CN111201847B - 一种除草避障机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种除草避障机器人，包括除草避障机构、刀盘调整机构和移动平台；刀盘调整机构的第一端与除草避障机构相连接，刀盘调整机构的第二端与移动平台相连接；刀盘调整机构调节刀盘的高度和/或倾斜角度。本发明采用除草避障机构可以实现自动除草的同时有效避障，避免对果树造成伤害；采用刀盘调整机构，适用于传统清耕除草果园，调节锄地的深度以及刀具入土倾角；适用于生草制果园，调节割草的高度，满足不同的除草需求；以及适应坡面除草，利用调整结构调节刀盘与坡面的倾角相同，从而除尽坡面的杂草；此外，为操作人员提供较大的操作空间，便于刀盘的检查与更换。

Description

一种除草避障机器人
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域，具体而言，涉及一种除草避障机器人。
背景技术
果园产业是我国的重要产业，果园中的果树均是按照一定的行间距和株间距进行栽植。由于果树之间的间距比较大，果树间会生长许多杂草，杂草会吸收土壤中的营养成分，影响果树的生长和产量，因此，需要对果园中的杂草进行多次清除。
随着果园机械化水平的不断提升，国内外涌现出各式除草机，但果园除草机械智能化水平较低，专用的先进除草机数量少，除草技术含量低，作业面积少，价格昂贵。大多数果园除草机采用行间行走方式进行作业，这就使得果树株间的杂草不能被有效去除，尤其是果树周围的杂草不能被割除，能够实现果园株间除草的设备多为背负式除草机、斜挎式除草机、手推式除草机和后拉悬挂式除草机，该类型的除草机工作效率低、通过性差、人工消耗大、除草率低、对果树的伤害大、果树周围的杂草仍需要人工拔除。这些都限制了果园机械化水平的发展，也影响了果园产量。
现有的除草装置还存在如下不足之处，除草高度固定，无法将草根铲除，从而无法将杂草彻底铲除；无法自适应草地的坡度或着起伏；以及扶手结构不可调节，操作者的使用舒适度差，车体在移动的过程中，扶手结构可能和树枝发生交叉，对果树造成伤害。
发明内容
本发明的目的是提供一种除草避障机器人，可以调节除草幅宽，躲避障碍，避免对果树造成伤害；可以调节刀盘的高度和/或倾斜角度，适应不同的草地，满足不同的除草或锄地的需求；可以自主移动，实现自动化除草，提高除草作业效率。
为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供一种除草避障机器人包括除草避障机构、刀盘调整机构和移动平台；
所述刀盘调整机构的一端与所述除草避障机构相连接，所述刀盘调整机构的另一端与所述移动平台相连接；
所述刀盘调整机构调节刀盘的高度和/或倾斜角度。
本发明通过在移动平台上设置除草避障机构，可以实现自动除草的同时有效避障，在确保不同株间距和不同行间距的果树周围的杂草能被清除干净，避免对果树造成伤害；通过采用刀盘调整机构，一方面，适用于传统清耕除草果园，调节锄地的深度以及刀盘入土倾角，使得切土受力最小；另一方面，适用于生草制果园，调节割草的高度，满足不同的除草需求；以及适应坡面除草，利用调整结构调节刀盘与坡面的倾角相同，从而除尽坡面的杂草；此外，可以调整刀盘架的高度和倾斜角度，当割草机器人出现故障或卡顿时，方便操作人员检查，当刀盘等零部件发生损坏，需要更换时，为操作人员提供较大的操作空间，方便操作人员更换刀盘等零部件。
进一步地，所述除草避障机构包括除草结构和避障结构；所述除草结构包括固定刀盘盖和转动刀盘盖；所述转动刀盘盖通过所述避障结构与所述固定刀盘盖相连接；所述避障结构包括第一连杆、第一直线驱动部件和避障传感器；所述第一连杆的第一端与所述固定刀盘盖可转动地连接，所述第一连杆的第二端与所述转动刀盘盖相连接；所述第一直线驱动部件的第一端与所述固定刀盘盖可转动地连接，所述第一直线驱动部件的第二端可转动地连接于所述连杆的第一端和第二端之间；所述避障传感器设置在所述转动刀盘盖上。
进一步地，所述固定刀盘盖和所述转动刀盘盖的的数量分别为两个，两个所述固定刀盘盖相邻并列布置，两个所述转动刀盘盖分别位于两个所述固定刀盘盖的外侧。
进一步地，所述刀盘调整机构包括刀盘架、调整结构和连接架；所述刀盘架的第一端通过所述调整结构和所述连接架安装于所述移动平台的前端，所述刀盘架的第二端与所述固定刀盘盖相连接；
其中，所述调整结构包括第二直线驱动部件、第三直线驱动部件和第二连杆；所述第二连杆位于所述第二直线驱动部件和所述第三直线驱动部件之间；所述第二直线驱动部件的第一端与所述刀盘架可转动地连接，所述第二直线驱动部件的第二端与所述连接架可转动地连接；所述第二连杆的第一端所述刀盘架可转动地连接，所述第二连杆的第二端与所述连接架可转动地连接；所述第三直线驱动部件的第一端可转动地连接于所述第二连杆的第一端和第二端之间，所述第三直线驱动部件的第二端与所述连接架可转动地连接。
进一步地，所述刀盘架和所述调整结构的数量分别为两个，两个所述刀盘架分别与两个所述调整结构的第一端相连接，两个所述调整结构的第二端分别与所述连接架相连接。
进一步地，所述刀盘调整机构还包括限位结构，所述限位结构位于所述调整结构的一侧；所述限位结构包括第一限位板和第二限位板，所述第一限位板与所述刀盘架相连接，所述第二限位板与所述连接架相连接，所述第一限位板与所述第二限位板相接触。
进一步地，所述移动平台包括固定安装板和底盘机构，所述底盘机构包括两个前车轮、两个后车轮、转向机构和直线驱动机构；所述两个前车轮通过所述转向机构安装于所述固定安装板的前端；所述两个后车轮通过所述直线驱动机构安装于所述固定安装板的后端；
所述转向机构包括前桥体、转向节、连接件和转向驱动组件；所述前桥体安装于所述固定安装板的前端，两个所述转向节的第一端与所述前车轮相连接，两个所述转向节的第二端分别于所述前桥体的两端铰接，两个所述转向节的第三端与所述连接件的第一端相铰接，两个所述连接件的第二端分别与所述转向驱动部件的第一端和第二端相铰接。
进一步地，所述转向驱动部件包括转向电机、齿轮、齿条和齿条导轨，所述转向电机和所述齿条导轨分别安装于所述固定安装板，所述齿条安装于所述齿条导轨上，所述转向电机与所述齿轮相连接，驱动所述齿条沿所述齿条导轨左右移动，带动所述连接件和所述转向节转动，使所述前车轮转向。
进一步地，所述除草避障机器人还包括扶手机构，所述扶手机构包括曲柄滑块机构和扶手结构；
其中，所述曲柄滑块机构包括滑轨、滑块和四杆机构；所述滑轨安装于所述移动平台的左右两侧，所述滑块可滑动地与所述滑轨连接；所述四杆机构的第一端与所述滑块相铰接，所述四杆机构的第二端与所述扶手结构相连接，所述四杆机构的第三端与所述滑轨相铰接；
所述导轨上设置有多个第一定位孔，所述滑块上设置有第二定位孔，所述第二定位孔与所述第一定位孔相连接，用于锁定所述四杆机构的姿态。
进一步地，所述扶手结构还包括扶手和第五杆件，所述第五杆件的第一端与所述扶手相连接，所述第五杆件的第二端与所述四杆机构的第二端相连接。
本发明的有益之处至少包括：
(1)本发明通过在移动平台上设置除草避障机构，可以实现自动除草的同时有效避障，在确保不同株间距和不同行间距的果树周围的杂草能被清除干净，避免对果树造成伤害；通过采用刀盘调整机构，一方面，适用于传统清耕除草果园，调节锄地的深度以及刀盘入土倾角，使得切土受力最小；另一方面，适用于生草制果园，调节割草的高度，满足不同的除草需求；以及适应坡面除草，利用调整结构调节刀盘与坡面的倾角相同，从而除尽坡面的杂草；此外，可以调整刀盘架的高度和倾斜角度，当割草机器人出现故障或卡顿时，方便操作人员检查，当刀盘等零部件发生损坏，需要更换时，为操作人员提供较大的操作空间，方便操作人员更换刀盘等零部件。
(2)本发明通过设置避障传感器，实现对周围果树等障碍物的感知，并主动控制第一直线驱动部件驱动转动刀盘盖相对于固定刀盘盖转动，一方面，实现自主避障，避免对果树造成伤害；另一方面，适应性强，依据不同的株间距和不同行间距调整转动刀盘盖的位置，调整割草的幅宽，提高除草效率。
(3)本发明通过设置两组除草避障机构，使除草避障机器人在不改变前进方向的前提下，除草机器人的两侧的转动刀盘盖均可以旋转，实现避障，此外，设置两组除草避障机构，除草的幅宽大，提高除草作业效率。
(4)本发明通过由两个直线驱动部件和连杆组成的调整结构来实现除草高度以及刀盘入土倾角的调节，适用于传统清耕除草果园和生草制果园，适用于平坦、起伏以及具有一定坡度的不同的土地的割草需求和锄地的需求；此外，为操作人员提供较大的操作空间，方便操作人员检查以及更换刀盘等零部件。
(5)本发明通过采用两个刀盘架和两个调整结构，达到分担除草避障机构的重量，从受力的角度，减小调整结构的尺寸，使机器人的结构尺寸更紧凑，此外，使除草避障机构的姿态更稳定。
(6)本发明通过在调整机构的一侧设置限位结构，防止刀盘受到外界障碍物的影响时，发生倾斜，减少对调整结构的破坏，保证刀盘架的稳定性。
(7)本发明通过采用后车轮直线驱动和前车轮转向驱动，在不同的株距之间灵活移动，实现自动化除草，减少工人的劳动强度，提高除草作业效率。
(8)本发明通过设置可调节的扶手机构，一方面，使得扶手机构在不使用时可以折叠，节省空间，防止伤及果树枝干，提升除草效率；另一方面，本发明通过在滑块上设置第二定位孔以及在导轨上设置多个第一定位孔，使滑块滑到不同的位置，第一定位孔与第二定位孔配合，达到锁定四杆机构的姿态的作用，使所述扶手机构可以位于不同的高度，满足操作者不同的作业高度的需求，提升操作者的使用舒适性。
(9)本发明通过设置与四杆机构相连的第五杆件，使操作者可以调节与移动平台之间的距离以及调节扶手的高度，进一步提升操作者的使用舒适性。
附图说明
图1为本发明除草避障机器人整体结构示意图；
图2为本发明除草避障机器人中除草避障机构的结构示意图；
图3为本发明除草避障机器人中除草避障机构和刀盘调整机构的结构示意图；
图4为本发明图2所示除草避障机构的一个方向示意图；
图5为本发明图3所示除草避障机构和刀盘调整机构的一个方向示意图；
图6为本发明除草避障机器人的俯视示意图；
图7为本发明除草避障机器人中移动平台的结构示意图；
图8为本发明除草避障机器人中扶手机构的伸展状态的结构示意图；
图9为本发明除草避障机器人中扶手机构的折叠状态的结构示意图；
图10为本发明除草避障机器人中固定安装板的结构示意图；
图11为本发明除草避障机器人中刀盘调整机构工作原理示意图；
图12为本发明除草避障机器人的避障原理示意图；
附图标记说明：
100-除草避障机构；110-除草结构；120-固定刀盘盖；121-第一转轴；122-第三转轴；123-第一刀盘；124-第一电机；130-转动刀盘盖；131-连接件；132-第二刀盘；133-第二电机；140-避障结构；141-第一连杆；142-第一直线驱动部件；200-刀盘调整机构；210-调整结构；211-第二直线驱动部件；212-第三直线驱动部件；213-第二连杆；201-刀盘架；202-连接架；220-限位结构；221-第一限位板；222-第二限位板；300-移动平台；301-固定安装板；302-电池组；303-控制箱；320-转向机构；321-前桥体；322-转向节；323-前车轮；324-连接杆；330-转向驱动部件；331-转向电机；332-齿轮；333-齿条；334-齿条导轨；340-直线驱动机构；341-后车轮；342-轮毂轴；343-轴承座；344-联轴器；345-减速器；346-驱动电机；400-扶手机构；410-曲柄滑块机构；411-滑轨；412-滑块；413-第一定位孔；414-第二定位孔；420-四杆机构；421-第一杆件；422-第二杆件；423-第三杆件；424-第四杆件；430-扶手结构；431-扶手；432-第五杆件；433-橡胶套。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图1-12对本发明的具体实施例做详细的说明。
参见附图1，本发明的第一方面提供一种除草避障机器人，包括除草避障机构100、刀盘调整机构200和移动平台300；所述刀盘调整机构200用于调节刀盘的高度和/或倾斜角度；所述刀盘调整机构200的一端与所述除草避障机构100相连接，所述刀盘调整机构200的另一端与所述移动平台300相连接。
因此，本发明通过在移动平台300上设置除草避障机构100，可以实现自动除草的同时有效避障，在确保不同株间距和不同行间距的果树周围的杂草能被清除干净，避免对果树造成伤害；通过采用刀盘调整机构200，一方面，适用于传统清耕除草果园，调节锄地的深度以及刀盘152入土倾角，使得切土受力最小；另一方面，适用于生草制果园，调节割草的高度，满足不同的除草需求；以及适应坡面除草，利用调整结构210调节刀盘与坡面的倾角相同，从而除尽坡面的杂草；此外，可以调整刀盘架201的高度和倾斜角度，当割草机器人出现故障或卡顿时，方便操作人员检查，当刀盘等零部件发生损坏，需要更换时，为操作人员提供较大的操作空间，方便操作人员更换刀盘152等零部件。
参见附图2，所述除草避障机构100包括除草结构110和避障结构140；所述除草结构110包括固定刀盘盖120和转动刀盘盖130；
所述转动刀盘盖130通过所述避障结构140与所述固定刀盘盖120相连接；
所述避障结构140包括第一连杆141和第一直线驱动部件142；
所述第一连杆141的第一端与所述固定刀盘盖120可转动地连接，所述第一连杆141的第二端与所述转动刀盘盖130相连接；
所述第一直线驱动部件142的第一端与所述固定刀盘盖120可转动地连接，所述第一直线驱动部件142的第二端可转动地连接于所述连杆的第一端和第二端之间。
所述第一直线驱动部件142可以是电动推杆或液压推杆或气动推杆或电液混合推杆等，优选地，所述第一直线驱动部件142为电动推杆。
需要说明的是，所述固定刀盘盖120和所述转动刀盘盖130的数量不限于各1个。
在一种具体的实施方式中，所述固定刀盘盖120的数量为1个，所述转动刀盘盖130的数量为1个，所述转动刀盘盖130位于所述固定刀盘盖120的外侧，所述转动刀盘盖130通过所述避障结构140与所述固定刀盘盖120相连接。
在另一种具体的实施方式中，所述固定刀盘盖120的数量为1个，所述转动刀盘盖130的数量为两个，两个所述转动刀盘盖130位于所述固定刀盘盖120的外侧，两个所述转动刀盘盖130分别通过所述避障结构140与所述固定刀盘盖120相连接。
因此，本发明通过采用第一连杆和第一直线驱动部件142驱动转动刀盘盖130相对于固定刀盘盖120转动，一方面，实现有效避障，避免对果树造成伤害；另一方面，适应性强，依据不同的株间距和不同行间距调整转动刀盘盖130的位置，调整割草的幅宽，提高除草效率。
优选地，参见附图3，所述固定刀盘盖120和所述转动刀盘盖130的的数量分别为两个，两个所述固定刀盘盖120相邻并列布置，两个所述转动刀盘盖130分别位于两个所述固定刀盘盖120的外侧。
因此，本发明通过设置两组除草避障机构100，使除草避障机器人在不改变前进方向的前提下，除草机器人的两侧的转动刀盘盖130均可以旋转，实现避障，此外，设置两组除草避障机构100，除草的幅宽大，提高除草效率。
优选地，所述避障结构140还包括避障传感器(图中未示出)，所述避障传感器设置在所述转动刀盘盖130上。所述避障传感器用于确定周边障碍物的位置，具体地，所述避障传感器用于感知周边果树的位置，当达到避障距离时，控制所述第一直线驱动部件142的伸缩，驱动所述转动刀盘盖130转动，实现及时避障。
所述避障传感器可以是红外传感器、激光扫描仪、超声波传感器、摄像头等中的一种或及几种的组合。优选地，所述避障传感器为激光扫描仪。
因此，本发明通过在避障结构140上设置避障传感器，实现对周围果树等障碍物的感知，并主动控制转动刀盘盖130的移动，实现自主避障，防止造成对果树的伤害。
优选地，参见附图2，所述第一连杆141的第一端与所述固定刀盘盖120的第一偏心位置相铰接，所述第一连杆141的第二端与所述转动刀盘盖130的中心位置相连接。
所述第一偏心位置和所述第二偏心位置位于所述固定刀盘盖120的中心的两侧。
优选地，参见附图2，所述固定刀盘盖120包括第一转轴121，所述第一转轴121位于所述第一偏心位置；所述转动刀盘盖130包括连接件131，所述连接件131设置在所述中心位置；所述第一连杆141的第一端与所述第一转轴121相铰接；所述的第一连杆141第二端与所述连接件131相连接。
需要说明的是，所述第一转轴121与所述固定刀盘盖120可以是一体成型或固定连接或可拆卸连接。
可选地，所述固定刀盘盖120包括第一支座，所述第一支座位于所述第一偏心位置；所述转动刀盘盖130包括连接件131，所述连接件131设置在所述中心位置；所述连杆的第一端与所述第一支座相铰接；所述连杆的第二端与所述连接件131相连接。
参见附图2，所述第一直线驱动部件142的第一端与所述固定刀盘盖120的第二偏心位置相铰接。
优选地，参见附图2，所述固定刀盘盖120包括第三转轴122，所述第三转轴122位于所述第二偏心位置；所述第一直线驱动部件142的第一端为第三转动支座；所述第一直线驱动部件142的第三转动支座与所述第三转轴122相铰接。需要说明的是，所述第三转轴122与所述固定刀盘盖120可以是一体成型或固定连接或可拆卸连接。
可选地，所述固定刀盘盖120包括第二支座，所述第二支座位于所述第二偏心位置；所述第一直线驱动部件142的第一端与所述第二支座相铰接。
上述转动连接结构中，将第三转轴122设置在固定刀盘盖120上，所述第一直线驱动部件142的第一端为第三转动支座，类似地，也可将转轴设置在所述第一直线驱动部件142上，而将转动支座设置在固定刀盘盖120上，只要能够保证所述直线驱动部件连杆142的第一端与所述固定刀盘盖120的第二偏心位置相铰接即可。
具体地，所述固定刀盘盖120包括第四转动支座(未图示)，所述第一直线驱动部件142的第一端为第四转轴(未图示)，所述第四转动支座位于所述第二偏心位置；所述第一直线驱动部件142的第四转轴与所述第四转动支座相铰接。
参见附图4，所述固定刀盘盖120上设置有第一刀盘123和第一电机124，所述第一电机124固定在所述固定刀盘盖120上，所述第一电机124的电机轴与所述第一刀盘123的旋转轴相连接，所述第一电机124带动所述第一刀盘123转动，用于割草；
所述转动刀盘盖130上设置有第二刀盘132和第二电机133，所述第二电机133固定在所述转动刀盘盖130上，所述第二电机133的电机轴与所述第二刀盘132的旋转轴相连接，所述第二电机133带动所述第二刀盘132转动，用于割草。
参见附图1和5，所述刀盘调整机构200包括刀盘架201、调整结构210和连接架202；所述刀盘架201通过所述调整结构210和所述连接架202安装于所述移动平台300的前端；所述刀盘架201与所述连接架202相对设置，所述调整结构210的第一端与所述刀盘架201的第一端相连接，所述调整结构210的第二端与所述连接架202相连接，所述调整结构210可使所述刀盘升降和/或倾斜一定角度；所述刀盘架201的第二端与所述固定刀盘盖120相连接。
因此，本发明通过设置与刀盘架201相连的调整结构210，实现刀盘的升降或刀盘倾斜一定的角度，适应不同的草地，满足不同的除草或锄地需求。
参见附图5，所述调整结构210包括第二直线部件211、第三直线部件212和第二连杆213；
所述第二直线部件211的第一端与所述刀盘架201可转动地连接，所述第二直线部件211的第二端与所述连接架202可转动地连接；
所述第二连杆213的第一端所述刀盘架201可转动地连接，所述第二连杆213的第二端与所述连接架202可转动地连接；
所述第三直线部件212的第一端可转动地连接于所述第二连杆213的第一端和第二端之间，所述第三直线部件212的第二端与所述连接架202可转动地连接。
因此，本发明通过由两个直线驱动部件340和连杆组成的调整结构210来实现除草高度以及刀盘入土倾角的调节，适用于传统清耕除草果园和生草制果园，适用于平坦、起伏以及具有一定坡度的不同的土地的割草需求和锄地的需求；此外，为操作人员提供较大的操作空间，方便操作人员检查以及更换刀盘等零部件。
优选地，参见附图5，所述第二连杆213位于所述第二直线部件211和所述第三直线部件212之间。
优选地，所述第二直线部件211或所述第三直线部件212为以下方式之一：电动推杆、液压推杆、气动推杆、电液混合推杆。
优选地，参见附图3，所述刀盘架201和所述调整结构210的数量分别为两个，两个所述刀盘架201分别与两个所述调整结构210的第一端相连接，两个所述调整结构210的第二端分别与所述连接架202相连接。
因此，本发明通过采用两个刀盘架201和两个调整结构210，达到分担除草避障机构100的重量，从受力的角度，减小调整结构210的尺寸，使机器人的结构尺寸更紧凑，此外，使除草避障机构100的姿态更稳定。
在一种具体的实施方式中，所述刀盘架201上设置有第一支座、第二支座；所述第二支座设置在所述第一支座的下方，所述第一支座与所述第二直线部件211的第一端相铰接；所述第二支座与所述第二连杆213的第一端相铰接；
所述连接架202上设置有第三支座、第四支座以及第五支座；所述第三支座位于最上端，所述第四支座介于所述第三支座与所述第五支座的之间，所述第三支座与所述第二直线部件211的第二端相铰接；所述第四支座与所述第二连杆213的第二端相铰接；所述第五支座与所述第三直线部件212的第二端相铰接。
参见附图3，所述刀盘调整机构200还包括限位结构220，所述限位结构220位于所述调整结构210的一侧。
因此，本发明通过在调整机构200的一侧设置限位结构220，防止刀盘受到外界障碍物的影响时，发生倾斜，减少对调整结构200的破坏，保证刀盘架的稳定性。
优选地，参见附图3，所述限位结构220分别位于两个所述调整结构210的外侧。
优选地，参见附图3，所述限位结构220包括第一限位板221和第二限位板222，所述第一限位板221与所述刀盘架201相连接，所述第二限位板222与所述连接架202相连接，所述第一限位板221与所述第二限位板222相接触。
优选地，参见附图3，所述第一限位板221和所述第二限位板222的形状为半圆形。
参见附图6，所述移动平台300包括固定安装板301和底盘机构，所述底盘机构包括两个前车轮311、两个后车轮312、转向机构320和直线驱动机构340；
所述两个前车轮311通过所述转向机构320安装于所述固定安装板301的前端；
所述两个后车轮312通过所述直线驱动机构340安装于所述固定安装板301的后端。
参见附图7，所述转向机构320包括前桥体321、转向节322、连接杆323和转向驱动组件330；所述前桥体321安装于所述固定安装板301的前端，两个所述转向节322的第一端与所述前车轮311相连接，两个所述转向节322的第二端分别与所述前桥体321的两端铰接，两个所述转向节322的第三端与所述连接杆323的第一端相铰接，两个所述连接杆323的第二端分别与所述转向驱动部件330的第一端和第二端相铰接，所述转向节322的第一端的转轴与所述转向节322的第二端的转轴相互垂直，所述转向节322的第二端的转轴与所述转向节322的第三端的转轴相互平行。
因此，本发明通过采用后车轮312直线驱动和前车轮311转向驱动，在不同的株距之间灵活移动，实现自动化除草，减少工人的劳动强度，提高除草作业效率。
优选地，两个所述转向节322的第一端与所述前车轮311通过六角开槽螺母螺纹连接，所述六角开槽螺母与所述转向节322通过销钉定位，防止所述六角开槽螺母松动。
参见附图7，所述转向驱动部件330包括转向电机331、齿轮332、齿条333和齿条导轨334，所述转向电机331安装于所述固定安装板301，所述齿条333安装在所述齿条导轨334上，所述齿条导轨334固定安装于所述固定安装板301上，所述转向电机331与所述齿轮332相连接，驱动所述齿条333沿所述齿条导轨334左右移动，带动所述连接杆323和所述转向节322转动，使所述前车轮311转向。
在一种具体的实施方式中，所述转向驱动部件330还可以是滑块导轨机构代替齿轮332和齿条333，所述滑块的两端分别与所述连接件131相铰接。
优选地，参见附图7，所述直线驱动机构340包括轮毂轴341、轴承座342、弹性联轴器343、减速器344和驱动电机345，所述轮毂轴341的一端与所述后车轮312相连接，所述轮毂轴341为阶梯轴，所述轮毂轴341穿过所述轴承座342，所述轮毂轴341的另一端与所述减速器344的轴通过所述弹性联轴器343相连接，所述驱动电机345安装于所述车身固定安装板301上，所述驱动电机345与所述减速器344相连接，驱动所述后车轮312转动。
优选地，所述轮毂轴341与所述后车轮312通过螺栓连接。
优选地，所述驱动电机345为直流调速电机。
优选地，参见附图8和图9，所述除草避障机器人还包括扶手机构400，所述扶手机构400包括曲柄滑块机构410和扶手结构430，所述曲柄滑块机构410包括滑轨411、滑块412和四杆机构420，所述滑轨411安装于所述移动平台300的所述固定安装板301的左右两侧，所述滑块412可滑动地与所述滑轨411连接；所述四杆机构420的第一端与所述滑块412相铰接，所述四杆机构420的第二端与所述扶手结构430相连接；所述四杆机构420的第三端与所述滑轨411相铰接。
优选地，参见附图8，所述四杆机构420包括依次相连的第一杆件421、第二杆件422、第三杆件423和第四杆件424；所述第一杆件421与所述第四杆件424的中间位置相铰接，所述第四杆件424与所述第三杆件423的中间位置相接铰；所述第一杆件421和所述第二杆件422的一端与所述滑轨411相铰接，所述第三杆件423的一端与所述扶手结构430相连接，所述第四杆件424的一端与所述滑块412相铰接。
因此，本发明通过设置可调节的扶手机构400，一方面，使得扶手机构400在不使用时可以折叠，节省空间，防止伤及果树枝干，提升除草效率；另一方面，扶手机构400可根据不同的操作者进行高低位置的调节，满足不同操作者的需求，提升操作者的使用舒适性。
优选地，参见附图8，所述滑轨411上设置有多个第一定位孔413，所述滑块412上设置有第二定位孔414，当所述滑到某一位置，使所述第二定位孔414与所述第一定位孔413相对时，所述第二定位孔414与所述第一定位孔413相连接，可以锁定所述四杆机构420的姿态。
因此，本发明通过在滑块412上设置第二定位孔414以及在滑轨411上设置多个第一定位孔413，使滑块412滑到不同的位置，第一定位孔413与第二定位孔414配合，达到锁定四杆机构420的姿态的作用，使所述扶手机构可以位于不同的高度，满足操作者不同的作业高度的需求，提升操作者的使用舒适性。
参见附图8，所述扶手结构430包括扶手431和第五杆件432，所述第五杆件432的第一端与所述扶手431相连接，所述第五杆件432的第二端与所述四杆机构420的第二端相连接，具体地，所述第五杆件432的第二端与所述第三杆件423的一端相连接。
因此，本发明通过设置与四杆机构420相连的第五杆件432，使操作者可以调节与移动平台300之间的距离以及调节扶手431高度，进一步提升操作者的使用舒适性。
优选地，所述第五杆件432的第二端与所述第三杆件423的一端通过销钉连接。
优选地，所述扶手431上包括控制按钮，所述控制按钮分别与所述电机、所述直线驱动部件340电连接，控制所述驱动电机345、所述转向电机331的正反转，控制所述直线驱动部件340的伸缩。
优选地，参见附图8，所述扶手431上装有橡胶套433，防止打滑。
优选地，参见附图1，所述除草避障机器人还包括电池组302和控制箱303，所述电池组302和所述控制箱303分别安装于所述固定安装板301上，所述电池组302为所述除草避障机器人提供动力，所述控制箱用于控制所述除草避障机器人的运动。
优选地，参见附图10，所述固定安装板301一体成型，所述固定安装板301上设置有多个安装孔，所述多个安装孔通过激光切割形成，所述多个安装孔用于可拆卸地连接所述底盘机构、所述扶手机构400、所述控制箱303以及所述电池组302等。
本发明的工作原理和工作流程：
当所述除草避障机器人还未到达需要除草作业的区域时，所述底盘机构的驱动电机345和转向电机331工作，带动车体移动并基于实际的果树间距，改变车体的转向；操作者操纵扶手机构400，用于除草的第一电机124和第二电机133不工作，所述调整结构210的第二直线部件211和第三直线部件212的伸长量达到最大，使所述除草避障机构100离开地面一段距离，如图11(c)所示；
当所述除草机器人到达需要除草作业的区域时，所述底盘机构的驱动电机345和转向电机331继续工作，依据实际的株间距调整所述避障结构140的第一直线驱动部件142的伸缩量，调节除草的幅宽，使除草幅宽最大化；所述用于除草作业的第一电机124和第二电机133开始工作，所述调整结构210的第二直线部件211和第三直线部件212的伸长量减小，依据实际的需求调整刀盘的高度和/或刀盘的倾斜角度，从而控制除草的高度以及刀盘入土的角度，如图11(a)和图11(b)所示；当在所述除草避障机器人在行进的方向上，没有检测到树干等障碍物或者在树干等障碍物安全距离以外时，所述避障结构140的第一直线驱动部件142伸缩量不变，如图12(a)所示；当激光扫描仪检测到树干等障碍物到达非安全距离，即到达避障距离后，控制推动第一连杆141带动转动刀盘盖130沿远离障碍物的第一方向转动，从而规避障碍物，避免造成对果树的损伤以及遇到障碍物时对刀盘盖的损坏，12(b)所示；当转动刀盘盖130完全通过障碍物时，避障过程结束，如图12(c)所示；除草避障机器人继续直行，控制第一直线驱动部件142推动连杆带动转动刀盘盖130沿与第一方向相反的方向转动，增大除草幅宽，如图12(d)所示；以此往复循环运动可以达到不改变车体运动方向的前提下实现避障，在工作区域内，确保不同株间距和不同行间距的果树周围的杂草能被清除干净，避免对果树造成伤害；依据不同的株间距和不同行间距调节所述第一直线驱动部件142的伸缩量，从而调节转动刀盘盖130的位置，调整割草的幅宽，提高除草效率。
当所述除草避障机器人自主除草时，操作者可以去掉扶手机构400中的销钉，使扶手机构400折叠，减小扶手机构400的占用空间，防止除草避障机器人在行进的方向上与果树枝发生冲突，避免扶手机构400伤及果树枝，如图9所示。
当操作者操纵扶手机构400控制除草避障机器人行进前，操作者可以通过调节所述滑块412上的第二定位孔414与所述滑轨411上第一定位孔413的配合位置，调节扶手机构400的高度，从而满足操作者不同操作高度的需要，提升操作者的使用舒适性，如图8所示。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
(1)本发明通过在移动平台300上设置除草避障机构100，可以实现自动除草的同时有效避障，在确保不同株间距和不同行间距的果树周围的杂草能被清除干净，避免对果树造成伤害；通过采用刀盘调整机构200，一方面，适用于传统清耕除草果园，调节锄地的深度以及刀盘152入土倾角，使得切土受力最小；另一方面，适用于生草制果园，调节割草的高度，满足不同的除草需求；以及适应坡面除草，利用调整结构210调节刀盘与坡面的倾角相同，从而除尽坡面的杂草；此外，可以调整刀盘架201的高度和倾斜角度，当割草机器人出现故障或卡顿时，方便操作人员检查，当刀盘等零部件发生损坏，需要更换时，为操作人员提供较大的操作空间，方便操作人员更换刀盘152等零部件。
(2)本发明通过采用第一连杆和第一直线驱动部件142驱动转动刀盘盖130相对于固定刀盘盖120转动，一方面，实现有效避障，避免对果树造成伤害；另一方面，适应性强，依据不同的株间距和不同行间距调整转动刀盘盖130的位置，调整割草的幅宽，提高除草效率。
(3)本发明通过设置两组除草避障机构100，使除草避障机器人在不改变前进方向的前提下，除草机器人的两侧的转动刀盘盖130均可以旋转，实现避障，此外，设置两组除草避障机构100，除草的幅宽大，提高除草效率。
(4)本发明通过在避障结构140上设置避障传感器，实现对周围果树等障碍物的感知，并主动控制转动刀盘盖130的移动，实现自主避障，防止造成对果树的伤害。
(5)本发明通过设置与刀盘架201相连的调整结构210，实现刀盘的升降或刀盘倾斜一定的角度，适应不同的草地，满足不同的除草或锄地需求。
(6)本发明通过由两个直线驱动部件340和连杆组成的调整结构210来实现除草高度以及刀盘入土倾角的调节，适用于传统清耕除草果园和生草制果园，适用于平坦、起伏以及具有一定坡度的不同的土地的割草需求和锄地的需求；此外，为操作人员提供较大的操作空间，方便操作人员检查以及更换刀盘等零部件。
(7)本发明通过在调整机构200的一侧设置限位结构220，防止刀盘受到外界障碍物的影响时，发生倾斜，减少对调整结构200的破坏，保证刀盘架的稳定性。
(8)本发明通过采用后车轮312直线驱动和前车轮311转向驱动，在不同的株距之间灵活移动，实现自动化除草，减少工人的劳动强度，提高除草作业效率。
(9)本发明通过设置可调节的扶手机构400，一方面，使得扶手机构400在不使用时可以折叠，节省空间，防止伤及果树枝干，提升除草效率；另一方面，扶手机构400可根据不同的操作者进行高低位置的调节，满足不同操作者的需求，提升操作者的使用舒适性。
(10)本发明通过在滑块412上设置第二定位孔414以及在滑轨411上设置多个第一定位孔413，使滑块412滑到不同的位置，第一定位孔413与第二定位孔414配合，达到锁定四杆机构420的姿态的作用，使所述扶手机构可以位于不同的高度，满足操作者不同的作业高度的需求，提升操作者的使用舒适性。
(11)本发明通过设置与四杆机构420相连的第五杆件432，使操作者可以调节与移动平台300之间的距离以及调节扶手431高度，进一步提升操作者的使用舒适性。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种除草避障机器人，其特征在于，包括除草避障机构、刀盘调整机构和移动平台；
所述刀盘调整机构的第一端与所述除草避障机构相连接，所述刀盘调整机构的第二端与所述移动平台相连接；
所述刀盘调整机构调节刀盘的高度和/或倾斜角度；
所述除草避障机构包括除草结构和避障结构；所述除草结构包括固定刀盘盖和转动刀盘盖；
所述转动刀盘盖通过所述避障结构与所述固定刀盘盖相连接；
所述避障结构包括第一连杆、第一直线驱动部件和避障传感器；
所述第一连杆的第一端与所述固定刀盘盖可转动地连接，所述第一连杆的第二端与所述转动刀盘盖相连接；
所述第一直线驱动部件的第一端与所述固定刀盘盖可转动地连接，所述第一直线驱动部件的第二端可转动地连接于所述连杆的第一端和第二端之间；
所述避障传感器设置在所述转动刀盘盖上；
所述除草避障机器人还包括扶手机构，所述扶手机构包括曲柄滑块机构和扶手结构；
其中，所述曲柄滑块机构包括滑轨、滑块和四杆机构；所述滑轨安装于所述移动平台的左右两侧，所述滑块可滑动地与所述滑轨连接；所述四杆机构的第一端与所述滑块相铰接，所述四杆机构的第二端与所述扶手结构相连接，所述四杆机构的第三端与所述滑轨相铰接；
所述滑轨上设置有多个第一定位孔，所述滑块上设置有第二定位孔，所述第二定位孔与所述第一定位孔相连接，用于锁定所述四杆机构的姿态；
所述刀盘调整机构包括刀盘架、调整结构、连接架和限位结构，所述限位结构位于所述调整结构的一侧；
所述限位结构包括第一限位板和第二限位板，所述第一限位板与所述刀盘架相连接，所述第二限位板与所述连接架相连接，所述第一限位板与所述第二限位板相接触；
所述移动平台包括固定安装板和底盘机构；
所述底盘机构包括两个前车轮、两个后车轮、转向机构和直线驱动机构；
所述两个前车轮通过所述转向机构安装于所述固定安装板的前端；
所述两个后车轮通过所述直线驱动机构安装于所述固定安装板的后端；
其中，所述转向机构包括前桥体、转向节、连接件和转向驱动组件；
所述前桥体安装于所述固定安装板的前端，两个所述转向节的第一端与所述前车轮相连接，两个所述转向节的第二端分别于所述前桥体的两端铰接，两个所述转向节的第三端与所述连接件的第一端相铰接，两个所述连接件的第二端分别与转向驱动部件的第一端和第二端相铰接；
所述转向驱动部件包括转向电机、齿轮、齿条和齿条导轨，所述转向电机和所述齿条导轨分别安装于所述固定安装板，所述齿条安装于所述齿条导轨上，所述转向电机与所述齿轮相连接，驱动所述齿条沿所述齿条导轨左右移动，带动所述连接件和所述转向节转动，使所述前车轮转向。
2.根据权利要求1所述的除草避障机器人，其特征在于，所述固定刀盘盖和所述转动刀盘盖的数量分别为两个，两个所述固定刀盘盖相邻并列布置，两个所述转动刀盘盖分别位于两个所述固定刀盘盖的外侧。
3.根据权利要求1所述的除草避障机器人，其特征在于，所述刀盘架的第一端通过所述调整结构和所述连接架安装于所述移动平台的前端，所述刀盘架的第二端与所述固定刀盘盖相连接；
其中，所述调整结构包括第二直线驱动部件、第三直线驱动部件和第二连杆；
所述第二连杆位于所述第二直线驱动部件和所述第三直线驱动部件之间；
所述第二直线驱动部件的第一端与所述刀盘架可转动地连接，所述第二直线驱动部件的第二端与所述连接架可转动地连接；
所述第二连杆的第一端所述刀盘架可转动地连接，所述第二连杆的第二端与所述连接架可转动地连接；
所述第三直线驱动部件的第一端可转动地连接于所述第二连杆的第一端和第二端之间，所述第三直线驱动部件的第二端与所述连接架可转动地连接。
4.根据权利要求3所述的除草避障机器人，其特征在于，所述刀盘架和所述调整结构的数量分别为两个，两个所述刀盘架分别与两个所述调整结构的第一端相连接，两个所述调整结构的第二端分别与所述连接架相连接。
5.根据权利要求1所述的除草避障机器人，其特征在于，所述扶手结构还包括扶手和第五杆件，所述第五杆件的第一端与所述扶手相连接，所述第五杆件的第二端与所述四杆机构的第二端相连接。
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