CN115777326A - 一种智能割草机的作业控制方法及智能割草机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能割草机的作业控制方法及智能割草机，使用的智能割草机具有自动调节刀盘高度和记录行进路径的功能；进入高密草作业区后，智能割草机进入假日模式，刀盘自动升到最高位置，在作业区域内进行第一轮割草作业；然后，逐渐降低刀盘高度，进行一轮又一轮割草作业，直至草坪高度达到设定高度，退出假日模式；智能割草机以设定高度在其他作业区进行正常割草作业，直至结束。本发明针对高密草采用渐进式割草策略，逐层降低刀盘高度，使高密草一层一层被削薄，切割下来的草屑都比较短，落在草坪中，既能形成肥料来滋养土地，又不会影响草坪的美观性。

Description

一种智能割草机的作业控制方法及智能割草机

技术领域

本发明涉及智能割草机，特别涉及一种智能割草机的作业控制方法及智能割草机。

背景技术

智能割草机能自主的完成修剪草坪的工作,无须人为直接控制和操作，且功率低、噪音小、外形精巧美观，大幅度降低人工操作。因此，越来越多家庭选择使用家用智能割草机。

家用智能割草机的实际应用场景也是十分复杂的，草坪内的草类型也是多样化的。有些草坪内的草长时间没有修剪后(例如用户忙碌或长时间出差，草坪内的草长时间未修剪)，会长得比较高比较密，形成高密草类型。但现有割草机并没有针对草的类型设置不同的割草方案，针对类似高密草作业时，也只是人工设定一个切割高度，然后让割草机自行割草。

一般割草机的刀盘位于较低的位置进行割草作业，这个状态下，刀盘遇到不同厚度、高度、密度的草(以下简称高密草)，割草阻力太大，很难割得动草，且容易导致刀盘损伤。同时，刀盘电机扭力随阻力的增加，此时电机电流急剧上升，功耗比正常情况大2-3倍，但即使如此，也无法实现较好的割草效果。

采用低刀盘切割高密草时，草倒伏比较大，不好切割，且切割高密草所花费的时间较长。对于大面积的草坪，割草工作往往延续很长时间，而高密草需要的作业时间更长，这就使得草坪前后切割时间相差很大。等到草坪完成割草作业，前期作业的那部分草会继续生产，从而与后期作业的那部分草高度不同，导致最后草坪内的草高低不一，不美观。同时，一次性切割下来的草屑比较长，清理比较麻烦，不清理的话，又会影响草坪的美观性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能割草机的作业控制方法，采用渐进式割草策略，完美完成高密草的切割作业。

为此，本发明的技术方案是：一种智能割草机的作业控制方法，使用的智能割草机具有自动调节刀盘高度和记录行进路径的功能；包括以下步骤：

1)判断割草机是否进入高密草作业区，当割草机未进入高密草作业区时，执行步骤2)，当割草机进入高密草作业区时，执行步骤3)；

2)割草机以用户的设定高度进行割草作业；

3)割草机进入假日模式，刀盘的高度调节至最高档，在作业区域内进行第一轮割草作业；

4)完成一轮割草作业后，判断此时刀盘的高度是否到达用户的设定高度，当刀盘高度与设定高度一致时，执行步骤5)，当刀盘高度大于设定高度时，执行步骤6)；

5)退出假日模式；

6)刀盘的高度降低一档，在作业区域内进行下一轮割草作业；

7)重复执行步骤4)，直至结束。

本发明通过自动调节刀盘高度，使电机处于最佳工作状态，刀盘高度处于较高的情况下割高密草，割草量较少，阻力较小，通过刀盘自动一点一点下压，实现高密草一层一层被削薄的目的，逐渐完成割草作业，草坪会比较美观，同时起到不伤害草坪、保护草坪的作用。

优选地，所述步骤1)中判断是否进入高密草作业区的方法如下：

记录T1时刻下刀盘电机的电流值A1，以及T1+△t1时刻下刀盘电机的电流值A2，当A2与A1的差值△a1大于差异阈值β，则判断智能割草机进入高密草作业区。

优选地，所述步骤1)中，用户可自主设定割草机进入高密草作业区。

优选地，步骤3)中，割草机进行的每一轮割草作业的范围为整个草坪作业区域。

优选地，步骤4)中，完成一轮割草作业的判断方法如下：

S1)记录割草机的行进路径，并标记已工作的全覆盖区域；

S2)将标记的全覆盖区域与草坪作业区域比对，若两个区域比对一致，执行步骤S3)，反之，执行步骤S4)；

S3)确认完成一轮割草作业，执行步骤4)；

S4)继续以现有的刀盘高度进行这一轮的割草作业。

优选地，所述步骤2)中，用户设定高度时，将草坪上划分多个作业区域，对不同作业区域设置不同的设定高度，切换作业区域时，割草机自动调节刀盘高度。

本发明的另一个技术方案是：一种智能割草机，包括刀盘、驱动刀盘转动的刀盘电机，以及控制刀盘升降的驱动机构；还包括：主控模块、数据接收模块、高度校验模块；

数据接收模块用于接收输入的刀盘设定高度；

高度校验模块用于比对刀盘当前高度与设定高度，并将比对结果发送至主控模块；

主控模块根据比对结果控制驱动机构工作，调节刀盘高度。

优选地，还包括电流检测单元和电流比较模块；

电流检测单元用于实时获取刀盘电机的电流值，并将刀盘电机的电流值发送至电流比较模块；

电流比较模块用于计算单位时间内刀盘电机的电流变化量，将该电流变化量与预设的差异阈值比对，并将比对结果发送至主控模块；

主控模块控制驱动机构工作，调节刀盘高度。

本发明针对不同厚度、高度、密度的草(简称高密草)，进行自适应调整割草策略，可实现更好割草效果，达到更高的割草效率。针对厚草区、密草区，刀盘的高度进行自适应调节，刀盘每次完成一次切割时，刀盘自主调低一档高度，使得割草机处于精细割草的状态，降低智能割草机的行进速度，自适应调整刀盘，一轮轮自上而下缓慢调节高度，从而实现渐进式割草。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、针对高密草，采用渐进式割草策略，逐层降低刀盘高度，使高密草一层一层被削薄，切割下来的草屑都比较短，落在草坪中，既能形成肥料来滋养土地，又不会影响草坪的美观性；

2、对不同的草坪可设置不同的默认割草高度，刀盘可自动调节高度，且不同草坪均可进入假日模式，且最终刀盘高度也可以不同，满足不同草坪的需求；

3、采用渐进式割草策略，可以降低割草机电机的功耗，减小刀盘切割阻力，避免刀盘损伤，延长刀盘的使用寿命。

附图说明

以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明

图1为实施例1的工作流程图；

图2为实施例1中自动进入假日模式的流程图；

图3为实施例2中智能割草机的组成框图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

实施例1

本实施例所使用的智能割草机具有自动调节刀盘高度、记录行进路径的功能，智能割草机的刀盘一共可支持30mm-60mm刀盘调节范围，一共有7级，对地距离分别为30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm。智能割草机的刀盘转动、升降均为现有成熟技术，此不再赘述。

正常情况下，草坪上的草定期修剪，每次修剪时，草不会长太高，因此智能割草机的刀盘固定在设定高度，可以直接开始割草作业。用户对不同的草坪可设置不同的默认割草高度，切换作业区域时，智能割草机可自动调节刀盘高度，使其与当前作业区域的设定高度相匹配。

当用户长时间未修剪草坪后，草坪内的草涨势过高，普通的修剪方法并不适用。此时，智能割草机设定为假日模式。

假日模式的工作逻辑如下：

1)进入草坪前，智能割草机的刀盘高度设置成对地距离60mm，即刀盘先抬到最高处；

2)智能割草机开始第一轮割草作业，按照规定的行进路线，对草坪的作业区域进行修剪，修剪过程中，如果智能割草机中途暂停或者中途充电，等到智能割草机重新进行割草作业时，需要从上一次暂停的地方继续修剪，直至整个作业区域都完成一轮割草作业；

智能割草机实时记录自身行进路径，并标记已工作的全覆盖区域，来判别是否完成这一轮割草作业；若完成，且智能割草机的刀盘高度未达到设定高度，则智能割草机的刀盘下降，进行下一轮割草作业；反之，则从最后记录的位置继续进行割草作业。

3)当完成第一轮割草作业后，若刀盘的高度没有到达用户的设定高度，则刀盘高度调低一档，例如降到对地距离55mm，开始第二轮割草作业；

4)当完成第二轮割草作业后，若刀盘的高度到达用户的设定高度，则退出假日模式；若刀盘的高度没有到达用户的设定高度，则刀盘高度继续调低一档，例如降到对地距离50mm，开始第三轮割草作业；

5)重复步骤4)，直至刀盘的高度到达用户的设定高度，草坪内的草也达到用户预设最低高度，退出假日模式，完成高密草作业区域的割草作业。

进入假日模式的方式有两种：

①用户通过APP人工控制智能割草机进入假日模式，这种情况一般是用户能够判断目前草坪内的草为高密草状态，可以直接进入假日模式。

②智能割草机在修剪正常长度的草时，如果碰到高密草，刀盘的割草阻力会变大，刀盘电机扭力也随阻力增加，此时刀盘电机电流急剧上升，功耗比正常情况大2-3倍，智能割草机行进电机的电流也会急剧上升。刀盘电机控制刀盘的转动，行进电机控制智能割草机的移动。

因此，可实时监测刀盘电机电流值，通过对刀盘电机电流值变化，来判断智能割草机是否进入高密草作业区；也可以检测行进电机的电流变化，来辅助判断。

记录T1时刻下刀盘电机的电流值A1，以及T1+△t1时刻下刀盘电机的电流值A2，当A2与A1的差值△a1大于差异阈值β，差异阈值β为预先设置的电流变化量，如果单位时间刀盘电机的电流值变化量超过预设的电流变化量，刀盘电机的电流会急剧上升，则判断智能割草机进入高密草作业区。

本实施例通过自动调节刀盘高度，使电机处于最佳工作状态，刀盘高度处于较高的情况下割高密草，割草量较少，阻力较小，通过刀盘自动一点一点下压，实现高密草一层一层被削薄的目的，逐渐完成割草作业，草坪会比较美观，同时起到不伤害草坪、保护草坪的作用。

实施例2

本实施例包括智能割草机，包括刀盘、驱动刀盘转动的刀盘电机，以及控制刀盘升降的驱动机构；刀盘、刀盘电机、驱动机构均为成熟技术，且不是本实施例的保护技术点，故不再赘述。

智能割草机还包括主控模块、数据接收模块、高度校验模块。

数据接收模块用于接收输入的刀盘设定高度，对不同草坪用户可以设置不同的高度；

高度校验模块用于比对刀盘当前高度与设定高度，并将比对结果发送至主控模块；在假日模式下，完成一轮割草作业后，高度校验模块可以将刀盘高度和设定高度进行比对，并将比对结果发送给主控模块；

如果比对结果是刀盘高度大于设定高度，则主控模块控制驱动机构工作，将刀盘高度调低一档；

如果比对结果是刀盘高度和设定高度一致，则主控模块控制驱动机构停止工作，将刀盘高度保持不变，且退出假日模式。

为了判断是否进入高密草作业区：

智能割草机还包括电流检测单元和电流比较模块；

电流检测单元用于实时获取刀盘电机的电流值，并将电流值发送至电流比较模块；

电流比较模块用于计算单位时间△t1内刀盘电机的电流变化量△a1，将该电流变化量△a1与预设差异阈值β比对，并将比对结果发送至主控模块；

如果电流变化量△a1大于预设差异阈值β，则说明刀盘电机电流急速上升，进入了高密草作业区，进入假日模式；主控模块控制驱动机构工作，将刀盘高度调节到最高档，再按照假日模式进行工作。

如果电流变化量△a1没有超过预设差异阈值β，则说明刀盘电机电流平稳，未进入了高密草作业区，主控模块不会控制驱动机构工作，刀盘高度保持不变，正常割草作业。

本实施例通过自动调节刀盘高度，使电机处于最佳工作状态，刀盘高度处于较高的情况下割高密草，割草量较少，阻力较小，通过刀盘自动一点一点下压，实现高密草一层一层被削薄的目的，逐渐完成割草作业，草坪会比较美观，同时起到不伤害草坪、保护草坪的作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能割草机的作业控制方法，使用的智能割草机具有自动调节刀盘高度和记录行进路径的功能；其特征在于：包括以下步骤：

1)判断割草机是否进入高密草作业区，当割草机未进入高密草作业区时，执行步骤2)，当割草机进入高密草作业区时，执行步骤3)；

2)割草机以用户的设定高度进行割草作业；

3)割草机进入假日模式，刀盘的高度调节至最高档，在作业区域内进行第一轮割草作业；

4)完成一轮割草作业后，判断此时刀盘的高度是否到达用户的设定高度，当刀盘高度与设定高度一致时，执行步骤5)，当刀盘高度大于设定高度时，执行步骤6)；

5)退出假日模式；

6)刀盘的高度降低一档，在作业区域内进行下一轮割草作业；

7)重复执行步骤4)，直至结束。

2.如权利要求1所述的一种智能割草机的作业控制方法，其特征在于：所述步骤1)中判断是否进入高密草作业区的方法如下：

记录T1时刻下刀盘电机的电流值A1，以及T1+△t1时刻下刀盘电机的电流值A2，当A2与A1的差值△a1大于差异阈值β，则判断智能割草机进入高密草作业区。

3.如权利要求1所述的一种智能割草机的作业控制方法，其特征在于：所述步骤1)中，用户可自主设定割草机进入高密草作业区。

4.如权利要求1所述的一种智能割草机的作业控制方法，其特征在于：步骤3)中，割草机进行的每一轮割草作业的范围为整个草坪作业区域。

5.如权利要求1所述的一种智能割草机的作业控制方法，其特征在于：步骤4)中，完成一轮割草作业的判断方法如下：

S1)记录割草机的行进路径，并标记已工作的全覆盖区域；

S2)将标记的全覆盖区域与草坪作业区域比对，若两个区域比对一致，执行步骤S3)，反之，执行步骤S4)；

S3)确认完成一轮割草作业，执行步骤4)；

S4)继续以现有的刀盘高度进行这一轮的割草作业。

6.如权利要求1所述的一种智能割草机的作业控制方法，其特征在于：所述步骤2)中，用户设定高度时，将草坪上划分多个作业区域，对不同作业区域设置不同的设定高度，切换作业区域时，割草机自动调节刀盘高度。

7.一种智能割草机，包括刀盘、驱动刀盘转动的刀盘电机，以及控制刀盘升降的驱动机构；其特征在于：还包括主控模块、数据接收模块、高度校验模块；

数据接收模块用于接收输入的刀盘设定高度；

高度校验模块用于比对刀盘当前高度与设定高度，并将比对结果发送至主控模块；

主控模块根据比对结果控制驱动机构工作，调节刀盘高度。

8.如权利要求7所述的一种智能割草机，其特征在于：还包括电流检测单元和电流比较模块；

电流检测单元用于实时获取刀盘电机的电流值，并将电流值发送至电流比较模块；

电流比较模块用于计算单位时间内刀盘电机的电流变化量，将该电流变化量与预设差异阈值比对，并将比对结果发送至主控模块；

主控模块控制驱动机构工作，调节刀盘高度。

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