CN116636380A - 具有刀片盖罩的园艺工具 - Google Patents

Abstract

一种用于与园艺工具一起使用的旋转切割刀片组件。旋转切割刀片组件包括限定旋转轴线的框架，该框架包括刀片安装点，其中，刀片安装点包括切割边界，并且其中，切割边界被细分成至少一个通路槽和至少一个防护装置。旋转切割刀片组件还包括被配置成附接到该框架的刀片安装点处的切割元件，其中，切割元件包括至少一个切割刃，并且其中，当切割元件附接到刀片安装点时，该至少一个切割刃紧邻该刀片安装点的切割边界。

Description

具有刀片盖罩的园艺工具

相关申请的交叉引用

本申请要求2022年2月22日提交的共同未决的美国临时专利申请号63/312,724的优先权，该专利申请的全部内容通过援引并入本文。

技术领域

本文中描述的实施例涉及一种具有旋转刀片组件的园艺工具，更具体地涉及一种具有旋转刀片组件的园艺工具，该旋转刀片组件具有与其相关联的刀片盖罩。

背景技术

像机器人割草机一样的机器人园艺工具可以包括旋转刀片组件。

发明内容

在一个方面，一种用于与园艺工具一起使用的旋转切割刀片组件。旋转切割刀片组件包括限定旋转轴线的框架，该框架包括刀片安装点，其中，刀片安装点包括切割边界，并且其中，切割边界被细分成至少一个通路槽和至少一个防护装置。旋转切割刀片组件还包括被配置成附接到该框架的刀片安装点处的切割元件，其中，切割元件包括至少一个切割刃，并且其中，当切割元件附接到刀片安装点时，该至少一个切割刃紧邻该刀片安装点的切割边界。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片组件可以包括限定旋转轴线的毂、以及相对于旋转轴线从毂径向向外延伸的至少一个臂。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片组件可以包括：刀片安装点位于至少一个臂中。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片组件可以包括：该臂相对于旋转方向的前缘和后缘，并且其中，该至少一个通路槽形成在臂的前缘中。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片组件可以包括：框架相对于旋转轴线是基本上平面的。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片组件可以包括：至少一个通路槽中的每一个的宽度不大于12mm。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片组件可以包括：刀片安装点包括切割边界，并且其中，每个切割边界被细分成至少一个通路槽和至少一个防护装置。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片组件可以包括：刀片安装点包括形成在框架中的凹口，并且其中，切割元件的尺寸和形状被设置成至少部分地位于凹口内。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片组件可以包括：凹口限定第一凹口深度，并且第一凹口深度对应于切割元件的厚度。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片组件可以包括：凹口沿平行于旋转轴线的方向延伸到框架中。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片组件可以包括：切割边界位于垂直于旋转轴线的平面上。

在另一个方面，旋转切割刀片被配置为绕旋转轴线旋转，该旋转切割刀片包括：限定旋转轴线的毂；从该毂径向延伸以限定第一远端的第一臂，其中，第一臂包括第一刀片安装点，该第一刀片安装点被配置成将切割元件至少部分地接收在其中，其中，第一刀片安装点包括第一切割边界，并且其中，第一切割边界被细分成至少一个通路槽和至少一个防护装置；以及从毂径向延伸以限定第二远端的第二臂，其中，第二臂包括第二刀片安装点，该第二刀片安装点被配置成将切割元件至少部分地接收在其中，其中，第二刀片安装点包括第二切割边界，并且其中，第二切割边界包括至少一个通路槽和至少一个防护装置。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片可以包括：第一刀片安装点的至少一个防护装置位于距旋转轴线第一径向距离处，其中，第二刀片安装点的至少一个防护装置位于距旋转轴线第二径向距离处，并且其中，第一径向距离不同于第二径向距离。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片可以包括：第一刀片安装点的至少一个防护装置与第二刀片安装点的至少一个通路槽至少部分地径向重叠。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片可以包括：第一刀片安装点包括形成在第一臂中的凹口，并且其中，第二刀片安装点包括形成在第二臂中的凹口。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片可以包括：第一切割边界和第二切割边界都位于垂直于旋转轴线定向的平面上。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片可以包括：第一刀片安装点的第一切割边界与第二刀片安装点的第二切割边界至少部分地径向重叠。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片可以包括：第一刀片安装点的每个通路槽和第二刀片安装点的每个通路槽的宽度不大于10mm。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片可以包括：第一臂包括相对于旋转方向的前缘和后缘，并且其中，第一刀片安装点的至少一个通路槽形成在前缘中。

替代地或此外，在任何组合中，旋转切割刀片可以包括：第二臂包括相对于旋转方向的前缘和后缘，并且其中，第二刀片安装点的至少一个通路槽形成在前缘中。

附图说明

图1是位于由障碍物包围的切割区域内的机器人园艺工具的平面图。

图2是图1的机器人园艺工具的侧视图。

图3是图1的机器人园艺工具的俯视图。

图4是图1的机器人园艺工具的切割刀片的俯视立体图。

图5是图4的切割刀片的俯视图。

图6是图4的切割刀片的底视图。

图7是图4的切割刀片的刀片元件的俯视详细视图。

图8是沿着图7的线8-8截取的截面视图。

图9是沿着图7的线9-9截取的截面视图。

图10是图4的切割刀片的刀片元件的立体图。

图11是刀片元件的另一个实施例的俯视图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解的是，本发明的应用不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中展示的构造细节和部件布置。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式来实践或执行。此外，应理解，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的而不应当视为限制性的。

图1至图3图示了具有切割元件的机器人园艺工具10。更具体地，图示的机器人园艺工具10包括用于在被围住的切割区域14中切割比如草的植物的机器人割草机。切割区域14通常包括但不限于由一个或多个障碍物16围住的连续的草区域或其他植物区域。在所图示的实施例中，障碍物16包括一系列围住切割区域14的带电电线，而在替代实施例中，可以使用不同形式的障碍物，例如但不限于墙壁、铺路石、由GPS数据点或信标创建的虚拟障碍物等等。如图1中所示，这样的障碍物16可以用于围住整个切割区域14和/或将一个或多个内部区域与切割区域14隔离开。虽然所图示的机器人园艺工具10是机器人草坪割草机，但应理解，在替代实施例中，园艺工具10可以包括但不限于具有切割刀片的其他形式的机器人园艺工具，比如机器人修剪器等等。

如图2和图3中所示，工具10是电动自推进式装置，包括本体18、可旋转地安装到本体18的多个轮子22、安装到本体18的切割组件26、控制器30和电池32。本体18依次包括前端或第一端34、与第一端34相反的后端或第二端38、右侧或第一侧42、以及与第一侧42相反的左侧或第二侧46。本体18还限定纵向轴线50，该纵向轴线沿本体18的长度延伸并且在第一侧42与第二侧46之间居中(例如，同时穿过第一端34和第二端38)。本体18还限定了横向轴线54，该横向轴线沿着本体18的宽度延伸并且在第一端34与第二端38之间居中(例如，同时穿过第一侧42和第二侧46)。本体18还限定了中心轴线58，该中心轴线大体位于纵向轴线和横向轴线50、54的交点处并且定向为同时垂直于纵向轴线和横向轴线(例如，沿大体竖直方向)。

如图3中所示，工具10包括四个轮22a、22b、22c、22d，每个轮可旋转地联接到本体18并被配置为支撑工具10以沿着支撑表面60(例如切割区域14的表面)自驱动运动。在所图示的实施例中，轮22a、22b、22c、22d包括两个可转向的非驱动轮22a、22b和两个不可转向的从动轮22c、22d。然而，在替代实施例中，所有或任何子组的轮22都可以被驱动，并且所有或任何子组的轮22都可以是可转向的。另外，虽然所图示的可转向轮在性质上是被动的(例如脚轮式轮)，但应理解在替代实施例中，可转向轮22a、22b可以由控制器30主动驱动。在又其他实施例中，工具10可以包括更多或更少的轮22，这些轮呈不同的布置围绕工具10定位。在又其他实施例中，轮22可以由其他形式的推进装置代替，比如但不限于履带、万向轮、步行腿等等。

工具10的从动轮22c、22d位于本体18的第二端38附近并且围绕垂直于纵向轴线50定向的共用后轴线64旋转。在所图示的实施例中，每个后轮22c、22d安装到专用电机68a、68b并由其驱动以在支撑表面60上推进工具10。在一些实施例中，轮22可以直接安装到相应的电机68a、68b，而在其他实施例中可以使用齿轮减速器等等。在所图示的实施例中，从动轮22c、22d是不可转向的。然而，在替代实施例中，从动轮22c、22d也可以是可转向的。

图2图示了工具10的切割组件26。更具体地，切割组件26包括安装到本体18的切割电机72、以及与切割电机72可操作地连通并且被配置成绕刀片轴线76相对于刀片防护装置84旋转的切割刀片80。在一些实施例中，切割组件26还可以包括刀片防护装置84以至少部分地包围切割刀片80在使用期间限制触及切割刀片。

如图4至图7中所示，切割组件26的切割刀片80包括框架100和一个或多个联接到框架100以产生径向切割区176的刀片元件94。在使用过程中，切割刀片80被配置成联接到电机72以相对于本体18绕刀片轴线76旋转。

刀片80的框架100包括限定刀片轴线76的中心毂108、以及一个或多个臂116，该一个或多个臂从中心毂108径向向外延伸以限定对应的远端120、在旋转方向上的第一边缘或前缘、以及与旋转方向相反的第二边缘或后缘。框架100还形成第一表面102和与第一表面102相反的第二表面106。在所图示的实施例中，第一表面102和第二表面106都是平面的，以产生板状形状，然而，在替代实施例中，一个或两个表面102、106都可以是曲线形的。

如图5中所示，切割刀片80的每个臂116从中心毂108径向向外延伸以形成相应的远端120，从而限定对应的臂径向长度124。每个臂116还包括刀片安装点(BMP)128，其尺寸和形状被设置成将对应的刀片元件94接收在其中。在所图示的实施例中，框架100包括三个臂116，这些臂彼此等距间隔并且具有相同的臂径向长度124。然而，在替代实施例中，可以存在更多或更少的臂116。在又其他实施例中，臂径向长度124可以在每个臂116之间不同。例如，在一些实施例中，第一子集的臂116可以具有第一臂径向长度124，而第二子集的臂116可以具有不同于第一臂径向长度124的第二臂径向长度124。在又其他实施例中，每个臂116可以具有独特的臂径向长度124。

在所图示的实施例中，每个臂116在整体形状上是直线的，随着臂远离毂108径向向外延伸，宽度逐渐变细，从而形成大体对应于其侧边缘146的一对侧轴线140。然而，在替代实施例中，可以存在不同的宽度轮廓和/或不同的形状。例如，臂116可以是弯曲的等。另外，虽然每个臂116具有相同的形状和宽度轮廓，但应理解，在其他实施例中每个臂116或臂116的子集可以具有独特的形状和/或宽度轮廓。

如图7中所示，每个臂116包括至少一个BMP 128，其一体地形成在臂中并且尺寸和形状被设置成将对应的刀片元件94接收在其中。更具体地，所图示的BMP 128包括形成在第一表面102和第二表面106之一中的凹口132，凹口深度136大体对应于刀片元件94的高度142。凹口132还包括一个或多个切割边界150，切割边界大体对应于凹口132的边界，凹口的边界与放置在凹口中的切割元件94的切割刃148紧密相对或相邻。更具体地，凹口132包括邻近刀片元件94的第一切割刃148a的第一切割边界150a和邻近刀片元件94的第二切割刃148b的第二切割边界150b。在操作过程中，根据切割刀片80相对于本体18的取向(例如，刀片80安装成第一表面102朝上还是第一表面102朝下)和刀片80的旋转方向，给定的切割元件94的第一切割刃148a和第二切割刃148b中的仅一个在任何给定时间实际切割植物。

在所图示的实施例中，凹口132完全位于对应臂116的周边内并且一体地形成在其中。如图7中所示，臂径向长度124大于凹口132的最大径向距离并且凹口132完全位于两个边缘轴线140之间。

BMP 128还包括一个或多个通路槽152和一个或多个防护装置156，防护装置沿着凹口132的切割边界150a、150b定位。更具体地，每个通路槽152包括形成在臂116中并且尺寸被设置成提供到刀片元件94的对应切割刃148的通路的槽。在所图示的实施例中，每个通路槽152通到臂116的侧边缘146开放并且从其周向向内延伸的距离大于刀片元件94的侧边缘146与切割刃148之间的距离(参见图9)。相比之下，每个防护装置156包括臂116的一部分，该部分保持在邻近刀片元件94的切割刃148的位置以限制触及切割刃。

在所图示的实施例中，每个通路槽152限定了通路宽度160，通路宽度的尺寸被设置成允许草在使用期间接合刀片元件94的切割刃148，但又足够小以限制使用者的手指、脚趾和/或其他附器触及刀片。更具体地，切割刀片80的每个通路槽152具有小于或等于12mm的通路宽度160。通过限制任何给定的通路槽152的最大宽度，切割刀片80通过限制任何大于最大通路宽度的物品触及刀片80的锋利部分(例如，刀片元件94的切割刃148)来提高安全性。在一些实施例中，通路宽度160在3mm与12mm之间。在其他实施例中，通路宽度160可以小于或等于10mm、8mm、6mm或4mm。在又其他实施例中，通路宽度160可以小于12mm。

如图7中所示，BMP 128包括三个通路槽152和同时沿第一切割边界150a和第二切割边界150b定位的三个防护装置156。更具体地，BMP 128的每个切割边界150a、150b包括位于距轴线76第一径向距离164处的第一防护装置156a、位于距轴线76第二径向距离168处的第二防护装置156b、以及位于距轴线76第三径向距离172处的第三防护装置156c。在所图示的实施例中，每个臂116的每个防护装置156a、156b、156c的位置位于其余臂116(例如，每个臂的BMP 128)的相同对应防护装置156a、156b、156b的相同径向距离处116。然而，在替代实施例中，每个臂116中的防护装置156的位置和数量可以错开以确保在所有臂116之间，刀片元件94的切割刃148的未防护部分连续可用在刀片80的整个径向切割区176上。例如，刀片80的BMP 128的防护装置156定位成使得在一个臂116中存在防护装置156的情况下，在另一臂116中在整个径向切割区176上存在至少一个通路槽152。通过这样做，刀片80能够包括由防护装置156提供的安全性但仍确保完整且不间断的径向切割区176以提高效率。在又其他实施例中，一个臂116的防护装置156被定位成使得防护装置与另一个臂116的通路槽152至少部分地径向重叠。在又其他实施例中，BMP128可以全部位于距旋转轴线相同的径向距离处，在其他实施例中，BMP128可以是偏移的。在又其他实施例中，BMP 128可以错开，使得其彼此至少部分地径向重叠以产生连续的切割区176，该切割区在径向上比任何单个给定的刀片80宽。

图10示出了切割刀片80的刀片元件94。刀片元件94在形状上是基本上矩形的并且包括第一切割刃148a和与第一切割刃148a相反的第二切割刃148b。切割刀片80还限定了刀片高度142、与第一切割刃148a重合并平行于刀片元件94的下表面的第一切割平面、以及与第二切割刃148b重合并平行于刀片元件的上表面的第二切割平面。虽然所图示的刀片元件94包括两个直线切割刃148a、148b，但应当理解，在替代实施例中，可以使用其上具有不同数量和外形的切割刃的不同尺寸和形状的刀片元件94。

图11图示了刀片元件94'的另一个实施例。刀片元件94'包括本体1000'，该本体具有由与其一体形成的一个或多个防护叉1008'细分的切割刃1004'，并且具有钝的或不锋利的周界。在所图示的实施例中，每对相邻的防护叉齿1008'之间限定有间隙距离1012'。每对相邻防护叉1008'之间的间隙距离1012'足够大以允许草和其他植物进入并接合位于其间的切割刃1004'，但又足够小以限制使用者的手指、脚和其他附器触及切割刃1004'。更具体地，刀片元件94'的每个间隙距离1012'小于或等于12mm。在其他实施例中，每个间隙距离1012'在3mm与12mm之间。在又其他实施例中，间隙距离1012'可以小于或等于10mm、8mm、6mm或4mm。在又实施例中，间隙距离1012'可以小于12mm。虽然所图示的防护叉1008'与刀片元件94'的本体1000'一体形成，但应当理解，在替代实施例中，防护叉1008'可以作为单独的材料成型到本体1000'上。

工具10的控制器30包括与电机72可操作地通信并且被配置成向其发送信号和从其接收信号。更具体地，电机72被配置成从控制器30接收指示刀片80相对于本体18的旋转速度和方向的信号，而控制器30被配置成从电机72和/或与电机72相关联的、指示施加在电机72上的负载的传感器接收数据。在使用期间，控制器30被配置成监测与电机72相关联的负载并且在检测到刀片80撞击不需要的物体时实现一个或多个安全协议。更具体地，当刀片80撞击坚硬的物体(例如，像石头等等)时，驱动刀片80的电机72受到瞬时负载峰。控制器30被配置成检测负载峰并随后参与一个或多个安全协议作为响应。这样的安全协议可以包括但不限于关闭电机72(例如，使刀片80停止旋转)、降低刀片速度、关闭整个工具10、输出声音信号或可见信号，和/或向用户装置输出警报。

Claims (20)

1.一种用于与园艺工具一起使用的旋转切割刀片组件，该旋转切割刀片组件包括：

限定旋转轴线的框架，该框架包括刀片安装点，其中，该刀片安装点包括切割边界，并且其中，该切割边界被细分成至少一个通路槽和至少一个防护装置；以及

被配置成附接到该框架的刀片安装点处的切割元件，其中，该切割元件包括至少一个切割刃，并且其中，当该切割元件附接到该刀片安装点时，该至少一个切割刃紧邻该刀片安装点的切割边界。

2.如权利要求1所述的旋转切割刀片组件，其中，该框架包括限定该旋转轴线的毂、以及相对于该旋转轴线从该毂径向向外延伸的至少一个臂。

3.如权利要求2所述的旋转切割刀片组件，其中，该刀片安装点位于该至少一臂中。

4.如权利要求3所述的旋转切割刀片组件，其中，该臂包括相对于该旋转方向的前缘和后缘，并且其中，该至少一个通路槽形成在该臂的前缘中。

5.如权利要求2所述的旋转切割刀片组件，其中，该框架是基本上平面的，垂直于该旋转轴线。

6.如权利要求1所述的旋转切割刀片组件，其中，该至少一个通路槽中的每一个的宽度不大于12mm。

7.如权利要求1所述的旋转切割刀片组件，其中，该刀片安装点包括两个切割边界，并且其中，每个切割边界被细分成至少一个通路槽和至少一个防护装置。

8.如权利要求1所述的旋转切割刀片组件，其中，该刀片安装点包括形成在该框架中的凹口，并且其中，该切割元件的尺寸和形状被设置成至少部分地位于该凹口内。

9.如权利要求8所述的旋转切割刀片组件，其中，该凹口限定第一凹口深度，并且其中，该第一凹口深度对应于该切割元件的厚度。

10.如权利要求8所述的旋转切割刀片组件，其中，该凹口沿平行于该旋转轴线的方向延伸到该框架中。

11.如权利要求1所述的旋转切割刀片组件，其中，该切割边界位于垂直于该旋转轴线的平面上。

12.一种旋转切割刀片，被配置为绕旋转轴线旋转，该旋转切割刀片包括：

限定该旋转轴线的毂，

从该毂径向延伸以限定第一远端的第一臂，其中，该第一臂包括第一刀片安装点，该第一刀片安装点被配置成将切割元件至少部分地接收在其中，其中，该第一刀片安装点包括第一切割边界，并且其中，该第一切割边界被细分成至少一个通路槽和至少一个防护装置；以及

从该毂径向延伸以限定第二远端的第二臂，其中，该第二臂包括第二刀片安装点，该第二刀片安装点被配置成将切割元件至少部分地接收在其中，其中，该第二刀片安装点包括第二切割边界，并且其中，该第二切割边界包括至少一个通路槽和至少一个防护装置。

13.如权利要求12所述的旋转切割刀片，其中，该第一刀片安装点的至少一个防护装置位于距该旋转轴线第一径向距离处，其中，该第二刀片安装点的至少一个防护装置位于距该旋转轴线第二径向距离处，并且其中，该第一径向距离不同于该第二径向距离。

14.如权利要求12所述的旋转切割刀片，其中，该第一刀片安装点的至少一个防护装置与该第二刀片安装点的至少一个通路槽至少部分地径向重叠。

15.如权利要求12所述的旋转切割刀片，其中，该第一刀片安装点包括形成在该第一臂中的凹口，并且其中，该第二刀片安装点包括形成在该第二臂中的凹口。

16.如权利要求12所述的旋转切割刀片，其中，该第一切割边界和该第二切割边界都位于垂直于该旋转轴线定向的平面上。

17.如权利要求12所述的旋转切割刀片，其中，该第一刀片安装点的第一切割边界与该第二刀片安装点的第二切割边界至少部分地径向重叠。

18.如权利要求12所述的旋转切割刀片，其中，该第一刀片安装点的每个通路槽和该第二刀片安装点的每个通路槽的宽度不大于10mm。

19.如权利要求12所述的旋转切割刀片，其中，该第一臂包括相对于该旋转方向的前缘和后缘，并且其中，该第一刀片安装点的至少一个通路槽形成在该前缘中。

20.如权利要求19所述的旋转切割刀片，其中，该第二臂包括相对于该旋转方向的前缘和后缘，并且其中，该第二刀片安装点的至少一个通路槽形成在该前缘中。