CN107920463B - 自移动设备及自移动设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种自移动设备(1)，包括移动模块(120)、控制模块和调节装置(80)。移动模块(120)包括履带(122)，其由驱动马达驱动以带动自移动设备(1)移动；控制模块控制调节装置(80)调节履带(122)的接地长度，使得自移动设备(1)转向时履带(122)的接地长度小于自移动设备(1)直线移动时履带(122)的接地长度。还提供了一种自移动设备(1)的控制方法。该自移动设备，由于转向时履带接地长度较小，减少了履带对草坪的损伤，还减小了自移动设备的最小转弯半径，提高了机器的通过性，同时还减小了马达的驱动力。

Description

自移动设备及自移动设备的控制方法

技术领域

本发明涉及动力工具技术领域，特别涉及一种自移动设备及自移动设备的控制方法。

背景技术

一种割草机采用履带作为行走机构，履带式行走机构包括驱动轮、引导轮和包覆驱动轮和引导轮的履带。通常，这种履带式行走机构的驱动轮和引导轮之间的履带接地。这种履带式行走机构存在以下缺陷：1、以较小转弯半径转弯时，履带容易磨草，破坏草坪；2、最小转弯半径较大，通过性较差；3、转弯时驱动扭矩较大。

发明内容

基于此，有必要提供一种转弯时对草坪损伤较小、通过性较好的自移动设备。

还有必要提供一种自移动设备的控制方法。

一种自移动设备，包括：壳体；移动模块，安装于壳体，所述移动模块包括履带，由驱动马达驱动以带动所述自移动设备移动；所述自移动设备还包括控制模块和调节装置，所述控制模块控制所述调节装置调节所述履带的接地长度，使得所述自移动设备转向时所述履带的接地长度，小于所述自移动设备直线移动时所述履带的接地长度。

本自移动设备中，由于在转向时履带接地长度较小，履带与草坪的接触面积较小，可减少履带对草坪的损伤，还可以减小自移动设备的最小转弯半径，提高机器的通过性，同时还能减小马达的驱动力。

在其中一实施例中，所述履带包括接地侧和与所述接地侧相对的远地侧，所述支重轮可在所述接地侧和所述远地侧之间移动，以使所述履带式自动行走设备可分别处于所述第一工作状态和所述第二工作状态。

在其中一实施例中，所述自移动设备直线移动时，所述控制模块控制所述履带的接地长度大于或等于300mm。

在其中一实施例中，所述自移动设备转向时，所述控制模块控制所述履带的接地长度小于300mm。

在其中一实施例中，所述控制模块控制所述移动模块带动所述自移动设备转向时的转向半径小于等于0.5m。

在其中一实施例中，所述控制模块控制所述移动模块带动所述自移动设备转向时的转向半径为零。

在其中一实施例中，所述移动模块包括轮组，所述履带绕设于所述轮组，所述轮组包括前轮和后轮，所述履带的接地长度为所述前轮与所述后轮在水平方向上的距离；所述调节装置包括水平调节机构，调节所述前轮与所述后轮在水平方向上的距离。

在其中一实施例中，所述移动模块包括轮组，所述履带绕设于所述轮组，所述轮组包括前轮和后轮，所述调节装置包括支重轮，所述支重轮位于所述前轮和所述后轮之间。

在其中一实施例中，所述履带包覆所述支重轮。

在其中一实施例中，所述自移动设备转向时，所述履带的接地长度小于或等于所述支重轮与所述前轮之间的距离，或者小于或等于所述支重轮与所述后轮之间的距离。

在其中一实施例中，所述自移动设备直线移动时，所述履带的接地长度为所述前轮与所述后轮在水平方向上的距离。

在其中一实施例中，所述调节装置包括升降机构，与所述支重轮连接，所述升降机构带动所述支重轮下降，以减小所述履带的接地长度；所述升降机构带动所述支重轮上升，以增大所述履带的接地长度。

在其中一实施例中，所述控制模块控制自移动设备转向前，控制所述升降机构带动所述支重轮下降；所述控制模块判断所述自移动设备完成转向后，控制所述升降机构带动所述支重轮上升。

在其中一实施例中，所述自移动设备的重心与所述支重轮的中心沿所述自移动设备的移动方向的距离小于或等于100mm。

在其中一实施例中，所述自移动设备的重心与所述支重轮的中心沿所述自移动设备的移动方向的距离为零。

在其中一实施例中，所述自移动设备为自动割草机。

在其中一实施例中，所述调节装置包括转向轮，可升降地组配于所述壳体底部，所述转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，所述转向轮的底部高于履带的底部，在所述第二位置，所述转向轮使所述履带的一端相较于履带的另一端被抬高；

所述自移动设备转向时，控制模块控制所述转向轮位于第二位置，所述自移动设备直线移动时，控制模块控制所述转向轮位于第一位置。

上述自移动设备，壳体底部设置有转向轮，自移动设备转向前控制转向轮下降，以将履带的一端抬高离地，改为利用转向轮辅助支撑，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。

在其中一实施例中，所述壳体包括沿自移动设备移动方向的前部和后部，所述转向轮组配于所述壳体的前部。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括安装于壳体的界限侦测传感器，用以监测自移动设备与界限之间的位置信息，所述控制模块根据接收到的位置信息控制所述转向轮由第一位置运动至第二位置。

在其中一个实施例中，所述界限侦测传感器为距离传感器，当界限侦测传感器检测到自移动设备与界限之间的距离达到预定标准时，所述控制模块控制所述转向轮运动至第二位置，并控制所述驱动马达带动移动模块使自移动设备转向。

在其中一个实施例中，所述界限侦测传感器为碰撞式检测开关，当界限侦测传感器触碰到界限时，所述控制模块控制所述转向轮运动至第二位置，并控制所述驱动马达带动移动模块使自移动设备转向。

在其中一个实施例中，所述界限为电子边界，所述界限侦测传感器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，所述控制模块控制所述转向轮运动至第二位置，并控制所述驱动马达带动移动模块使自移动设备转向。

在其中一个实施例中，所述控制模块控制所述驱动马达带动移动模块使自移动设备转向之前，先使所述驱动马达带动移动模块后退。

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，所述驱动马达带动移动模块使自移动设备转向为：所述驱动马达使壳体两侧的履带实现差速运动。

在其中一个实施例中，所述移动模块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，所述驱动马达设有一对，分别用以驱动壳体两侧的驱动轮，或所述驱动马达设有一个，所述驱动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，所述控制模块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，所述控制模块控制所述转向轮运动至第二位置，并控制所述驱动马达带动移动模块使自移动设备转向。

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，所述控制模块控制所述转向轮运动至第二位置，并控制所述驱动马达带动移动模块使自移动设备转向。

在其中一个实施例中，所述壳体具有相对的前端和后端，所述自移动设备工作时的前进方向与所述后端至前端的方向一致，所述转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，所述转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。

在其中一实施例中，所述调节装置包括支撑结构，安装于所述壳体；所述控制模块控制所述支撑结构从所述壳体底部伸出或者缩回所述壳体；所述控制模块控制自移动设备转向前，控制所述支撑结构从所述壳体底部伸出，以将所述履带的至少部分支离工作平面；所述控制模块判断自移动设备完成转向后，控制所述支撑结构缩回所述壳体。

本自移动设备，结构设计简单合理，自移动设备在转向前，支撑结构能够伸出壳体，以将自移动设备支离草坪，能够减小履带与草坪之间的接触摩擦，进而减小履带对草坪的磨损；转向完成后，支撑结构再缩回壳体，自移动设备再继续进行作业，不会影响自移动设备的作业能力，保证自移动设备的工作效果，便于使用。

在其中一实施例中，所述支撑结构从所述壳体底部伸出时，所述履带的接地长度为零。

在其中一实施例中，所述自移动设备包括转向机构，可转动的连接所述壳体与支撑结构，所述支撑结构从所述壳体底部伸出时，所述控制模块控制所述转向机构带动所述壳体绕所述支撑结构转动，使所述自移动设备转向。

在其中一实施例中，所述支撑结构位于所述自移动设备的重心。

在其中一个实施例中，所述自移动设备还包括驱动结构，所述驱动结构安装于所述壳体；所述控制模块与所述支撑结构通过所述驱动结构连接，所述控制模块能够控制所述驱动结构带动所述支撑结构伸出或者缩回。

在其中一个实施例中，所述自移动设备还包括高度传感器，所述高度传感器与所述控制模块电连接；所述控制模块能够控制所述高度传感器检测所述草坪中被修剪物的高度，以控制所述支撑结构的伸出长度。

在其中一个实施例中，所述支撑结构的伸出长度大于等于所述被修剪物的高度。

在其中一个实施例中，所述支撑结构缩回所述壳体，所述支撑结构的端部与所述壳体的底部相平齐。

在其中一个实施例中，所述支撑结构包括支撑杆，所述控制模块能够控制所述支撑杆相对于所述壳体伸出或者缩回所述壳体。

在其中一个实施例中，所述支撑杆的数量为至少两个，至少两个所述支撑杆的截面尺寸依次变化；至少两个所述支撑杆的轴线相重合且套设设置；所述控制模块控制至少两个所述支撑杆依次伸出或依次缩回。

在其中一个实施例中，所述支撑结构还包括支撑底盘，所述底盘设置于所述支撑杆远离所述壳体的一端；所述支撑杆通过所述底盘与所述草坪相接触。

在其中一个实施例中，所述底盘的截面面积为所述支撑杆的截面面积的1.2倍～5倍。

在其中一个实施例中，所述支撑结构为气缸，气缸包括气缸缸体及相对于所述气缸缸体伸出或者缩回的伸缩杆；所述气缸缸体安装于所述壳体，所述伸缩杆能够相对于所述壳体伸出或者缩回。

一种自移动设备的控制方法，所述自移动设备包括壳体；移动模块，安装于壳体；所述移动模块包括履带，由驱动马达驱动以带动所述自移动设备移动，所述自移动设备的控制方法包括步骤：

控制所述自移动设备转向前，控制减小所述履带的接地长度；

控制所述自移动设备完成转向后，控制增大所述履带的接地长度。

在其中一实施例中，所述自移动设备包括轮组，所述履带绕设于所述轮组，所述轮组包括前轮和后轮，所述自移动设备还包括支重轮，所述支重轮位于所述前轮和所述后轮之间；所述自移动设备的控制方法包括步骤：

控制所述自移动设备转向前，控制所述支重轮下降以减小所述履带的接地长度；

控制所述自移动设备完成转向后，控制所述支重轮上升以增大所述履带的接地长度。

在其中一实施例中，所述自移动设备包括轮组，所述履带绕设于所述轮组，所述轮组包括前轮和后轮，所述履带的接地长度为所述前轮与所述后轮在水平方向上的距离；所述自移动设备的控制方法包括步骤：

控制所述自移动设备转向前，控制减小前轮与后轮在水平方向上的距离；

控制所述自移动设备完成转向后，控制增大前轮与后轮在水平方向上的距离。

在其中一实施例中，所述自移动设备包括转向轮，可升降地组配于所述壳体底部；所述自移动设备的控制方法包括步骤：

控制所述自移动设备转向前，控制所述转向轮下降，使得所述履带的一端相较于履带的另一端被抬高；

控制所述自移动设备完成转向后，控制所述转向轮上升，使得所述转向轮的底部高于履带的底部。

在其中一个实施例中，所述控制模块接收转向指令或与预设标准相符合的转向信息，并控制转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；所述控制模块控制所述驱动马达带动移动模块使自移动设备转向。

在其中一个实施例中，当所述转向完成后，所述控制模块控制转向轮由第二位置返回至第一位置。

在其中一个实施例中，所述控制模块控制所述驱动马达带动移动模块使自移动设备转向的步骤之前：

控制模块控制所述驱动马达带动移动模块使自移动设备先后退预设距离。

在其中一个实施例中，所述控制模块控制所述驱动马达带动移动模块使自移动设备转向为：

所述驱动马达使壳体两侧的履带的着地部分实现差速运动，进而带动自移动设备转向。

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、达到预定标准的自移动设备与界限的距离信息、自移动设备与界限的触碰信息、自移动设备与界限的相对位置信息，或控制模块中设置的转向触发开关被触发的信息。

在其中一实施例中，所述自移动设备包括支撑结构，安装于所述壳体；所述自移动设备的控制方法包括步骤：

控制所述自移动设备转向前，控制所述支撑结构从所述壳体底部伸出，以将所述履带的至少部分支离工作平面；

控制所述自移动设备完成转向后，控制所述支撑结构缩回所述壳体。

在其中一个实施例中，所述支撑结构从所述壳体底部伸出时，控制所述壳体绕所述支撑结构转动，使所述自移动设备转向。

附图说明

图1为本发明第一实施例的自移动设备的结构示意图；

图2为图1所示自移动设备直线移动时的示意图；及

图3为图1所示自移动设备转向时的示意图；

图4为图1所示自移动设备的控制模块的示意图；

图5为图1所示自移动设备转向时支重轮与前轮或后轮之间履带接地时的受力示意图；

图6为本发明第二实施例的自移动设备直线移动时的示意图；

图7为图6所示自移动设备转向时的示意图；

图8为本发明第一实施例的自移动设备的控制方法的流程示意图；

图9为本发明第三实施例的自移动设备直线移动时的示意图；

图10为图9所示自移动设备转向时的示意图。

图11为本发明第四实施例的自移动设备转向时的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在两者之间的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在两者之间的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

首先，需要说明的是，履带式自移动设备由于能适用于恶劣的环境，广泛使用于挖掘机、起重机、坦克等重型机械中，也可适用于割草机，以适应高低起伏的草坪。对于挖掘机、起重机、坦克等重型机械而言，由于负载较大，为了保证机器的稳定性，通常尽量增大接地长度，目前行业内对于负载较小的割草机等动力工具中对履带式自移动设备的要求并无相关研究。

请参阅图1，本发明的第一实施例中，自移动设备为自动割草机1，在其他实施例中，自移动设备也可以是自动吸尘器、自动扫雪机等适合无人值守的设备。本实施例中，自动割草机1包括壳体110、移动模块120和切割模块130，移动模块120和切割模块130安装于壳体110。

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。自动割草机1前进时，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。

移动模块120包括轮组，轮组包括前轮123和后轮124，前轮123为引导轮，后轮124为驱动轮；履带122，绕设于轮组，安装于壳体110两侧；驱动马达(下文中也称为行走马达)，驱动移动模块120带动自动割草机1移动。

驱动马达带动驱动轮工作时，使履带122作回转运动的同时能够带动自动割草机1前进。自动割草机1的转向同样通过驱动马达对驱动轮的驱动来实现。方式至少包括以下两种：

方式一、驱动马达设置有一对。壳体110两侧的履带122分别由独立的驱动马达驱动。当需要转向时，两个驱动马达输出不同的转速，使得壳体110两侧的履带122实现差速运动，进而实现自动割草机1的转向。

方式二、驱动马达仅设置有一个，利用差速器使得壳体110两侧的履带122实现差速运动，进而实现自动割草机1的转向。

本实施例中，驱动马达为驱动电机。

切割模块130包括刀盘132和切割刀片133，由切割马达131驱动以执行切割作业。刀盘132绕自身中心轴线旋转，刀盘132在其圆周方向上设置有多个的切割刀片133。切割马达131为切割电机。

本实施例中，自动割草机1还包括控制模块(图未示)和调节装置80。控制模块控制移动模块120带动自动割草机1移动，并控制切割模块130执行切割作业。控制模块还用于控制调节装置80调节履带122的接地长度，使得自动割草机1转向时履带122的接地长度，小于自动割草机1直线移动时履带122的接地长度。

本实施例中，由于自动割草机1在转向时履带122接地长度较小，履带122与草坪的接触面积较小，可减少履带122对草坪的损伤，还可以减小自动割草机1的最小转弯半径，提高机器的通过性，同时根据公式履带转向阻力矩M_μ＝μGL/4，其中，μ为转向阻力系数，G为机器重力，L为履带接地长度，可见履带接地长度越小，转向阻力矩越小，对应的自动割草机1的驱动马达输出功率越小，因此减小履带接地长度还能减小驱动马达的驱动力。

本实施例中，自动割草机1在直线移动时，控制模块控制履带122的接地长度大于或等于300mm。当自动割草机1直线移动时的履带122的接地长度设置为300mm时，可保证自动割草机1具有较好的爬坡、越障能力等。可以理解，自动割草机1直线移动时候，履带122的接地长度可为300mm、350mm、400mm、450mm、500mm等，可根据实际需求设定。

本实施例中，自动割草机1转向时，控制模块控制履带122的接地长度小于300mm。当自动割草机1转向时的履带122的接地长度小于300mm时，有利于驱动马达驱动自动割草机1转向，同时可以将转向半径控制在0.5m以内。可以理解，自动割草机1转向时，控制模块控制履带122的接地长度可为250mm、200mm、150mm、100mm等。

本实施例中，控制模块控制移动模块120带动自动割草机1转向时的转向半径小于等于0.5m。具体地，控制模块控制移动模块120带动自动割草机1转向时的转向半径可为零。

参阅图1-图3，本实施例中，调节装置80包括支重轮125，支重轮125位于前轮123和后轮124之间，履带122包覆支重轮125。具体在本实施例中，可以理解，调节装置80可包括一个、两个或两个以上的支重轮125。

在本实施例中，自动割草机1转向时，履带122的接地长度小于或等于支重轮125与前轮123之间的距离，或者小于或等于支重轮125与后轮124之间的距离。具体地，当只有一个支重轮125时，支重轮125与后轮124之间履带122或支重轮125与前轮302之间的履带122接地；当有两个支重轮125时，两个支重轮125之间的履带122接地，也就是说自动割草机1的履带的接地长度小于前轮123与后轮124之间的距离。

本实施例中，自动割草机1直线移动时，履带122的接地长度为前轮123与后轮124在水平方向上的距离。

本实施例中，调节装置80还包括升降机构，升降机构与支重轮125连接，并可带动支重轮125下降，以减小履带122的接地长度；升降机构可带动支重轮125上升，以增大履带122的接地长度。具体地，履带122包括接地侧1221和与接地侧1221相对的远地侧1222。支重轮125可在接地侧1221和远地侧1222之间移动，以使自动割草机1可分别处于转向和直线移动模式。需要说明的是，履带122的接地侧1221为靠近地面2的一侧，本实施例中为后轮124和前轮123之间并包覆支重轮125的部分。

当自动割草机1转向时，自动割草机1的履带的接地长度小于前轮123与后轮124之间的距离，也就是说支重轮125靠近接地侧1221的一侧与前轮123和后轮124分别位于前轮123与后轮124靠近接地侧1221的一侧的公切线的两侧。当自动割草机1直线移动时，后轮124与前轮123之间的履带122接地，也就是说自动割草机1的履带122的接地长度等于前轮123与后轮124之间的距离，也就是支重轮125靠近接地侧1221的一侧的切线和前轮123与后轮124靠近接地侧1221的一侧的公切线重合。

本实施例中，自动割草机1升降机构包括连接于壳体110的升降驱动件802、推杆804、推杆支架806和支撑支重轮125的支重轮支架808，推杆804一部分连于推杆支架806，另一部分可由升降驱动件802驱动伸缩，支重轮支架808连接于推杆804可伸缩的一端，从而在升降驱动件802的驱动下可驱动支重轮125移动而升降。具体地，升降驱动件802可为电机。升降机构还可包括连接于升降驱动件802和推杆804之间的传动机构，传动机构包括连接于升降驱动件的蜗轮和连接于蜗轮和推杆804之间的蜗杆，蜗杆与蜗轮啮合，从而在升降驱动件的转动下支重轮125可做直线移动。可以理解，传动机构也可以是丝杠螺母结构等其他结构。

本实施例中，请参阅图4，调节装置80还包括感测元件，感测元件用于感测自动割草机1是否需要改变状态，控制模块用于根据感测元件感测的状态控制升降驱动件802，从而控制支重轮125的位置。具体地，感测元件包括界限侦测传感器，界限侦测传感器包括障碍感测传感器，当感测元件感测到边界或有障碍物时，自动割草机1需要转向，控制模块可根据感测元件感测的状态控制升降驱动件802启动，并控制支重轮125向远离履带122的远地侧1222的方向移动，以减小自动割草机1的履带122的接地长度，转向完成后，控制模块再控制升降驱动件802反向转动，从而控制支重轮125向靠近履带122的远地侧1222的方向移动，以增大自动割草机1的履带122的接地长度。这样，自动割草机1可根据行走环境的实际情况，适时改变其接地长度，既能保证正常行走时的稳定性，也能保证转向时不损伤草坪及良好的通过性，可极大地满足使用者的需求。可以理解，调节装置80也可根据其他实际需要自主转向，而不依赖于感测元件的感测方可转向。

本实施例中，自动割草机1的重心与支重轮125的中心沿所述自动割草机1的移动方向的距离小于或等于100mm，使自动割草机1的重心所在的竖直直线与支重轮125的中心所在的竖直直线相距一个较小的范围。这样，可利于自动割草机1在转弯状态时在仅支重轮125接地时尽可能地保持机器平衡，尽可能地保持在仅支重轮125接地的线接触状态，即使不处于上述线接触状态也可使自动割草机1对履带的压力集中在支重轮处，从支重轮至前轮(或后轮)的压力逐渐减小，因此此时磨草程度仍然较小。在另一实施例中，自动割草机1的重心与支重轮125的中心沿所述自动割草机1的移动方向的距离为零。为自动割草机1在转向时尽量处于履带122与地面为线接触，优选地，自动割草机1的重心所在的竖直直线与支重轮125的中心所在的竖直直线重合。具体地，自动割草机1的重心所在的竖直直线与支重轮125的中心所在的竖直直线重合包括两种情况，一种是自动割草机1的重心与支重轮125重合；另一种是支重轮125位于自动割草机1的重心所在的竖直直线上。上述竖直直线是指与水平面垂直的方向。

当自动割草机1转向时，可能存在两种情况，第一种情况是减小对草坪的损伤最为理想的状态，即仅支重轮125处的履带122接地，亦即履带122与地面为线接触，此时接触面积最小，对草坪损伤最小，此时自动割草机1的转弯半径可为零，基本为原地转向；第二种情况是，当有一个支重轮125时，支重轮125与后轮124之间的接地侧1221一侧的履带122或支重轮125与前轮302之间的接地侧1221一侧的履带122接地，当有两个支重轮125时，两个支重轮125之间的接地侧1221一侧的履带122接地，也就是说自动割草机1的履带的接地长度小于前轮302与后轮304之间的距离。磨草程度由履带的滑移量决定，滑移量越大，磨草越严重，而滑移量与履带的接地长度成正比，与自动割草机的转向半径成反比，因此，履带接地长度长时，须控制自动割草机的转向半径大于预设值。在上述第一种情况下，转向时的线接触是不稳定的，自动割草机可能前倾，即转换到上述第二种情况，虽然前轮接地，但由于自动割草机的重心与支重轮中心所在竖直直线重合或相距距离较小，压力集中在支重轮处或在支重轮附近，从支重轮至前轮的压力逐渐减小，因此此时磨草程度仍然较小，远小于压力在前轮与支重轮之间平均分布情况下的磨草程度；机器后倾的情况相同，具体压力分布请参阅图5。

本实施例中，自动割草机1的后轮124和前轮123分别可转动连接于壳体110的两相对端。

请参阅图6和图7，在本发明第二实施例中，履带122的接地长度为前轮123与后轮124在水平方向上的距离，调节装置80包括水平调节机构，调节前轮123与后轮124在水平方向上的距离。

本实施例中，调节装置80还包括托轮126，托轮126位于前轮123和后轮124之间，自动割草机1转向时，前轮123和后轮124之间的距离较小(见图7)，自动割草机1直线移动时，前轮123和后轮124之间的距离较大(见图6)。

本实施例中，后轮124可相对前轮123水平移动地设置，水平调节机构与托轮126连接，并可带动托轮126上下移动，以带动后轮124水平移动，从而调节前轮123与后轮124在水平方向上的距离。可以理解，也可设置为前轮302可水平移动地设置。

请参阅图8，本发明还提供一种自动割草机1的控制方法，该自动割草机1的控制方法包括以下步骤：

S110：控制自动割草机1转向前，控制减小所述履带122的接地长度；

S130：控制自动割草机1完成转向后，控制增大所述履带122的接地长度。

在其中一实施例中，自动割草机1包括支重轮125，支重轮125位于前轮123和后轮124之间，该自动割草机1的控制方法还包括以下步骤：

控制自动割草机1转向前，控制支重轮125下降以减小履带122的接地长度；

控制自动割草机1完成转向后，控制支重轮125上升以增大履带122的接地长度。

在另一实施例中，履带122的接地长度为前轮123与后轮124在水平方向上的距离；该自动割草机1的控制方法包括步骤：

控制自动割草机1转向前，控制减小前轮123与后轮124在水平方向上的距离；

控制自动割草机1完成转向后，控制增大前轮123与后轮124在水平方向上的距离。

本实施例中，该自动割草机1的控制方法还包括位于步骤S110之前的步骤：

感测自动割草机1的行走环境并根据行走环境判断其是否需要转弯。

本实施例中，感测自动割草机1的行走环境并根据行走环境判断其是否需要转弯的步骤S100具体为：感测是否有障碍物，如果感测到有障碍物则判断需要转弯，如果感测没有障碍物则不需要转弯。

参阅图9和图10，本发明的第三实施例中，自动割草机1包括转向轮150，设置在壳体110底部。转向轮150可升降地安装在壳体110底部。在控制模块的控制下，转向轮150在壳体110的高度方向上具有如图9所示的第一位置，及如图10所示的第二位置。在第一位置，转向轮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，转向轮150相对于壳体110下降，转向轮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，转向轮150下降后将代替履带122的一端来支撑自动割草机1。

控制模块在接收到转向指令或转向信息时，控制转向轮150的位置及控制驱动马达给予履带122的动力输出。具体地，当自动割草机1需要转向时，控制模块使转向轮150由第一位置下降到第二位置，同时控制模块控制驱动马达使壳体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差速运动带动自动割草机1转向时，履带122对草皮的损伤较小。转向完成后，控制模块使转向轮150由第二位置升到第一位置，不影响继续前进割草。

当驱动轮设置为靠近壳体110后端时，由于自动割草机1整体后部相对较重，转向轮150偏心地设置在壳体110底部，其通常设置靠近壳体110的前端。转向轮150下降到其第二位置时，转向轮150将壳体110的前端抬高。转向轮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。但也可以是转向轮150将壳体110的后端抬高。

另外，无论驱动轮的位置靠近壳体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。

转向轮150的数量为一个，转向轮150设置在壳体110的前端的中间位置，以便代替履带122支撑自动割草机1时有较好的稳定性。转向轮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共同支撑自动割草机1，使自动割草机1有4个以上的支撑点，保证转向时具有较好的稳定性。多个转向轮150可以沿直线均布，也可以是几个转向轮150形成三角形或圆形的支撑。

本实施例中，转向轮150为万向轮。

本实施例中，自动割草机1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。

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。

参阅图9或图10，自动割草机1包括界限侦测传感器162。界限侦测传感器162用以监测自动割草机1与界限之间的位置信息。控制模块根据界限侦测传感器162所接收到的位置信息控制转向轮150在其第一位置与第二位置之间转换。控制模块判断需要转向时，控制转向轮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。

界限侦测传感器162用于侦测自动割草机1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。界限侦测传感器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。

界限侦测传感器162可以是距离传感器。当距离传感器检测到自动割草机1与界限之间的距离达到预定标准时，控制模块即控制转向轮150由第一位置运动到第二位置，并控制驱动马达使壳体110两侧的履带122实现差速运动，从而实现转向。

界限侦测传感器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，控制模块即控制转向轮150由第一位置运动到第二位置，并控制驱动马达使壳体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，界限侦测传感器162还可以是成对设置在壳体110上的位置传感器。自动割草机1在界限附近工作时，控制模块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，控制模块就判断该传感器已经出界，即控制转向轮150由第一位置运动到第二位置，并控制驱动马达使壳体110两侧的履带122实现差速运动，从而实现转向。

本发明中，在自动割草机1转向之前，控制模块先控制驱动马达带动移动模块120后退一定的距离，使自动割草机1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，如界限侦测传感器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。转向轮150的下降可以在后退的过程中完成，以节约转向的用时。

自动割草机1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传感器162的侦测结果，可以随时转向。

具体地，控制模块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，控制模块即控制转向轮150由第一位置运动到第二位置，并控制驱动马达使壳体110两侧的履带122实现差速运动，从而实现转向。

当然，上述结构也可以应用于人为控制的割草机，例如，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传感器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，控制模块使转向轮150由第一位置运动到第二位置，使转向轮150着地接下来能够发挥辅助转向的作用。

本实施中，控制模块包括一个控制器，用以控制转向轮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，也可以是控制模块有多个控制器，其中转向轮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。

当转向轮150有多个时，可以设置同样数量的控制器来分别控制各转向轮。也可以是利用一个控制器同时控制所有的转向轮；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：

S210、控制模块接收转向指令或符合预设标准的转向信息，并控制转向轮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。

当割草机为自动割草机1时，转向信息由界限侦测传感器162自动实时监测获取。割草机为非自动割草机1时，转向指令则由操作人员操控发出。

S220、控制模块控制驱动马达带动移动模块120使割草机转向。

控制模块控制驱动马达带动移动模块120使割草机转向为：驱动马达使壳体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，控制模块先控制驱动马达使移动模块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，控制模块控制转向轮150由第二位置运动至第一位置，使转向轮150不影响履带122接下来的正常行走。

综上，本实施例的自动割草机1及其转向方法，壳体110底部设置有转向轮150，自动割草机1需要转向时控制转向轮150下降，并将履带122的一端抬高离地，利用转向轮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。

参见图11，本发明的第四实施例中，自动割草机1包括支撑结构300，支撑结构300安装于壳体110中。通过支撑结构300使得壳体110的底部与草坪之间存在一定的距离。这样，自动割草机1在转向时，由于上述距离的存在，使得履带122不与草坪相接触，避免履带122磨坏草坪。

同时，支撑结构300能够相对于壳体110伸出或者缩回壳体110。也就是说，支撑结构300可以做伸缩运动。当自动割草机1需要转向时，支撑结构300才工作，此时支撑结构300伸出壳体110。当自动割草机1不需要转向时或者转向完成后，支撑结构300缩回壳体110。这样能够避免支撑结构300对自动割草机1的修剪作业产生干涉，保证自动割草机1在修剪草坪时，支撑结构300不会与草坪相接触，保证自动割草机1运行平稳，保证自动割草机1的修剪效果，便于使用。

支撑结构300能够从壳体110的底部相对于壳体110伸出，以将履带122或部分履带122支离草坪。需要说明的是，支撑结构300从壳体110的底部伸出后，支撑结构300能够将履带122支离草坪，这样，能够对自动割草机1进行转向操作，以避免履带122与草坪相接触。自动割草机1进行转向操作时，壳体110绕支撑结构300转动，转向完成后支撑结构300缩回壳体110。具体的，自动割草机1需要转向前，支撑结构300从壳体110的底部伸出，此时，壳体110的底部与草坪之间存在空间，使得履带122不与草坪相接触，避免自动割草机1转向时履带122损坏草坪。当自动割草机1转动到所需位置后，支撑结构300缩回壳体110，此时，自动割草机1可以继续对草坪进行修剪作业。自动割草机1在转向时，仅仅通过支撑结构300与草坪相接触来实现，这样，能够避免履带122与草坪相接触，从而避免自动割草机1转向时履带122对草坪的损坏。当然，支撑结构300将履带122支离草坪后还可以进行除转向外的其他操作。

需要说明的是，自动割草机1的转动运动是绕支撑结构300进行的，不会带动支撑结构300一同转动，支撑结构300不会与草坪之间产生摩擦，损坏草坪。当然，壳体110也可以带动支撑结构300一同转动，由于支撑结构300与草坪的接触面积明显要小于履带122与草坪的接触面积，因此，对草坪的损伤小。

本实施例中，控制模块与支撑结构300通过驱动结构连接，控制模块控制驱动结构带动支撑结构300伸出或者缩回。自动割草机1需要转向时，控制模块控制驱动结构带动支撑结构300伸出壳体110的底部，使得支撑结构300将壳体110支撑起来；自动割草机1完成转向后，控制模块控制驱动结构带动支撑结构300缩回壳体110。

控制模块还与转向机构连接，控制模块控制转向机构驱动壳体110自动转动。控制模块能控制转向机构使壳体110转动所需的角度。并且，转向机构还能够保证壳体110的转向与支撑结构300不会发生干涉，保证壳体110转向平稳。转向机构包括轴承，轴承安装于支撑结构300上。转向机构在控制壳体110转动时，轴承能够使得支撑结构300与转向机构的其他部件不会发生干涉，保证壳体转向平稳。

进一步地，自动割草机1还包括高度传感器，高度传感器与控制模块电连接。控制模块能够控制高度传感器检测草坪中被修剪物的高度，以控制支撑结构300的伸出长度。在本发明中，控制模块能够控制高度传感器检测草坪上草的实际高度，高度传感器将草的实际高度信号传输给控制模块，控制模块再控制驱动结构带动支撑结构300伸出所需的长度，以避免履带122与草坪相接触。当然，在本发明的其他实施例中，控制模块也控制支撑结构300伸出固定的长度，比如支撑结构300固定伸出60mm～80mm，以达到避免履带122与草坪相接触的目的。

再进一步地，支撑结构300的伸出长度大于等于被修剪物的高度。也就是说，支撑结构300的伸出长度应当大于等于草坪上草的高度。支撑结构300伸出壳体110后，能够将壳体110支撑起来，使得履带122与草坪之间的距离大于等于草的高度，这样，壳体110在转向时，履带122不会与草坪中的草相接触，进而避免草坪损坏。

更进一步地，支撑结构300缩回壳体110，支撑结构300的端部与壳体110的底部相平齐。也就是说，支撑结构300缩回壳体110后，支撑结构300的端部与壳体110的底部在同一平面内。这样，自动割草机1在进行修剪作业时，支撑结构300不会对草坪产生影响。同时，支撑结构300无需缩回壳体110中，减少支撑结构300的运动行程，提高效率。

作为一种可实施方式，支撑结构300位于自动割草机1的重心。由于支撑结构300将壳体110支撑起来后，支撑结构300承载自动割草机1的全部重量。为避免壳体110在转向时发生偏坠现象，保证自动割草机1转动平稳，支撑结构300应当位于自动割草机1重心位置，保证支撑结构300支起壳体110后，壳体110能够保持平衡。

作为一种可实施方式，支撑结构300包括支撑杆310，控制模块能够控制支撑杆310相对于壳体110伸出或者缩回壳体110。在本实施例中，壳体110是通过支撑杆310支撑起来的，并通过控制模块控制支撑杆310伸出或者缩回。并且，支撑杆310的截面形状可以为多边形、圆形或椭圆形。

当然，支撑杆310的数量也可以为至少两个，至少两个支撑杆310的截面尺寸依次变化；至少两个支撑杆310的轴线相重合且套设设置；控制模块控制至少两个支撑杆310依次伸出或依次缩回。也就是说，支撑结构300的伸出长度为支撑杆310的长度的至少两倍，这样，能够增加支撑杆310的长度范围，使得本发明的壳体110能够被支撑起任意高度。

支撑杆310的数量为至少两个时，支撑杆310的截面尺寸逐渐增加，截面尺寸最大的支撑杆310位于最外侧，截面尺寸最小的支撑杆310位于最内侧。按照支撑杆310的截面尺寸从大到小，使支撑杆310从外到内排布。

进一步地，支撑结构300还包括支撑底盘320，底盘320设置于支撑杆310远离壳体110的一端。支撑杆310通过底盘320与草坪相接触。由于支撑结构300将壳体110支撑起来后，支撑结构300承载自动割草机1的全部重量。若仅由支撑杆310支撑壳体110，支撑杆310远离壳体110的一端可能会陷入草坪中，容易损坏草坪。底盘320能够增加支撑杆310与草坪的接触面积，避免壳体110的重量集中，保证支撑结构300的支撑效果，避免支撑结构300陷入草坪中，进而避免损坏草坪。

再进一步地，底盘320的截面面积为支撑杆310的截面面积的1.2倍～5倍。通过底盘320增加支撑结构300与草坪的接触面积，便于支撑结构300支撑壳体110。若底盘320的截面面积过小，底盘320的支撑效果与支撑杆310的支撑效果相差不大。若底盘320的截面面积过大，会影响壳体110的修剪作业，同时，还会增加壳体110的尺寸。底盘320的高度为支撑杆310的截面面积的0.15倍～0.6倍，以便于支撑结构300的伸出与缩回。

并且，在本发明中，底盘320还可以为镂空结构，即底盘320与草坪相接触处存在镂空。也就是说，底盘320与草坪相接触的面积小于底盘320的面积。这样能够减小底盘320与草坪的接触面积，避免损坏草坪，降低对草坪的影响。

作为一种可实施方式，支撑结构300为气缸，气缸包括气缸缸体及相对于气缸缸体伸出或者缩回的伸缩杆。气缸缸体安装于壳体110中，伸缩杆能够相对于壳体110伸出或者缩回。通过气缸也能够将壳体110支撑起来，便于壳体110的转向操作，进而避免磨坏草坪。

驱动结构可以为齿轮传动结构，也可以为泵。当支撑结构300为支撑杆310时，可以通过齿轮传动结构等驱动支撑结构300伸出与缩回。当支撑结构300为气缸时，可以通过泵驱动伸缩杆伸出与缩回。当然，驱动结构还可以为其他能够驱动支撑结构300能够实现伸出与缩回的结构。

本发明的自动割草机1也可以为除履带式割草机以外的其他类型的割草机，避免割草机在转向时与草坪相接触，进而避免损坏草坪，便于使用。在本发明中，自动割草机1优选履带式割草机。

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本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 (7)

1.一种自移动设备，包括：壳体；移动模块，安装于壳体，所述移动模块包括履带和具有前轮、后轮的轮组，由驱动马达驱动以带动所述自移动设备移动；其特征在于，所述自移动设备为自动割草机，所述自移动设备还包括控制模块和调节装置，所述控制模块控制所述调节装置调节所述履带的接地长度，使得所述自移动设备转向时所述履带的接地长度，小于所述自移动设备直线移动时所述履带的接地长度；所述调节装置包括转向轮，可升降地组配于所述壳体底部，在水平方向上所述转向轮位于所述前轮和所述后轮之间，且靠近所述前轮，所述转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，所述转向轮的底部高于履带的底部，在所述第二位置，所述转向轮使所述履带的一端相较于履带的另一端被抬高；所述自移动设备转向时，控制模块控制所述转向轮位于第二位置，所述自移动设备直线移动时，控制模块控制所述转向轮位于第一位置。

2.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述自移动设备直线移动时，所述控制模块控制所述履带的接地长度大于或等于300mm。

3.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述自移动设备转向时，所述控制模块控制所述履带的接地长度小于300mm。

4.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述控制模块控制所述移动模块带动所述自移动设备转向时的转向半径小于等于0.5m。

5.根据权利要求4所述的自移动设备，其特征在于，所述控制模块控制所述移动模块带动所述自移动设备转向时的转向半径为零。

6.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述壳体包括沿自移动设备移动方向的前部和后部，所述转向轮组配于所述壳体的前部。

7.一种自移动设备的控制方法，所述自移动设备包括壳体；移动模块，安装于壳体；所述移动模块包括履带和具有前轮、后轮的轮组，由驱动马达驱动以带动所述自移动设备移动；其特征在于，所述自移动设备为自动割草机，所述自移动设备还包括转向轮，可升降地组配于所述壳体底部，在水平方向上所述转向轮位于所述前轮和所述后轮之间，且靠近所述前轮，所述自移动设备的控制方法包括步骤：控制所述自移动设备转向前，控制减小所述履带的接地长度，所述转向轮下降，使得所述履带的一端相较于履带的另一端被抬高；控制所述自移动设备完成转向后，控制增大所述履带的接地长度，所述转向轮上升，使得所述转向轮的底部高于履带的底部。

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