作为机械阀门的阀门11还可以由人工手动控制。

此外，如图2所示，水箱4内设有感应浮球13，及容置感应浮球13的限位槽14，限位槽14由水箱底部向上延伸的壁面围设形成，壁面上设有与水箱4的内部连通的开口，感应浮球13被限制在限位槽14内，并随着水箱内水位的变化上下运动，感应浮球13内置有磁铁131，限位槽14底部设有低水位霍尔开关15，低水位霍尔开关15与第一控制单元连接，当水箱内的水位降至缺水状态时，感应浮球13移至水箱底部，触发低水位霍尔开关15，第一控制单元收到触发信号后判断水箱内缺水，并控制养护机器人回归基座加水，通过激光测距技术，养护机器人可以准确的与基座进行对接，激光测距技术将在下文中进行说明。

为了限制加水量，对接部37设有对应水箱4的水满位置的高水位霍尔开关16，高水位霍尔开关16与第二控制单元连接，电磁阀11打开放水后，一旦水位达到上限，即，高水位霍尔开关16的位置，感应浮球13触发高水位霍尔开关16，从而向第二控制单元发送水已加满的信号，由第二控制单元控制关闭电磁阀11，以避免水从水箱4的自动加水口5溢出。

为了便于加水以及确保水箱的密封性，水箱4内部设有自动加水盖19，自动加水口5朝向水箱4内部轴向延伸形成一限位套筒20，自动加水盖19滑动连接在限位套筒20内，限位套筒20下端设有漏水槽，自动加水盖19包括盖板22和延伸柱23，延伸柱23上套设有弹簧24，弹簧24抵顶在盖板22和限位套筒20的底板之间，在非对接状态时，在弹簧24的弹力下，盖板22抵靠在自动加水口5处将其关闭；而在对接状态下，如图4所示，加水管7伸入到自动加水口5中，并将自动加水盖19向水箱内部顶开，弹簧24被压缩，水通过加水管7底部的漏水口21流入水箱4内。

另外，水箱4背面还设有环形磁铁17，对接部37设有与环形磁铁17对应的感应线圈18，感应线圈18受第二控制单元控制供电，当第一控制单元检测到缺水或是电量不足时，控制养护机器人朝向基座移动，可以在基座2上设置一个感应加水管7受力的感应元件，例如，可设置压力传感器38作为受力的感应元件。本实施例中，加水管7与基座2是软性连接，基座2内设有对应加水管7后端的压力传感器38，当养护机器人1与基座2对接时，加水管7向前推动自动加水盖19，从而加水管7受到自动加水盖19施加的向后的作用力。如前所述，由于加水管7与基座间是软性连接，因此加水管7相对于基座2可向后发生微小位移，并由此将自动加水盖19施加的向后的作用力传递给压力传感器38。于是，压力传感器38向第二控制单元发出信号，从而第二控制单元控制通电线圈18通电，使通电线圈18产生与环形磁铁17相反的磁场，当养护机器人1与基座2对接时，两者之间的吸引力可以协助两者对接，并使两者牢固锁定在一起，以确保加水、充电的可靠性。

由图4可以看出，当水位升至高水位霍尔开关16的位置时，由于感应浮球13触发高水位霍尔开关16,第二控制单元控制电磁阀11关闭从而停止加水，并且同时检测到供电单元已完成充电，则通过对感应线圈18断电来解除养护机器人1与基座2之间的相互锁紧，此时，第一控制单元控制养护机器人1离开基座2继续作业，随着加水管7从限位套筒20中退出，在弹簧24弹力的作用下，使盖板抵顶在位于自动加水口5处的水箱内壁上，这也允许在养护机器人1的行走过程中，盖板22能够帮助避免水箱4中的水由于颠簸而向外溅出。

在本发明中，盖板22位于自动加水口5的一侧还设有密封圈25，密封圈25的设置，能够进一步密封自动加水口5，避免水箱4中的水因行走面不平而导致晃动时被晃出。

此外，在水箱4上端，最好设置一手动加水口26。设置手动加水口26方便了使用者向水箱4中注入药剂或营养液等。同时，也能在水箱4后部的自动加水口5损坏或基座2出现故障时，作为备用注水口使用。

在本发明中，喷水单元还包括与水箱4连接的水泵，水泵与设置在机体3前端上表面的喷水口27连通。在喷水单元中设置水泵，并通过水泵加压，使水流从前部的喷水口27喷出，与传统的底部出水相比，具有喷洒范围更大的优点。

此外，可选择在水箱4底部设置出水口34，水流经由出水口34流出并被输送给水泵，并最终从喷水口27喷出。

根据需要，本发明中的割草单元可包括设置在机体3底部的割刀盘28和割刀片29，以及设置于机体3内的驱动割刀片29工作的割草电机。

此外，行走单元可包括设置在机体3后端两侧的驱动轮30以及位于机体3前端的从动轮31，驱动单元为设置于机体3内的驱动电机，驱动电机与驱动轮30连接。

机体3前端优选设有照明灯32和摄像头33。在养护机器人1上设置摄像头33大大方便了用户通过无线网络实现远程实时监控操作，在摄像头33的旁边还布置有照明灯32，这样，即便在黑暗环境下，养护机器人1也能正常工作。

养护机器人1与基座2之间最好通过激光测距进行对接。传统的红外信号对接模式在户外易受到强光的影响，而激光测距不会受光线的干扰，且具有准确测距、传输距离远等特点，因而可使本发明的草坪养护系统覆盖较大的范围，并能提高对接的可靠性。本发明所采用的激光测距技术可以是这样的，即，可在基座2上设置例如条状的反射材料，该反射材料可反射激光，相应地，在养护机器人上设有激光发射装置和激光接收装置，当需要对接时，由养护机器人1上的激光发射装置可以通过旋转扫描向周围发射大体上平行于地面的激光，当激光遇到反射材料被反射，并且被养护机器人1上的接收装置接收到时，则养护机器人1沿激光光路行走并逐步接近基座2，且在行走过程中不断发出激光并接受反射光，以便准确探测其与基座2之间的距离，当距离非常近时，养护机器人通过旋转预定的角度，使机体3上的充电接口6等与基座2上的相应部件对准，并逐渐靠近，便可实现对接。

另外，本发明中的养护机器人1可通过无线信号与控制终端进行信息交换，控制终端包括手机和/或遥控器等。例如，通过遥控器或手机APP端操作本发明的养护机器人1实施喷水、割草、监控、照明等作业。

此外，养护机器人1的第一控制单元可根据地面情况自动规划路线来工作，本发明中，养护机器人1还具有自动防撞，自动脱困等功能。

基座2还可包括与对接部37大体垂直的水平部36，水平部包括与对接部37底部固定连接的平板，当养护机器人1与基座2对接时，养护机器人1位于平板上。水平部36的平板作为养护机器人1停靠时的暂时平台能够保证养护机器人1上各个部分与基座2上的相应部分顺利对接，能从最大程度上避免由于草坪的不平整，导致的对接失败。

连接外部电源的电源线35可从基座2的后部穿出。或者将电源线35设置成隐藏式，并从地下走线。

需要注意的是，在本发明的草坪养护系统的基座2上，优选使出水口7与电源线35及充电针8在竖直方向上错开分布，这样，能够避免出水口7完成加水后，其端部可能的残余液滴滴落到上述电气部件上，造成电源线35及充电针8短路或腐蚀等。

应当理解，本发明的养护机器人属于自移动机器人，其能够在检测到自身电力不足和/或缺水时依靠导航系统准确返回基座进行充电和/或加水，并能在完成充电和/或加水之后，按照预先设定的程序继续完成工作。

此外，在本发明中，充电针8应理解为任何可插入到充电接口6或与充电接口6电连接的充电插头、或电极等，而不应单纯理解为针状充电插头，并且弹簧24应理解为可借由挠曲变形而产生弹性力的部件等。

本发明的智能草坪养护系统能够实现养护机器人自动充电、加水，同时实现了无人跟随的割草、浇水及喷药等养护作业，能够节省劳动力，避免人员吸入药剂，可实现较高的自动化水平。

对于本领域的普通技术人员来讲，在本发明原理的基础上，显然还可以在不偏离本发明的精神的情况下想到除了上述实施方式以外的其它替换实施方式。

Claims (16)

1.一种智能草坪养护系统，其特征在于，其包括养护机器人(1)和基座(2)，两者能够进行对接；

所述养护机器人(1)包括机体(3)和设置在所述机体(3)内的第一控制单元，所述第一控制单元通过驱动单元控制行走单元使所述养护机器人(1)行走，充电供电单元为所述养护机器人(1)提供动力，所述第一控制单元控制割草单元和喷水单元完成各自的作业；所述喷水单元包括水箱(4)，所述水箱(4)上设有自动加水口(5)；所述机体(3)上设有充电接口(6)，其与所述充电供电单元相连；

所述基座(2)包括对接部(37)，所述对接部(37)设有对应加水口(5)的加水管(7)，以及对应充电接口(6)的充电针(8)；

养护机器人(1)和基座(2)对接后，基座(2)为养护机器人(1)充电和/或加水。

2.如权利要求1所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述机体(3)背面还设有凸柱(9)，所述对接部(37)上设有与所述凸柱(9)对应设置的触点开关(10)，所述加水管(7)通过阀门(11)连接供水管(12)，所述基座(2)还包括第二控制单元，所述第二控制单元与触点开关(10)连接。

3.如权利要求1所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述机体(3)背面还设有磁铁，所述对接部(37)上设有与所述磁铁对应设置的霍尔元件，所述加水管(7)通过阀门(11)连接供水管(12)，所述基座(2)还包括第二控制单元，所述第二控制单元与所述霍尔元件连接。

4.如权利要求2或3所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述阀门(11)是电磁阀，且所述第二控制单元还与所述电磁阀相连。

5.如权利要求2或3所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述阀门(11)是机械阀门，所述机械阀门能够与所述第二控制单元相连。

6.如权利要求4所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述水箱(4)内设有感应浮球(13)，以及容置感应浮球(13)的限位槽(14)，所述限位槽(14)与水箱(4)的内部连通，所述限位槽(14)底部设有低水位霍尔开关(15)，所述对接部(37)设有对应水箱(4)的水满位置的高水位霍尔开关(16)，所述低水位霍尔开关(15)与所述第一控制单元连接，所述高水位霍尔开关(16)与所述第二控制单元连接。

7.如权利要求6所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述水箱(4)背面还设有环形磁铁(17)，所述对接部(37)设有与所述环形磁铁(17)对应的感应线圈(18)，所述感应线圈(18)受第二控制单元控制供电。

8.如权利要求7所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述水箱(4)内部设有自动加水盖(19)，所述自动加水口(5)朝向水箱(4)内部轴向延伸形成一限位套筒(20)，所述自动加水盖(19)滑动连接在所述限位套筒(20)内，所述限位套筒(20)下端设有漏水槽，所述自动加水盖(19)包括盖板(22)和延伸柱(23)，所述延伸柱(23)上套设有弹簧(24)，所述弹簧(24)抵顶在盖板(22)和限位套筒(20)底板之间。

9.如权利要求8所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述盖板(22)位于自动加水口(5)的一侧设有密封圈(25)。

10.如权利要求9所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述水箱(4)上部还设有手动加水口(26)。

11.如权利要求10所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述喷水单元包括与水箱(4)连接的水泵，所述水泵与设置在机体(3)前端上表面的喷水口(27)连通。

12.如权利要求11所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述割草单元包括设置在机体(3)底部的割刀盘(28)和割刀片(29)，以及设置于所述机体(3)内的驱动割刀片(29)工作的割草电机。

13.如权利要求12所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述行走单元包括设置在机体(3)后端两侧的驱动轮(30)以及位于机体(3)前端的从动轮(31)，所述驱动单元为设置于所述机体(3)内的驱动电机。

14.如权利要求13所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述机体(3)前端还设有照明灯(32)和摄像头(33)。

15.如权利要求6-14中任一项所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述养护机器人(1)与基座(2)通过激光测距方式对接。

16.如权利要求15所述的智能草坪养护系统，其特征在于，所述系统还包括控制终端，所述养护机器人(1)通过无线信号与所述控制终端进行信息交换，所述控制终端包括手机、遥控器等。