CN114521104A - 自动移动式的机器人作业机 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种自动移动式的机器人作业机(1)具有作业主体部(2)、罩部(4)以及连结作业主体部和罩部的连结构造单元(12)。连结构造单元具有安装于作业主体部的主体连结部(16)和安装于罩部的罩连结部(14)。拿起罩部时，罩连结部的轴部(14a)相对于主体连结部的头部(16c)向上方滑动，由此罩部相对于作业主体部向上方移动。在机器人作业机与障碍物冲撞时，主体连结部的中间部(16b)在横向上发生弹性变形，由此罩部相对于作业主体部实质性地向横向移动。

Description

自动移动式的机器人作业机
技术领域
本发明涉及一种自动移动式的机器人作业机，例如机器人割草机、机器人高尔夫球收集机等。
背景技术
已知有一边在规定的移动范围内自动移动，一边进行作业的机器人作业机。例如，对于机器人割草机，一边在规定的移动范围内没有遗漏地自动移动，一边进行割草。机器人割草机被要求在与树木、栅栏等障碍物发生了冲撞时改变行进方向继续割草。另外，当人拿起割草中的机器人割草机时，割草刀暴露，因此要求停止机器人割草机。因此，机器人割草机具有检测与障碍物发生了冲撞的功能和检测被拿起的功能。具体来讲，机器人割草机具有作业主体部和罩部，在机器人割草机与障碍物发生了冲撞时，检测罩部相对于作业主体部向水平方向(与移动面平行的方向)移动。另外，机器人割草机在其被拿起时检测罩部相对于作业主体部向垂直方向移动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：欧洲专利第2425700号说明书
发明内容
发明要解决的问题
对于以往的机器人作业机，存在这样的情况，机器人作业机与障碍物冲撞时的冲击较大，罩部不仅相对于作业主体部向水平方向移动，也向垂直方向移动。这种情况下，机器人作业机会判断为被拿起，而使机器人作业机停止，中断作业。
在此，本发明的目的在于提供一种能够准确区别冲撞和提起的具有新颖构造的机器人作业机。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，本技术方案的自动移动式的机器人作业机的特征在于，其具有能够移动的作业主体部、覆盖作业主体部的罩部以及连结作业主体部和罩部的连结构造单元，连结构造单元具有安装于作业主体部的主体连结部以及安装于罩部的罩连结部，罩连结部包含沿上下方向延伸的轴部，主体连结部具有固定于作业主体部的底部、能够在横向上发生弹性变形的中间部以及以轴部能够在上下方向上滑动的方式容纳该轴部的头部，在拿起罩部时，轴部相对于头部向上方滑动，由此罩部相对于作业主体部向上方移动，在机器人作业机在移动中与障碍物冲撞时，中间部在横向上发生弹性变形，由此罩部相对于作业主体部实质性地向横向移动。
对于这样构成的自动移动式的机器人作业机，该机器人作业机具有连结作业主体部和罩部的连结构造单元，连结构造单元具有安装于作业主体部的主体连结部以及安装于罩部的罩连结部。在拿起罩部时，罩连结部的轴部相对于主体连结部的头部向上方滑动，由此罩部相对于作业主体部向上方移动。在机器人作业机在移动中与障碍物冲撞时，主体连结部的中间部在横向上发生弹性变形，由此罩部相对于作业主体部实质性地向横向移动。这样，能够利用简单的构造，准确区别冲撞时和提起时。
在本技术方案的自动移动式的机器人作业机的实施方式中，优选为，作业主体部具有对主体连结部的中间部的横向的变形进行限制的止挡件。
对于这样构成的自动移动式的机器人作业机，防止主体连结部的中间部过度地在横向上发生变形而产生上下方向的移动。由此能够更准确地区别冲撞时和提起时。
在本技术方案的自动移动式的机器人作业机的实施方式中，优选为，罩连结部能够自主体连结部拆卸。
对于这样构成的自动移动式的机器人作业机，通过将罩连结部自主体连结部拆卸，能够将罩部自作业主体部拆卸。因此，能够兼顾准确区别冲撞时和提起时以及将罩部自作业主体部拆卸。
附图说明
图1是机器人割草机的示意性立体图。
图2是机器人割草机的剖视图。
图3是机器人割草机的俯视图。
图4是连结构造单元、磁石以及检测部的剖视图。
图5是位于通常位置的连结构造单元、磁石以及检测部的剖视图。
图6是位于拿起位置的连结构造单元、磁石以及检测部的剖视图。
图7是位于冲撞位置的连结构造单元、磁石以及检测部的剖视图。
具体实施方式
以下参照附图，对作为本发明的自动移动式的机器人作业机的实施方式的机器人割草机进行说明。
如图1所示，机器人割草机1具有能够移动的作业主体部2和覆盖作业主体部2的罩部4。
如图2所示，作业主体部2具有框6、被安装于框6的移动部8以及工作部10。移动部8具有两个后轮8a、两个前轮8b以及驱动后轮8a的电动马达8c。工作部10具有割草刀10a和驱动割草刀10a的电动马达10b。
罩部4从上方覆盖作业主体部2整体，防止作业者等触碰到割草刀10a。在拿起机器人作业机1时，能够将手指放入罩部4和移动面G之间的间隙d1，但设定为指尖不会到达割草刀10a。
机器人割草机1还具有连结作业主体部2和罩部4的连结构造单元12。连结构造单元12构成为将罩部4连结为能够相对于作业主体部2向上方移动并且能够向横向移动。在本实施方式中，机器人割草机1具有4个连结构造单元12(参照图3)。如图4所示，连结构造单元12具有安装于作业主体部2的主体连结部16和安装于罩部4的罩连结部14。
优选为，罩连结部14由树脂等材料制成，包含沿上下方向延伸的轴部14a、连结于轴部14a的上端的平板状的托架14b以及连结于轴部14a的下端的半球形状的扩展部14c。轴部14a和扩展部14c之间的台阶构成环状的上表面14d。
优选为，主体连结部16由橡胶等弹性构件制成，具有固定于作业主体部2的底部16a、能够在横向上发生弹性变形的中间部16b以及以轴部14a能够在上下方向上滑动的方式容纳轴部14a的头部16c。
头部16c具有相对刚性的下侧的扩径凸缘部18a和相对弹性的上侧的附件18b。附件18b为圆锥台形，具有容纳扩展部14c的室18c和以轴部14a能够在上下方向上滑动的方式容纳轴部14a的孔18d。室18c具有能够供托架14b下降至抵接于头部16c的大小。附件18b还与孔18d相邻地具有与环状的上表面14d抵接的环状的下表面18e，限制轴部14a向上方的移动(参照图6)。另外，罩连结部14以能够拆卸的方式安装于主体连结部16。具体而言，扩展部14c和相对弹性的附件18b构成为通过使孔18d扩展，能够使扩展部14c进出室18c。优选为，附件18b与孔18d相邻地具有使扩展部14c能够容易地进入室18c的倾斜面18f。
中间部16b为薄壁的筒状，具有较扩径凸缘部18a小的外径。另外，中间部16b是相对弹性的，以便能够容易地在横向上变形。为了促进变形，也可以设置周向的槽20a。另一方面，为了防止中间部16b弯曲，也可以设置沿上下方向延伸的肋部20b。
底部16a是相对刚性的筒状。底部16a具有与扩径凸缘部18a大致相同的外径、外螺纹牙22a以及与中间部16b大致相同的内径。
作业主体部2具有对主体连结部16的中间部16b的横向的变形进行限制的止挡件或壁24。具体来讲，作业主体部2具有与底部16a的外螺纹牙22a螺纹结合的内螺纹牙26a和构成收纳主体连结部16的圆筒形的空间26b的壁24。壁24和扩径凸缘18a之间的间隙d2被设定为限制扩径凸缘18a的横向的移动，由此，壁24作为止挡件发挥功能。
如图4所示，机器人割草机1还具有安装于作业主体部2的第1磁石30和第2磁石32、安装于罩部4的第1检测部34和第2检测部36，第1检测部34检测第1磁石30，第2检测部36检测第2磁石32。机器人割草机1还具有连接于第1检测部34和第2检测部36的控制器38。该控制器38也被连接于电动马达8c、10b，来控制这些电动马达8c、10b。
第1检测部34具有上下方向的检测范围d31和横向的检测范围d41。第2检测部36具有上下方向的检测范围d32和横向的检测范围d42。第1检测部34的上下方向的检测范围d31与第2检测部36的上下方向的检测范围d32几乎相等。另外，第1检测部34的横向的检测范围d41与第2检测部36的横向的检测范围d42几乎相等。因此，能够利用相同的结构元件构成第1检测部34和第2检测部36，例如搭载于相同的基板40。第1检测部34和第2检测部36为例如霍尔传感器。霍尔传感器不需要为三维传感器，能够检测在上述检测范围d31、d32、d41、d42是否存在磁石30、32即可。
另外，第1磁石30的横向的尺寸d51较第2磁石32的横向的尺寸d52大。
如图3所示，配置有多组的第1磁石30和第1检测部34、多组的第2磁石32和第2检测部36。该配置可以设定为在拿起罩部4的局部时，在相邻的至少两组的磁石和检测部中的检测部34、36未检测到磁石30、32。该两组亦可以是两组的第1磁石30和第1检测部34，亦可以是两组的第2磁石32和第2检测部36，亦可以是1组的第1磁石30和第1检测部34以及1组的第2磁石32和第2检测部36。在本实施方式中，两组的第1磁石30和第1检测部34以及两组的第2磁石32和第2检测部36在机器人割草机1的周向上交互配置。具体来讲，两组第1磁石30和第1检测部34配置于机器人割草机1的左侧和右侧，两组的第2磁石32和第2检测部36配置于机器人割草机1的前侧和后侧。
接下来，对本发明的机器人割草机的工作进行说明。
在通常的工作状态下，如图5所示，在全部的连结构造单元12中，托架14b抵接于附件18b，在俯视下，头部16c位于空间26b的大致中心，这样，罩连结部14位于相对于主体连结部16的通常位置。此时，全部的(两个)第1检测部34检测到各自的第1磁石30，全部的(两个)第2检测部36检测到各自的第2磁石32。由此，控制器38判断罩部4位于相对于作业主体部2的通常位置，继续割草作业。
如图6所示，在拿起罩部4整体时，在全部的连结构造单元12中，托架14b和轴部14a相对于头部16c向上方滑动。由此，罩部4整体相对于作业主体部2向上方移动。此时，第1检测部34的上下方向的检测范围d31与第2检测部36的上下方向的检测范围d41相等，因此全部的(两个)第1检测部34未检测到第1磁石30，另外，全部的(两个)第2检测部36未检测到第2磁石32。由此，控制器38判断罩部4位于相对于作业主体部2向上方移动了的位置，即位于拿起位置，使全部的电动马达8c、10b停止来确保作业者的安全。
另外，在拿起罩部4的局部，例如拿起前部时，拿起部分的附近的托架14b和轴部14a相对于头部16c向上方滑动。由此，罩部4的前部相对于作业主体部2向上方移动。其他的托架14b为抵接于附件18b的状态。此时，左侧和右侧的第1检测部34以及前侧的第2检测部36分别未检测到左侧和右侧的第1磁石30以及前侧的第2磁石32。由此，控制器38判断罩部4位于相对于作业主体部2向上方移动了的位置，即位于拿起位置，使全部电动马达8c、10b停止来确保作业者的安全。
另外，在拿起罩部4的局部，例如拿起右前部时，拿起部分的附近的托架14b和轴部14a相对于头部16c向上方滑动。由此，罩部4的右前部相对于作业主体部2向上方移动。此时，右侧的第1检测部34和前侧的第2检测部36分别未检测到右侧的第1磁石30和前侧的第2磁石32。由此，控制器38判断罩部4位于相对于作业主体部2向上方移动了的位置，即位于拿起位置，使全部电动马达8c、10b停止来确保作业者的安全。
在机器人作业机在移动中与障碍物发生了冲撞时，如图7所示，在全部的连结构造单元12中，在托架14b抵接于附件18b的状态下，中间部16b在横向(与移动面G平行的方向)上发生弹性变形。由此，罩部4相对于作业主体部2实质性地向横向移动。此时，第1磁石30的横向的尺寸d51较第2磁石32的横向尺寸d52大，因此全部的(两个)第1检测部34分别检测到第1磁石30，但全部的(两个)第2检测部36分别未检测到第2磁石32。由此，控制器38判断罩部4位于相对于作业主体部2向横向移动了的位置，即位于冲撞位置，改变机器人割草机1的方向来继续割草作业。像这样，控制器38可以具有如下逻辑：利用第1检测部34是否检测到第1磁石30以及第2检测部36是否检测到第2磁石32的组合来判断罩部4是否相对于作业主体部2位于冲撞位置。
如上所述，通过利用未使用弹簧等的简易的两个结构元件(罩连结部14和主体连结部16)，能够准确地区别冲撞时的和拿起时的罩部4和作业主体部2的相对移动。另外，通过设置两组简易的构造的磁石和检测部的组合，能够准确检测区别冲撞时的和拿起时的罩部4和作业主体部2的相对移动。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于以上的实施方式，能够在权利要求中记载的发明的范围内进行各种变更，这些变更也当然包含于本发明的范围内。
对于上述实施方式，第1磁石30和第2磁石32被安装于作业主体部2，第1检测部34和第2检测部36被安装于罩部4，但也可以是第1磁石30和/或第2磁石32被安装于罩部4，第1检测部34和/或第2检测部36被安装于作业主体部2。
对于上述实施方式，第1磁石30和第1检测部34的组以及第2磁石32和第2检测部36的组在机器人割草机1的周向上交互配置。这是为了机器人割草机1无论向哪个方向冲撞都能确保同样的检测。不过，只要能够检测冲撞，连结构造单元12、第1磁石30、第2磁石32、第1检测部34以及第2检测部36的个数和配置是任意的，能够根据机器人作业机1适当确定。
在本实施方式中，自动移动式的机器人作业机为机器人割草机，但也可以是机器人高尔夫球收集机等。
附图标记说明
1、机器人作业机；2、作业主体部；4、罩部；12、连结构造单元；14、罩连结部；14a、轴部；16、主体连结部；16a、底部；16b、中间部；16c、头部；24、止挡件；30、第1磁石；32、第2磁石；34、第1检测部；36、第2检测部；38、控制器；d31、第1检测部的上下方向的检测范围；d32、第2检测部的上下方向的检测范围；d51、第1磁石的横向的尺寸；d52、第2磁石的横向的尺寸。

Claims (3)

1.一种自动移动式的机器人作业机(1)，其特征在于，
该机器人作业机具有能够移动的作业主体部(2)、覆盖所述作业主体部(2)的罩部(4)以及连结所述作业主体部(2)和所述罩部(4)的连结构造单元(12)，
所述连结构造单元(12)具有安装于所述作业主体部(2)的主体连结部(16)以及安装于所述罩部(4)的罩连结部(14)，
所述罩连结部(14)包含沿上下方向延伸的轴部(14a)，
所述主体连结部(16)具有固定于所述作业主体部(2)的底部(16a)、能够在横向上发生弹性变形的中间部(16b)以及以所述轴部(14a)能够在上下方向上滑动的方式容纳所述轴部的头部(16c)，
在拿起所述罩部(4)时，所述轴部(14a)相对于所述头部(16c)向上方滑动，由此所述罩部(4)相对于所述作业主体部(2)向上方移动，
在所述机器人作业机(1)在移动中与障碍物冲撞时，所述中间部(16b)在横向上发生弹性变形，由此所述罩部(4)相对于所述作业主体部(2)实质性地向横向移动。
2.根据权利要求1所述的机器人作业机(1)，其中，
所述作业主体部(2)具有对所述主体连结部(16)的中间部(16b)的横向的变形进行限制的止挡件(24)。
3.根据权利要求1或2所述的机器人作业机(1)，其中，
所述罩连结部(14)能够自所述主体连结部(16)拆卸。
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