CN110800451A - 一种全自主无人割草系统 - Google Patents

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钟媛
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郑志宏
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Abstract

本申请属于割草车领域，特别涉及一种全自主无人割草系统，包括无人割草车以及远程监控站；无人割草车包括车架、前后轮；行走转向装置；割台装置；割台升降机构；车载导航装置，用于采集所述无人割草车的车载定位信息；车载电台装置；车载控制装置，配置成根据指令对无人割草车进行相应的控制；电池供电装置；远程监控站包括：远程电台装置，用于与车载电台装置进行信息交互；远程定位基准站装置，用于生成导航指令；远程控制装置，用于生成控制指令。本申请的全自主无人割草系统，采用直流电机驱动，使得控制统一，不会造成空气污染；另外，运行稳定性更好，割草效果更佳；进一步，改善工人工作强度、环境，减少人力和物力的投入，提高割草效率。

Description

一种全自主无人割草系统
技术领域
本申请属于割草车领域，特别涉及一种全自主无人割草系统。
背景技术
割草车主要应用在大型草场草地修整作业中，比如牧场、高尔夫球场、机场草坪等。传统的大型割草车基本都是拖拉机拖曳式，即大型拖拉机拖曳割台进行割草作业，这种方式存在油耗高、空气污染重、噪音大、工人劳动强度高以及能源利用率低的问题，且大型拖拉机易对草坪造成不可逆的破坏。
随着社会智能化技术的快速发展、人们环保意识的逐渐提高，智能化技术的开发越来越快，智能程度也越来越高，应用的范围也得到了极大的扩展，因此，希望研发一种智能无污染的割草系统来取代传统割草车。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种全自主无人割草系统。
本申请公开了一种全自主无人割草系统，包括无人割草车以及远程监控站，其中
所述无人割草车包括：
车架以及设置在所述车架上的前轮和后轮；
行走转向装置，设置在所述车架上，用于驱动所述无人割草车移动、转向；
割台装置，设置在所述车架上，且所述割台装置上设置割刀，用于割草；
割台升降机构，设置在所述车架上，并与所述割台装置连接，用于受控地驱动所述割台装置沿垂直所述车架底面方向进行移动；
车载导航装置，设置在所述车架上，用于采集所述无人割草车的车载定位信息；
车载电台装置，设置在所述车架上；
车载控制装置，设置在所述车架上，配置成能够通过所述车载电台装置发送车载定位信息，还配置成根据接收的控制指令控制所述割台装置、割台升降机构，以及根据接收的导航指令控制所述行走转向装置，以实现所述无人割草车的自主导航；
电池供电装置，用于为所述无人割草车上的用电装置供电；
所述远程监控站包括：
远程电台装置，用于与所述车载电台装置进行信息交互；
远程定位基准站装置，用于获取控制所述无人割草车的修正量的数据，并受控地通过所述远程电台装置进行发送；
远程控制装置，用于根据用户操作生成相对应的控制指令，以及根据所述远程电台装置接收的所述车载定位信息，生成导航指令，并将控制指令和导航指令通过所述远程电台装置进行发送。
根据本申请的至少一个实施方式，所述车载控制装置还配置成，在所述无人割草车启动之前，能够将所述无人割草车的状态信息通过所述车载电台装置传输至所述远程监控站；其中
所述远程监控站还包括：
显示装置，用于对所述无人割草车的状态信息进行显示。
根据本申请的至少一个实施方式，所述的全自主无人割草系统还包括：
图像采集装置，设置在所述车架上，用于采集所述无人割草车周边的图形信息；其中
所述车载控制装置还配置成，能够将所述图形信息通过所述车载电台装置传输至所述远程监控站；
所述远程监控站的显示装置还用于对所述图形信息进行显示。
根据本申请的至少一个实施方式，所述车载导航装置还用于采集待割草区域数据，并通过所述车载电台装置进行传输；其中
所述远程控制装置还用于根据所述待割草区域数据，生成电子围栏，并发送至所述显示装置进行显示。
根据本申请的至少一个实施方式，所述的全自主无人割草系统还包括：
基站电台设备，设置在所述无人割草车与所述远程监控站之间，且距所述无人割草车一预设距离；其中
所述无人割草车的车载电台装置无论是接收所述远程监控站的数据，还是向所述远程监控站发送数据，都经过所述基站电台设备进行中转。
根据本申请的至少一个实施方式，所述行走转向装置包括行走电机和转向机构，其中
所述前轮和后轮的数量分别为两个，每个所述前轮单独与一个所述转向机构连接，每个所述后轮单独一个所述行走电机连接。
根据本申请的至少一个实施方式，所述割台升降机构包括：
升降台，通过垂直于所述车架底面方向的至少两个支撑杆设置在所述车架上，且所述升降台能够在所述支撑杆上沿垂直于所述车架底面方向滑动；
丝杠，设置在所述升降台与所述车架之间，用于驱动所述升降台沿垂直于所述车架底面方向滑动；
割台升降电机，设置在所述车架上，并与所述丝杠连接，用于为所述丝杠提供动力；其中
所述割台装置的数量为两个，左右对称设置在所述升降台两侧。
根据本申请的至少一个实施方式，每个所述割台装置包括一个割草电机，用于驱动对应侧的割刀进行割草。
根据本申请的至少一个实施方式，所述的全自主无人割草系统还包括：
前碰撞传感器和/或前雷达探头，设置在所述车架前端端部；
后碰撞传感器和/或后雷达探头，设置在所述车架后端端部；其中
所述车载控制装置配置成根据所述前碰撞传感器和/或前雷达探头检测信息、后碰撞传感器和/或后雷达探头检测信息控制所述行走电机和转向机构，以实现无人割草车的自主导航及避障。
根据本申请的至少一个实施方式，所述的全自主无人割草系统还包括：
控制箱，设置在所述车架后端顶部，所述车载控制装置设置在所述控制箱内。
本申请至少存在以下有益技术效果：
本申请的全自主无人割草系统，其行走驱动、转向驱动、割台升降和割刀旋转等运动机构全采用直流电机驱动，使得控制统一，方便高效，且噪音小，不会造成空气污染；另外，整体嵌入车身中央的中置式可升降割台，割台高度调节更加方便，且运行稳定性更好，割草效果更佳；进一步，通过远程监控站的设置，使得无人割草车的控制从室外走向了室内，能够改善工人的工作强度、工作环境，减少人力和物力的投入，提高了割草效率。
附图说明
图1是本申请全自主无人割草系统其中一个实施例的组成示意图；
图2是本申请全自主无人割草系统中无人割草车的立体图；
图3是本申请全自主无人割草系统中无人割草车的主视图；
图4是本申请全自主无人割草系统中无人割草车的左视图；
图5是本申请全自主无人割草系统中无人割草车的右视图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
下面结合附图1-图5对本申请的全自主无人割草系统做进一步详细说明。
本申请公开了一种全自主无人割草系统，包括无人割草车1以及远程监控站2。
其中，如图1-图4所示，无人割草车1可以包括车架11以及设置在车架11前后端的前轮111和后轮112；进一步，本实施例中，优选前轮111和后轮112的数量分别为两个。
进一步，无人割草车1还可以包括行走转向装置、割台装置12、割台升降机构、车载导航装置14、车载电台装置15、车载控制装置等部件。
其中，行走转向装置可以包括行走电机和转向机构；其中，行走电机可以通过相应的电机支架固定设置在车架11后端，并直接或通过齿轮箱等机构与后轮112连接，从而能够带动后轮112转动，以驱动无人割草车1行走。另外。在本实施例在，优选每个后轮5单独一个行走电机进行驱动。
转向机构固定设置在车架11上，用于控制前轮111转向，并且，每个前轮111单独与一个转向机构连接；具体地，本实施例中，优选转向机构包括拉杆机构和转向电机；其中，拉杆机构可以采用目前常规割草车或者对应车辆的拉杆机构，拉杆机构固定设置在车架11前端，用于控制前轮111转向；转向电机通过相应的电机支架固定设置在车架11前端，并与拉杆机构连接，用于为拉杆机构提供动力。综上，本申请的无人割草车1采用纯电设计模式和两驱两转向的本体设计底盘，在节能高效环保的前提下，是控制灵活方便。
割台装置12设置在车架11上，具体是设置在前轮111与后轮112之间的车架11上；且割台装置12上设置割刀，用于割草，同样，割台装置12可以采用目前常规割草车上的割台结构。
进一步，本实施例中，优选割台装置12数量为两个，左右对称设置在车架11上，且每个割台装置12包括一个割草电机121，割草电机121通过相应的电机支架固定设置在车架11上，用于驱动对应侧的割刀进行割草。
割台升降机构设置在车架11上，并与割台装置12连接，用于受控地驱动割台装置12沿垂直车架11底面方向进行移动；进一步地，本实施例中，优选割台升降机构包括升降台131、丝杠133以及割台升降电机134。
升降台131通过垂直于车架11底面方向的至少两个支撑杆132设置在车架11上，且升降台131能够在支撑杆132上沿垂直于车架11底面方向滑动。本实施例中，优选支撑杆132的数量为4个，均匀分布在升降台131四个角。
丝杠133设置在升降台131与车架11之间，用于驱动升降台131沿垂直于车架11底面方向滑动；其中，优选丝杠133为梯形丝杠。
割台升降电机134设置在车架11上，并与丝杠133连接，用于为丝杠133提供动力；其中，两个割台装置12左右对称设置在升降台131两侧。
车载导航装置14设置在车架11上，用于采集无人割草车1的车载定位信息；以及可以用于接受卫星信号，以进行定位。具体地，还可以包括配套使用的天线以及接收机(一些实施例中，例如可以是GNSS系统、GNSS天线以及GNSS接收机)。进一步地，GNSS系统还可以包括GNSS差分天线；GNSS差分天线设置在车架11后端顶部，并与GNSS接收机连接，用于接收基站差分信号进行解算。
车载电台装置15设置在所述车架11上，例如可以包括天线、接收装置、发送装置。
车载控制装置(即控制模块)设置在车架11上，优选采用嵌入式系统，在系统中实现高效的运动控制算法；其中，车载控制装置配置成能够通过车载电台装置15发送车载定位信息，还配置成根据接收的控制指令控制割台装置12、割台升降机构，以及根据接收的导航指令控制行走转向装置，以实现无人割草车1的自主导航。
电池供电装置在车架11上，用于为无人割草车1上的用电装置供电，例如行走电机、转向机构、割草电机10、割台升降机构等装置。本实施例中，优选采用锂电池供电模式，实现高效无污染作业。
进一步，本申请的全自主无人割草系统中，远程监控站2可以包括远程电台装置22、远程定位基准站装置23以及远程控制装置21。
远程电台装置22用于与车载电台装置15进行信息交互；远程定位基准站装置23用于获取控制无人割草车1的修正量的数据，并受控地(受远程控制装置21控制)通过远程电台装置22实时发送到车载电台装置15，从而达到无人割草车1厘米级的定位精度。
远程控制装置21用于根据远程电台装置22接收的车载定位信息，生成控制无人割草车1的导航指令。另外，远程控制装置21(例如可以是计算机、PLC处理器)用于根据用户操作生成相对应的控制指令，并将控制指令和导航指令通过远程电台装置22进行发送，完成无人割草车1的远程操控。
综上所述，本申请的全自主无人割草系统，其行走驱动、转向驱动、割台升降和割刀旋转等运动机构全采用直流电机驱动，使得控制统一，方便高效，且噪音小，不会造成空气污染；另外，整体嵌入车身中央的中置式可升降割台，割台高度调节更加方便，且运行稳定性更好，割草效果更佳；进一步，通过远程监控站的设置，使得无人割草车的控制从室外走向了室内，能够改善工人的工作强度、工作环境，减少人力和物力的投入，提高了割草效率。
进一步，本申请的全自主无人割草系统中，车载控制装置还配置成，在无人割草车1启动之前，能够将无人割草车1的状态信息通过车载电台装置15传输至远程监控站2。
其中，远程监控站2还可以包括显示装置24，用于对无人割草车1的状态信息进行显示。
进一步，本申请的全自主无人割草系统还可以包括图像采集装置16。具体地，图像采集装置16可以是例如高清摄像头；高清摄像头设置在车架11上，用于采集无人割草车1周边的图形信息。
其中，车载控制装置还配置成能够将图形信息通过车载电台装置15传输至远程监控站2，远程监控站2的显示装置24还用于对图形信息进行显示。从而能够根据实时获取无人割草车1前部的图像信息，远程断前方是否存在障碍物，并根据障碍物的类型、大小实时调整规划路径。
进一步，本申请的全自主无人割草系统中，车载导航装置14还用于采集待割草区域数据，并通过车载电台装置15进行传输；其中，远程控制装置21还用于根据待割草区域数据，生成电子围栏，并发送至显示装置24进行显示。
进一步，如图1所示，本申请的全自主无人割草系统中，还可以包括基站电台设备3。
基站电台设备3设置在无人割草车1与远程监控站2之间，且距无人割草车1一预设距离，例如可以在待割草区域周边的房顶上；其中，在较长距离传输时，无人割草车1的车载电台装置15无论是接收远程监控站2的数据，还是向远程监控站2发送数据，都经过基站电台设备3进行中转。
进一步，本申请的全自主无人割草系统还可以包括避障和碰撞装置；具体地，避障和碰撞装可以包括前碰撞传感器17和/或前雷达探头、后碰撞传感器18和/或后雷达探头。
前碰撞传感器17和/或前雷达探头设置在车架11前端端部；后碰撞传感器18和/或后雷达探头设置在所述车架11后端端部；本实施例中，优选前雷达探头和后雷达探头分别为8个，分别均布车架3前端端部以及车架3后端端部。其中，车载控制装置配置成根据前碰撞传感器17和/或前雷达探头检测信息、后碰撞传感器18和/或后雷达探头检测信息控制行走电机和转向机构，以实现无人割草车的自主导航。
进一步，本申请的全自主无人割草系统还可以包括位于车架11顶部的应急灯以及后部的控制箱19；其中，车载控制装置设置在控制箱19内；另外，控制箱19上还可以设置例如电源控制面板、相关状态指示灯，例如当打开无人割草车1电源时，可以等待无人割草车1自检正常，通过状态指示灯看出割草车状态，当状态信息等正常时，可以将无人割草车1开出库房，到达割草区域。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种全自主无人割草系统，其特征在于，包括无人割草车(1)以及远程监控站(2)，其中
所述无人割草车(1)包括：
车架(11)以及设置在所述车架(11)上的前轮(111)和后轮(112)；
行走转向装置，设置在所述车架(11)上，用于驱动所述无人割草车(1)移动、转向；
割台装置(12)，设置在所述车架(11)上，且所述割台装置(12)上设置割刀，用于割草；
割台升降机构，设置在所述车架(11)上，并与所述割台装置(12)连接，用于受控地驱动所述割台装置(12)沿垂直所述车架(11)底面方向进行移动；
车载导航装置(14)，设置在所述车架(11)上，用于采集所述无人割草车(1)的车载定位信息；
车载电台装置(15)，设置在所述车架(11)上；
车载控制装置，设置在所述车架(11)上，配置成能够通过所述车载电台装置(15)发送车载定位信息，还配置成根据接收的控制指令控制所述割台装置(12)、割台升降机构，以及根据接收的导航指令控制所述行走转向装置，以实现所述无人割草车(1)的自主导航；
电池供电装置，用于为所述无人割草车(1)上的用电装置供电；
所述远程监控站(2)包括：
远程电台装置(22)，用于与所述车载电台装置(15)进行信息交互；
远程定位基准站装置(23)，用于获取控制所述无人割草车(1)的修正量的数据，并受控地通过所述远程电台装置(22)进行发送；
远程控制装置(21)，用于根据用户操作生成相对应的控制指令，以及根据所述远程电台装置(22)接收的所述车载定位信息，生成导航指令，并将控制指令和导航指令通过所述远程电台装置(22)进行发送。
2.根据权利要求1所述的全自主无人割草系统，其特征在于，所述车载控制装置还配置成，在所述无人割草车(1)启动之前，能够将所述无人割草车(1)的状态信息通过所述车载电台装置(15)传输至所述远程监控站(2)；其中
所述远程监控站(2)还包括：
显示装置(24)，用于对所述无人割草车(1)的状态信息进行显示。
3.根据权利要求2所述的全自主无人割草系统，其特征在于，还包括：
图像采集装置(16)，设置在所述车架(11)上，用于采集所述无人割草车(1)周边的图形信息；其中
所述车载控制装置还配置成，能够将所述图形信息通过所述车载电台装置(15)传输至所述远程监控站(2)；
所述远程监控站(2)的显示装置(24)还用于对所述图形信息进行显示。
4.根据权利要求1所述的全自主无人割草系统，其特征在于，所述车载导航装置(14)还用于采集待割草区域数据，并通过所述车载电台装置(15)进行传输；其中
所述远程控制装置(21)还用于根据所述待割草区域数据，生成电子围栏，并发送至所述显示装置(24)进行显示。
5.根据权利要求1-4任一项所述的全自主无人割草系统，其特征在于，还包括：
基站电台设备(3)，设置在所述无人割草车(1)与所述远程监控站(2)之间，且距所述无人割草车(1)一预设距离；其中
所述无人割草车(1)的车载电台装置(15)无论是接收所述远程监控站(2)的数据，还是向所述远程监控站(2)发送数据，都经过所述基站电台设备(3)进行中转。
6.根据权利要求5所述的全自主无人割草系统，其特征在于，所述行走转向装置包括行走电机和转向机构，其中
所述前轮(111)和后轮(112)的数量分别为两个，每个所述前轮(111)单独与一个所述转向机构连接，每个所述后轮(112)单独一个所述行走电机连接。
7.根据权利要求5所述的全自主无人割草系统，其特征在于，所述割台升降机构包括：
升降台(131)，通过垂直于所述车架(11)底面方向的至少两个支撑杆(132)设置在所述车架(11)上，且所述升降台(131)能够在所述支撑杆(132)上沿垂直于所述车架(11)底面方向滑动；
丝杠(133)，设置在所述升降台(131)与所述车架(11)之间，用于驱动所述升降台(131)沿垂直于所述车架(11)底面方向滑动；
割台升降电机(134)，设置在所述车架(11)上，并与所述丝杠(133)连接，用于为所述丝杠(133)提供动力；其中
所述割台装置(12)的数量为两个，左右对称设置在所述升降台(131)两侧。
8.根据权利要求7所述的全自主无人割草系统，其特征在于，每个所述割台装置(12)包括一个割草电机(121)，用于驱动对应侧的割刀进行割草。
9.根据权利要求6所述的全自主无人割草系统，其特征在于，还包括：
前碰撞传感器(17)和/或前雷达探头，设置在所述车架(11)前端端部；
后碰撞传感器(18)和/或后雷达探头，设置在所述车架(11)后端端部；其中
所述车载控制装置配置成根据所述前碰撞传感器(17)和/或前雷达探头检测信息、后碰撞传感器(18)和/或后雷达探头检测信息控制所述行走电机和转向机构，以实现无人割草车的自主导航及避障。
10.根据权利要求5所述的全自主无人割草系统，其特征在于，还包括：
控制箱(19)，设置在所述车架(11)后端顶部，所述车载控制装置设置在所述控制箱(19)内。
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