CN110115149A - 自主切割机构及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及割草装置技术领域，具体涉及一种自主切割机构及机器人。自主切割机构，应用于植物切割装置上，其包括第一刀片、第二刀片和第一驱动组件，第一刀片并列设置有多个第一刀齿；第二刀片与所述第一刀片交叠设置，其上并列设置有多个第二刀齿，所述第二刀齿与对应的所述第一刀齿交错设置，在所述第一刀齿和所述第二刀齿之间形成容纳被切割物的条形切割空间；第一驱动组件与所述第一刀片连接，驱动所述第一刀片相对所述第二刀片朝向所述切割空间移动，以切割位于所述切割空间内的被切割物。本发明的自主切割机构具有结构简单，受力均匀，自动化程度高的优点。

Description

自主切割机构及机器人

技术领域

本发明涉及割草装置技术领域，具体涉及一种自主切割机构及机器人。

背景技术

水草的清理是河流保护中较为重要和繁杂的工作，传统的水草清理采用人工打捞的方式，这样不仅清理的效果得不到保障，而且对护理人员的体力是极大的消耗，现有的河流水草清理机不仅结构较为复杂，且水草容易堵塞机器，造成使用极不方便。通过小型机器人自主切割水草，之后，水草上浮，通过水流带入下游统一处理，是一种经济有效的方法。另外，随着生活水平不断提高，人们对生活环境的要求也越来越高，在美化环境时通常要对草进行修剪。

现有技术中割草机的刀头通常选择齿轮状刀头，这种刀头在使用时，由于切割面受到的阻力较大，容易出现切割时机身不稳的情况，因此，机身通常会较重，齿轮状刀头不适于轻机身的割草机；还有一种刀头，如中国专利文献CN107509455A，公开了一种联合式水草切割、收集系统，采用的是三角形的割草定刀和三角形的割草动刀相对移动，来切割位于割草定刀刀锋和割草动刀刀锋之间的水草，采用这种割草定刀和割草动刀的切割方式时，被切割的水草全部集中在割草定刀刀锋和割草动刀刀锋组成的三角形切割空间内，切割机构在其移动方向受到的阻力较大，因此，这种切割刀头适用于大型机械或是动力较大的切割机，同样不适用于轻机身的割草机。另外一种旋转式切割刀片，旋转式切割刀片在水下阻力较大，效率较低，且容易引起驱动电机的水草缠绕。

另一方面，现有植物切割机的障碍检测传感器(如果红外、超声波等)往往难以区分植物和硬质障碍(如石块等)，导致机器人难以实现植物的自主切割。

发明内容

因此，本发明提供一种结构简单，受力均匀，自动化程度高的自主切割机构，以及设置有该自主切割机构的，能够区分植物和硬质障碍物，实现自主切割的机器人。

为解决上述问题，本发明的自主切割机构，应用于植物切割装置上，其包括第一刀片、第二刀片和第一驱动组件，第一刀片并列设置有多个第一刀齿；第二刀片与所述第一刀片交叠设置，其上并列设置有多个第二刀齿，所述第二刀齿与对应的所述第一刀齿交错设置，在所述第一刀齿和所述第二刀齿之间形成容纳被切割物的条形切割空间；第一驱动组件与所述第一刀片连接，驱动所述第一刀片相对所述第二刀片朝向所述切割空间移动，以切割位于所述切割空间内的被切割物。

所述第一刀齿和/或第二刀齿的朝向所述切割空间的一侧设置有锯齿状的刀口，所述锯齿状的刀口至少具有两个。

所述第二刀齿的端部伸出所述第一刀齿。

还包括具有长方形安装腔的安装架，所述第一刀片具有长方形的伸入所述安装腔的第一安装部，所述第二刀片具有长方形的伸入所述安装腔的第二安装部，所述第一刀片可移动的安装在所述安装腔内。

所述第一刀片的第一安装部上设置有第一安装孔，所述第一驱动组件包括，偏心轮，设置在所述第一安装孔内；电机，通过传动组件与所述偏心轮连接；所述电机带动所述偏心轮转动，使所述偏心轮驱动所述第一刀片移动。

本发明的机器人，包括上述的自主切割机构。

还包括第一偏压件和第二偏压件，各至少具有一个，一端分别与所述自主切割机构的第二刀片的前进方向相反的一端连接，所述第一偏压件和所述第二偏压件为所述第二刀片提供朝向前进方向的偏压力，所述第一偏压件的偏压力大于所述第二偏压件的偏压力；压力传感器，与所述第二偏压件的另一端连接；控制机构，与所述压力传感器连接，在所述压力传感器受的压力大于设定值时，控制机构控制所述机器人转换移动方向。

所述第一偏压件具有两个，所述第二偏压件具有一个，所述第二偏压件位于两所述第二偏压件之间。

所述第二刀片可移动的安装在所述自主切割机构的安装架的安装腔内，所述安装架上具有限制所述第二刀片位移距离的限位槽或限位凸块，所述第二刀片上设置有限位凸块或限位槽。

所述机器人应用于水中，还包括与所述控制机构连接的用于驱动其位置移动的推进器；或，所述机器人应用于陆地中，还包括与所述控制机构连接的用于驱动其位置移动的移动轮。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明的自主切割机构，应用于割草机构上，包括第一刀片、第二刀片和第一驱动组件，第一刀片并列设置有多个第一刀齿；第二刀片与所述第一刀片交叠设置，其上并列设置有多个第二刀齿，所述第二刀齿与对应的所述第一刀齿交错设置，在所述第一刀齿和所述第二刀齿之间形成容纳被切割物的条形切割空间；第一驱动组件与所述第一刀片连接，驱动所述第一刀片相对所述第二刀片朝向所述切割空间移动，以切割位于所述切割空间内的被切割物。本发明的自主切割机构的结构简单，而被切割物位于条形的切割空间之中，在切割时切割机构受到被切割物被切割时的阻力，该阻力主要垂直于切割空间的延伸方向，并能够相互抵消，对自主切割机构前进方向的阻力较小，且自主切割机构受到的阻力能够相对均匀，工作更加的稳定，使得切割更加的简单和方便。因此，自主切割机构能够应用于小型机械或是动力较小的切割机中，尤其是可以应用于自主化程度较高的机器人中。

2.本发明的自主切割机构，锯齿状的刀口能够方便对被切割物的切割。

3.本发明的自主切割机构，所述第二刀齿的端部伸出所述第一刀齿，第二刀齿可以起到引导被切割物进入的作用，使得被切割物顺利进入到切割空间内。

4.本发明的自主切割机构，采用偏心轮驱动第一刀片移动的结构，其结构简单，工作状态稳定，生产成本也低。

5.本发明的机器人，可以应用于切割植物，当所述机器人应用于水中时，可以用于切割水草、水稻等，当所述机器人应用于陆地中时，可以用于切割草、玉米、大豆、秧苗等，在切割不同的植物时，仅需要调节相邻两第一刀齿之间的距离，相邻两第二刀齿之间的距离，以及切割空间的宽度即可。机器人在切割遇到障碍物时，由于第二刀齿的端部伸出所述第一刀齿，第二刀片先遇到障碍并产生位移，第一偏压件和第二偏压件阻止第二刀片的移动，当第二刀片克服第一偏压件和第二偏压件的偏压力移动时，压力传感器会收到来自第二偏压件的压力，当所述第二刀片移动设定距离时，压力传感器受到的偏压力为设定值，控制机构根据压力传感器传递的信号控制机器人转换方向，也就是说，机器人能够根据障碍物的硬度值来判断障碍物的种类，如，障碍物是植物时，由于植物的硬度较低，且植物被碰触时会发生弯曲，使得第二刀片移动距离小于设定距离，当障碍物的硬度较高时，在机器人继续前进时，第二刀片会发生较大位移，使得控制机构控制机器人转换方向，因此，能够防止机器人撞到障碍物损坏，以实现自动切割植物，并保证了机器人的安全。所述第一偏压件的偏压力大于所述第二偏压件的偏压力，在第二刀片受力移动时，第一偏压件和第二偏压件移动相同的距离，第一偏压件提供的偏压力较大，第二偏压件相对第一偏压件受到的偏压力小，能够防止第二偏压件压坏压力传感器，且能够防止因第二偏压件具有较大的偏压力而压坏压力传感器。

6.本发明的自主切割机构，限位槽和限位凸块的设置，能够限制所述第二刀片的移动距离，以防止所述第二刀片移动距离过大损坏压力传感器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为自主切割机构的立体图的结构示意图；

图2为自主切割机构的第一刀片和第二刀片连接的俯视图；

图3为自主切割机构的第一刀片和第二刀片连接的仰视图；

图4为机器人的安装有自主切割机构的结构示意图；

图5为机器人的机身的结构示意图；

图6为机器人的整机结构示意图；

附图标记说明：

1－第一刀片；11－第一刀齿；12－第一安装部；13－第一安装孔；2－第二刀片；21－第二刀齿；22－刀口；23－第二安装部；3－安装架；31－限位凸块；32－限位槽；41－偏心轮；42－电机；43－传动组件；51－第一偏压件；52－第二偏压件；61－推进器；62－密封舱；63－太阳能板；64－摄像头；65－把手；66－上底座；67－下底座；68－超声波模块；69－探照灯；70－前罩；71－舱盖。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

本实施例中的自主切割机构，应用于植物切割装置上，如图1－图4所示，包括第一刀片1、第二刀片2、第一驱动组件和安装架3。

所述第一刀片1具有长方形的用于安装的第一安装部12，和与第一安装部12连接的第一刀齿11部，所第一刀齿11部上并列设置有多个第一刀齿11。所述第一安装部12上设置有第一安装孔13。

第二刀片2与所述第一刀片1交叠设置，具有长方形的用于安装的第二安装部23，和与第二安装部23连接的第二刀齿21部，所第二刀齿21部上并列设置有多个第二刀齿21，所述第二刀齿21与对应的所述第一刀齿11交错设置，在所述第一刀齿11和所述第二刀齿21之间形成容纳被切割物的条形切割空间。

第一驱动组件与所述第一刀片1连接，驱动所述第一刀片1相对所述第二刀片2朝向所述切割空间移动，以切割位于所述切割空间内的被切割物。

本实施例中，为了提高切割效率，如图1所示，所述第一刀齿11的朝向所述切割空间的一侧设置有锯齿状的刀口22，所述锯齿状结构至少具有2个。当然，也可以是第二刀齿21的朝向所述切割空间的一侧设置有锯齿状的刀口22，或是第一刀齿11和第二刀齿21上都设置有锯齿状的刀口22，根据使用需求设置即可。

如图2所示，所述第二刀齿21的端部伸出所述第一刀齿11，第二刀齿21可以起到引导被切割物进入的作用，使得被切割物顺利进入到切割空间内。

安装架3为长方形结构，具有长方形的安装腔，第一安装部12和第二安装部23分别设置有在安装腔内，第一安装部12可以相对安装架3发生移动。

所述第一驱动组件包括设置在所述第一安装孔内的偏心轮41，以及通过传动组件43与所述偏心轮41连接的电机42，所述电机42带动所述偏心轮41转动，使所述偏心轮41驱动所述第一刀片1移动。

本实施例的自主切割机构，第一刀片1和第二刀片2分别通过第一安装部12和第二安装部23安装在安装架3上，第一驱动组件通过偏心轮41驱动第一刀片1移动，该移动为第一刀齿11朝向切割空间的移动，以切割所述切割空间内的被切割物。

本实施例中的自主切割机构的结构简单，而被切割物位于条形的切割空间之中，在切割时切割机构受到被切割物被切割时的阻力，该阻力主要垂直于切割空间的延伸方向，并能够相互抵消，对自主切割机构前进方向的阻力较小，且自主切割机构受到的阻力能够相对均匀，工作更加的稳定，使得切割更加的简单和方便。因此，自主切割机构能够应用于小型机械或是动力较小的切割机中，尤其是可以应用于自主化程度较高的机器人中。

实施例二：

本实施例中的机器人，主要用于植物切割，包括实施例一种所述的自主切割机构、第一偏压件51、第二偏压件52、压力传感器连接、控制机构和机身。

所述第一偏压件51具有两个，所述第二偏压件52具有一个，所述第二偏压件52位于两所述第二偏压件52之间。第一偏压件51和第二偏压件52的一端分别与所述自主切割机构的第二刀片2的前进方向相反的一端连接，所述第一偏压件51和所述第二偏压件52为所述第二刀片2提供朝向前进方向的偏压力，所述第一偏压件51的偏压力大于所述第二偏压件52的偏压力。所述第二刀片2可移动的安装在所述自主切割机构的安装架3的安装腔内，所述安装架3上具有限制所述第二刀片2位移距离的限位槽32或限位凸块31，所述第二刀片2上设置有限位凸块31或限位槽32。

压力传感器连接与所述第二偏压件52的另一端连接。

控制机构是机器人的总控制器，与所述压力传感器连接。

本实施例的机器人应用于水中，机器人还包括与所述控制机构连接的用于驱动其位置移动的推进器61，当控制机构接收到压力传感器传递的压力信号大于设定值时，控制机构控制推进器61动作，使得所述机器人转换移动方向。

机器人的机身包括上底座66、下底座67、前罩70，设置在上底座66、下底座67和前罩70之间的密封舱62，密封舱62的前后两端具有舱盖71，密封舱62和舱盖盖好后形成密封腔体，控制机构、电机42和传动组件43之类的需要防水的机构设置在密封腔体内。

当然，为了方便对机器人的控制，或是机器人对运行的记录，在机器人的前方还设置有摄像头64、探照灯69和超声波模块68，本实施例中，超声波模块68设置有两个，分别设置在机器人的前方和后方，用于获取障碍物信息。

如图5和图6所示，为了提高机器人的自主化程度，在机器人的上方对称设置4个太阳能板63，太阳能板63可以帮助机器人实现电能的获取，提高机器人的续航时间。在机器人的上方设置把手65，可以方便对机器人的运输和移动。

作为可变换的实施方式，所述机器人还可以应用于陆地中，当用于陆地中时，机器人包括与所述控制机构连接的用于驱动其位置移动的移动轮。

机器人在切割遇到障碍物时，由于第二刀齿21的端部伸出所述第一刀齿11，第二刀片2先遇到障碍并产生位移，第一偏压件51和第二偏压件52阻止第二刀片2的移动，当第二刀片2克服第一偏压件51和第二偏压件52的偏压力移动时，压力传感器会收到来自第二偏压件52的压力。当第二偏压件52移动设定距离时，压力传感器受到的力为临界值，控制机构根据压力传感器传递的信号控制机器人转换方向，能够根据障碍物的硬度值来判断障碍物的种类，并能够防止机器人撞到障碍物损坏，以实现自动切割植物。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种自主切割机构，其特征在于，应用于植物切割装置上，其包括：

第一刀片(1)，并列设置有多个第一刀齿(11)；

第二刀片(2)，与所述第一刀片(1)交叠设置，其上并列设置有多个第二刀齿(21)，所述第二刀齿(21)与对应的所述第一刀齿(11)交错设置，在所述第一刀齿(11)和所述第二刀齿(21)之间形成容纳被切割物的条形切割空间；

第一驱动组件，与所述第一刀片(1)连接，驱动所述第一刀片(1)相对所述第二刀片(2)朝向所述切割空间移动，以切割位于所述切割空间内的被切割物。

2.根据权利要求1所述的自主切割机构，其特征在于，所述第一刀齿(11)和/或第二刀齿(21)的朝向所述切割空间的一侧设置有锯齿状的刀口(22)，所述锯齿状的刀口(22)至少具有两个。

3.根据权利要求1所述的自主切割机构，其特征在于，所述第二刀齿(21)的端部伸出所述第一刀齿(11)。

4.根据权利要求1－3中任一项所述的自主切割机构，其特征在于，还包括具有长方形安装腔的安装架(3)，所述第一刀片(1)具有长方形的伸入所述安装腔的第一安装部(12)，所述第二刀片(2)具有长方形的伸入所述安装腔的第二安装部(23)，所述第一刀片(1)可移动的安装在所述安装腔内。

5.根据权利要求4所述的自主切割机构，其特征在于，所述第一刀片(1)的第一安装部(12)上设置有第一安装孔(13)，所述第一驱动组件包括，

偏心轮(41)，设置在所述第一安装孔内；

电机(42)，通过传动组件(43)与所述偏心轮(41)连接；

所述电机(42)带动所述偏心轮(41)转动，使所述偏心轮(41)驱动所述第一刀片(1)移动。

6.一种机器人，其特征在于，包括，具有权利要求1－5中任一项所述的自主切割机构。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，还包括，

第一偏压件(51)和第二偏压件(52)，各至少具有一个，一端分别与所述自主切割机构的第二刀片(2)的前进方向相反的一端连接，所述第一偏压件(51)和所述第二偏压件(52)为所述第二刀片(2)提供朝向前进方向的偏压力，所述第一偏压件(51)的偏压力大于所述第二偏压件(52)的偏压力；

压力传感器连接，与所述第二偏压件(52)的另一端连接；

控制机构，与所述压力传感器连接，在所述压力传感器受的压力大于设定值时，控制机构控制所述机器人转换移动方向。

8.根据权利要求7所述的自主切割机构，其特征在于，所述第一偏压件(51)具有两个，所述第二偏压件(52)具有一个，所述第二偏压件(52)位于两所述第二偏压件(52)之间。

9.根据权利要求7或8所述的自主切割机构，其特征在于，所述第二刀片(2)可移动的安装在所述自主切割机构的安装架(3)的安装腔内，所述安装架(3)上具有限制所述第二刀片(2)位移距离的限位槽(32)或限位凸块(31)，所述第二刀片(2)上设置有限位凸块(31)或限位槽(32)。

10.根据权利要求6－9中任一项所述的机器人，其特征在于，

所述机器人应用于水中，还包括与所述控制机构连接的用于驱动其位置移动的推进器(61)；或，

所述机器人应用于陆地中，还包括与所述控制机构连接的用于驱动其位置移动的移动轮。