CN109937679B - 一种割草机器人 - Google Patents
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Abstract
一种割草机器人，包括框架，在机器人的进退方向上框架的前端连接有两个万向轮，并且框架的后端连接有两个驱动电机，每个驱动电机驱动连接有一个驱动轮，框架还固定连接有若干个向下延伸的悬挂连接管，悬挂连接管的下端固定连接有固定筒，固定筒内固定设置有第二电机，第二电机的输出轴向下伸出固定筒后固定连接有安装座，安装座上固定连接有若干个沿圆周方向均匀分布的直钢绳，框架的上方固定设置有控制机构，控制机构包括电连接的控制器和测距传感器，控制器与驱动电机和第二电机均电连接。本发明提供一种割草机器人，能够自动割草，并且割草效果好、环境污染小、适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及园林机械领域，具体的说是一种割草机器人。
背景技术
割草是园林养护过程中非常常用的一种养护手段，主要目的是为了修理草坪，使其更加整洁美观。现有技术中，割草主要是通过人工操作割草机来进行，效率比较低。并且，现有的割草机大多是采用刀盘作为割草工具，割草机的底部敞开后刀盘设置在割草机的内部，因此在高速旋转过程中刀盘会产生大量的热，热量造成草汁蒸发产生异味，对操作人员和周围环境造成不良影响，在割草完毕之后，对刀盘的清洁也是非常困难的，而且比较危险。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种割草机器人，能够自动割草，并且割草效果好、环境污染小、适用范围广。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种割草机器人，包括框架，在机器人的进退方向上框架的前端连接有两个万向轮，并且框架的后端连接有两个驱动电机，每个驱动电机驱动连接有一个驱动轮，框架还固定连接有若干个向下延伸的悬挂连接管，悬挂连接管的下端固定连接有固定筒，固定筒内固定设置有第二电机，第二电机的输出轴向下伸出固定筒后固定连接有安装座，安装座上固定连接有若干个沿圆周方向均匀分布的直钢绳，框架的上方固定设置有控制机构，控制机构包括电连接的控制器和测距传感器，控制器与驱动电机和第二电机均电连接。
作为一种优选方案，所述框架包括两个相互平行的第一连接管，两个第一连接管之间连接有两个第二连接管，两个第二连接管均与第一连接管相互垂直，第一连接管和第二连接管之间通过三通管相连接。
作为一种优选方案，用于连接其中一个所述第一连接管与两个所述第二连接管的两个所述三通管各固定连接有一个向下延伸的第二支撑杆，两个所述万向轮分别与两个第二支撑杆相连接，另外一个第一连接管的中部也固定套设有一个三通管，该三通管固定连接有向下延伸的第一支撑杆，两个所述驱动电机均与第一支撑杆固定连接。
作为一种优选方案，所述悬挂连接管通过三通管与所述第一连接管或者所述第二连接管相连接。
作为一种优选方案，与所述悬挂连接管相连接的所述三通管固定连接有进风筒，进风筒的上端敞开且下端封闭，进风筒的上端固定设置有滤网，进风筒内固定设置有风机，进风筒的下端连通有若干个向下延伸的导气管，并且所有导气管沿圆周方向均匀分布在悬挂连接管的周侧，每个导气管的下端连通有一个出气管，出气管的下端向悬挂连接管的外侧弯折。
作为一种优选方案，所述进风筒固定连接有两个固定套，两个固定套均固定套设在与所述悬挂连接管相连接的所述三通管上。
作为一种优选方案，所述悬挂连接管内固定设置有支撑板，支撑板上固定设置有第一电机，第一电机的输出轴向下穿过支撑板后同轴固连有丝杆，丝杆上配合套设有活动板，活动板与所述固定筒固定连接，活动板的侧边上一体连接有若干个滑块，悬挂连接管的内壁上开设有与滑块相匹配的滑槽。
作为一种优选方案，所述安装座呈圆柱状，安装座的上端与所述第二电机的输出轴固定连接，安装座的下端开设有螺孔和若干个盲孔，盲孔沿圆周方向均匀分布在螺孔的周侧，盲孔内滑动设置有安装杆，安装杆的中部活动套设有安装环，所述直钢绳一一对应地与安装环固定连接，所有安装杆的下端共同固定连接有连接板，连接板上穿设有与螺孔相匹配的螺栓。
作为一种优选方案，所有所述直钢绳的远离所述第二电机的一端共同固定连接有外圈钢绳。
有益效果：
1、本发明能够自动割草，减少人力消耗；
2、本发明采用直钢绳进行切割，因为直钢绳的尺寸小、重量轻，所以在运行时噪音更小；
3、因为直钢绳直接暴露在外部，所以能够避免高速旋转带来的发热问题，进而避免草汁蒸发产生异味；
4、在割草完毕之后，可以直接用水冲洗直钢绳而不必将其拆下，清洁更加方便，并且直钢绳本身很轻，所以很容易就能清洁剂干净；
5、本发明能够在割草过程中实时向直钢绳吹风，加快其散热和除去其表面的草汁和草屑；
6、本发明能够调节直钢绳的高度，满足不同高度草的切割需求；
7、本发明能够满足不同质地草的切割需求。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图A；
图2是本发明的整体结构示意图B；
图3是本发明的调节直钢绳高度的结构示意图；
图4是本发明的安装座的结构示意图；
图5是本发明的风机的设置方式示意图。
附图标记：1-第一连接管，2-三通管，3-第二连接管，4-万向轮，5-驱动轮，6-第一支撑杆，7-驱动电机，8-外圈钢绳，9-直钢绳，10-悬挂连接管，11-第二支撑杆，12-固定筒，13-第一电机，14-支撑板，15-丝杆，16-滑槽，17-滑块，18-活动板，19-第二电机，20-安装座，21-螺孔，22-盲孔，23-安装杆，24-连接板，25-螺栓，26-安装环，27-滤网，28-进风筒，29-风机，30-固定套，31-导气管，32-出气管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至5，一种割草机器人，包括框架，在机器人的进退方向上框架的前端连接有两个万向轮4，并且框架的后端连接有两个驱动电机7，每个驱动电机7驱动连接有一个驱动轮5，框架还固定连接有若干个向下延伸的悬挂连接管10，悬挂连接管10的下端固定连接有固定筒12，固定筒12内固定设置有第二电机19，第二电机19的输出轴向下伸出固定筒12后固定连接有安装座20，安装座20上固定连接有若干个沿圆周方向均匀分布的直钢绳9，框架的上方固定设置有控制机构，控制机构包括电连接的控制器和测距传感器，控制器与驱动电机7和第二电机19均电连接。
本发明在使用时，控制器通过测距传感器感应机器人与前方障碍物之间的距离，如果距离较近的话，则控制机器人转向避开，因为两个驱动轮5由两个驱动电机7独立驱动，所以两个驱动轮5能够很容易地进行差速控制，从而实现机器人的转向。机器人在移动过程中，第二电机19驱动安装座20转动，由安装座20带动直钢绳9高速转动，进而由直钢绳9将草隔断，因为直钢绳9的尺寸小、重量轻，所以在运行时噪音更小，并且因为直钢绳9直接暴露在外部，所以能够避免高速旋转带来的发热问题，进而避免草汁蒸发产生异味。在割草完毕之后，可以直接用水冲洗直钢绳9而不必将其拆下，并且直钢绳9本身很轻，所以很容易就能清洁剂干净。
在本实施例中，控制器采用STM32F103单片机，第二电机19采用永磁高速电机，额定电压24v、功率25W、转速6000r/min、重量约207g，驱动电机7采用直流减速电机，额定电压24v、功率30W、转速10r/min、力矩45.84Kgf.cm，驱动电机7与驱动轮5之间通过联轴器相连接，供电采用2个12v铅蓄电池串联24v给电机供电，并且通过转换电路为控制机构供电，测距传感器可以采用激光测距传感器或者超声测距传感器，为本领域的现有技术，不再赘述。
框架的具体结构为：框架包括两个相互平行的第一连接管1，两个第一连接管1之间连接有两个第二连接管3，两个第二连接管3均与第一连接管1相互垂直，第一连接管1和第二连接管3之间通过三通管2相连接。为了加强框架的强度，两个第二连接管3之间还可以多连接一个或者多个第一连接管1。
万向轮4和驱动电机7的设置方式为：用于连接其中一个第一连接管1与两个第二连接管3的两个三通管2各固定连接有一个向下延伸的第二支撑杆11，两个万向轮4分别与两个第二支撑杆11相连接，另外一个第一连接管1的中部也固定套设有一个三通管2，该三通管2固定连接有向下延伸的第一支撑杆6，两个驱动电机7均与第一支撑杆6固定连接。
悬挂连接管10的设置方式为：悬挂连接管10通过三通管2与第一连接管1或者第二连接管3相连接。
进一步的，与悬挂连接管10相连接的三通管2固定连接有进风筒28，进风筒28的上端敞开且下端封闭，进风筒28的上端固定设置有滤网27，进风筒28内固定设置有风机29，进风筒28的下端连通有若干个向下延伸的导气管31，并且所有导气管31沿圆周方向均匀分布在悬挂连接管10的周侧，每个导气管31的下端连通有一个出气管32，出气管32的下端向悬挂连接管10的外侧弯折。
机器人在割草的过程中，风机29将外界空气吸入到进风筒28内产生气流，气流沿导气管31流动，最后从出气管32喷出，因为出气管32向悬挂连接管10的外侧弯折，所以从出气管32喷出的气流能够喷射到直钢绳9上，一方面能够加强直钢绳9的散热效果，另外一方面能够将直钢绳9上残存的草汁和草屑吹掉，避免直钢绳9因为表面杂质过多导致切割能力下降，最后还能够保证切割下来的碎草不会向上扬起。滤网27可以防止外界杂质进入到进风筒28内造成风机29卡死。
进一步的，进风筒28的固定方式为：进风筒28固定连接有两个固定套30，两个固定套30均固定套设在与悬挂连接管10相连接的三通管2上。固定套30可以采用分体式结构，即固定套30包括两个可拆卸连接的单体，两个单体共同围合出一个圆形过孔，三通管2的两个同轴设置的进出端分别从两个过孔中穿过。
考虑到不同的草坪中草的高度不同，需要割去的长度也不同，因此本发明的直钢绳9的高度可以调节，具体结构为：悬挂连接管10内固定设置有支撑板14，支撑板14上固定设置有第一电机13，第一电机13的输出轴向下穿过支撑板14后同轴固连有丝杆15，丝杆15上配合套设有活动板18，活动板18与固定筒12固定连接，活动板18的侧边上一体连接有若干个滑块17，悬挂连接管10的内壁上开设有与滑块17相匹配的滑槽16。当需要调节直钢绳9的高度时，第一电机13驱动丝杆15转动，因为活动板18和丝杆15相配合，并且受到滑块17和滑槽16的限位作用，所以活动板18能够沿丝杆15移动，进而带动固定筒12同步移动，最终带动第二电机19、安装座20和所有直钢绳9同步移动，从而改变直钢绳9的高度。需要说明的是，此时固定筒12的长度要大于第二电机19的轴向长度。
不同品种的草需要的切割力度不同，质地较硬的草需要更大的切割力度，并且切割后不容易残留到直钢绳9上，而质地较软的草需要更小的切割力度，并且切割后容易在直钢绳9上留下残渣，为了能够满足不同品种草的切割需求，安装座20呈圆柱状，安装座20的上端与第二电机19的输出轴固定连接，安装座20的下端开设有螺孔21和若干个盲孔22，盲孔22沿圆周方向均匀分布在螺孔21的周侧，盲孔22内滑动设置有安装杆23，安装杆23的中部活动套设有安装环26，直钢绳9一一对应地与安装环26固定连接，所有安装杆23的下端共同固定连接有连接板24，连接板24上穿设有与螺孔21相匹配的螺栓25。当需要切割质地较硬的草时，通过旋转螺栓25使螺栓25向螺孔21内移动，进而由螺栓25的头部推动连接板24和安装杆23向安装座20移动，连接板24与安装座20之间的距离减小，安装环26的活动空间也相应减少，直到安装环26被连接板24和安装座20夹紧的时候，安装环26完全失去活动空间，此时直钢绳9转动过程中在垂直方向上的振幅会减小，切割力在草的长度方向上的分量减小，对草的切割能力更强；当需要切割质地较软的草时，反向转动螺栓25，使连接板24和安装座20之间的距离大于安装环26的厚度，从而使安装环26具有一定的活动空间，此时直钢绳9在转动过程中因为垂直方向受到的限制减小，所以垂直方向上的振幅增大，切割力沿草的长度方向上的分量增大，切割能力减弱，但是因为质地较软的草所需要的切割力较小，所以能够满足切割需求，而垂直方向上的振动能够将残留在直钢绳9上的草屑振掉，有利于机器人持续作业。
进一步的，直钢绳9沿悬挂连接管10的径向延伸，所有直钢绳9的远离第二电机19的一端共同固定连接有外圈钢绳8。外圈钢绳8能够避免直钢绳9变形，并且外圈钢绳8在高速转动的过程中本身也具有切割能力。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种割草机器人，其特征在于：包括框架，在机器人的进退方向上框架的前端连接有两个万向轮(4)，并且框架的后端连接有两个驱动电机(7)，每个驱动电机(7)驱动连接有一个驱动轮(5)，框架还固定连接有若干个向下延伸的悬挂连接管(10)，悬挂连接管(10)的下端固定连接有固定筒(12)，固定筒(12)内固定设置有第二电机(19)，第二电机(19)的输出轴向下伸出固定筒(12)后固定连接有安装座(20)，安装座(20)上固定连接有若干个沿圆周方向均匀分布的直钢绳(9)，框架的上方固定设置有控制机构，控制机构包括电连接的控制器和测距传感器，控制器与驱动电机(7)和第二电机(19)均电连接；
所述框架包括两个相互平行的第一连接管(1)，两个第一连接管(1)之间连接有两个第二连接管(3)，两个第二连接管(3)均与第一连接管(1)相互垂直，所述悬挂连接管(10)通过第一三通管(2)与其中一个所述第一连接管(1)相连接；第一连接管(1)和第二连接管(3)之间通过第二三通管相连接；
与所述悬挂连接管(10)相连接的所述第一三通管(2)固定连接有进风筒(28)，进风筒(28)的上端敞开且下端封闭，进风筒(28)的上端固定设置有滤网(27)，进风筒(28)内固定设置有风机(29)，进风筒(28)的下端连通有若干个向下延伸的导气管(31)，并且所有导气管(31)沿圆周方向均匀分布在悬挂连接管(10)的周侧，每个导气管(31)的下端连通有一个出气管(32)，出气管(32)的下端向悬挂连接管(10)的外侧弯折；
所述安装座(20)呈圆柱状，安装座(20)的上端与所述第二电机(19)的输出轴固定连接，安装座(20)的下端开设有螺孔(21)和若干个盲孔(22)，盲孔(22)沿圆周方向均匀分布在螺孔(21)的周侧，盲孔(22)内滑动设置有安装杆(23)，安装杆(23)的中部活动套设有安装环(26)，所述直钢绳(9)一一对应地与安装环(26)固定连接，所有所述安装杆(23)的下端共同固定连接有连接板(24)，连接板(24)上穿设有与螺孔(21)相匹配的螺栓(25)，当需要切割质地较硬的草时，通过旋转螺栓(25)使螺栓(25)向螺孔(21)内移动，当需要切割质地较软的草时，反向转动螺栓(25)。
2.根据权利要求1所述的一种割草机器人，其特征在于：用于连接其中一个所述第一连接管(1)与两个所述第二连接管(3)的两个所述第二三通管各固定连接有一个向下延伸的第二支撑杆(11)，两个所述万向轮(4)分别与两个第二支撑杆(11)相连接，另外一个第一连接管(1)的中部也固定套设有一个第一三通管(2)，该第一三通管(2)固定连接有向下延伸的第一支撑杆(6)，两个所述驱动电机(7)均与第一支撑杆(6)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种割草机器人，其特征在于：所述进风筒(28)固定连接有两个固定套(30)，两个固定套(30)均固定套设在与所述悬挂连接管(10)相连接的所述第一三通管(2)上。
4.根据权利要求1所述的一种割草机器人，其特征在于：所述悬挂连接管(10)内固定设置有支撑板(14)，支撑板(14)上固定设置有第一电机(13)，第一电机(13)的输出轴向下穿过支撑板(14)后同轴固连有丝杆(15)，丝杆(15)上配合套设有活动板(18)，活动板(18)与所述固定筒(12)固定连接，活动板(18)的侧边上一体连接有若干个滑块(17)，悬挂连接管(10)的内壁上开设有与滑块(17)相匹配的滑槽(16)。
5.根据权利要求1所述的一种割草机器人，其特征在于：所有所述直钢绳(9)的远离所述第二电机(19)的一端共同固定连接有外圈钢绳(8)。
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