CN106982585B - 履带式割草机及其转向方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种履带式割草机，包括：壳体；行走机构，包括壳体两侧安装的履带，履带用于带动割草机行走及转向；切割机构；动力机构，用以向行走机构提供行走及转向的动力，及用以驱动切割机构工作；万向轮，可升降地组配于壳体底部，在壳体的高度方向上具有第一位置和第二位置，其中在第一位置，万向轮的底部高于履带的底部，在第二位置，万向轮使履带的一端相较于履带的另一端被抬高；控制系统，安装于壳体，用以控制万向轮由第一位置运动第二位置，并控制动力机构带动行走机构使割草机转向。割草机转向时控制万向轮下降，并将履带的一端抬高离地，再完成转向，从而减小履带对于草皮的损伤。还提出一种上述履带式割草机的转向方法。

Description

履带式割草机及其转向方法

技术领域

本发明涉及园林工具，特别是涉及一种履带式割草机及其转向方法。

背景技术

履带式割草机在遇到障碍或边界线时会后退一段距离然后原地调整一个新的方向继续进行割草。履带式割草机在原地转弯或转弯半径很小时，履带容易将草皮刮伤。

发明内容

基于此，有必要提供一种原地转弯或转弯半径很小时减小损伤草皮的履带式割草机。

一种履带式割草机，包括：

壳体，包括壳体顶部和相对的壳体底部；

行走机构，包括壳体两侧安装的履带，所述履带用于带动割草机行走及转向；

切割机构，连接于所述壳体；

动力机构，用以向所述行走机构提供行走及转向的动力，及用以驱动切割机构工作；

万向轮，可升降地组配于所述壳体底部，所述万向轮在壳体的高度方向上具有第一位置和第二位置，其中在所述第一位置，所述万向轮的底部高于履带的底部，在所述第二位置，所述万向轮使所述履带的一端相较于履带的另一端被抬高；

控制系统，安装于所述壳体，用以控制所述万向轮由第一位置运动第二位置，并控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

上述履带式割草机，壳体底部设置有万向轮，割草机转向前控制万向轮下降，以将履带的一端抬高离地，改为利用万向轮辅助支撑，然后再进行转向，减小履带着地面积，从而减小转弯时履带对于草皮的损伤。

在其中一个实施例中，所述控制系统包括安装于壳体的界限侦测模块，用以监测割草机与界限之间的位置信息，所述控制系统根据接收到的位置信息控制所述万向轮由第一位置运动至第二位置。

在其中一个实施例中，所述界限侦测模块为距离传感器，当界限侦测模块检测到割草机与界限之间的距离达到预定标准时，所述控制系统控制所述万向轮运动至第二位置，并控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

在其中一个实施例中，所述界限侦测模块为碰撞式检测开关，当界限侦测模块触碰到界限时，所述控制系统控制所述万向轮运动至第二位置，并控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

在其中一个实施例中，所述界限为电子边界，所述界限侦测模块为一个或多个的位置传感器，当任一个位置传感器越过所述界限后，所述控制系统控制所述万向轮运动至第二位置，并控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

在其中一个实施例中，所述控制系统控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向之前，先使所述动力机构带动行走机构后退。

在其中一个实施例中，所述界限为障碍或为电子边界。

在其中一个实施例中，所述动力机构带动行走机构使割草机转向为：所述动力机构使壳体两侧的履带实现差速运动。

在其中一个实施例中，所述行走机构还包括引导轮和驱动轮，壳体两侧的履带均对应设置有所述引导轮和驱动轮，所述动力机构包括驱动所述驱动轮的行走马达；其中，所述行走马达设有一对，分别用以驱动壳体两侧的驱动轮，或所述行走马达设有一个，所述行走马达与两侧的驱动轮之间设置有差速器。

在其中一个实施例中，所述控制系统包括接收外界的转向指令的信号接收器，当所述信号接收器接收到转向指令后，所述控制系统控制所述万向轮运动至第二位置，并控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

在其中一个实施例中，所述信号接收器为无线或有线信号接收器；或信号接收器为触发开关，所述触发开关被触发时，所述控制系统控制所述万向轮运动至第二位置，并控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

在其中一个实施例中，所述壳体具有相对的前端和后端，所述割草机工作时的前进方向与所述后端至前端的方向一致，所述万向轮偏心地设置于所述壳体底部，其偏向所述前端。

在其中一个实施例中，所述万向轮设置有一个或多个，以在处于第二位置时提供一个或多个的支撑点。

还提出一种上述履带式割草机的转向方法，包括以下步骤：

所述控制系统接收转向指令或与预设标准相符合的转向信息，并控制万向轮由第一位置运动至第二位置，使所述履带的一端相较于履带的另一端被抬高；

所述控制系统控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

在其中一个实施例中，当所述转向完成后，所述控制系统控制万向轮由第二位置返回至第一位置。

在其中一个实施例中，所述控制系统控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向的步骤之前：

控制系统控制所述动力机构带动行走机构使割草机先后退预设距离。

在其中一个实施例中，所述控制系统控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向为：

所述动力机构使壳体两侧的履带的着地部分实现差速运动，进而带动割草机转向。

在其中一个实施例中，其中所述转向指令或转向信息为以下所述的任一种：

来自外界的转向指令、达到预定标准的割草机与界限的距离信息、割草机与界限的触碰信息、割草机与界限的相对位置信息，或控制系统中设置的转向触发开关被触发的信息。

附图说明

图1为割草机前进状态时的示意图；

图2为割草机转向状态时的示意图。

图中的相关元件对应编号如下：

100、履带式割草机 110、壳体 112、壳体顶部

113、壳体底部 120、行走机构 122、履带

123、引导轮 124、驱动轮 130、切割机构

132、刀盘 133、切割刀片 140、动力机构

142、切割马达 143、行走马达 150、万向轮

160、控制系统 162、界限侦测模块

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合附图，说明割草机的较佳实施方式。

请参考图1和图2，本发明提供一种履带式割草机100，包括壳体110、行走机构120、切割机构130、动力机构140、万向轮150和控制系统160。

壳体110包括壳体顶部112和相对的壳体底部113。壳体110内中空形成收容腔，用以安装割草机的其他的元件。壳体110具有前端和后端。如图1所示，左侧为壳体110的前端，右侧为后端。履带式割草机100前进时，其实时的前进方向与后端至前端的方向一致，即图1中自右至左的方向。根据割草情况，随着履带式割草机100不断的调整前进方向，就形成相应的割草路径。

行走机构120用以带动割草机100行走及转向。行走机构120包括壳体110两侧安装的履带122、引导轮123和驱动轮124。履带122连接引导轮123和驱动轮124，其是整个割草机的着地部分。驱动轮124在动力机构140的驱动下转动，进而带动履带122不断绕引导轮123和驱动轮124回转前进，从而实现带动割草机前进。

引导轮123设置为靠近壳体110的前端，而驱动轮124则设置为靠近壳体110的后端。可以理解为，履带式割草机100为一后驱式的履带割草机。当然，如果将引导轮123和驱动轮124的位置对调，同样可以实现履带122的前进功能。

切割机构130设置在壳体底部113的中央位置，用以执行切割作业。此处的切割机构130包括能够绕自身中心轴线旋转的刀盘132。刀盘132在其圆周方向上设置有多个的切割刀片133。多个的切割刀片133旋转时形成圆形的工作区域。

动力机构140用以向行走机构120提供行走及转向的动力，及用以驱动切割机构130工作。动力机构140包括用来驱动切割机构130工作的切割马达142，及用来驱动行走机构120的驱动轮124转动的行走马达143。

行走马达143带动驱动轮124工作时，使履带122作回转运动的同时能够带动割草机前进。割草机的转向同样通过行走马达143对驱动轮124的驱动来实现。方式至少包括以下两种：

方式一、行走马达143设置有一对。壳体110两侧的履带122分别设置有引导轮123和驱动轮124。每个驱动轮124均独立对应一个行走马达143。当需要转向时，两个行走马达143输出不同的转速，使得壳体110两侧的履带122实现差速运动，进而实现割草机的转向。

方式二、行走马达143仅设置有一个，利用差速器使得壳体110两侧的履带122实现差速运动，进而实现割草机的转向。

壳体底部113还设置有万向轮150。万向轮150可升降地安装在壳体底部113。在控制系统160的控制下，万向轮150在壳体110的高度方向上具有如图1所示的第一位置，及如图2所示的第二位置。在第一位置，万向轮150的底部高于履带122的底部，不影响履带122的正常行走。在第二位置，与第一位置相比，万向轮150相对于壳体110下降，万向轮150的底部低于履带122的底部，使得履带122的一端被抬高，另一端着地。换言之，万向轮150下降后将代替履带122的一端来支撑割草机。

控制系统160在接收到转向指令或转向信息时，控制万向轮150的位置及控制动力机构140给予履带122的动力输出。具体地，当割草机需要转向时，控制系统160使万向轮150由第一位置下降到第二位置，同时控制系统160控制动力机构140使壳体110两侧的履带122的着地部分实现差速运动，进而实现转向。由于履带122的一端被抬高，整个履带122着地面积小，故履带122差速运动带动割草机转向时，履带122对草皮的损伤较小。转向完成后，控制系统160使万向轮150由第二位置升到第一位置，不影响继续前进割草。

当驱动轮124设置为靠近壳体110后端时，由于割草机整体后部相对较重，万向轮150偏心地设置在壳体底部113，其通常设置靠近壳体110的前端。万向轮150下降到其第二位置时，万向轮150将壳体110的前端抬高。万向轮150的升降可以利用液压机构实现，或用电动摇臂实现，或利用齿轮机构实现，或利用齿轮、齿条机构实现，或利用螺杆机构实现。但也可以是万向轮150将壳体110的后端抬高。

另外，无论驱动轮124的位置靠近壳体110前端或后端，壳体110两侧的履带122的着地部分都能实现差速运动。

万向轮150的数量为一个，万向轮150设置在壳体110的前端的中间位置，以便代替履带122支撑割草机时有较好的稳定性。万向轮150数量也可以是设置多个，如2个、3个及以上，与壳体110两侧的履带122共同支撑割草机，使割草机有4个以上的支撑点，保证转向时具有较好的稳定性。多个万向轮150可以沿直线均布，也可以是几个万向轮150形成三角形或圆形的支撑。

本发明的履带式割草机100可以是自动割草机，或称智能割草机，能够在界限限定的工作区域内自动巡航割草，并能根据界限的位置实现自动转向。此外，履带式割草机100的转向也可以是在接收到外界的转向指令后进行，即：可以是履带式割草机100自动工作，但转向由操作人员根据实际的工作区域的工况来干预控制。履带式割草机100还可以是可供操作者乘骑的乘骑式割草机，其前进割草作业、转向等均由操作人员根据割草情况来控制。下面分别予以介绍。

履带式割草机100为自动割草机时，其是在界限限定的工作区域内自动巡航割草。其中，界限是边界和障碍的统称。边界是整个工作区域的外围，通常首尾相连，将工作区域封闭，边界可以是实体的也可以是电子的，即可以由墙壁、篱笆，栏杆等形成边界，也可以由边界信号发生装置发出虚拟边界信号，如电磁信号或光信号。障碍是位于工作范围内的无法在其上行走的部分或区域，如室内的沙发、床柜，或室外的水塘、花台等，类似的，障碍也可以是实体的或者电子的，实体的障碍可以由前述的障碍物自身形成，电子的障碍可以由边界信号发生装置发出虚拟障碍信号形成。虚拟边界信号和虚拟障碍信号可以为同一种信号也可以为不同的信号，由具体需求选择。

控制系统160包括安装在壳体110的界限侦测模块162。界限侦测模块162用以监测割草机与界限之间的位置信息。控制系统160根据界限侦测模块162所接收到的位置信息控制万向轮150在其第一位置与第二位置之间转换。控制系统160判断需要转向时，控制万向轮150由第一位置运动到第二位置，以辅助履带122支撑壳体110，进而辅助完成转向。

界限侦测模块162用于侦测割草机和界限的相对位置关系，具体可能包括距离、角度，界限内外方位中的一种或几种。界限侦测模块162的组成和原理可以为多种，如可以为红外线式、超声波式、碰撞检测式，磁感应式等等。

界限侦测模块162可以是距离传感器。当距离传感器检测到割草机与界限之间的距离达到预定标准时，控制系统160即控制万向轮150由第一位置运动到第二位置，并控制动力机构140使壳体110两侧的履带122实现差速运动，从而实现转向。

界限侦测模块162也可以是碰撞式检测开关。当碰撞式检测开关触碰到界限时，控制系统160即控制万向轮150由第一位置运动到第二位置，并控制动力机构140使壳体110两侧的履带122实现差速运动，从而实现转向。

当界限为电子边界时，界限侦测模块162还可以是成对设置在壳体110上的位置传感器。割草机在界限附近工作时，控制系统160根据位置传感器的信号判断每个传感器是位于界限内侧还是外侧，当任一个传感器从位于界限内变为位于界限外，控制系统160就判断该传感器已经出界，即控制万向轮150由第一位置运动到第二位置，并控制动力机构140使壳体110两侧的履带122实现差速运动，从而实现转向。

本发明中，在割草机转向之前，控制系统160先控制动力机构140使行走机构120后退一定的距离，使割草机远离界限，从而保证在不触碰界限的情况下能有足够的转向空间。也可以不后退，如界限侦测模块162为距离传感器时，可以设置合适的感应距离，保证足够的转向空间。万向轮150的下降可以在后退的过程中完成，以节约转向的用时。

履带式割草机100还可以是在接收到外界的转向指令后进行转向，不需要依赖于界限侦测模块162的侦测结果，可以随时转向。

具体地，控制系统160包括接收外界的转向指令的信号接收器。信号接收器可以为无线或有线信号接收器，以通过有线或无线的方式接收来自外界的控制指令。当所述信号接收器接收到转向指令后，控制系统160即控制万向轮150由第一位置运动到第二位置，并控制动力机构140使壳体110两侧的履带122实现差速运动，从而实现转向。

履带式割草机100还可以是可供乘骑的乘骑式割草机。割草机的前进和转向完全由操作者根据割草情况主动控制，此时割草机不需要设置界限侦测模块162。

此时，信号接收器可以是转向触发开关。当需要转向时，操作者按下该转向触发开关，控制系统160使万向轮150由第一位置运动到第二位置，使万向轮150着地接下来能够发挥辅助转向的作用。

本实施中，控制系统160包括一个控制器，用以控制万向轮150的升降，同时还用以根据转向信息或转向指令控制割草机的转向。

在其他的实施例中，也可以是控制系统160有多个控制器，其中万向轮150的升降有一个控制器来专门控制，同时割草机的转向另外有一个控制器来专门控制。

当万向轮150有多个时，可以设置同样数量的控制器来分别控制各万向轮。也可以是利用一个控制器同时控制所有的万向轮；此时，该控制器还可以同时控制割草机的转向，当然也可以是另外设置一个控制器来专门控制割草机的转向。本发明还提供了一种上述履带式割草机的转向方法，步骤如下：

S110、控制系统160接收转向指令或符合预设标准的转向信息，并控制万向轮150由第一位置运动至第二位置，使履带122的一端被抬高，另一端着地。

本步骤中，转向指令或转向信息可以是以下所述的任意一种：来自外界的转向指令、达到预定标准的割草机与界限的距离信息、割草机与界限的触碰信息、割草机与界限的相对位置信息，或控制系统中设置的转向触发开关被触发的信息。

当履带式割草机100为自动割草机时，转向信息由界限侦测模块162自动实时监测获取。履带式割草机100为非自动割草机时，转向指令则由操作人员操控发出。

S120、控制系统160控制动力机构140带动行走机构120使割草机转向。

控制系统160控制动力机构140带动行走机构120使割草机转向为：动力机构140使壳体110两侧的履带122的着地部分实现差速运动，进而带动割草机转向。

此外，在转向前，控制系统160先控制动力机构140使行走机构120后退一定的距离，使割草机远离界限，从而保证在不触碰界限的情况下能有足够的转向空间。

当转向完成后，控制系统160控制万向轮150由第二位置运动至第一位置，使万向轮150不影响履带122接下来的正常行走。

综上，本发明的履带式割草机100及其转向方法，壳体底部113设置有万向轮150，割草机需要转向时控制万向轮150下降，并将履带122的一端抬高离地，利用万向轮150辅助支撑完成转向，减小转向时履带122的着地面积，从而减小履带122对于草皮的损伤。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种履带式割草机，其特征在于，包括：

壳体，包括壳体顶部和相对的壳体底部；

行走机构，包括壳体两侧安装的履带，所述履带用于带动割草机行走及转向；

切割机构，连接于所述壳体；

动力机构，用以向所述行走机构提供行走及转向的动力，及用以驱动切割机构工作；

万向轮，可升降地组配于所述壳体底部，所述万向轮在壳体的高度方向上具有第一位置和第二位置，其中在所述第一位置，所述万向轮的底部高于履带的底部，在所述第二位置，所述万向轮使所述履带的一端相较于履带的另一端被抬高；

控制系统，安装于所述壳体，用以控制所述万向轮由第一位置运动第二位置，并控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

2.根据权利要求1所述的履带式割草机，其特征在于，所述控制系统包括安装于壳体的界限侦测模块，用以监测割草机与界限之间的位置信息，所述控制系统根据接收到的位置信息控制所述万向轮由第一位置运动至第二位置。

3.根据权利要求2所述的履带式割草机，其特征在于，所述界限侦测模块为距离传感器，当界限侦测模块检测到割草机与界限之间的距离达到预定标准时，所述控制系统控制所述万向轮运动至第二位置，并控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

4.根据权利要求2所述的履带式割草机，其特征在于，所述界限侦测模块为碰撞式检测开关，当界限侦测模块触碰到界限时，所述控制系统控制所述万向轮运动至第二位置，并控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

5.根据权利要求2所述的履带式割草机，其特征在于，所述界限为电子边界，所述界限侦测模块为一个或多个的位置传感器，当任一个位置传感器越过所述界限后，所述控制系统控制所述万向轮运动至第二位置，并控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

6.根据权利要求4或5所述的履带式割草机，其特征在于，所述控制系统控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向之前，先使所述动力机构带动行走机构后退。

7.根据权利要求3所述的履带式割草机，其特征在于，所述界限为障碍或为电子边界。

8.根据权利要求1所述的履带式割草机，其特征在于，所述动力机构带动行走机构使割草机转向为：所述动力机构使壳体两侧的履带实现差速运动。

9.根据权利要求8所述的履带式割草机，其特征在于，所述行走机构还包括引导轮和驱动轮，壳体两侧的履带均对应设置有所述引导轮和驱动轮，所述动力机构包括驱动所述驱动轮的行走马达；其中，所述行走马达设有一对，分别用以驱动壳体两侧的驱动轮，或所述行走马达设有一个，所述行走马达与两侧的驱动轮之间设置有差速器。

10.根据权利要求1所述的履带式割草机，其特征在于，所述控制系统包括接收外界的转向指令的信号接收器，当所述信号接收器接收到转向指令后，所述控制系统控制所述万向轮运动至第二位置，并控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

11.根据权利要求10所述的履带式割草机，其特征在于，所述信号接收器为无线或有线信号接收器；或信号接收器为触发开关，所述触发开关被触发时，所述控制系统控制所述万向轮运动至第二位置，并控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

12.根据权利要求1所述的履带式割草机，其特征在于，所述壳体具有相对的前端和后端，所述割草机工作时的前进方向与所述后端至前端的方向一致，所述万向轮偏心地设置于所述壳体底部，其偏向所述前端。

13.根据权利要求1所述的履带式割草机，其特征在于，所述万向轮设置有一个或多个，以在处于第二位置时提供一个或多个的支撑点。

14.一种如权利要求1所述的履带式割草机的转向方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述控制系统接收转向指令或与预设标准相符合的转向信息，并控制万向轮由第一位置运动至第二位置，使所述履带的一端相较于履带的另一端被抬高；

所述控制系统控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向。

15.一种如权利要求14所述的履带式割草机的转向方法，其特征在于，当所述转向完成后，所述控制系统控制万向轮由第二位置返回至第一位置。

16.一种如权利要求14所述的履带式割草机的转向方法，其特征在于，所述控制系统控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向的步骤之前：

控制系统控制所述动力机构带动行走机构使割草机先后退预设距离。

17.一种如权利要求14所述的履带式割草机的转向方法，其特征在于，所述控制系统控制所述动力机构带动行走机构使割草机转向为：

所述动力机构使壳体两侧的履带的着地部分实现差速运动，进而带动割草机转向。

18.一种如权利要求14所述的履带式割草机的转向方法，其特征在于，其中所述转向指令或转向信息为以下所述的任一种：

来自外界的转向指令、达到预定标准的割草机与界限的距离信息、割草机与界限的触碰信息、割草机与界限的相对位置信息，或控制系统中设置的转向触发开关被触发的信息。