CN108925211B - 自动避让式剪草机及剪草方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动避让式剪草机及剪草方法，包括底盘钢架、驾驶操作台、动力装置、液压系统和安装在底盘钢架前端的剪草工作头；剪草工作头包括连接支板和活动安装在连接支板上的刀排组件，刀排组件包括主刀排组件、左刀排组件、右刀排组件。当避障圆钢碰到障碍物时，触发压力开关，使得与该压力开关相连接的伸缩液压缸收缩，从而拉动与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件，本发明中，左右刀排组件遇到障碍物能完成自动避障动作，自动避开障碍物，当遇到特殊地形时，整个刀排组件还能上下移动和垂直旋转，两端的刀排组件能上下转动，从而大大减少了复杂地形对割草的影响。

Description

自动避让式剪草机及剪草方法

技术领域

本发明涉及剪草机技术领域。

背景技术

经济林地经常需要剪草，采用机械剪草。采用机械进行剪草时，常常会遇到障碍物或各种不平的地形，现有技术中的剪草设备还不能适应各种不同地形条件，遇到不平的地形状况时，剪草机工作较为很难。现有剪草设备也不能有效地避让障碍物，现有剪草机在刀片部分遇到障碍物时，往往采用人工避让方式，不能及时发现，不能自动避让或其自动避让效果不好，有时甚至损坏了设备，因此存在对剪草设备造成损害的危险，有待进一步改进。

现有技术中，申请号为CN201710254365.0的发明专利申请公开了一种果园避障割草机，包括机架，机架上设有推拉油缸，推拉油缸控制割刀移动，本割草机具有变路径功能的割草机，用液压缸控制实现割草机割刀左右移动，自动控制其油缸的伸缩控制精度高，可以完成割刀的避障。申请号为CN201710813466.7的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。

发明内容

本发明的目的是，提供一种自动避让式剪草机及剪草方法，在刀排组件遇到障碍物时能自动避开障碍物。

本发明的技术方案是：一种自动避让式剪草机，包括底盘钢架、驾驶操作台、动力装置、液压系统、减速齿轮箱、升降油缸和安装在底盘钢架前端的剪草工作头；底盘钢架上安装有履带，履带连接动力装置；所述驾驶操作台、动力装置、液压系统、减速齿轮箱、升降油缸均安装在底盘钢架上；剪草工作头包括连接支板和活动安装在连接支板上的刀排组件，连接支板通过升降油缸连接液压系统，刀排组件通过减速齿轮箱连接动力装置；刀排组件包括主刀排组件、左刀排组件、右刀排组件，左刀排组件、右刀排组件分别铰接在主刀排组件的左端、右端；连接支板活动安装在底盘钢架前端，主刀排组件与连接支板活动连接。

左刀排组件、右刀排组件的前面分别连接有左避障圆钢、右避障圆钢；主刀排组件的左端、右端分别安装有左伸缩液压缸、右伸缩液压缸，左伸缩液压缸的左端连接左刀排组件，右伸缩液压缸的右端连接右刀排组件，左避障圆钢、右避障圆钢的前端分别安装有左压力开关、右压力开关，左伸缩液压缸、右伸缩液压缸分别通过左压力开关、右压力开关连接液压系统；当避障圆钢碰到障碍物时，触发压力开关，使得与该压力开关相连接的伸缩液压缸收缩，从而拉动与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件，当剪草工作头越过障碍物后，伸缩液压缸伸开，与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件回到初始位置。

主刀排组件通过转动铰链一安装在连接支板上，主刀排组件能绕转动铰链一垂直旋转。

左刀排组件、右刀排组件分别通过转动铰链二、转动铰链三连接主刀排组件，左刀排组件能绕转动铰链二前后转动，右刀排组件能绕转动铰链三前后转动。

驾驶操纵台上设有用于控制履带行走的行走齿轮箱，履带通过履带驱动轮、行走齿轮箱连接动力装置。

所述的自动避让式剪草机还包括离合器，离合器安装在减速齿轮箱上，刀排组件通过离合器、减速齿轮箱连接动力装置。

液压系统包括油泵，油泵连接升降油缸，升降油缸与连接支板相连接，连接支板活动安装在底盘钢架前端且能上下移动，工作时，油泵能驱动升降油缸控制连接支板连同刀排组件一起升降。

一种自动避让式剪草方法，剪草工作头设置刀排组件，刀排组件包括依次铰接的左刀排组件、主刀排组件、右刀排组件；通过在刀排组件上安装伸缩装置，使左刀排组件和/或右刀排组件能前后转动；在左刀排组件和右刀排组件前面各连接一个前端带有压力开关的避障圆钢，通过压力开关控制伸缩装置的伸缩，当避障圆钢碰到障碍物时，触发压力开关，使得伸缩装置收缩，从而拉动与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件后退避开障碍物，当刀排组件越过障碍物后，伸缩液压缸动作，与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件回到初始位置，完成避障动作。

设置移动机构使剪草工作头的刀排组件能上下移动，通过采用铰链使刀排组件能垂直旋转，左刀排组件、右刀排组件均通过转动铰链连接主刀排组件；当剪草工作头左右两端路面不平时，刀排组件能整体升降、旋转，完成防地形动作。

采用上述自动避让式剪草机进行剪草。

本发明中，左右刀排组件遇到障碍物能完成自动避障动作，剪草工作头遇到不平地面可以完成防地形动作自动上下浮动。在刀排组件遇到障碍物时，能通过伸缩液压缸拉动与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件，自动避开障碍物，且当剪草工作头越过障碍物后，该刀排组件能自动回到初始位置。当遇到特殊地形时，整个刀排组件还能上下移动和垂直旋转，两端的刀排组件能前后转动，从而大大减少了地面不平的复杂地形对割草的影响。采用本发明，可在宽达三米的剪草工作范围内，自动避障，防地形，剪草工作头可以上下升降。

附图说明

图1 是自动避让式除草机的立体结构示意图；

图2 是剪草工作头的刀排组件结构示意图；

图3 是剪草工作头水平避障动作示意图；

图4是剪草工作头防地形动作示意图（刀排组件整体垂直旋转）；

图5是剪草工作头防地形动作示意图（左刀排组件和右刀排组件水平转动后退避障）；

附图标记说明：1、左刀排组件 2、右刀排组件 3、剪草工作头 4、 减速齿轮箱 5、连接支板 6、 主刀排组件 7、动力装置 8、 驾驶操纵台 9、液压系统 10、离合器 11、底盘钢架 12、升降油缸 13、转动铰链三 14、 伸缩液压缸 15、避障圆钢 16、 压力开关

具体实施方式

请参考图1至图3，自动避让式剪草机包括底盘钢架11、动力装置7、驾驶操纵台8、液压系统9、剪草工作头3；底盘钢架上安装动力装置、驾驶操纵台、液压系统、剪草工作头。底盘钢架上还安装有履带。动力装置驱动底盘钢架上的履带在地面上移动。底盘钢架行驶的操作手柄装在驾驶操作台上，剪草工作头安装在底盘钢架前端。剪草工作头包括连接支板5和活动安装在连接支板上的刀排组件，刀排组件包括主刀排组件6、左刀排组件1、右刀排组件2，左刀排组件、右刀排组件分别铰接在主刀排组件的左端、右端；连接支板活动安装在底盘钢架前端，主刀排组件与连接支板活动连接。为了方便操作，将所有操控开关、手柄、按键、操纵杆等都集中设置到驾驶操作台上，并可加设自动控制系统。

驾驶操纵台上设有用于控制履带行走的行走齿轮箱，减速齿轮箱上安装有离合器10，动力装置的柴油机连接离合器，离合器连接减速齿轮箱，减速齿轮箱连接滚子链，滚子链通过铰链连接刀排组件。动力装置7将动力传递给驾驶操纵台8上的行走齿轮箱和离合器10，离合器将动力传递到减速齿轮箱4，再通过滚子链传到主刀排组件6、左刀排组件1和右刀排组件2。液压系统的油泵驱动升降油缸12控制刀排组件的升降。

如图2所示，主刀排组件6通过转动铰链与左刀排组件1和右刀排组件2连接，并通过转动铰链将动力传递到左刀排组件1和右刀排组件2，左刀排组件1和右刀排组件2的前面均安装有避障圆钢15（包括左避障圆钢和右避障圆钢），避障圆钢15前端均安装有压力开关16（包括左压力开关和右压力开关）。主刀排组件的左端和右端均安装有伸缩液压缸14（包括左伸缩液压缸和右伸缩液压缸）。具体地，左刀排组件、右刀排组件的前面分别连接有左避障圆钢、右避障圆钢；主刀排组件的左端、右端分别安装有左伸缩液压缸、右伸缩液压缸，左伸缩液压缸的左端连接左刀排组件，右伸缩液压缸的右端连接右刀排组件，左避障圆钢、右避障圆钢的前端分别安装有左压力开关、右压力开关，左伸缩液压缸、右伸缩液压缸分别通过左压力开关、右压力开关连接液压系统；当避障圆钢碰到障碍物时，触发压力开关，使得与该压力开关相连接的伸缩液压缸收缩，从而拉动与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件水平转动后退避开障碍物（由液压缸绕铰链伸缩后退），当剪草工作头越过障碍物后，伸缩液压缸伸开，与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件回到初始位置。主刀排组件通过转动铰链一安装在连接支板上，主刀排组件能绕转动铰链一垂直旋转。左刀排组件、右刀排组件分别通过转动铰链二、转动铰链三13连接主刀排组件，左刀排组件能绕转动铰链二前后转动，右刀排组件能绕转动铰链三前后转动。

当避障圆钢碰到障碍物时，触发压力开关，使得伸缩液压缸14水平收缩，从而拉动左刀排组件1和/或右刀排组件避开障碍物，如图3所示，当越过障碍物后，左刀排组件1和/或右刀排组件回到初始位置完成避障动作。

如图4所示，当地面左右不平时，主刀排组件1可绕连接支板5垂直旋转，使得刀排组件整体垂直旋转，当剪草工作头左右两端路面不平时，左刀排组件1和右刀排组件2均可以绕转动铰链上下转动，使得左刀排组件1和/或右刀排组件2向上浮动完成防地形（仿地形）动作，即适应了不同的地形状况，刀排组件的整体形状与地形地表面状况相适应，防止因为不同地形的影响而不能进行剪草，如图5所示。

一种自动避让式剪草方法，剪草工作头设置刀排组件，刀排组件包括依次铰接的左刀排组件、主刀排组件、右刀排组件；通过在刀排组件上安装伸缩装置，使左刀排组件和/或右刀排组件能前后转动；在左刀排组件和右刀排组件前面各连接一个前端带有压力开关的避障圆钢，通过压力开关控制伸缩装置的伸缩，当避障圆钢碰到障碍物时，触发压力开关，使得伸缩装置收缩，从而拉动与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件，当刀排组件越过障碍物后，伸缩液压缸动作，与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件回到初始位置，完成避障动作。

设置移动机构使剪草工作头的刀排组件能上下移动，通过采用铰链使刀排组件能垂直旋转，左刀排组件、右刀排组件均通过转动铰链连接主刀排组件；当剪草工作头左右两端路面不平时，刀排组件能自动升降、旋转，左刀排组件和右刀排组件均能前后转动，完成防地形动作。

可以采用上述自动避让式剪草机进行剪草。

自动避让式剪草机的组装方法：准备好所需的零部件和工具设备以及材料。在底盘钢架上安装好驾驶操作台、动力装置（包括柴油机）、履带驱动轮、履带、液压系统（包括液压泵）、减速齿轮箱、离合器、升降油缸。动力装置的柴油机安装在底盘钢架上面，并与驾驶操作台的行走齿轮箱连接，行走齿轮箱连接履带驱动轮，柴油机连接离合器，离合器安装在减速齿轮箱上，减速齿轮箱安装在底盘钢架上，液压系统的液压泵安装在减速齿轮箱上，并将控制液压阀安装到驾驶操纵台上，液压泵连接升降油缸和伸缩液压缸，升降油缸的一端安装在底盘钢架上、另一端安装在连接支板上，减速齿轮箱连接滚子链，滚子链通过铰链连接主刀排组件，主刀排组件连接在连接支板上面，左、右刀排组件分别通过铰链（可以是链条）连接在主刀排组件左、右两端。

自动避让式剪草机的具体组装步骤如下：

步骤一：安装动力装置和驾驶操作台：将动力装置和驾驶操作台安装在底盘钢架上；

步骤二：安装行走齿轮箱和履带：在驾驶操作台上安装好行走齿轮箱，在底盘钢架上安装好履带驱动轮，将履带安装在底盘钢架上并和履带驱动轮配合安装好，将动力装置连接行走齿轮箱，行走齿轮箱连接好履带驱动轮；

步骤三：安装减速齿轮箱、液压系统、离合器和升降油缸：在底盘钢架前部安装好减速齿轮箱、液压系统和升降油缸，离合器安装在减速齿轮箱上，动力装置连接离合器，其中液压系统的液压泵安装在减速齿轮箱上，并将控制液压阀安装到驾驶操纵台上；液压泵连接升降油缸，升降油缸的一端安装在底盘钢架上、另一端用于连接支板；

步骤四：安装剪草工作头：

1) 安装连接支板：将连接支板安装在底盘钢架前端，升降油缸的另一端连接好连接支板；

2）安装主刀排组件；将主刀排组件采用铰接的方式安装到连接支板上，使主刀排组件能垂直旋转；

3）安装左刀排组件和右刀排组件；将左刀排组件、右刀排组件分别铰接在主刀排组件的左端、右端；用滚子链和铰链将主刀排组件与减速齿轮箱相连接，左刀排组件、右刀排组件分别通过铰链连接在主刀排组件左、右两端，使主刀排组件、左刀排组件和右刀排组件均通过离合器、减速齿轮箱与动力装置相连；

4）安装避障圆钢和伸缩液压缸：在左刀排组件和右刀排组件的前面各安装一个避障圆钢；将一个伸缩液压缸的两端分别连接好主刀排组件的左端、左刀排组件，将另一个伸缩液压缸的两端分别连接好主刀排组件的右端、右刀排组件；避障圆钢的前端均安装一个压力开关，将二个伸缩液压缸分别通过二个压力开关连接液压系统；

5）完成剪草工作头的安装并初步调试；

步骤六：调试并完成自动避让式剪草机的组装。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自动避让式剪草机，包括底盘钢架、驾驶操作台、动力装置，底盘钢架上安装有履带，履带连接动力装置；其特征是，还包括液压系统、减速齿轮箱、升降油缸和安装在底盘钢架前端的剪草工作头；所述驾驶操作台、动力装置、液压系统、减速齿轮箱、升降油缸均安装在底盘钢架上；剪草工作头包括连接支板和活动安装在连接支板上的刀排组件，连接支板通过升降油缸连接液压系统，刀排组件通过减速齿轮箱连接动力装置；刀排组件包括主刀排组件、左刀排组件、右刀排组件，左刀排组件、右刀排组件分别铰接在主刀排组件的左端、右端；连接支板活动安装在底盘钢架前端，主刀排组件与连接支板活动连接；

所述自动避让式剪草机还包括离合器，离合器安装在减速齿轮箱上，动力装置连接离合器；

左刀排组件、右刀排组件的前面分别连接有左避障圆钢、右避障圆钢；主刀排组件的左端、右端分别安装有左伸缩液压缸、右伸缩液压缸，左伸缩液压缸的左端连接左刀排组件，右伸缩液压缸的右端连接右刀排组件，左避障圆钢、右避障圆钢的前端分别安装有左压力开关、右压力开关，左伸缩液压缸、右伸缩液压缸分别通过左压力开关、右压力开关连接液压系统；当避障圆钢碰到障碍物时，触发压力开关，使得与该压力开关相连接的伸缩液压缸收缩，从而拉动与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件避开障碍物，当剪草工作头越过障碍物后，伸缩液压缸伸开，与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件回到初始位置。

2.根据权利要求1所述的自动避让式剪草机，其特征是，主刀排组件通过转动铰链一安装在连接支板上，主刀排组件能绕转动铰链一垂直旋转；

所述自动避让式剪草机的具体组装步骤如下：

步骤一：安装动力装置和驾驶操作台：将动力装置和驾驶操作台安装在底盘钢架上；

步骤二：安装行走齿轮箱和履带：在驾驶操作台上安装好行走齿轮箱，在底盘钢架上安装好履带驱动轮，将履带安装在底盘钢架上并和履带驱动轮配合安装好，将动力装置连接行走齿轮箱，行走齿轮箱连接好履带驱动轮；

步骤三：安装减速齿轮箱、液压系统、离合器和升降油缸：在底盘钢架前部安装好减速齿轮箱、液压系统和升降油缸，离合器安装在减速齿轮箱上，动力装置连接离合器，其中液压系统的液压泵安装在减速齿轮箱上，并将控制液压阀安装到驾驶操纵台上；液压泵连接升降油缸，升降油缸的一端安装在底盘钢架上、另一端用于连接支板；

步骤四：安装剪草工作头：

1) 安装连接支板：将连接支板安装在底盘钢架前端，升降油缸的另一端连接好连接支板；

2）安装主刀排组件；将主刀排组件采用铰接的方式安装到连接支板上，使主刀排组件能垂直旋转；

3）安装左刀排组件和右刀排组件；将左刀排组件、右刀排组件分别铰接在主刀排组件的左端、右端；用滚子链和铰链将主刀排组件与减速齿轮箱相连接，左刀排组件、右刀排组件分别通过铰链连接在主刀排组件左、右两端，使主刀排组件、左刀排组件和右刀排组件均通过离合器、减速齿轮箱与动力装置相连；

4）安装避障圆钢和伸缩液压缸：在左刀排组件和右刀排组件的前面各安装一个避障圆钢；将一个伸缩液压缸的两端分别连接好主刀排组件的左端、左刀排组件，将另一个伸缩液压缸的两端分别连接好主刀排组件的右端、右刀排组件；避障圆钢的前端均安装一个压力开关，将二个伸缩液压缸分别通过二个压力开关连接液压系统；

5）完成剪草工作头的安装并初步调试；

步骤六：调试并完成自动避让式剪草机的组装。

3.根据权利要求1所述的自动避让式剪草机，其特征是，左刀排组件、右刀排组件分别通过转动铰链二、转动铰链三连接主刀排组件，左刀排组件能绕转动铰链二前后转动，右刀排组件能绕转动铰链三前后转动。

4.根据权利要求1所述的自动避让式剪草机，其特征是，驾驶操纵台上设有用于控制履带行走的行走齿轮箱，履带通过履带驱动轮、行走齿轮箱连接动力装置。

5.根据权利要求1所述的自动避让式剪草机，其特征是，液压系统包括油泵，油泵连接升降油缸，升降油缸与连接支板相连接，连接支板活动安装在底盘钢架前端且能上下移动，工作时，油泵能驱动升降油缸控制连接支板连同刀排组件一起升降。

6.一种自动避让式剪草方法，其特征是，剪草工作头设置刀排组件，刀排组件包括依次铰接的左刀排组件、主刀排组件、右刀排组件；通过在刀排组件上安装伸缩装置，使左刀排组件和/或右刀排组件能前后转动；在左刀排组件和右刀排组件前面各连接一个前端带有压力开关的避障圆钢，通过压力开关控制伸缩装置的伸缩，当避障圆钢碰到障碍物时，触发压力开关，使得伸缩装置收缩，从而拉动与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件后退避开障碍物，当刀排组件越过障碍物后，伸缩液压缸动作，与该伸缩液压缸相连的左刀排组件和/或右刀排组件回到初始位置，完成避障动作；

设置移动机构使剪草工作头的刀排组件能上下移动，通过采用铰链使刀排组件能垂直旋转，左刀排组件、右刀排组件均通过转动铰链连接主刀排组件；当剪草工作头左右两端路面不平时，刀排组件能整体升降、旋转，完成防地形动作；

采用权利要求1-5中任一项所述的自动避让式剪草机进行剪草。

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