CN108064539A - 电动工具及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电动工具，其特征在于：包括主体、设置于所述主体上的草高识别器以及控制装置，所述草高识别器与所述控制装置连接，用于识别当前草高并将当前草高发送至所述控制装置，所述控制装置根据当前草高与预设的保留草高的差值确定需要切割的切割草长，并将所述电动工具的当前工作参数调整至与所述切割草长对应的目标工作参数。本发明电动工具由于切割草长与电动工具的目标工作参数对应，在需要切割的切割草长发生变化时，能够根据当前切割草长确定目标工作参数，提高工作效率降低，也能够避免当切割草长较短甚至无需切割时，电动工具仍保持较快的转速/转矩，而造成资源浪费。本发明还提供一种电动工具控制方法。

Description

电动工具及控制方法

技术领域

本发明涉及园林修整工具，特别涉及一种电动工具及其控制方法。

背景技术

割草机是一种用于切割草被、植被等，修剪杂草和处理平整绿化草坪的移动设备。割草机因操作简单，节省人力与时间，从而被广泛应用，例如可应用于公园草地、绿化带、工厂草地、高尔夫球场等场所的草坪修剪和杂草清理。

但是在不同的草地，杂草的类型和高度都是不同的，割草机在工作过程中始终以一定的工作参数进行切割，而无法根据当前需要切割的草的高度即时调整割草机的切割/驱动能力。如此，当需要切割的草的高度较高时，割草机可能仍以较小的驱动力进行割草工作，造成切割效率降低；而当需要切割的划的高度较低或无需要切割时，割草机可能仍以较大的驱动力进行割草工作，造成资源浪费。

发明内容

基于此，有必要提供一种可以根据草高自动调节切割/驱动能力的电动工具。

还有必要提供一种该电动工具控制方法。

一种电动工具，其包括主体、设置于所述主体上的草高识别器以及控制装置，所述草高识别器与所述控制装置连接，用于识别当前草高并将当前草高发送至所述控制装置，所述控制装置根据当前草高与预设的保留草高的差值确定需要切割的切割草长，并将所述电动工具的当前工作参数调整至与所述切割草长对应的目标工作参数。

在其中一个实施例中，所述草高识别器包括传感器及与所述传感器连接的计算器，所述传感器用于检测其与草尖之间的间隔距离，所述计算器用于根据所述传感器的初始高度与所述间隔距离之间的差值获得当前草高。

在其中一个实施例中，所述电动工具包括控制面板，所述传感器的所述初始高度及所述预设的保留草高通过所述控制面板输入。

在其中一个实施例中，所述传感器为固定设置于所述主体上，所述传感器根据发射与接收超声波/激光信号的时间差计算其自身与草尖之间的间隔距离，所述计算器用于根据所述传感器的初始高度与所述间隔距离之间的差值获得当前草高。

在其中一个实施例中，所述传感器可移动地设置于所述主体上，其在相对所述主体移动的同时检测是否存在草信号；当检测存在草信号时，所述计算器根据所述传感器的所述初始高度和移动距离计算当前草高。

在其中一个实施例中，当未检测到草信号时，所述传感器继续移动并检测，直到移动至设定高度，并当处于设定高度仍未检测到草信号时返回至所述初始高度。

在其中一个实施例中，所述传感器相对所述主体由所述初始高度以每一定时间内移动预设距离进行移动，所述计算器获取所述传感器移动的次数，并根据移动的次数和每次移动的预设距离计算所述移动距离，以根据所述初始高度与所述移动距离之间的间隔距离，以获取当前草高。

在其中一个实施例中，所述主体包括工作头及为所述工作头提供驱动力的工作头动力件，所述当前工作参数包括所述工作头动力件的当前工作转速；所述控制装置根据当前草高与预设的保留草高之间的差值确定的所述切割草长大于零时，将所述工作头动力件的当前工作转速提高或降低至与所述切割草长对应的目标工作转速；且所述控制装置还根据当前草高与预设的保留草高之间的差值确定的所述切割草长小于或等于零时，将所述工作头动力件的当前工作转速降低至与所述切割草长对应的目标工作转速或停止。

在其中一个实施例中，所述电动工具还包括行走轮及为所述行走轮提供驱动力的行走动力件，所述当前工作参数还包括所述行走动力件的当前加速度；所述控制装置还根据当前草高与预设的保留草高之间的差值确定的所述切割草长小于或等于零时，提高所述行走动力件的当前加速度。

一种电动工具控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

获取当前草高；

根据当前草高与预设的保留草高的差值确定需要切割的切割草长；

根据切割草长将电动工具的当前工作参数调整至与切割草长对应的目标工作参数。

在其中一个实施例中，所述电动工具包括传感器，其中获取当前草高包括以下步骤：

所述传感器检测其与草尖之间的间隔距离；

根据所述传感器的初始高度与所述间隔距离之间的差值获得当前草高。

在其中一个实施例中，其中所述传感器检测其与草尖之间的间隔距离包括以下步骤：

所述传感器向下移动，并检测是否存在草信号；

当存在草信号时，根据所述传感器的初始高度与移动距离之间的差值获取当前草高。

在其中一个实施例中，其中所述传感器检测其与草尖之间的间隔距离还包括以下步骤：

当未检测到草信号时，判断所述传感器是否移动至设定高度；

当已移动至设定高度，则返回至所述初始高度；

当未移动至设定高度，则所述传感器继续移动，并检测是否存在草信号。

在其中一个实施例中，所述传感器以每一定时间内移动预设距离相对向下移动，且所述移动距离根据所述传感器的移动次数和每次移动的预设距离进行计算

在其中一个实施例中，根据切割草长将电动工具的当前工作参数调整至与切割草长对应的目标工作参数包括以下步骤：

当所述切割草长大于零时，将工作头动力件的当前工作转速提高或降低至与所述切割草长对应的目标工作转速；

当所述切割草长小于或等于零时，将所述工作头动力件的当前工作转速降低至与所述切割草长对应的目标工作转速或停止。

在其中一个实施例中，当所述切割草长小于或等于零时，将所述工作头动力件的当前工作转速降低至与所述切割草长对应的目标工作转速或停止包括以下步骤：

提高行走动力件的当前加速度。

在其中一个实施例中，根据切割草长将电动工具的当前工作参数调整至与切割草长对应的目标工作参数包括以下步骤：

预先对切割草长设置N个阈值，且N个阈值对应构成不同的设定区域，每个设定区域对应不同的目标工作转速；

将当前切割草长依次与阈值进行比较，确定当前切割草长所属的设定区域，得到对应的目标工作转速。

本发明电动工具通过根据当前草高与预设的保留草高的差值确定需要切割的切割草长，以控制电动工具调整至目标工作参数。由于切割草长与电动工具的目标工作参数对应，在需要切割的切割草长发生变化时，能够根据当前切割草长确定目标工作参数，从而避免当切割草长较长使电动工具负载变大时，电动工具的转速/转矩变慢，使得工作效率降低，也能够避免当切割草长较短甚至无需切割时，电动工具仍保持较快的转速/转矩，而造成资源浪费。因此，该电动工具能够自动调整切割/驱动能力，有效提高工作效率，并节省资源。

附图说明

图1为本发明电动工具的模块示意图；

图2为所示电动工具控制方法的流程图；及

图3为图1所示电动工具控制方法中获取当前草高步骤的流程图。

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居中的元件。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居中元件。

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。

请参照图1，本发明较佳实施例中，电动工具100包括主体(图未示)、工作头(图未示)、草高识别器10以及控制装置30。其中，主体包括工作头及为工作头提供驱动力的工作头动力件(图未示)。在本具体实施例中，电动工具100可为割草机或打草机，工作头为电动工具100的切割刀具或打草绳，工作头动力件为用于驱动切割工具或打草绳旋转的电机。

草高识别器10与控制装置30连接，用于识别当前草高并将当前草高发送至控制装置30。具体地，草高识别器10包括传感器11及与传感器11连接的计算器13。传感器11用于检测其与草尖之间的间隔距离d₁，计算器13用于根据传感器11的初始高度D与间隔距离d₁之间的差值获得当前草高d。

在本具体实施例中，电动工具100上设置有与草高识别器10连接的控制面板，传感器11的初始高度D可由操作人员在使用时通过控制面板输入，计算器13读取操作人员输入的初始高度D并存储。可以理解地，传感器11的初始高度D亦可为出厂设置数据或由其它测距装置获取后传送至草高识别器10亦可，在此不作限定。

在其中一个实施例中，传感器11固定设置于主体上，即传感器11相对于地面的高度固定，传感器11通过检测其与草尖之间的间隔距离d₁并发送至计算器13，计算器13获取传感器11的初始高度D并计算初始高度D与间隔距离d₁之间的差值(即D-d₁)，以获取当前草高d。

在其中另一个实施例中，传感器11可移动地设置于主体上，其在相对主体移动的同时检测是否存在草信号；当检测存在草信号时，计算器13根据传感器11的初始高度和移动距离计算当前草高d。

具体地，传感器11从初始高度D以每一定时间内预设的距离d₂向下移动，并检测是否存在草信号；若检测存在草信号，计算器13获取传感器11向下移动的次数X，并计算初始高度D与草尖之间的间隔距离d₁(此时，d₁＝(X×d₂)，以获取当前草高d(即D-d₁)。若未检测到草信号，传感器11继续以每一定时间内以预设的距离d₂向下移动，直到移动至设定高度，并当处于设定高度仍未检测到草信号时返回至初始高度。如此，即表明此处草高未超过需要保留的草高，而无需要进行割草工作。其中，判断传感器11是否移动至设定高度，可以通过在设定高度设置额外传感器或者在此位置设置对应的限位机械结构亦可，在此不作限定。

在本具体实施例中，传感器11为超声波测距传感器或激光测距仪，其根据发射与接收超声波/激光信号的时间差计算其自身与草尖之间的距离。设定高度为操作人员通过控制面板设定的需要保留的草高，控制装置30读取操作人员输入的预设的保留草高并存储，如此以保证切割后的草高保持一致。可以理解地，在其它一些实施例中，传感器11可为其它测距仪，设定高度可以根据当前草况而定，在些不作限定。

控制装置30用于根据当前草高与预设的保留草高的差值确定需要切割的切割草长，并将电动工具100的当前工作参数调整至与切割草长对应的目标工作参数。

具体地，当前工作参数是指电动工具100在当前工作状态下的工作参数，例如，当前工作电流、当前工作电压、当前工作转速、当前扭矩以及当前加速度等。其中，在输出功率恒定的情况下，电动工具100在负载增大时，电流减小，电压减小，转速变慢，扭矩减小。

在本具体实施例中，当前工作参数包括工作头动力件的当前工作转速；控制装置30根据当前草高d与预设的保留草高之间的差值确定的切割草长大于零时，将工作头动力件的当前工作转速提高或降低至与切割草长对应的目标工作转速。例如，在当前草高均大于保留草高而需要进行切割工作时，割草机由草高较低的草坪切换至草高较高的草坪时，需要切割的切割草长变大，也就是说，割草机的负载变大时，转速降低，此时，若仍以较原来的切割速度进行切割，切割效率慢。而采用本实施例的电动工具100当需要切割的切割草长变大时，控制动力件的当前转速(亦即目标工作参数)调整至与草况对应的较大的转速，从而使适应负载大的草况，提高打草机的切割效率。同理，当割草机由草高较高的草坪切换至草高较低的草坪时，需要切割的切割草长变小时，控制动力件的当前转速(亦即目标工作参数)调整至与草况对应的较小的转速，节省电量并提升切割效率。

控制装置30还根据当前草高d与预设的保留草高之间的差值确定的切割草长小于或等于零时，即表明当前草高d小于预设的保留草高，而无需进行切割工作，此时控制装置30将工作头动力件的当前工作转速降低至与切割草长小于或等于零时对应的目标工作转速，或者控制装置30直接将工作头动力件的当前工作转速降低至零，即停止节省电量，提升切割效率。

上述切割草长与目标工作转速的对应关系可通过预先对切割草长设置N个阈值，且N个阈值对应构成不同的设定区域，每个设定区域对应不同的目标工作转速。在控制装置30获取当前切割草长后，将当前切割草长依次与阈值进行比较，确定当前切割草长所属的设定区域，得到对应的目标工作转速。其中，在切割草长大于零时，设定区域可为与切割草长不同阈值对应的多个；在切割草长小于或等于零时，设定区域可整体直接设置为一个，或直接设置为零即可。

进一步地，电动工具100还包括设置于主体下方的行走轮及为行走轮提供驱动力的行走动力件。当前工作参数还包括行走动力件的当前加速度，控制装置还根据当前草高与预设d的保留草高之间的差值确定的切割草长小于或等于零时，同时提高行走动力件的当前加速度，以驱动电动工具100整体加速通过对应区域的草坪，以提高切割效率。

可以理解地，在其它一些实施例中，可通过对工作头动力件的当前工作参数和行走动力件的当前工作参数中任意一者或两者进行调整，以节省电量并实现提高电动工具100的切割效率的作用即可，在此不作限定。

本实施例的电动工具100，通过根据当前草高与预设的保留草高的差值确定需要切割的切割草长，以控制电动工具调整至目标工作参数。由于切割草长与电动工具的目标工作参数对应，在需要切割的切割草长发生变化时，能够根据当前切割草长确定目标工作参数，从而避免当切割草长较长使电动工具负载变大时，电动工具的转速/转矩变慢，使得工作效率降低，也能够避免当切割草长较短甚至无需切割时，电动工具仍保持较快的转速/转矩，而造成资源浪费。因此，该电动工具能够自动调整切割/驱动能力，有效提高工作效率，并节省资源。

本发明还提供一种电动工具的控制方法，例如，打草机、割草机等。具体地，如图2所示，该方法包括以下步骤：

S101：获取当前草高。

具体地，采用传感器11检测其与草尖之间的间隔距离d₁，根据传感器11的初始高度D与间隔距离d₁之间的差值获得当前草高d。其中，初始高度D在本具体实施例中，可以由操作人员在使用时通过控制面板输入并存储，间隔距离d₁可由传感器11直接测量获得，或者通过传感器11由初始高度D以每一定时间内预设的距离d₂向下移动获得。

请参看图3，在其中一个实施例中，当间隔距离d₁由传感器11移动获得时，步骤S101包括：

S1010：传感器11向下移动，并检测是否存在草信号。具体地，传感器11以每一定时间内预设的距离d₂向下移动，并检测是否存在草信号；若存在草信号，执行步骤S1012；若未检测到草信号，执行步骤S1014。

S1012：获取传感器11向下移动的次数X，并计算初始高度D与草尖之间的间隔距离d₁＝(X×d₂)，以根据初始高度D与间隔距离d₁之间的差值获取当前草高d＝D-d₁。

S1014：判断传感器11是否移动至设定高度，若已移动至设定高度，则返回至初始高度；若否，则继续执行步骤S1010。

这样，传感器11在往下移动的过程中，同时进行草信号检测；以传感器11在检测到草信号后其向下移动的距离即为传感器11与草尖之间的间隔距离；若当传感器11移动至设定高度后，仍未检测到草信号，即表明此处草高低于或等于保留草高，而无需进行割草工作。在本具体实施例中，设定高度与操作者预设的保留草高相等。

S102：根据当前草高与预设的保留草高的差值确定需要切割的切割草长。

具体地，切割草长即为电动工具100需要切割的除保留草高之外的草高。因草坪中草况不同，为保证切割后草高一致，需要切割的草长的长度不一，此时电动工具100在进行割草工作时的负载亦会随时变化。

S104：根据切割草长将电动工具的当前工作参数调整至与切割草长对应的目标工作参数。

具体地，当前工作参数是指电动工具100在当前工作状态下的工作参数，例如，当前工作电流、当前工作电压、当前工作转速、当前扭矩或当前加速度等。在本具体实施例中，当前工作参数为工作头动力件的转速和行走动力件的加速度中的一者或两者。

其中，预先设定不同切割草长与目标工作参数的对应关系。一种实施方式的不同切割草长与目标工作参数的对应关系为切割草长与目标工作参数曲线，根据不同切割草长与目标工作参数曲线确定当前切割草长所对应的目标工作参数。在另一种实施方式中，预先设定不同的阈值，以及根据阈值划分的设定区间对应的目标工作参数。通过将当前切割草长与阈值进行比较，确定所属设定区域，从而得到对应的目标工作参数。

在本实施例中，当前切割草长与目标工作转速的对应关系可通过以下方式获得：预先对切割草长设置N个阈值，且N个阈值对应构成不同的设定区域，每个设定区域对应不同的目标工作转速。将当前切割草长依次与阈值进行比较，确定当前切割草长所属的设定区域，得到对应的目标工作转速。

具体地，步骤104包括以下步骤：

当切割草长大于零时，将工作头动力件的当前工作转速提高或降低至与切割草长对应的目标工作转速；

当切割草长小于或等于零时，将工作头动力件的当前工作转速降低至与切割草长对应的目标工作转速或停止，以节省电量，提高电动工具100的切割效率。

在其中一个实施例中，当所述切割草长小于或等于零时，将所述工作头动力件的当前工作转速降低至与所述切割草长对应的目标工作转速或停止还包括以下步骤：

提高行走动力件的当前加速度，如此使电动工具100整体快速通过对应草坪区域，以提高切割效率。

以割草机为例，当割草机的草况由草高较低的草坪切换到草高较高的草坪时，割草机负载变大，转速较低，此时，若仍以较原来的切割速度进行切割，切割效率慢。而采用本实施例的电动工具的控制方法，当需要切割的切割草长变大时，控制动力件的当前转速(亦即目标工作参数)调整至与草况对应的较大的转速，从而使适应负载大的草况，提高打草机的切割效率。同理，当割草机需要切割的切割草长变小时，控制动力件的当前转速(亦即目标工作参数)调整至与草况对应的较小的转速，甚至当前草高d小于或等于预设的保留草高时，控制动力件的当前转速调整至最低或0，同时提高行走动力件的加速度，使电动工具100整体快速通过对应草坪区域，以节省电量，提升切割效率。

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 (17)

1.一种电动工具，其特征在于：包括主体、设置于所述主体上的草高识别器以及控制装置，所述草高识别器与所述控制装置连接，用于识别当前草高并将当前草高发送至所述控制装置，所述控制装置根据当前草高与预设的保留草高的差值确定需要切割的切割草长，并将所述电动工具的当前工作参数调整至与所述切割草长对应的目标工作参数。

2.如权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述草高识别器包括传感器及与所述传感器连接的计算器，所述传感器用于检测其与草尖之间的间隔距离，所述计算器用于根据所述传感器的初始高度与所述间隔距离之间的差值获得当前草高。

3.如权利要求2所述的电动工具，其特征在于：所述电动工具包括控制面板，所述传感器的所述初始高度及所述预设的保留草高通过所述控制面板输入。

4.如权利要求2所述的电动工具，其特征在于：所述传感器为固定设置于所述主体上，所述传感器根据发射与接收超声波/激光信号的时间差计算其自身与草尖之间的间隔距离，所述计算器用于根据所述传感器的初始高度与所述间隔距离之间的差值获得当前草高。

5.如权利要求2所述的电动工具，其特征在于：所述传感器可移动地设置于所述主体上，其在相对所述主体移动的同时检测是否存在草信号；当检测存在草信号时，所述计算器根据所述传感器的所述初始高度和移动距离计算当前草高。

6.如权利要求5所述的电动工具，其特征在于：当未检测到草信号时，所述传感器继续移动并检测，直到移动至设定高度，并当处于设定高度仍未检测到草信号时返回至所述初始高度。

7.如权利要求5或6所述的电动工具，其特征在于：所述传感器相对所述主体由所述初始高度以每一定时间内移动预设距离进行移动，所述计算器获取所述传感器移动的次数，并根据移动的次数和每次移动的预设距离计算所述移动距离，以根据所述初始高度与所述移动距离之间的间隔距离，以获取当前草高。

8.如权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述主体包括工作头及为所述工作头提供驱动力的工作头动力件，所述当前工作参数包括所述工作头动力件的当前工作转速；所述控制装置根据当前草高与预设的保留草高之间的差值确定的所述切割草长大于零时，将所述工作头动力件的当前工作转速提高或降低至与所述切割草长对应的目标工作转速；且所述控制装置还根据当前草高与预设的保留草高之间的差值确定的所述切割草长小于或等于零时，将所述工作头动力件的当前工作转速降低至与所述切割草长对应的目标工作转速或停止。

9.如权利要求8所述的电动工具，其特征在于：所述电动工具还包括行走轮及为所述行走轮提供驱动力的行走动力件，所述当前工作参数还包括所述行走动力件的当前加速度；所述控制装置还根据当前草高与预设的保留草高之间的差值确定的所述切割草长小于或等于零时，提高所述行走动力件的当前加速度。

10.一种电动工具控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

获取当前草高；

根据当前草高与预设的保留草高的差值确定需要切割的切割草长；

根据切割草长将电动工具的当前工作参数调整至与切割草长对应的目标工作参数。

11.如权利要求10所述的电动工具控制方法，其特征在于：所述电动工具包括传感器，其中获取当前草高包括以下步骤：

所述传感器检测其与草尖之间的间隔距离；

根据所述传感器的初始高度与所述间隔距离之间的差值获得当前草高。

12.如权利要求11所述的电动工具控制方法，其特征在于：其中所述传感器检测其与草尖之间的间隔距离包括以下步骤：

所述传感器向下移动，并检测是否存在草信号；

当存在草信号时，根据所述传感器的初始高度与移动距离之间的差值获取当前草高。

13.如权利要求12所述的电动工具控制方法，其特征在于：其中所述传感器检测其与草尖之间的间隔距离还包括以下步骤：

当未检测到草信号时，判断所述传感器是否移动至设定高度；

当已移动至设定高度，则返回至所述初始高度；

当未移动至设定高度，则所述传感器继续移动，并检测是否存在草信号。

14.如权利要求12或13所述的电动工具控制方法，其特征在于：所述传感器以每一定时间内移动预设距离相对向下移动，且所述移动距离根据所述传感器的移动次数和每次移动的预设距离进行计算。

15.如权利要求10所述的电动工具控制方法，其特征在于：

根据切割草长将电动工具的当前工作参数调整至与切割草长对应的目标工作参数包括以下步骤：

当所述切割草长大于零时，将工作头动力件的当前工作转速提高或降低至与所述切割草长对应的目标工作转速；

当所述切割草长小于或等于零时，将所述工作头动力件的当前工作转速降低至与所述切割草长对应的目标工作转速或停止。

16.如权利要求15所述的电动工具的控制方法，其特征在于：当所述切割草长小于或等于零时，将所述工作头动力件的当前工作转速降低至与所述切割草长对应的目标工作转速或停止包括以下步骤：

提高行走动力件的当前加速度。

17.如权利要求16所述的电动工具的控制方法，其特征在于：根据切割草长将电动工具的当前工作参数调整至与切割草长对应的目标工作参数包括以下步骤：

预先对切割草长设置N个阈值，且N个阈值对应构成不同的设定区域，每个设定区域对应不同的目标工作转速；

将当前切割草长依次与阈值进行比较，确定当前切割草长所属的设定区域，得到对应的目标工作转速。