CN108811676A - 一种用于割草机器人的草地检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于割草机器人的草地检测装置，包括车体、草地检测模块、平整度检测模块和控制器；所述草地检测模块安装在车体前侧；所述平整度检测模块安装在车体前侧，位于草地检测模块的两侧；所述控制器设置在车体上，分别与车体、草地检测模块和平整度检测模块连接。工作时，当右边的挡片检测到杂草时，割草机器人向右边行走；反之割草机器人向左边行走；当所有挡片都检测不到杂草时，停止割草电机节省能源，直到再次检测到杂草时重新割草。当左边的平整度检测机构检测到的路面不能通过时，则控制割草机器人向右边行走；反之割草机器人向左边行走；当两侧都不能通过时，则执行掉头转向。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

Description

一种用于割草机器人的草地检测装置

技术领域

本发明涉及园林机械和接触式传感器技术领域，尤其涉及一种用于割草机器人的草地检测装置。

背景技术

随着草地种植面积的增大和农业机械化水平的提高，对割草机器人的需求越来越大，目前大部分的割草任务主要是人工控制传统的割草机来完成，消耗大量的人力资源。

目前市面上一般的智能机器人的行走路线主要还是随机路线行走，难免会有漏割和重复割草，这样就会造成效率不高和能量的浪费。并且在果园环境中难免会有一些比较大的凹坑等路面，需要防止割草机发生侧翻等意外状况。

对于一些比较高端的割草机器人虽然配有一些草地检测装置，比如视觉检测等，但是其成本比较高，难以推广使用。

因此，现有技术需要进一步改进和完善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、用于割草机器人的草地检测装置。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于割草机器人的草地检测装置，该草地检测装置主要包括用于割草的车体、用于检测前方是否有草的草地检测模块、用于检测前方是否有难易通过的障碍物的平整度检测模块、以及用于接收草地检测模块和平整度检测模块数据并控制车体前进方向的控制器。所述草地检测模块安装在车体前侧中部位置。所述平整度检测模块安装在车体前侧，位于草地检测模块的两侧。所述控制器设置在车体上，分别与车体、草地检测模块和平整度检测模块连接。

具体的，所述草地检测模块包括用于调节高度的定位滑槽、滑块、定位螺钉、外壳、以及安装在外壳内的若干组定触点、动触点、旋转轴、定位弹簧和挂草挡片。所述定位滑槽竖直安装在车体上，其侧面设有用于调节高度的定位孔。所述滑块设置在定位滑槽内，并与外壳固定连接。所述定位螺钉拧入定位孔内，将滑块锁死。所述旋转轴水平设置在外壳内，所述挂草挡片竖直设置在旋转轴上，可绕旋转轴转动，并使挂草挡片的上端伸入外壳内，下端伸出外壳外。所述动触点设置在挂草挡片的顶部，所述定触点设置在外壳内壁一侧与动触点相对的位置上，所述动触点和定触点均与控制器电连接。所述定位弹簧的一端与挂草挡片上端固定，另一端连接到外壳内壁的另一侧。

具体的，所述平整度检测模块包括用于探测前方路况的滚轮、连杆、倾角传感器、以及轴承。所述滚轮设置在连杆的一端，轴承设置在连杆的另一端。所述连杆通过轴承与车体铰接，可绕车体在竖直方向上摆动。所述倾角传感器固定在连杆上，并与控制器电连接。

作为本发明的优选方案，由于果园或草地上的地形较为复杂(坑洼、石头、小山丘等)，要求割草机器人有较好的通过性和侦测能力，避免被卡住动弹不得，因此本发明所述连杆采用地形适应能力强的翻转勺子形结构设计。

作为本发明的优选方案，为了进一步提高平整度检测模块的通过性和地形适应能力，本发明所述滚轮设为万向轮，可以360度旋转，避免被卡住。

作为本发明的优选方案，本发明所述滚轮的胎面采用增大与地面摩擦力的箭头形花纹设计。

作为本发明的优选方案，所述定位弹簧采用拉簧。

作为本发明的优选方案，所述定触点、动触点、挂草挡片为一组。在实际应用中，可根据车体的宽度相应增减挂草挡片的组数，优选的，本发明所述旋转轴上设有10组。

作为本发明的优选方案，为了使小草更容易拨动挂草挡片，本发明所述挂草挡片伸出外壳部分设为使草不容易滑出的向内凹陷的弧形结构。当扎堆的草较少时，也能通过内陷的弧形机构集中在一起，从而拨动挂草挡片使定触点和动触点接触，从而被割草机器人感知。

本发明的工作过程和原理是：工作时，当左边的挂草挡片检测不到杂草，右边的挡片检测到杂草时，控制器则控制割草机器人向右边行走；同理，当右边的挂草挡片检测不到杂草，左边的挡片检测到杂草时，则控制割草机器人向左边行走；当所有挡片都检测不到杂草时，停止割草电机节省能源，直到再次检测到杂草时重新割草。当左边的不平度检测机构检测到的路面为割草机不能通过时，右边能通过，则控制割草机器人向右边行走；同理，当右边的不平度检测机构检测到的路面为割草机不能通过时，左边能通过，则控制割草机器人向左边行走；当两个都检测出不能行走时，则控制割草机执行掉头转向。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明所提供的用于割草机器人的草地检测装置结构简单，成本较低，适用于割草机器人的用于检测草地是否需要割草，从而提高割草机器人的工作效率和节省能源。

(2)本发明所提供的用于割草机器人的草地检测装置能检测出路面的凹凸状况，防止割草机发生意外而损坏设备。

附图说明

图1是本发明所提供的用于割草机器人的草地检测装置的主视图。

图2是本发明所提供的用于割草机器人的草地检测装置的俯视图。

图3是本发明所提供的用于割草机器人的草地检测装置的立体图。

图4是本发明所提供的草地检测模块的结构示意图。

图5是本发明所提供的草地检测模块的侧面剖视图。

图6是本发明所提供的挂草挡片的主视图。

图7是本发明所提供的平整度检测模块的立体图。

图8是本发明所提供的割草机器人的控制系统结构示意图。

上述附图中的标号说明：

1-车体，2-控制器，3-轴承，4-倾角传感器，5-连杆，6-滚轮/万向轮，7-外壳，8-定位滑槽，9-挂草挡片，10-定位螺钉/定位螺丝，11-滑块，12-动触点，13-定触点/固定触点，14-定位弹簧，15-旋转轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1至图8所示，本实施例公开了一种用于割草机器人的草地检测装置，该草地检测装置主要包括用于割草的车体1、用于检测前方是否有草的草地检测模块、用于检测前方是否有难易通过的障碍物的平整度检测模块、以及用于接收草地检测模块和平整度检测模块数据并控制车体1前进方向的控制器2。所述草地检测模块安装在车体1前侧中部位置。所述平整度检测模块安装在车体1前侧，位于草地检测模块的两侧。所述控制器2设置在车体1上，分别与车体1、草地检测模块和平整度检测模块连接。

具体的，所述草地检测模块包括用于调节高度的定位滑槽8、滑块11、定位螺钉10、外壳7、以及安装在外壳7内的若干组定触点13、动触点12、旋转轴15、定位弹簧14和挂草挡片9。所述定位滑槽8竖直安装在车体1上，其侧面设有用于调节高度的定位孔。所述滑块11设置在定位滑槽8内，并与外壳7固定连接。所述定位螺钉10拧入定位孔内，将滑块11锁死。所述旋转轴15水平设置在外壳7内，所述挂草挡片9竖直设置在旋转轴15上，可绕旋转轴15转动，并使挂草挡片9的上端伸入外壳7内，下端伸出外壳7外。所述动触点12设置在挂草挡片9的顶部，所述定触点13设置在外壳7内壁一侧与动触点12相对的位置上，所述动触点12和定触点13均与控制器2电连接。所述定位弹簧14的一端与挂草挡片9上端固定，另一端连接到外壳7内壁的另一侧。

具体的，所述平整度检测模块包括用于探测前方路况的滚轮6、连杆5、倾角传感器4、以及轴承3。所述滚轮6设置在连杆5的一端，轴承3设置在连杆5的另一端。所述连杆5通过轴承3与车体1铰接，可绕车体1在竖直方向上摆动。所述倾角传感器4固定在连杆5上，并与控制器2电连接。

作为本发明的优选方案，由于果园或草地上的地形较为复杂(坑洼、石头、小山丘等)，要求割草机器人有较好的通过性和侦测能力，避免被卡住动弹不得，因此本发明所述连杆5采用地形适应能力强的翻转勺子形结构设计。

作为本发明的优选方案，为了进一步提高平整度检测模块的通过性和地形适应能力，本发明所述滚轮6设为万向轮，可以360度旋转，避免被卡住。

作为本发明的优选方案，本发明所述滚轮6的胎面采用增大与地面摩擦力的箭头形花纹设计。

作为本发明的优选方案，所述定位弹簧14采用拉簧。

作为本发明的优选方案，所述定触点13、动触点12、挂草挡片9为一组。在实际应用中，可根据车体1的宽度相应增减挂草挡片9的组数，优选的，本发明所述旋转轴15上设有10组。

作为本发明的优选方案，为了使小草更容易拨动挂草挡片9，本发明所述挂草挡片9伸出外壳7部分设为使草不容易滑出的向内凹陷的弧形结构。当扎堆的草较少时，也能通过内陷的弧形机构集中在一起，从而拨动挂草挡片9使定触点13和动触点12接触，从而被割草机器人感知。

本发明的工作过程和原理是：工作时，当左边的挂草挡片9检测不到杂草，右边的挡片检测到杂草时，控制器2则控制割草机器人向右边行走；同理，当右边的挂草挡片9检测不到杂草，左边的挡片检测到杂草时，则控制割草机器人向左边行走；当所有挡片都检测不到杂草时，停止割草电机节省能源，直到再次检测到杂草时重新割草。当左边的不平度检测机构检测到的路面为割草机不能通过时，右边能通过，则控制割草机器人向右边行走；同理，当右边的不平度检测机构检测到的路面为割草机不能通过时，左边能通过，则控制割草机器人向左边行走；当两个都检测出不能行走时，则控制割草机执行掉头转向。本发明还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

实施例2：

如图1至图3所示，本实施例公开了割草机结构示意图，图4为草地检测装置等轴示意图，其中可以看到草地检测装置的机械部分包括高度调节机构和草地检测机构。

所述高度调节机构包括定位滑槽8，滑块11和定位螺丝10，滑槽8与割草机器人1连接，滑块11可以在滑槽8内滑动，通过定位螺丝10和滑槽8上的定位孔来调节不同的高度。

所述草地检测机构包括草地检测机构外壳7，挂草挡片9，定位弹簧14，旋转轴15和接触传感器。接触传感器包括动触点12和固定触点13。

图5为草地检测装置工作原理图，检测装置外壳7主要起容纳作用，挂草挡片9通过旋转轴15与外壳底部连接，可以绕旋转轴15转动。所述定位弹簧14一端与挂草挡片9的上部连接，另一端固定在外壳内壁，定位弹簧14的作用是使挡片在不受力的情况下处于正中位置，草地检测机构包含多个挂草挡片，各个挡片紧密排列，相互独立。

图6为挂草挡片9的结构，挡片9在连接旋转轴处以下部分为弧形结构，当草打到挡片时不容易滑出。旋转轴连接处以上为平面结构，顶端的一面装有一个动触点12。每一个挂草挡片对应于一个接触传感器，各个挡片之间相互独立。

所述接触传感器包括两个触点，一个动触点12安装在挂草挡片9的顶端，另一个固定触点13安装在外壳内壁上，与挡片9上的触点12正对着，当杂草打到挡片时，挡片绕着旋转轴转动，同时两触点接触，触发接触传感器。

图7为路面不平度检测机构，所述路面不平的检测机构包括倾角传感器4，连杆5和万向轮6。

所述连杆的一端通过轴承3与割草机本体1连接，另一端装有万向轮6，连杆上装有倾角传感器4。

所述检测机构的万向轮一端会随着路面的凹凸不平而绕着轴承3上下波动，同时倾角传感器采集此时的角度信息。

图8为控制系统结构图，包括控制器，倾角传感器，接触传感器，割草电机驱动模块和行走电机驱动模块，控制器通过接收接触传感器的信息来控制割草电机和行走电机的工作状态。

所述控制系统的工作策略为，当左边的挂草挡片检测不到杂草，右边的挡片检测到杂草时，则控制割草机器人向右边行走；同理，当右边的挂草挡片检测不到杂草，左边的挡片检测到杂草时，则控制割草机器人向左边行走；当所有挡片都检测不到杂草时，停止割草电机节省能源，直到再次检测到杂草时重新割草。当左边的不平度检测机构检测到的路面为割草机不能通过时，右边能通过，则控制割草机器人向右边行走；同理，当右边的不平度检测机构检测到的路面为割草机不能通过时，左边能通过，则控制割草机器人向左边行走；当两个都检测出不能行走时，则控制割草机执行掉头转向。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于割草机器人的草地检测装置，其特征在于，包括用于割草的车体、用于检测前方是否有草的草地检测模块、用于检测前方是否有难易通过的障碍物的平整度检测模块、以及用于接收草地检测模块和平整度检测模块数据并控制车体前进方向的控制器；所述草地检测模块安装在车体前侧中部位置；所述平整度检测模块安装在车体前侧，位于草地检测模块的两侧；所述控制器设置在车体上，分别与车体、草地检测模块和平整度检测模块连接；

所述草地检测模块包括用于调节高度的定位滑槽、滑块、定位螺钉、外壳、以及安装在外壳内的若干组定触点、动触点、旋转轴、定位弹簧和挂草挡片；所述定位滑槽竖直安装在车体上，其侧面设有用于调节高度的定位孔；所述滑块设置在定位滑槽内，并与外壳固定连接；所述定位螺钉拧入定位孔内，将滑块锁死；所述旋转轴水平设置在外壳内，所述挂草挡片竖直设置在旋转轴上，可绕旋转轴转动，并使挂草挡片的上端伸入外壳内，下端伸出外壳外；所述动触点设置在挂草挡片的顶部，所述定触点设置在外壳内壁一侧与动触点相对的位置上，所述动触点和定触点均与控制器电连接；所述定位弹簧的一端与挂草挡片上端固定，另一端连接到外壳内壁的另一侧。

2.根据权利要求1所述的用于割草机器人的草地检测装置，其特征在于，所述平整度检测模块包括用于探测前方路况的滚轮、连杆、倾角传感器、以及轴承；所述滚轮设置在连杆的一端，轴承设置在连杆的另一端；所述连杆通过轴承与车体铰接，可绕车体在竖直方向上摆动；所述倾角传感器固定在连杆上，并与控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的用于割草机器人的草地检测装置，其特征在于，所述连杆采用地形适应能力强的翻转勺子形结构设计。

4.根据权利要求2所述的用于割草机器人的草地检测装置，其特征在于，所述滚轮设为万向轮。

5.根据权利要求2所述的用于割草机器人的草地检测装置，其特征在于，所述滚轮的胎面采用增大与地面摩擦力的箭头形花纹设计。

6.根据权利要求1所述的用于割草机器人的草地检测装置，其特征在于，所述定位弹簧采用拉簧。

7.根据权利要求1所述的用于割草机器人的草地检测装置，其特征在于，所述定触点、动触点、挂草挡片为一组，所述旋转轴上设有10组。

8.根据权利要求1所述的用于割草机器人的草地检测装置，其特征在于，所述挂草挡片伸出外壳部分设为使草不容易滑出的向内凹陷的弧形结构。