CN111436274B - 切割机构与防护机构的组合及智能割草机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种割草机，包括：切割机构，用以执行切割作业；机身，设置有：侧部防护，位于切割机构的侧方，以在所述切割机构的侧方建立防护屏障；底部防护，位于所述切割机构的下方，以在所述切割机构的下方建立防护屏障，其中所述底部防护上开设有进草口。上述割草机，侧部防护可以防止人体自切割机构的侧方接触到切割机构，底部防护可以防止人体自切割机构的下方接触到切割机构，且底部防护上设有进草口，使切割能够顺利进行，底部防护的设置还使得侧部防护与切割机构可以设置为尽可能的靠近割草机的外侧，从而实现对草坪边缘的切割，由此能同时满足切割和安全要求。

Description

切割机构与防护机构的组合及智能割草机

本申请为申请日为2015.10.13，申请号为201510657242.2，名称为《智能割草机》的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电动园林工具，特别是涉及一种割草机。

背景技术

随着计算机技术和人工智能技术的不断进步，类似于智能机器人的智能割草机已经开始慢慢的走进人们的生活。智能割草机能够自动在用户的草坪中割草、充电，无需用户干涉。这种自动工作系统一次设置之后就无需再投入精力管理，将用户从清洁、草坪维护等枯燥且费时费力的家务工作中解放出来。

为了减小草面和机身的摩擦带来的行走阻力，智能割草机的机身底端距离地面会有一段距离，这段距离使得人的脚能够伸入到机身下方并接近作为切割元件的刀条等。为了保证人类的安全，智能割草机不得不将切割元件的最外侧设置地到机身外侧壁的距离设置的较大，例如，大于80mm。这样，即使人脚伸入机身下方，也接触不到切割元件。这样的设置方式导致智能割草机永远也切割不到工作区域的最外侧80mm左右的草坪，这部分草坪仍然需要人工维护，大大的降低了智能割草机的使用体验。

发明内容

基于此，有必要提供一种同时满足切割和安全要求的割草机。

一种割草机，包括：

切割机构，用以执行切割作业；

机身，设置有：

侧部防护，位于切割机构的侧方，以在所述切割机构的侧方建立防护屏障；

底部防护，位于所述切割机构的下方，以在所述切割机构的下方建立防护屏障，其中所述底部防护上开设有进草口。

上述割草机，侧部防护可以防止人体自切割机构的侧方接触到切割机构，底部防护可以防止人体自切割机构的下方接触到切割机构，且底部防护上设有进草口，使切割能够顺利进行，底部防护的设置还使得侧部防护与切割机构可以设置为尽可能的靠近割草机的外侧，从而实现对草坪边缘的切割，由此能同时满足切割和安全要求。

在其中一个实施例中，所述进草口为条形缝隙，其开设方向与所述割草机的前进方向之间的角度范围为0～45度。

在其中一个实施例中，所述进草口在垂直于所述割草机前进方向上的宽度为小于13mm。

在其中一个实施例中，所述切割机构的切割元件到机身最外侧的距离小于20mm。

在其中一个实施例中，所述底部防护背对所述切割机构的一侧设置成相对所述切割机构突起的弧形。

在其中一个实施例中，所述切割机构偏心地设置在机身下方，其偏向所述机身的一侧，所述侧部防护及底部防护的偏向与所述切割机构的偏向一致。

在其中一个实施例中，所述切割机构设置有2个以上，其中所述2个以上的切割机构偏向机身的同一侧；或所述切割机构设置有2个以上，机身的两侧均具有偏置的所述切割机构。

在其中一个实施例中，所述切割机构可动连接于所述机身，且所述侧部防护和底部防护跟随所述切割机构一起活动。

在其中一个实施例中，所述切割机构能够伸出到所述机身轮廓范围以外。

在其中一个实施例中，所述机身包括相对机身的其他部分活动设置的活动部件，所述切割机构、侧部防护和底部防护均连接于所述活动部件。

在其中一个实施例中，所述割草机还包括能够驱动所述活动部件运动的驱动机构，所述活动部件运动时带动所述切割机构运动。

在其中一个实施例中，所述驱动机构驱动所述活动部件转动或滑动，所述活动部件运动时带动所述切割机构转动或滑动。

在其中一个实施例中，所述驱动机构包括与所述活动部件相连的蜗轮、与所述蜗轮配合的蜗杆，及驱动所述蜗杆转动的电机，所述电机驱动所述蜗杆转动时，所述蜗轮带动所述活动部件绕蜗轮的轴线转动。

在其中一个实施例中，所述机身上还设置有弹性元件，所述弹性元件在所述切割机构受到压力时被压缩，且在所述压力消失后提供使所述活动部件带动所述切割机构回位的弹力。

在其中一个实施例中，所述弹性元件为扭簧或压簧。

在其中一个实施例中，所述切割机构包括：切割马达，安装于所述活动部件；刀盘，连接在所述切割马达的轴上；切割元件，设置在所述刀盘上。

在其中一个实施例中，所述侧部防护在所述机身的高度方向上延伸，所述底部防护沿垂直于所述高度方向的方向延伸，所述切割元件工作时具有切割区域，所述切割区域沿垂直于所述高度方向的方向延伸。

在其中一个实施例中，所述割草机还包括设置于机身的行走模块和控制模块，所述行走模块带动所述割草机行走和转向，所述控制模块与所述行走模块电性连接以控制所述行走模块工作，所述控制模块与所述切割机构电性连接以控制所述切割机构执行切割作业。

在其中一个实施例中，所述控制模块控制所述割草机沿预先设定的边界线行走。

在其中一个实施例中，所述底部防护的长度大于或等于切割机构的切割直径。

在其中一个实施例中，所述底部防护和侧部防护连成一体。

在其中一个实施例中，所述切割机构的切割元件在机身上的高度可调，所述侧部防护和底部防均跟随所述切割元件升降。

附图说明

图1为一个实施例的割草机的结构示意图；

图2为割草机的俯视示意图；

图3为割草机的剖视示意图；

图4为割草机的立体示意图；

图5为底部防护上的进草口的示意图；

图6为割草机适应侧方的障碍形状进行切割的示意图；

图7为割草机适应地表形状进行切割的示意图。

图中的相关元件对应编号如下：

100、割草机             110、机身               112、控制模块

114、活动部件           120、行走模块           122、前轮

124、后轮               126、行走马达           130、切割机构

132、切割马达           134、刀盘               136、切割元件

1362、切割区域          140、驱动机构           142、蜗轮

144、蜗杆               146、电机               150、侧部防护

160、底部防护           162、进草口             170、外护罩

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合附图，说明割草机的较佳实施方式。

请参考图1和图2，本发明一个实施例的割草机100，包括机身110、行走模块120、切割机构130。

行走模块120包括设置在机身110上的前轮122、后轮124、前轮122和驱动后轮124前进的行走马达126。前轮122和后轮124构成轮组。前轮122有一个，位于机身110前端。后轮124有2个，对称设置在机身110后端的两侧。当然，单个后轮可以代替一对后轮使用。同样，单个前轮也可以用一对前轮来代替。如图1和图2中，自右至左，为割草机100的前进方向。同时，该割草机100的前进方向也即为割草机100后端至前端的方向。

本发明的割草机100是一种智能割草机。参图1，机身110上设置有控制模块112。控制模块112与行走模块120之间电性连接，用以控制割草机100行走；及与切割机构130电性连接，用于控制切割机构130工作。控制模块112能控制割草机沿预先设定的边界线行走，以执行切边作业。

切割机构130设置在机身110下方，用于执行切割作业。本发明中，切割机构130执行偏心切割。具体地，参图1，中心线A为机身110的中轴线所在位置，中心线B为切割机构130的中轴线所在位置。中心线B与中心线A不重合，而是设置在中心线A的一侧，图1中为右侧，使切割机构130偏心地设置在机身110下方，其偏向机身110的右侧。这样，使得切割机构130能够尽可能地靠近机身110的外侧，以便能够切割到工作区域的边界处的草坪，即可以有效地实现到边修割，免去人工修边。

本发明中设置了一个切割机构130。然而，该切割机构130可以设置为2个以上，且均偏心设置以执行偏心切割。进一步地，可以是所有的切割机构130均偏向机身110的同一侧。也可以是：机身110的两侧均具有偏置的切割机构。如切割机构130有2个，则两个切割机构的中轴线分别位于机身110的中轴线的左侧和右侧，由此扩大割草机100作业范围。

切割机构130相对于机身110可动设置，以能够适应切割区域边界线处的障碍形状，实现遇障碍时的随动。具体地，机身110上设置有相对机身110的其他部分活动设置的活动部件114。切割机构130连接于所述活动部件114。活动部件114运动时能带动切割机构130实现运动。或者是，切割机构130受到外力作用发生位置改变时，能促使活动部件114随之发生位置改变。

本发明中，机身110上设置有驱动活动部件114运动的驱动机构140。驱动机构140工作时驱动活动部件114运动，活动部件114则带动切割机构130运动，如转动或滑动。图2中，切割机构130可以相对机身110转动。

当切割复杂工况的边界时，例如图6所示，切割工作区域的边界处有墙壁或其他障碍，此时，控制模块112设置的传感检测元件实时检测障碍的形状，然后向驱动机构140发出指令，进而驱动机构140驱动活动部件114转动，活动部件114转动时可带动切割机构130左右转动以使割草机100前进的同时切割机构130能够适应障碍的形状。切割机构130设置为能够伸出机身110轮廓范围之外，以在需要时扩大割草机100的切割范围，保证复杂工况边界切割，不残留草。

此外，切割机构130实现依障碍形状实时随动，也可以不设置驱动机构。例如，可以直接在切割机构130与机身110之间设置弹性元件。弹性元件在切割机构130受到压力时被压缩，且在压力消失后提供使切割机构130回位的弹性力。因此常态下，在弹性元件的作用下，切割机构130处于其最大切割能力的位置，能够切割位置更靠边的草坪。当割草机100沿着障碍前进时，切割机构130如果在前进过程中受到边界草坪或障碍给予的压力，则切割机构130向远离边界的方向移动。压力消失后，弹性元件促使切割机构130回位。由此，切割机构130能够实现根据障碍形状移动，保证复杂工况边界切割，不残留草。

弹性元件可以是扭簧，能够允许切割机构130实现转动或滑动。弹性元件也可以是压簧等具有弹力的元件，能够允许切割机构130实现滑动。

参图7，本发明的割草机100的切割高度可以随地表起伏实时调整，以适应不同地形。可以通过调整机身110与轮组的相对位置来改变机身110离地高度，进而改变切割高度。也可以通过改变切割机构130在机身110上的高度来实现。

参图1和图3，切割机构130包括：切割马达132、刀盘134、切割元件136。

切割马达132安装于活动部件114。活动部件114作为马达支架使用。活动部件114偏向机身110的右侧，使切割马达132的轴的轴线设置在机身110的中轴线的右侧。刀盘134为圆盘状，连接在切割马达132的轴上。切割马达132工作时，刀盘134被驱动旋转。切割元件136设置有多个，沿刀盘134的圆周方向均匀布置。切割元件136为切割刀片。活动部件114位置改变时，其带动切割马达132、刀盘134、切割元件136一起运动。

当设置驱动机构140来调节切割机构130的位置以适应不同工况的边界切割时，驱动机构140通过驱动活动部件114来改变切割机构130的位置。驱动机构140安装在机身110上。

在一个例子中，参考图2，驱动机构140包括与活动部件114相连的蜗轮142、与蜗轮142配合的蜗杆144，及驱动蜗杆144转动的电机146。电机146驱动蜗杆144转动时，蜗轮142带动活动部件114绕蜗轮142的轴线转动。图2中，示意出了切割机构130的两个位置C和D。

然而，驱动机构可以是其他类型的传动装置，例如在其他的例子中，驱动机构140可以是齿轮、齿条机构。

当设置弹性元件来使切割机构130具备适应边界障碍形状的能力时，可以将弹性元件设置在机身110的其他部位与机身110上的活动部件114之间。如前所述，弹性元件可以是扭簧或者普通的压簧，或其他具有弹力的元件。

本发明中，切割机构130执行偏心切割，其偏置于机身110下方。因此，切割机构130离机身110的外侧较近。

为此，参考图3和图4，机身110还设置了位于切割机构130外侧的侧部防护150，以从切割机构130的侧方建立防护屏障。侧部防护150在机身110的高度方向(也即竖直方向)上延伸，防止人体从割草机100的侧方接触到切割机构130的切割元件136，避免产生伤害。

此外，割草机100的机身110底部距离地面会有一段距离，智能割草机的机身底端距离地面会有一段距离，这段距离使得人的脚或手能够伸入到机身110下方并接近作为切割元件的刀条等。而作为智能割草机，其是在无人操作的情况下自动沿预先设定好的边界区域内巡航工作的。虽然前述的侧部防护150在一定程度上可以避免人体组织自割草机100的侧方伸入到机身110下方并接近切割元件。但是，对于路人出于好奇将手指、脚趾故意伸到机身110下方的情况，前述的侧部防护150仍存在一定缺陷。

为此，割草机100还设置有底部防护160，以从切割机构130的下方建立防护屏障。切割元件136的切割区域1362在水平方向上延伸。底部防护160设置为沿垂直于机身110高度方向的方向(水平方向)延伸至切割机构130的下方。底部防护160位于切割机构130的切割元件136的切割区域1362下方，以在切割机构130与地面之间建立一道防护，彻底避免了人体组织伸入机身110下方后发生危险的可能。

侧部防护150及底部防护160在机身110上的位置偏向机身110的一侧，二者的偏向与切割机构130的偏向一致。

参考图5，底部防护160上设置有进草口162。进草口162为条形缝隙，其开设方向与割草机100前进方向之间的角度范围为0～45度。换言之，以前进方向为轴线，进草口162的开设方向可在左右偏转45度的范围内任意设置。这样在切割过程中，底部防护160前进的同时将草压到，而被压倒的草有自然恢复原状的趋势，因此当进草口162运动到被压倒的草时，被压倒的草能够刚好顺着进草口162进入到切割元件136的切割范围内并被顺利切割，不容易堵草。

当进草口162为条形缝隙时，其在垂直于割草机100前进方向上的宽度为小于13mm，以避免手指伸入机身110下方后经由进草口162接触到切割元件136。需要说明，由于宽度并非决定手指是否能进入进草口的唯一因素(如还有长度因素)，因此进草口162的宽度不局限于此。但如果按照以上尺寸设置宽度，则不必再考虑其他因素即可防止可能出现在割草机100工作区域的人群的正常尺寸的手指、脚趾进入到进草口162中的情形。

进草口162的形状和开设方向不局限于上述优选方式，如进草口162的开设方向也可以与前进方向呈一定夹角。又如，本发明中，进草口162为条形缝隙，底部防护160呈栅栏状。进草口162也可以是设置为其他形状，如网状结构，或不规则结构等。

底部防护160背对切割机构130的一侧设置成相对切割机构130突起的弧形。换言之，底部防护160与地面相对的一侧为弧形。这样在割草机100前进过程中，底部防护160不容易插入到工作区域的地面中，保证切割顺利进行。

底部防护160可以防止人体伸入到机身110下方后接触到切割机构130，底部防护160上设置的进草口162则使切割能够顺利进行。而侧部防护150与切割机构130可以设置为尽可能的靠近割草机100的外侧，具体地，切割机构的切割元件136到机身110最外侧的距离小于20mm，从而实现对草坪边缘的切割且能同时满足切割和安全要求。

底部防护160的长度设置为大于或等于切割机构130的切割直径，防止人体越过底部防护160后接触到切割机构130的切割元件136。此外，底部防护160和侧部防护150连成一体，一方面利于一体成型以减少组装工序，另一方面使得底部防护160与侧部防护150之间无间隙，防止人体自二者之间的间隙进入切割元件136的工作区域。

切割机构130的切割元件136在机身110上的高度可调，同时侧部防护150和底部防160均跟随切割元件136升降。具体地，侧部防护150和底部防护160均由活动部件114支撑。这样，活动部件114运动时能带动侧部防护150和底部防护160一起运动。侧部防护150和底部防护160是跟随切割机构130一起活动。这样，当切割机构130相对机身110转动、滑动或升降时，侧部防护150和底部防护160能够跟随切割机构一起运动，起到防护作用。并且，侧部防护150和底部防护160与切割机构130的切割元件136之间的相对位置关系固定不变，不需要每次都调整。

侧部防护150和底部防护160当然也可以是固定机身110上，位置固定不动。侧部防护150和底部防护160也可以是可动设置在机身110的其他位置上，不跟随切割机构130一起活动，只要每次跟随切割机构130一起调整即可。

本发明中，切割机构130位于机身110下方且位于机身110轮廓范围以内。需要指出的是，切割机构130可以设置为整体或部分位于机身110轮廓范围以外。由于设置了侧部防护150和底部防护160，人体从侧面和底部仍然不会接触到切割机构130的切割元件136，避免产生伤害。

参照图3，为了达到安全防护的目的，机身110外部还设置有外护罩170。外护罩170罩在机身110及切割机构130的上方，以从上方保护机身110及切割机构130，也避免产生伤害。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种切割机构与防护机构的组合，其特征在于，

所述组合能够与智能割草机的机身连接而使所述切割机构设置在所述机身下方且位于所述机身的中轴线的一侧，并且，所述智能割草机还包括设置于所述机身的控制模块，所述控制模块与所述切割机构电性连接以控制所述切割机构执行切割作业；

所述防护机构包括侧部防护及底部防护，其中：

所述侧部防护，位于切割机构的侧方，以在所述切割机构的侧方建立防护屏障；

所述底部防护，位于所述切割机构的下方，以在所述切割机构的下方建立防护屏障，其中所述底部防护上开设有进草口。

2.根据权利要求1所述的组合，其特征在于，所述切割机构偏向所述机身的一侧，所述侧部防护及底部防护的偏向与所述切割机构的偏向一致。

3.根据权利要求1所述的组合，其特征在于，所述底部防护的长度大于或等于切割机构的切割直径。

4.根据权利要求1所述的组合，其特征在于，所述底部防护背对所述切割机构的一侧设置成相对所述切割机构突起的弧形。

5.根据权利要求1所述的组合，其特征在于，所述进草口为条形缝隙，其开设方向与所述智能割草机的前进方向之间的角度范围为0~45度。

6.根据权利要求5所述的组合，其特征在于，所述进草口在垂直于所述智能割草机前进方向上的宽度为小于13mm。

7.根据权利要求1所述的组合，其特征在于，所述切割机构的切割元件到机身最外侧的距离小于20mm。

8.根据权利要求1所述的组合，其特征在于，所述底部防护和侧部防护连成一体。

9.一种智能割草机，其特征在于，包括：

机身；

设置于所述机身的控制模块和行走模块，所述控制模块与所述行走模块电性连接以控制所述行走模块工作；

一连接部，设于所述机身的中轴线的一侧，被配置为能与如权利要求1-8中任一项所述的切割机构和所述防护机构的组合电性连接，以控制所述切割机构执行切割作业。

10.根据权利要求9所述的智能割草机，其特征在于，所述控制模块控制所述智能割草机沿预先设定的边界线行走。

11.一种智能割草机，其特征在于，包括：

机身；

设置于所述机身的控制模块和行走模块，所述控制模块与所述行走模块电性连接以控制所述行走模块工作；以及，

防护机构，设于所述机身，包括侧部防护和底部防护，所述底部防护上开设有进草口，所述防护机构被配置为：

当一切割机构设置在所述机身下方且位于所述机身的中轴线的一侧时，所述侧部防护在所述切割机构的侧方建立防护屏障，所述底部防护在所述切割机构的下方建立防护屏障；

其中，所述控制模块与所述切割机构电性连接以控制所述切割机构执行切割作业。

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