CN114303651B - 一种割草机器人的割草作业优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种割草机器人的割草作业优化方法，割草机器人正常运行时，采用碎草模式，并且在机器人运行过程中实时检测割草电机负载电流，当割草电机负载电流大于预设的负载电流阈值时，机器人在碎草模式实施的情况下，进一步采用减小作业步进宽幅模式，所述碎草模式为：通过调整刀盘的旋转方向，将碎草屑抛到未作业区域，所述减小作业步进宽幅模式为：将作业步进宽幅由正常作业步进宽幅W1调整到W2，所述W2＜W1。本发明采用两种模式相结合工作可在实现碎草使得草地更加美观的同时保证割草电机刀盘负载不会过大。

Description

一种割草机器人的割草作业优化方法

技术领域

本发明属于割草机技术领域，具体涉及一种割草机器人的割草作业优化方法。

背景技术

割草机在使用时，会产生大量被切断的草屑，在割草过程中，草屑被高速旋转的刀盘抛洒到草地上，在割草完成后，草地上会随机散落草屑，一些草屑长度较长，浮于草地表面，十分影响草地美观。

一般割草机的作业刀盘位于机器的底部中心位置，刀片通过螺丝安装在刀盘的边缘。当割草机进行作业时，通过割草电机带动刀盘高速旋转进行切割作业。这种作业方式会将已切割下来的碎草屑跟随高速旋转的刀盘固定方向抛到刀盘的左边或者右边。因为刀盘的宽度是割草机的作业宽幅，所以碎草屑被抛到已经作业区域或者未作业区域。当碎草屑被抛洒到未作业区域，割草机在进行这片区域的割草作业时，由于碎草堆积，刀盘负载将变大，消耗能量，且可能影响割草作业的效果。

割草机在作业中可能遇到草地密度、高度、草皮的品种不同，或者草有倒伏等情况，这些在割草机作业中会导致割草电机刀盘负载变大，割草电机的工作电流明显增大，此时如果一直保持高负载作业，可能导致漏割，严重的可能降低割草电机使用寿命或者直接烧毁割草电机。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种割草机器人的割草作业优化方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种割草机器人的割草作业优化方法，割草机器人正常运行时，采用碎草模式，并且在机器人运行过程中实时检测割草电机负载电流，当割草电机负载电流大于预设的负载电流阈值时，采用降低负载模式，所述降低负载模式包括减小作业步进宽幅模式和改变旋向模式中的任意一种或者组合；

所述碎草模式为：通过调整刀盘的旋转方向，将碎草屑抛到未作业区域，

所述减小作业步进宽幅模式为：将作业步进宽幅由正常作业步进宽幅W1调整到W2，所述W2＜W1；

所述改变旋向模式为：通过调整刀盘的旋转方向，将碎草屑抛到已作业区域。

进一步地，所述碎草模式的实现方式为：当割草机器人沿边界线行走时，刀盘靠近机器前进方向的一侧，转动方向为由边界线外向边界线内；当割草机器人在非边界区域时，实时判断已作业区域和未作业区域，刀盘靠近机器前进方向的一侧，转动方向为由已作业区向未作业区。

进一步地，当割草机器人在非边界区域，机器人前进时，机器人前进方向左侧为已作业区,右侧为未作业区，机器刀盘顺时针旋转，旋转过程中，刀盘靠近机器人前侧的部分移动方向为由已作业区至未作业区；机器人后退时，机器人后退方向左侧为已作业区,右侧为未作业区，机器刀盘逆时针旋转，旋转过程中，刀盘靠近机器人后侧的部分移动方向为由已作业区至未作业区。

进一步地，当割草机器人在割草作业位置处于两边均为未作业区域时，刀盘顺时针旋转。

进一步地，在减小作业步进宽幅模式下保持割草电机负载电流处于小于等于额定电流状态。

进一步地，当在减小作业步进宽幅模式下进行割草作业，在一条规划路径中割草电机的工作负载电流明显减小且在这一条规划路径中负载电流明显减小的路径长度占减小作业步进宽幅模式下总路径长度的70％以上；或者负载电流明显减小所占的工作时间，占减小作业步进宽幅模式下总工作时间的70％以上时，则认为此块导致割草机电负载重的区域草皮已经完成割草作业，此时重新调整割草作业的步进宽幅为W1,根据当前位置重新规划遍历路径后执行后续割草任务，其中负载电流明显减小为小于割草电机额定电流的80％。

进一步地，割草机器人正常运行时，采用碎草模式，并且在机器人运行过程中实时检测割草电机负载电流，当割草电机负载电流大于预设的负载电流阈值时，机器人在碎草模式实施的情况下，进一步采用减小作业步进宽幅模式。

进一步地，所述负载电流阈值为割草电机额定电流的110％。

进一步地，在减小作业步进宽幅模式下，保持割草电机负载电流处于正常状态，若机器人步进宽幅小于预设阈值，则机器人停止执行碎草模式，改变刀盘的旋转方向，将碎草屑抛到作业区域。

进一步地，所述预设阈值为割草机器人切割宽度的50％，所述割草机器人切割宽度是刀盘的最大切割宽度。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

1、本发明在碎草模式下机器人运行过程中实时检测割草电机负载电流，当割草电机负载电流大于预设的负载电流阈值时，机器人在碎草模式实施的情况下，进一步采用减小作业步进宽幅模式，两种模式相结合可在实现碎草使得草地更加美观的同时保证割草电机刀盘负载不会过大；

2、本发明设置有减小作业步进宽幅模式退出机制，当在减小作业步进宽幅模式下进行割草作业，在一条规划路径中割草电机的工作负载电流明显减小且在这一条规划路径中负载电流明显减小的路径长度占减小作业步进宽幅模式下总路径长度的70％以上；或者负载电流明显减小所占的工作时间，占减小作业步进宽幅模式下总工作时间的70％以上时，则认为此块导致割草机电负载重的区域草皮已经完成割草作业，此时重新调整割草作业的步进宽幅为W1,根据当前位置重新规划遍历路径后执行后续割草任务，该机制在保证割草电机刀盘负载不会过大的同时尽可能地提高作业效率；

3、本发明设置有碎草模式退出机制，在减小作业步进宽幅模式下，保持割草电机负载电流处于正常状态，若机器人步进宽幅小于预设阈值，则机器人停止执行碎草模式，改变刀盘的旋转方向，将碎草屑抛到作业区域，机器同时执行刀盘旋向调整降低负载的方案和作业步进宽幅调整降低负载的方案。

附图说明

图1：割草机作业宽幅D1示意图。

图2：割草机刀盘和刀具安装位置示意图。

图3：割草机电机旋转方向示意图。

图4：遍历割草作业中的作业宽幅调整示意图。

图5：减小作业步进宽幅模式执行和退出全流程图。

图6：碎草模式执行和退出全流程图。

具体实施方式

一种割草机器人的割草作业优化方法，具体操作方法如下：

割草机器人正常运行时，采用碎草模式，并且在机器人运行过程中实时检测割草电机负载电流，当割草电机负载电流大于预设的负载电流阈值(所述负载电流阈值例如为割草电机额定电流的110％)时，机器人在碎草模式实施的情况下，进一步采用减小作业步进宽幅模式，

所述碎草模式为：通过调整刀盘的旋转方向，将碎草屑抛到未作业区域，割草机刀盘和刀具安装位置如图2所示，图2中标号1为刀盘，标号2为刀具，

在有规划路径的作业方式中，智能割草机可以在作业地图中标记已作业区域和未作业区域。当割草机进行作业时，通过实时判断割草路径和作业标记，改变刀盘的旋转方向，将碎草屑抛到未作业区域。通过这个方法，割草机后续行驶过程中，在之前被切割下来的草屑会再次被卷入刀盘区域内，并被多次搅碎，变为更细小的草屑，可以落入草地正常生长的草之间的间隙中，避免暴露于草地表面，使草地更加美观，但是该模式会导致割草电机的工作负载增加，因此本发明结合减小作业步进宽幅模式抵消碎草模式增加的负载，

所述减小作业步进宽幅模式为：将作业步进宽幅由正常作业步进宽幅W1调整到W2，所述W2＜W1。

所述碎草模式的实现方式为：智能割草机在产生作业地图后，在进行遍历割草作业中，当沿着边界线进行割草作业时，根据割草机作业行进方向和所处位置调整刀盘旋转方向，保证切割掉的碎草屑抛向作业地图内部。已切割区域标记为已作业区域。具体的旋转方向为，当割草机沿边界线行走时，刀盘靠近机器前进方向的一侧，转动方向为由边界线外向边界线内运动，具体的，机器沿边界线前进时，假设机器前进方向左侧为界内,右侧为界外，则机器刀盘逆时针旋转，旋转过程中，刀盘靠近机器前侧的部分移动方向为由界外至界内转动，此时机器刀盘前侧部分接触草，切割过程中将草屑向界内进行抛撒；在非边界区域，实时判断已作业区域和未作业区域，根据割草机作业行进方向实时调整刀盘旋转方向保证切割掉的碎屑抛向未作业区域。刀盘的具体旋转方向的具体调整形式为，刀盘靠近机器前进方向的一侧，转动方向为由已作业区至未作业区。更具体的说明：机器前进时，假设机器前进方向左侧为已作业区,右侧为未作业区，则机器刀盘顺时针旋转，旋转过程中，刀盘靠近机器前侧的部分移动方向为由已作业区至未作业区(如图3的下图所示)，此时机器刀盘前侧部分接触草，切割过程中将草屑向未作业区进行抛撒；机器后退时，假设机器后退方向左侧为已作业区,右侧为未作业区，则机器刀盘逆时针旋转，旋转过程中，刀盘靠近机器后侧的部分移动方向为由已作业区至未作业区，此时机器刀盘后侧部分接触草，切割过程中将草屑向未作业区进行抛撒。

当割草机器人在割草作业位置处于两边均为未作业区域时，刀盘顺时针旋转。

优选地，在减小作业步进宽幅模式下保持割草电机负载电流处于小于等于额定电流状态。

优选地，结合图4(W1为正常作业步进宽度，W2为负载加重后的作业步进宽度，3为作业负载大的区域)，当割草机按照正常作业步进宽幅W1进行割草作业时(割草机作业宽度D1如图1所示)，如果割草电机的负载电流明显增大且持续一定时间，则根据电机电流增大情况，调整步进宽幅W2,负载越大，步进宽幅W2的值则越小，根据调整后的作业步进宽幅重新规划遍历路径，保证未切割的工作截面为W2时，割草电机的负载处于正常状态。调整作业宽幅后需要每次完成都作业到规划地图的两端边界线位置。结合图5，当在减小作业步进宽幅模式下进行割草作业，在一条规划路径中割草电机的工作负载电流明显减小且在这一条规划路径中负载电流明显减小的路径长度占减小作业步进宽幅模式下总路径长度的例如70％以上；或者负载电流明显减小所占的工作时间，占减小作业步进宽幅模式下总工作时间的例如70％以上时，则认为此块导致割草机电负载重的区域草皮已经完成割草作业，此时重新调整割草作业的步进宽幅为W1,根据当前位置重新规划遍历路径后执行后续割草任务，其中负载电流明显减小例如为小于割草电机额定电流的80％。

在减小作业步进宽幅模式下，保持割草电机负载电流处于正常状态，若机器人步进宽幅小于预设阈值，预设阈值例如为割草机器人切割宽度的50％，所述割草机器人切割宽度是刀盘的最大切割宽度，则机器人停止执行碎草模式，如图6所示，改变刀盘的旋转方向，将碎草屑抛到作业区域(如图3上图所示)，通过这个方法，减少刀盘作业阻力，减少不必要的电量消耗，此时，机器同时执行刀盘旋向调整降低负载的方案和作业步进宽幅调整降低负载的方案，此时机器在当前点位按照正常步进宽度重新规划作业路径后正常作业。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (8)

1.一种割草机器人的割草作业优化方法，其特征在于，

割草机器人正常运行时，采用碎草模式，并且在机器人运行过程中实时检测割草电机负载电流，当割草电机负载电流大于预设的负载电流阈值时，机器人在碎草模式实施的情况下，进一步采用减小作业步进宽幅模式，

在减小作业步进宽幅模式下，保持割草电机负载电流处于正常状态，若机器人步进宽幅小于预设阈值，则机器人停止执行碎草模式，改变刀盘的旋转方向，将碎草屑抛到已作业区域，

所述碎草模式为：通过调整刀盘的旋转方向，将碎草屑抛到未作业区域，所述未作业区域位于刀盘的左边或者右边；

所述减小作业步进宽幅模式为：将作业步进宽幅由正常作业步进宽幅W1调整到W2，所述W2＜W1。

2.根据权利要求1所述的割草机器人的割草作业优化方法，其特征在于，

所述碎草模式的实现方式为：当割草机器人沿边界线行走时，刀盘靠近机器前进方向的一侧，转动方向为由边界线外向边界线内；当割草机器人在非边界区域时，实时判断已作业区域和未作业区域，刀盘靠近机器前进方向的一侧，转动方向为由已作业区向未作业区。

3.根据权利要求2所述的割草机器人的割草作业优化方法，其特征在于，

当割草机器人在非边界区域，机器人前进时，机器人前进方向左侧为已作业区,右侧为未作业区，机器刀盘顺时针旋转，旋转过程中，刀盘靠近机器人前侧的部分移动方向为由已作业区至未作业区；机器人后退时，机器人后退方向左侧为已作业区,右侧为未作业区，机器刀盘逆时针旋转，旋转过程中，刀盘靠近机器人后侧的部分移动方向为由已作业区至未作业区。

4.根据权利要求2所述的割草机器人的割草作业优化方法，其特征在于，

当割草机器人在割草作业位置处于两边均为未作业区域时，刀盘顺时针旋转。

5.根据权利要求1所述的割草机器人的割草作业优化方法，其特征在于，

在减小作业步进宽幅模式下保持割草电机负载电流处于小于等于额定电流状态。

6.根据权利要求1所述的割草机器人的割草作业优化方法，其特征在于，

当在减小作业步进宽幅模式下进行割草作业，在一条规划路径中割草电机的工作负载电流明显减小且在这一条规划路径中负载电流明显减小的路径长度占减小作业步进宽幅模式下总路径长度的70%以上；或者负载电流明显减小所占的工作时间，占减小作业步进宽幅模式下总工作时间的70%以上时，则认为此块导致割草机电负载重的区域草皮已经完成割草作业，此时重新调整割草作业的步进宽幅为W1,根据当前位置重新规划遍历路径后执行后续割草任务，其中负载电流明显减小为小于割草电机额定电流的80%。

7.根据权利要求1所述的割草机器人的割草作业优化方法，其特征在于，所述负载电流阈值为割草电机额定电流的110%。

8.根据权利要求1所述的割草机器人的割草作业优化方法，其特征在于，所述预设阈值为割草机器人切割宽度的50%，所述割草机器人切割宽度是刀盘的最大切割宽度。