CN107548663B - 一种山地果园割草机割刀的避障装置及其避障方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种山地果园割草机割刀的避障装置，包括机架、超声波传感器、红外传感器和数据处理器；机架的前端设置有车轮，机架的末端设置有扶手，机架上活动设置有花键轴，花键轴顶部安装有皮带轮，花键轴底部通过锁母连接有刀盘座，机架通过支吊架连接有刀盘护罩，刀盘护罩内侧设置有刀盘，刀盘上安装有割刀，刀盘护罩上设置有电动缸，电动缸带动刀盘护罩上下移动，实现刀盘座与刀盘的选择性接触，机架上还设置有自动升降机构；超声波传感器和红外传感器与数据处理器通讯连接，数据处理器控制自动升降机构进行动作。本发明能够改进现有技术的不足，实现对割刀的保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种山地果园割草机，尤其是一种山地果园割草机割刀的避障装置及其避障方法。
背景技术
受苹果园分布在丘陵和山地的限制，道路崎岖不平，普通割草机的刀盘和刀片根本无法对复杂地形进行作业，碰到坚硬的石头时，刀盘无法很好的保护刀片，所以，如何设计一种割刀可自动升降的山地果园割草机，成为我们当前要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种山地果园割草机割刀的避障装置及其避障方法，能够解决现有技术的不足，实现对割刀的保护。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种山地果园割草机割刀的避障装置，包括机架、超声波传感器、红外传感器和数据处理器；机架的前端设置有车轮，机架的末端设置有扶手，机架上活动设置有花键轴，花键轴顶部安装有皮带轮，花键轴底部通过锁母连接有刀盘座，机架通过支吊架连接有刀盘护罩，刀盘护罩内侧设置有刀盘，刀盘上安装有割刀，刀盘护罩上设置有电动缸，电动缸带动刀盘护罩上下移动，实现刀盘座与刀盘的选择性接触，机架上还设置有自动升降机构；超声波传感器和红外传感器与数据处理器通讯连接，数据处理器控制自动升降机构进行动作。
作为优选，所述刀盘通过第一弹簧体连接有割刀，刀盘护罩内侧固定有内刀，割刀上设置有第一凹槽，内刀与第一凹槽选择性配合。
作为优选，所述刀盘与第一弹簧体之间通过限位卡环连接。
作为优选，所述内刀上设置有缺口，缺口内设置有刀刃。
一种上述的山地果园割草机割刀的避障装置的避障方法，通过超声波传感器和红外传感器测量割草机割刀与障碍物的距离，然后送入数据处理器，利用模糊神经网络进行信息融合，通过获得的信息来调整割草机割刀的运动状态，实现割刀升降控制，从而完成割刀的避障操作。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明能够实现割刀的升降控制，从而实现对割刀的保护和机械自动化，提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式中割草机主体的结构图。
图2是本发明一个具体实施方式中控制系统的原理图。
图3是本发明一个具体实施方式中刀盘与割刀连接部位的结构图。
图4是本发明一个具体实施方式中割刀的结构图。
图5是本发明一个具体实施方式中内刀的结构图。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参照图1-5，本发明的一个具体实施方式包括机架1、超声波传感器19、红外传感器20和数据处理器21；机架1的前端设置有车轮2，机架1的末端设置有扶手3，机架1上活动设置有花键轴4，花键轴4顶部安装有皮带轮13，花键轴4底部通过锁母5连接有刀盘座6，机架1通过支吊架7连接有刀盘护罩8，刀盘护罩8内侧设置有刀盘9，刀盘9上安装有割刀10，刀盘护罩8上设置有电动缸11，电动缸11带动刀盘护罩8上下移动，实现刀盘座6与刀盘9的选择性接触，机架1上还设置有自动升降机构12；超声波传感器19和红外传感器20与数据处理器21通讯连接，数据处理器21控制自动升降机构12进行动作。所述刀盘9通过第一弹簧体25连接有割刀10，刀盘护罩8内侧固定有内刀14，割刀10上设置有第一凹槽15，内刀14与第一凹槽15选择性配合。所述刀盘9与第一弹簧体25之间通过限位卡环16连接。所述内刀14上设置有缺口17，缺口17内设置有刀刃18。
割刀10的侧面设置有斜面22，斜面22上铰接有齿形刀片23。齿形刀片23正常切割状态下与斜面22贴合，不参与切割。当出现“挂刀”等问题时，未被切断的枝叶在斜面22上滑动，此时齿形刀片23对枝叶进行二次切割。
刀刃18顶部设置有若干个第二凹槽24，第二凹槽24的边缘与刀刃18相切，第二凹槽24的深度由刀刃的边缘向内逐渐增加。第二凹槽24用来容纳切割下来的枝叶，避免枝叶卡滞在第一凹槽15内，影响内刀14和割刀10的相互配合。
一种上述的山地果园割草机割刀的避障装置的避障方法，通过超声波传感器19和红外传感器20测量割草机割刀与障碍物的距离，然后送入数据处理器21，利用模糊神经网络进行信息融合，通过获得的信息来调整割草机割刀的运动状态，实现割刀升降控制，从而完成割刀的避障操作。
在自动升降机构12开始抬升时，将割刀的切割速度在额定值的基础上提高20%并一直保持，从而提高切割效果，避免枝叶挂刀；在自动升降机构12下降时，将割刀的速度随着自动升降机构12的下降逐渐降低至额定值。速度降低的变化率与自动升降机构12下降的速率成正比，从而避免突然降速导致的切割补偿的问题。
本发明避障控制系统主要包括两个方面：传感器控制系统和信息处理系统。其中传感器控制系统由各种传感器和控制器组成，用于障碍物信息的采集和转换。由于割草机运行环境的复杂性以及其传感器系统固有的缺陷，致使割草机割刀的传感器控制系统会采集到一些不确定信息，因此，信息处理系统也是非常关键的组成部分。所以利用多传感器信息融合方法对多个超声波传感器和多个红外传感器的不确定信息进行处理，以减少割刀的测距误差。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种山地果园割草机割刀的避障装置，其特征在于：包括机架（1）、超声波传感器（19）、红外传感器（20）和数据处理器（21）；机架（1）的前端设置有车轮（2），机架（1）的末端设置有扶手（3），机架（1）上活动设置有花键轴（4），花键轴（4）顶部安装有皮带轮（13），花键轴（4）底部通过锁母（5）连接有刀盘座（6），机架（1）通过支吊架（7）连接有刀盘护罩（8），刀盘护罩（8）内侧设置有刀盘（9），刀盘（9）上安装有割刀（10），刀盘护罩（8）上设置有电动缸（11），电动缸（11）带动刀盘护罩（8）上下移动，实现刀盘座（6）与刀盘（9）的选择性接触，机架（1）上还设置有自动升降机构（12）；超声波传感器（19）和红外传感器（20）与数据处理器（21）通讯连接，数据处理器（21）控制自动升降机构（12）进行动作。
2.根据权利要求1所述的山地果园割草机割刀的避障装置，其特征在于：所述刀盘（9）通过第一弹簧体（25）连接有割刀（10），刀盘护罩（8）内侧固定有内刀（14），割刀（10）上设置有第一凹槽（15），内刀（14）与第一凹槽（15）选择性配合。
3.根据权利要求2所述的山地果园割草机割刀的避障装置，其特征在于：所述刀盘（9）与第一弹簧体（25）之间通过限位卡环（16）连接。
4.根据权利要求3所述的山地果园割草机割刀的避障装置，其特征在于：所述内刀（14）上设置有缺口（17），缺口（17）内设置有刀刃（18）。
5.一种权利要求1-4任意一项所述的山地果园割草机割刀的避障装置的避障方法，其特征在于：通过超声波传感器（19）和红外传感器（20）测量割草机割刀与障碍物的距离，然后送入数据处理器（21），利用模糊神经网络进行信息融合，通过获得的信息来调整割草机割刀的运动状态，实现割刀升降控制，从而完成割刀的避障操作。
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