CN115771562A - 一种园林工具及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于园林工具领域，具体涉及一种园林工具及其控制方法，包括：方向盘；第一角度传感器，所述方向盘通过减速传动机构与所述第一角度传感器传动连接；控制模块，所述第一角度传感器与所述控制模块电连接，所述控制模块分别与两个所述驱动轮的驱动元件电连接；本发明在车辆控制系统中至少利用一个角度传感器生成指示方向盘位置状态的的实际位置信号，而不是该方向盘的推断或预期位置，因此能够有效提高响应速度和响应精度；本发明通过减速传动避免方向盘轻微转动以及传动结构上的一些空行程导致的传感器电位值变化过度灵敏的问题，保证零转向时机器操控平滑稳定。

Description

一种园林工具及其控制方法

技术领域

本发明属于园林工具领域，具体涉及一种园林工具及其控制方法。

背景技术

园林工具如割草机、扫雪机等为了保证运动的灵活性，一般要求能够实现较小半径的转向操作，甚至零半径的转向操作，现有技术中一般通过控制前轮的偏转角度来实现转向操作，这种转向结构在实现零半径转向时，传动机构设置的比较复杂，另外，在转向过程中后轮与地面存在相对滑动摩擦，这会对草坪造成损害。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能够灵活控制转弯半径，且结构简单的园林工具及其控制方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种园林工具，包括：

底盘，所述底盘安装有万向轮和至少两个驱动轮，所述万向轮和所述驱动轮中的一者位于所述底盘前部，另一者位于所述底盘后部；

方向盘；与所述底盘转动连接；

第一角度传感器，所述方向盘通过减速传动机构与所述第一角度传感器传动连接；

控制模块，所述第一角度传感器与所述控制模块电连接，所述控制模块分别与两个所述驱动轮的驱动元件电连接；

所述控制模块被配置为：

当所述第一角度传感器的转动角度位于第一预设区间时，所述控制模块控制两个所述驱动轮等速转动；

当所述第一角度传感器的转动角度位于第二预设区间时，所述控制模块控制两个所述驱动轮同向差速转动；

当所述第一角度传感器的转动角度位于第三预设区间时，所述控制模块控制两个所述驱动轮反向转动；

其中所述第二预设区间分布于所述第一预设区间的两端，所述第三预设区间分布于所述第一预设区间和所述第二预设区间形成的并集的两端。

在本发明的一可选实施例中，所述减速传动机构包括：

第一传动轴，与所述方向盘固接，并与所述园林工具上设置的方向盘支架转动连接；

第二传动轴，与所述园林工具的底盘转动连接，所述第二传动轴的一端通过万向节与所述第一传动轴同步转动连接，所述第二传动轴的另一端设有第一齿轮；

第二齿轮，与所述园林工具的底盘转动连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二齿轮的直径大于所述第一齿轮的直径；

摆臂，所述摆臂的一端与所述第一角度传感器连接，所述摆臂的另一端与所述第二齿轮连接。

在本发明的一可选实施例中，所述第二预设区间包括分置于所述第一预设区间两端的第一子区间和第二子区间；

当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第一子区间时，所述控制模块控制左侧的所述驱动轮的转速小于右侧的所述驱动轮的转速；

当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第二子区间时，所述控制模块控制右侧的所述驱动轮的转速小于左侧的所述驱动轮的转速。

在本发明的一可选实施例中，所述第三预设区间包括第三子区间和第四子区间，所述第三子区间和所述第四子区间分置于所述第一预设区间和所述第二预设区间形成的并集的两端；

当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第三子区间时，所述控制模块控制左侧的所述驱动轮反向转动；

当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第四子区间时，所述控制模块控制右侧的所述驱动轮反向转动。

在本发明的一可选实施例中，所述第一预设区间为[-1°，+1°]。

在本发明的一可选实施例中，所述第二预设区间为[-11°，-1°)∪(+1°，+11°]，其中所述第一子区间为[-11°，-1°)，所述第二子区间为(+1°，+11°]。

在本发明的一可选实施例中，所述第三预设区间为[-21°，-11°)∪(+11°，+21°]，其中所述第三子区间为[-21°，-11°)，所述第四子区间为(+11°，+21°]。

在本发明的一可选实施例中，所述控制装置还包括：

油门踏板；

第二角度传感器，所述油门踏板通过连杆机构与所述第二角度传感器传动连接，所述第二角度传感器与所述控制模块电连接；

所述控制模块被配置为当所述第二角度传感器的转动角度增大时，所述控制模块控制所述驱动轮的转速升高。

在本发明的一可选实施例中，当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第一预设区间时，左侧的所述驱动轮的转速N_L和右侧的所述驱动轮的转速N_R满足：

N_L＝N_R＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

其中N_max表示所述驱动轮的最大转速，U_max表示所述第二角度传感器的最大输出电压，U_min表示所述第二角度传感器的最小输出电压，U₂表示所述第二角度传感器的实时输出电压；所述第二角度传感器的输出电压随所述第二角度传感器的转动角度的增大而增大。

在本发明的一可选实施例中，当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第一子区间时，左侧的所述驱动轮的转速N_L和右侧的所述驱动轮的转速N_R满足：

N_R＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

N_L＝((U₁-U_a)/(U_b-U_a))*N_R；

其中N_max表示所述驱动轮的最大转速，U_max表示所述第二角度传感器的最大输出电压，U_min表示所述第二角度传感器的最小输出电压，U₂表示所述第二角度传感器的实时输出电压，U_a和U_b分别表示当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第一子区间内时，所述第一角度传感器的最小输出电压和最大输出电压，所述U₁表示所述第一角度传感器的实时输出电压；所述第一角度传感器的实时输出电压U₁随着所述第一角度传感器的转动角度的增大而增大，所述第二角度传感器的实时输出电压U₂随着所述第二角度传感器的转动角度的增大而增大。

在本发明的一可选实施例中，当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第二子区间时，左侧的所述驱动轮的转速N_L和右侧的所述驱动轮的转速N_R满足：

N_L＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

N_R＝((U_d-U₁)/(U_d-U_c))*N_L；

其中N_max表示所述驱动轮的最大转速，U_max表示所述第二角度传感器的最大输出电压，U_min表示所述第二角度传感器的最小输出电压，U₂表示所述第二角度传感器的实时输出电压，U_c和U_d分别表示当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第二子区间内时，所述第一角度传感器的最小输出电压和最大输出电压，所述U₁表示所述第一角度传感器的实时输出电压；所述第一角度传感器的实时输出电压U₁随着所述第一角度传感器的转动角度的增大而增大，所述第二角度传感器的实时输出电压U₂随着所述第二角度传感器的转动角度的增大而增大。

在本发明的一可选实施例中，当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第三子区间时，左侧的所述驱动轮的转速N_L和右侧的所述驱动轮的转速N_R满足：

N_R＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

N_L＝-((U_f-U₁)/(U_f-U_e))*N_R；

其中N_max表示所述驱动轮的最大转速，U_max表示所述第二角度传感器的最大输出电压，U_min表示所述第二角度传感器的最小输出电压，U₂表示所述第二角度传感器的实时输出电压，U_e和U_f分别表示当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第三子区间内时，所述第一角度传感器的最小输出电压和最大输出电压，所述U₁表示所述第一角度传感器的实时输出电压；所述第一角度传感器的实时输出电压U₁随着所述第一角度传感器的转动角度的增大而增大，所述第二角度传感器的实时输出电压U₂随着所述第二角度传感器的转动角度的增大而增大。

在本发明的一可选实施例中，当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第四子区间时，左侧的所述驱动轮的转速N_L和右侧的所述驱动轮的转速N_R满足：

N_L＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

N_R＝-((U_1-U_g)/(U_h-U_g))*N_L；

其中N_max表示所述驱动轮的最大转速，U_max表示所述第二角度传感器的最大输出电压，U_min表示所述第二角度传感器的最小输出电压，U₂表示所述第二角度传感器的实时输出电压，U_g和U_h分别表示当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第四子区间内时，所述第一角度传感器的最小输出电压和最大输出电压，所述U₁表示所述第一角度传感器的实时输出电压；所述第一角度传感器的实时输出电压U₁随着所述第一角度传感器的转动角度的增大而增大，所述第二角度传感器的实时输出电压U₂随着所述第二角度传感器的转动角度的增大而增大。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种园林工具控制方法，所述园林工具包括用于识别方向盘转动的第一角度传感器，所述第一角度传感器与控制模块电连接，所述控制模块分别与左侧驱动轮和右侧驱动轮电连接，所述方法包括如下步骤：

获取所述第一角度传感器的检测信号；

根据所述检测信号控制所述左侧驱动轮和所述右侧驱动轮的转速，包括：

当所述方向盘向左或向右的转动角度小于等于第一预设值时，控制所述左侧驱动轮和所述右侧驱动轮等速转动；

当所述方向盘向左转动，且转动角度大于所述第一预设值且小于等于第二预设值时，控制所述左侧驱动轮转速低于所述右侧驱动轮转速；

当所述方向盘向左转动，且转动角度大于所述第二预设值时，控制所述左侧驱动轮向后转动；

当所述方向盘向右转动，且转动角度大于所述第一预设值且小于等于第二预设值时，控制所述右侧驱动轮转速低于所述左侧驱动轮转速；

当所述方向盘向右转动，且转动角度大于所述第二预设值时，控制所述右侧驱动轮向后转动。

本发明的技术效果在于：本发明在车辆控制系统中至少利用一个角度传感器生成指示方向盘位置状态的的实际位置信号，而不是该方向盘的推断或预期位置，因此能够有效提高响应速度和响应精度；本发明利用转向输入装置(如：方向盘)输入操作者的操作意图，并通过一个角度传感器检测到转向输入装置的实际位置，且产生信号，这种信号由控制模块进行处理，控制车辆的一个或多个可驱动结构，使驱动电机通过齿轮箱实现左右车轮的正反转，转向时万向轮随着左右后轮转速及转向的控制来改变转弯角度；本发明通过减速传动避免方向盘轻微转动以及传动结构上的一些空行程导致的传感器电位值变化过度灵敏的问题，保证零转向时机器操控平滑稳定。

附图说明

图1是本发明的实施例所提供的割草机的立体图；

图2是本发明的实施例所提供的割草机的俯视图；

图3是本发明的实施例所提供的控制装置的传动结构图；

图4是本发明的实施例所提供的减速传动机构的立体图；

图5是本发明的实施例所提供的连杆传动机构的立体图；

图6是本发明的实施例所提供的割草机直行状态下的控制原理图；

图7是本发明的实施例所提供的割草机向左普通转向状态下的控制原理图；

图8是本发明的实施例所提供的割草机向左零半径转向状态下的控制原理图；

图9是本发明的实施例所提供的割草机转向控制方法的流程图；

图10是本发明的实施例所提供的割草机普通转向时的原理图；

图11是本发明的实施例所提供的割草机零半径转向时的原理图；

图12是本发明的实施例所提供的角度传感器电压随角度变化曲线图；

图13是本发明的实施例所提供的角度传感器区间划分示意图；

图14是本发明的实施例所提供的电压与角度对应关系示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1-14所示，以下结合一种割草机对本发明的技术方案进行详细说明，可以理解的是，本发明所提供的控制装置及其控制方法不仅适用于割草机，例如也可以应用于扫雪机等其它园林工具。

请参阅图1、2所示，一种割草机，包括底盘10、万向轮11、驱动轮12以及控制装置，具体的，所述万向轮11安装于所述底盘10的前端；所述驱动轮12设有两个，且两个所述驱动轮12分置于所述底盘10的左右两侧。可以理解的是，所述万向轮11和所述驱动轮12的前后位置关系并不是唯一的，例如在一些实施例中，也可以将所述驱动轮12设置在底盘10前端，将万向轮11设置在底盘10后端；所述万向轮11的数量也不是唯一的，例如在一些实施例中，所述万向轮11可以仅设置一个。

可以理解的是，所述割草机还包括切割组件50，本实施例中，所述切割组件50位于底盘10中部的下方，同样的，切割组件50的布置方式也可以根据实际需求自由选择，例如也可以将切割组件50安装在底盘10的前端或后端。本实施例中，底盘10上还设有供操作者乘坐的座椅101，但可以理解的是，座椅101对于割草机而言并非是必要的，例如操作者也可以用站立的姿态操作割草机。

请参阅图3-8所示，所述控制装置包括方向盘20、第一角度传感器25和控制模块60。

请参阅图3、4所示，所述方向盘20转动设置在所述底盘10上方；可以理解的是，本发明的方向盘20并不直接驱动车轮转动，而只是作为一种输入设备，使控制模块60能够根据方向盘20的转动来判断操作者的意图。

请参阅图3、4所示，所述第一角度传感器25与所述方向盘20传动连接，以识别所述方向盘20的转动；本发明所述角度传感器是一种能够将机械运动转换为新信号的装置，具体的说是一种能够根据角度变化而输出不同电压的装置，且电压与角度之间呈线性关系，如图12所示，控制模块60能够根据角度传感器的电压变化来确定其转动角度。

请参阅6-11所示，所述控制模块60与所述第一角度传感器25的检测信号输出端连接，且所述控制模块60与所述驱动轮12的控制信号输入端连接，所述控制模块60被配置为：当所述第一角度传感器25的转动角度位于第一预设区间A时，所述控制模块60控制两个所述驱动轮12等速转动；当所述第一角度传感器25的转动角度位于第二预设区间B时，所述控制模块60控制两个所述驱动轮12同向差速转动；当所述第一角度传感器25的转动角度位于第三预设区间C时，所述控制模块60控制两个所述驱动轮12反向转动；其中所述第二预设区间B分布于所述第一预设区间A的两端，所述第三预设区间C分布于所述第一预设区间A和所述第二预设区间B形成的并集的两端。可以理解的是，所述方向盘20通过减速传动机构与第一角度传感器25传动连接，第一角度传感器25的转动角度会根据所述方向盘20的旋转角度按照一定比例同步发生变化，因此第一角度传感器25的角度变化能够客观反映操作者的驾驶意图，由于采用了减速传动机构，方向盘20转动较大行程时才会使第一角度传感器25的检测数据发生明显变化，这样一方面能够避免方向盘20产生轻微抖动时误触第一角度传感器25，另一方面能够使转向角度控制更加平滑，提高控制精度；另外，第一角度传感器25在初始位置附近具有一定的空行程，例如，当第一角度传感器25的检测角度在±1°以内时，控制模块60不做出任何响应，防止转向过于灵敏，超出用户的操作期望，并且也用于降低不同机器之前的偏差，第一角度传感器25的检测角度处于此区域时，左右两个轮子的转速相同，方向根据档位切换开关而定。

图10和图11是车辆转向的示意性俯视图，示出它拥有获得基本上理想的阿克曼转向的能力。图10示出非零半径转弯，图11示出零转弯半径转弯。当前轮发生图10中描述的转弯时，它们沿着两个不同的弧形路径A1和A2，这在理论上将具有共同的中心点C，理论上可以通过控制器控制左右轮的转速快慢，实现左右轮差速转弯，避免车轮上的胎面上的橡胶摩擦掉或者损害前轮下的植物。

本发明在车辆控制系统中至少利用一个角度传感器生成指示方向盘20位置状态的的实际位置信号，而不是该方向盘20的推断或预期位置，因此能够有效提高响应速度和响应精度；本发明利用转向输入装置(如：方向盘20)输入操作者的操作意图，并通过一个角度传感器检测到转向输入装置的实际位置，且产生信号，这种信号由控制模块60进行处理，控制车辆的一个或多个可驱动结构，使驱动电机通过齿轮箱实现左右车轮的正反转，转向时万向轮11随着左右后轮转速及转向的控制来改变转弯角度；本发明通过减速传动避免方向盘20轻微转动以及传动结构上的一些空行程导致的传感器电位值变化过度灵敏的问题，保证零转向时机器操控平滑稳定。

请参阅图3、4所示，在本发明的一可选实施例中，所述减速传动机构包括第一传动轴21、第二传动轴22、第二齿轮24和摆臂251。具体的，所述第一传动轴21与所述方向盘20固接，并与所述园林工具上设置的方向盘20支架转动连接；所述第二传动轴22与所述园林工具的底盘10转动连接，所述第二传动轴22的一端通过万向节与所述第一传动轴21同步转动连接，所述第二传动轴22的另一端设有第一齿轮221；所述第二齿轮24与所述园林工具的底盘10转动连接，所述第二齿轮24与所述第一齿轮221啮合，所述第二齿轮24的直径大于所述第一齿轮221的直径；所述摆臂251的一端与所述第一角度传感器25连接，所述摆臂251的另一端与所述第二齿轮24连接，具体的，第一角度传感器25包括本体和检测轴，检测轴相对于本体转动设置，本体内设有用于对检测轴的转动角度进行识别检测元件，摆臂251与检测轴连接，能够将方向盘20的旋转运动实时传递给检测轴，从而检测到方向盘20的旋转角度。本发明结构简单，制造成本低，安装简洁方便，相对于连杆传动以及齿轮、皮带链轮等传动结构，采用万向轮11结构降低了制造难度，释放了前轮转向角度的限制，达到理论无限接近零转弯半径。

请参阅图3、4所示，在一具体实施例中，所述第二齿轮24为扇形齿轮，所述第二齿轮24的扇心设有转轴，所述转轴与所述底盘10转动连接，所述第二齿轮24的扇面上设有弧形孔241，所述弧形孔241的弧心与所述扇心重合，所述底盘10上设有导销14，所述导销14插置于所述弧形孔241内并与所述弧形孔241构成滑动配合；所述摆臂251的回转中心与所述第二齿轮24的扇心同轴设置；所述第一转动轴倾斜设置，所述第二传动轴22竖直设置，所述第二齿轮24安装于所述底盘10的下方。本发明将大部分传动部件隐藏于底盘10下方，简化了割草机上部结构，增大了乘坐空间，提高了操作者的舒适性。

请参阅图6、8所示，在一具体实施例中，所述第二预设区间B包括分置于所述第一预设区间A两端的第一子区间B1和第二子区间B2；当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第一子区间B1时，所述控制模块60控制左侧的所述驱动轮12的转速小于右侧的所述驱动轮12的转速；当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第二子区间B2时，所述控制模块60控制右侧的所述驱动轮12的转速小于左侧的所述驱动轮12的转速。

所述第三预设区间C包括第三子区间C1和第四子区间C2，所述第三子区间C1和所述第四子区间C2分置于所述第一预设区间A和所述第二预设区间B形成的并集的两端；当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第三子区间C1时，所述控制模块60控制左侧的所述驱动轮12反向转动；当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第四子区间C2时，所述控制模块60控制右侧的所述驱动轮12反向转动。

请参阅图12所示，当第一角度传感器25在一定角度范围内变化时，所述第一角度传感器25的输出电压会随着其转动角度的变化而变化，从而使角度、电压关系呈现为一条递增的直线，本发明的第一预设区间A应当取自该直线的中段区域，第二预设区间B应当是第一预设区间A两端分别延伸出的一段区域，这两段区域分别表示向左普通转向和向右普通转向，而第三预设区间C应当是自两段第二预设区间B再分别向外延伸出的两端区域，这两段区域分别表示向左零半径转向和向右零半径转向。可以理解的是，图12中角度的0点位置是可以认为制定的，例如本实施例中将斜线的中点作为0点，这样便于根据角度的正负来判断转弯的方向。

请参阅图3、5所示，在一具体实施例中，所述控制装置还包括油门踏板30和第二角度传感器33，具体的，所述油门踏板30通过连杆机构与所述第二角度传感器33传动连接，所述第二角度传感器33与所述控制模块60电连接；所述控制模块60被配置为当所述第二角度传感器33的转动角度增大时，所述控制模块60控制所述驱动轮12的转速升高。

请参阅图3、5所示，在一具体实施例中，所述油门踏板30与一水平转轴31固接，所述水平转轴31与所述底盘10转动连接，所述连杆机构包括第一摆杆311、连杆32和第二摆杆331，所述第一摆杆311与所述水平转轴31固接，所述第二摆杆331与所述第二角度传感器33连接，所述连杆32的两端分别与所述第一摆杆311和所述第二摆杆331铰接；所述水平转轴31上设有一悬臂301，所述悬臂301与所述底盘10之间设有阻尼器34，所述阻尼器34的两端分别与所述悬臂301和所述底盘10铰接；所述底盘10上设有安装座13，所述第二角度传感器33和所述阻尼器34安装于所述安装座13上。

在一具体实施例中，本发明通过油门踏板30的踩踏深度来确定其中一个驱动轮12的转速，即转向时位于外侧的一个驱动轮12的转速，然后再以该驱动轮12的转速为基准，根据方向盘20的转动状态来调节另一个驱动轮12的转速，具体控制方法如下：

当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第一预设区间A时，左侧的所述驱动轮12的转速N_L和右侧的所述驱动轮12的转速N_R满足：

N_L＝N_R＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第一子区间B1时，左侧的所述驱动轮12的转速N_L和右侧的所述驱动轮12的转速N_R满足：

N_R＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

N_L＝((U₁-U_a)/(U_b-U_a))*N_R；

当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第二子区间B2时，左侧的所述驱动轮12的转速N_L和右侧的所述驱动轮12的转速N_R满足：

N_L＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

N_R＝((U_d-U₁)/(U_d-U_c))*N_L；

当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第三子区间C1时，左侧的所述驱动轮12的转速N_L和右侧的所述驱动轮12的转速N_R满足：

N_R＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

N_L＝-((U_f-U₁)/(U_f-U_e))*N_R；

当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第四子区间C2时，左侧的所述驱动轮12的转速N_L和右侧的所述驱动轮12的转速N_R满足：

N_L＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

N_R＝-((U_1-U_g)/(U_h-U_g))*N_L；

其中N_max表示所述驱动轮12的最大转速，U_max表示所述第二角度传感器33的最大输出电压，U_min表示所述第二角度传感器33的最小输出电压，U₂表示所述第二角度传感器33的实时输出电压；U_a和U_b分别表示当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第一子区间B1内时，所述第一角度传感器25的最小输出电压和最大输出电压，所述U₁表示所述第一角度传感器25的实时输出电压；U_c和U_d分别表示当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第二子区间B2内时，所述第一角度传感器25的最小输出电压和最大输出电压，U_e和U_f分别表示当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第三子区间C1内时，所述第一角度传感器25的最小输出电压和最大输出电压，U_g和U_h分别表示当所述第一角度传感器25的转动角度位于所述第二子区间B2内时，所述第一角度传感器25的最小输出电压和最大输出电压。请参阅图13、14所示，在一具体实施例中，所述第三子区间C1、第一子区间B1、第一预设区间A、第二子区间B2和第四子区间C2依次邻接，因此本实施例中，所述U_a＝U_f，U_d＝U_g。

需要说明的是，本发明中转速的正负分别表示驱动轮12的不同旋转方向，即转速为正时表示驱动轮12向前转动，而转速为负时表示驱动轮12向后转动。

请参阅图9所示，基于上述控制装置，本发明还提供一种园林工具控制方法，包括如下步骤：

S1：获取所述第一角度传感器25的检测信号；

根据所述检测信号控制所述左侧驱动轮12和所述右侧驱动轮12的转速，包括：

S2：判断所述方向盘20向左或向右的转动角度是否小于等于第一预设值，若是，执行步骤S3，否则执行步骤S4；

S3：控制所述左侧驱动轮12和所述右侧驱动轮12等速转动；

S4：判断方向盘20是否向左转动，若是，执行步骤S5，否则执行步骤S8；

S5：判断方向盘20转动角度是否小于等于第二预设值，若是，执行步骤S6，否则执行步骤S7；

S6：控制所述左侧驱动轮12转速低于所述右侧驱动轮12转速；

S7：控制所述左侧驱动轮12向后转动；

S8：判断方向盘20转动角度是否小于等于第二预设值，若是，执行步骤S9，否则执行步骤S10；

S9：控制所述右侧驱动轮12转速低于所述左侧驱动轮12转速；

S10：控制所述右侧驱动轮12向后转动。

以下结合一种具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明：

角度传感器的规格如图12所示，该传感器的有效机械角度为±21°，共42°，对应模拟量电压的输出值为0.3～4.5V，其在机械中位0°时，对应的模拟量输出值为2.4V；本实施例中，U_a＝U_f＝1.3V；U_b＝2.3V；U_c＝2.5V；U_d＝U_g＝3.5V；U_e＝0.3V；U_h＝4.5V。

角度传感器应用于油门踏板30的深度识别：

从上述角度传感器的规格中可以看出机械角度从-21°～+21°变化时，传感器的输出电压对应为0.3～4.5V，根据不同的机械结构设计，传感器实际使用的机械角度范围可能不同，此处按最大范围进行设计，即油门踏板30从未踩踏的状态至踩踏到最深处，角度传感器的机械角度从-21°增至+21°，输出电压值从0.3V增至4.5V。假设用户无转向需求，行驶方向为前进，行走电机最高转速为3000rpm，因此，两个电机驱动器监测到油门踏板30传感器电压变化时，驱动电机的转速由0rpm增至最高转速3000rpm，转速与油门踏板30的输出电压值成正比例关系。即：

N＝714*U₂-214.2；

其中，N为电机转速(单位：rpm)；

U为油门踏板30的输出电压值(单位：V)；

角度传感器应用于方向盘20转向角度识别：

由于方向盘20存在向左和向右的两个旋转方向，因此当方向盘20处于中间位置时，角度传感器应处于初始安装位置，即此时角度传感器的检测角度应当为0°，此位置也对应方向盘20的初始位置。不同的机型和需求，方向盘20可能存在不同的极限机械转向角度，由于本发明中方向盘20与角度传感器为二级传动，因此改变传动比即可改变角度传感器的极限电压输出值。此处以传感器的视角进行阐述，已知传感器最大机械角度变化量为42°，为达到正常行驶和零转向的需求，该角度范围需要分割为如下用途：

a、前进，区域A，±1°，2.3～2.5V；

b、向左普通转弯，区域B1，-1°～-11°，1.3～2.3V；

c、向左零转向转弯，区域C1，-11°～-21°，0.3～1.3V；

d、向右普通转弯，区域B2，+1°～+11°，2.5～3.5V；

e、向右零转向转弯，区域C2，+11°～+21°，3.5～4.5V；

其中，以前进方向为例：

a用作转向死区，防止转向过于灵敏，超出用户的操作期望，并且也用于降低不同机器之前的偏差。处于此区域时，左右两个轮子的转速相同，方向根据档位切换开关而定。

b用作向左转弯，此时两个轮子的旋转方向一致，但是随着方向盘20向左偏转的角度越大，左轮的转速会越低，直至转向到达b与c的交界处，左轮转速降至0rpm。

c用作向左零转向，此时两个轮子的旋转方向不一致，且随着方向盘20向左偏转的角度越大，左轮的转速会越高，直至转向达到极限，左轮转速至负向的3000rpm，从而达到向左完全零转向。

d与b的机制一致，此时两个轮子的旋转方向一致，但是随着方向盘20向右偏转的角度越大，右轮的转速会越低，直至转向到达d与e的交界处，右轮转速降至0rpm。

e与c的机制一致，此时两个轮子的旋转方向不一致，且随着方向盘20向右偏转的角度越大，右轮的转速会越高，直至转向达到极限，右轮转速至负向的3000rpm，从而达到向右完全零转向。

以档位为前进时为例，各区域的行驶速度计算方法如下：

其中，NL和NR为左右电机转速(单位：rpm)；

U1为方向盘20转向的输出电压值(单位：V)；

U2为油门踏板30的输出电压值(单位：V)；

Ⅰ、前进，U1∈(2.3，2.5)；

NL＝NR＝714*U2-214.2；

Ⅱ、向左普通转弯，U1∈(1.3，2.3)；

NL＝(U1-1.3)*NR；

NR＝714*U2-214.2；

Ⅲ、向左零转向转弯，U1∈(0.3，1.3)；

NL＝-(1.3-U1)*NR；

NR＝714*U2-214.2；

Ⅳ、向右普通转弯，U1∈(2.5，3.5)；

NL＝714*U2-214.2；

NR＝(3.5-U1)*NL；

Ⅴ、向右零转向转弯，U1∈(3.5，4.5)；

NL＝714*U2-214.2；

NR＝-(U1-3.5)*NL。

综上所述，本发明在车辆控制系统中至少利用一个角度传感器生成指示方向盘20位置状态的的实际位置信号，而不是该方向盘20的推断或预期位置，因此能够有效提高响应速度和响应精度；本发明利用转向输入装置(如：方向盘20)输入操作者的操作意图，并通过一个角度传感器检测到转向输入装置的实际位置，且产生信号，这种信号由控制模块60进行处理，控制车辆的一个或多个可驱动结构，使驱动电机通过齿轮箱实现左右车轮的正反转，转向时万向轮11随着左右后轮转速及转向的控制来改变转弯角度；本发明通过减速传动避免方向盘20轻微转动以及传动结构上的一些空行程导致的传感器电位值变化过度灵敏的问题，保证零转向时机器操控平滑稳定。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例”、“实施例”或“具体实施例”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或“在具体实施例中”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个”、和“该”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中”的意思包括“在…中”和“在…上”。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换亦在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (14)

1.一种园林工具，其特征在于，包括：

底盘，所述底盘安装有万向轮和至少两个驱动轮，所述万向轮和所述驱动轮中的一者位于所述底盘前部，另一者位于所述底盘后部；

方向盘；与所述底盘转动连接；

第一角度传感器，所述方向盘通过减速传动机构与所述第一角度传感器传动连接；

控制模块，所述第一角度传感器与所述控制模块电连接，所述控制模块分别与两个所述驱动轮的驱动元件电连接；

所述控制模块被配置为：

当所述第一角度传感器的转动角度位于第一预设区间时，所述控制模块控制两个所述驱动轮等速转动；

当所述第一角度传感器的转动角度位于第二预设区间时，所述控制模块控制两个所述驱动轮同向差速转动；

当所述第一角度传感器的转动角度位于第三预设区间时，所述控制模块控制两个所述驱动轮反向转动；

其中所述第二预设区间分布于所述第一预设区间的两端，所述第三预设区间分布于所述第一预设区间和所述第二预设区间形成的并集的两端。

2.根据权利要求1所述的园林工具，其特征在于，所述减速传动机构包括：

第一传动轴，与所述方向盘固接，并与所述园林工具上设置的方向盘支架转动连接；

第二传动轴，与所述园林工具的底盘转动连接，所述第二传动轴的一端通过万向节与所述第一传动轴同步转动连接，所述第二传动轴的另一端设有第一齿轮；

第二齿轮，与所述园林工具的底盘转动连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二齿轮的直径大于所述第一齿轮的直径；

摆臂，所述摆臂的一端与所述第一角度传感器连接，所述摆臂的另一端与所述第二齿轮连接。

3.根据权利要求1所述的园林工具，其特征在于，所述第二预设区间包括分置于所述第一预设区间两端的第一子区间和第二子区间；

当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第一子区间时，所述控制模块控制左侧的所述驱动轮的转速小于右侧的所述驱动轮的转速；

当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第二子区间时，所述控制模块控制右侧的所述驱动轮的转速小于左侧的所述驱动轮的转速。

4.根据权利要求3所述的园林工具，其特征在于，所述第三预设区间包括第三子区间和第四子区间，所述第三子区间和所述第四子区间分置于所述第一预设区间和所述第二预设区间形成的并集的两端；

当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第三子区间时，所述控制模块控制左侧的所述驱动轮反向转动；

当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第四子区间时，所述控制模块控制右侧的所述驱动轮反向转动。

5.根据权利要求1所述的园林工具，其特征在于，所述第一预设区间为[-1°，+1°]。

6.根据权利要求3所述的园林工具，其特征在于，所述第二预设区间为[-11°，-1°)∪(+1°，+11°]，其中所述第一子区间为[-11°，-1°)，所述第二子区间为(+1°，+11°]。

7.根据权利要求4所述的园林工具，其特征在于，所述第三预设区间为[-21°，-11°)∪(+11°，+21°]，其中所述第三子区间为[-21°，-11°)，所述第四子区间为(+11°，+21°]。

8.根据权利要求4所述的园林工具，其特征在于，所述控制装置还包括：

油门踏板；

第二角度传感器，所述油门踏板通过连杆机构与所述第二角度传感器传动连接，所述第二角度传感器与所述控制模块电连接；

所述控制模块被配置为当所述第二角度传感器的转动角度增大时，所述控制模块控制所述驱动轮的转速升高。

9.根据权利要求8所述的园林工具，其特征在于，当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第一预设区间时，左侧的所述驱动轮的转速N_L和右侧的所述驱动轮的转速N_R满足：

N_L＝N_R＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

其中N_max表示所述驱动轮的最大转速，U_max表示所述第二角度传感器的最大输出电压，U_min表示所述第二角度传感器的最小输出电压，U₂表示所述第二角度传感器的实时输出电压；所述第二角度传感器的输出电压随所述第二角度传感器的转动角度的增大而增大。

10.根据权利要求8所述的园林工具，其特征在于，当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第一子区间时，左侧的所述驱动轮的转速N_L和右侧的所述驱动轮的转速N_R满足：

N_R＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

N_L＝((U₁-U_a)/(U_b-U_a))*N_R；

其中N_max表示所述驱动轮的最大转速，U_max表示所述第二角度传感器的最大输出电压，U_min表示所述第二角度传感器的最小输出电压，U₂表示所述第二角度传感器的实时输出电压，U_a和U_b分别表示当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第一子区间内时，所述第一角度传感器的最小输出电压和最大输出电压，所述U₁表示所述第一角度传感器的实时输出电压；所述第一角度传感器的实时输出电压U₁随着所述第一角度传感器的转动角度的增大而增大，所述第二角度传感器的实时输出电压U₂随着所述第二角度传感器的转动角度的增大而增大。

11.根据权利要求8所述的园林工具，其特征在于，当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第二子区间时，左侧的所述驱动轮的转速N_L和右侧的所述驱动轮的转速N_R满足：

N_L＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

N_R＝((U_d-U₁)/(U_d-U_c))*N_L；

其中N_max表示所述驱动轮的最大转速，U_max表示所述第二角度传感器的最大输出电压，U_min表示所述第二角度传感器的最小输出电压，U₂表示所述第二角度传感器的实时输出电压，U_c和U_d分别表示当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第二子区间内时，所述第一角度传感器的最小输出电压和最大输出电压，所述U₁表示所述第一角度传感器的实时输出电压；所述第一角度传感器的实时输出电压U₁随着所述第一角度传感器的转动角度的增大而增大，所述第二角度传感器的实时输出电压U₂随着所述第二角度传感器的转动角度的增大而增大。

12.根据权利要求8所述的园林工具，其特征在于，当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第三子区间时，左侧的所述驱动轮的转速N_L和右侧的所述驱动轮的转速N_R满足：

N_R＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

N_L＝-((U_f-U₁)/(U_f-U_e))*N_R；

其中N_max表示所述驱动轮的最大转速，U_max表示所述第二角度传感器的最大输出电压，U_min表示所述第二角度传感器的最小输出电压，U₂表示所述第二角度传感器的实时输出电压，U_e和U_f分别表示当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第三子区间内时，所述第一角度传感器的最小输出电压和最大输出电压，所述U₁表示所述第一角度传感器的实时输出电压；所述第一角度传感器的实时输出电压U₁随着所述第一角度传感器的转动角度的增大而增大，所述第二角度传感器的实时输出电压U₂随着所述第二角度传感器的转动角度的增大而增大。

13.根据权利要求8所述的园林工具，其特征在于，当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第四子区间时，左侧的所述驱动轮的转速N_L和右侧的所述驱动轮的转速N_R满足：

N_L＝(N_max/(U_max-U_min))*(U₂-U_min)；

N_R＝-((U_1-U_g)/(U_h-U_g))*N_L；

其中N_max表示所述驱动轮的最大转速，U_max表示所述第二角度传感器的最大输出电压，U_min表示所述第二角度传感器的最小输出电压，U₂表示所述第二角度传感器的实时输出电压，U_g和U_h分别表示当所述第一角度传感器的转动角度位于所述第四子区间内时，所述第一角度传感器的最小输出电压和最大输出电压，所述U₁表示所述第一角度传感器的实时输出电压；所述第一角度传感器的实时输出电压U₁随着所述第一角度传感器的转动角度的增大而增大，所述第二角度传感器的实时输出电压U₂随着所述第二角度传感器的转动角度的增大而增大。

14.一种园林工具控制方法，其特征在于，所述园林工具包括用于识别方向盘转动的第一角度传感器，所述第一角度传感器与控制模块电连接，所述控制模块分别与左侧驱动轮和右侧驱动轮电连接，所述方法包括如下步骤：

获取所述第一角度传感器的检测信号；

根据所述检测信号控制所述左侧驱动轮和所述右侧驱动轮的转速，包括：

当所述方向盘向左或向右的转动角度小于等于第一预设值时，控制所述左侧驱动轮和所述右侧驱动轮等速转动；

当所述方向盘向左转动，且转动角度大于所述第一预设值且小于等于第二预设值时，控制所述左侧驱动轮转速低于所述右侧驱动轮转速；

当所述方向盘向左转动，且转动角度大于所述第二预设值时，控制所述左侧驱动轮向后转动；

当所述方向盘向右转动，且转动角度大于所述第一预设值且小于等于第二预设值时，控制所述右侧驱动轮转速低于所述左侧驱动轮转速；

当所述方向盘向右转动，且转动角度大于所述第二预设值时，控制所述右侧驱动轮向后转动。

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