CN116724751A - 割草机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种割草机，包括主机架及安装于主机架内的主控制器。割草机还包括连接于主机架的扩展机构及安装于割草机且电性连接主控制器的障碍物检测传感器，扩展机构延伸至行走组件的外侧，且转动连接于主机架。当障碍物检测传感器检测到障碍物时，主控制器控制扩展机构朝向主机架进行靠拢。本发明通过在主机架上设置扩展机构作为额外的割草元件，增大了割草面积，提高了割草效率；同时，在扩展机构上安装障碍物检测传感器，使得主控制器控制扩展机构朝向主机架靠拢以进行避障，防止扩展机构直接碰撞障碍物，提高安全性能。

Description

割草机

【技术领域】

本发明涉及一种割草机，特别涉及一种草坪修剪等场合所用的割草机。

【背景技术】

割草机作为一种花园类工具被广泛的应用于修剪草坪、植被等场合中。现有的割草机通常包括手持式割草机和骑乘式割草机，其中，手持式割草机因其体积小、方便携带等优势被广泛的应用，但是相应的，手持式割草机的割草能力、割草效率、续航时间等都还不能满足大草坪修剪的需求。相较于上述的手持式割草机而言，骑乘式割草机使用更加便捷、省力，且工作效率高，因此被广泛用于需要进行大面积修剪植被的场景中。

进而，由于割草机的割草面积取决于其装载的刀片大小或刀片数量，割草机的体积越大，可安装刀片数量越多/刀片尺寸越大，割草效率越高。换而言之，骑乘式割草机的割草面积虽然在一定程度上得到了提升，但其割草效率仍受限于体积，割草效率仍不尽人意。

针对上述结构的改良可参阅于2019年03月29日公开的中国发明专利第CN109526402A号，其揭露了一种割草机折叠式底盘，包括固定底盘和至少一个与固定底盘转动连接的旋转底盘，固定底盘和旋转底盘的壳体内分别设有割草刀片，每个旋转底盘分别与固定底盘转动连接，增大了割草面积，提高了割草效率。但是在实际使用过程中，由于不可避免的存在石块、树桩等障碍物，操作者无法及时预判而不能控制割草机及时绕行，往往会造成机器撞上障碍物仍然继续运转造成刀片和机器的损坏。

针对上述结构的进一步改良可参阅于2023年01月13日公开的中国发明专利第CN115589830A号，其揭露了一种割草机器人的转动式压力检测装置，当接触障碍物通过接触单元与障碍物接触并触发压力检测组件实现压力值的检测，从而用过压力检测的方式实现割草机器人遇障自动处理，确认障碍物的距离和大致体积，判断割草机器人是否能够正常越过障碍物，若判断障碍物可以越过，进行越障动作；若检测到所述障碍物不可逾越，则进行避障动作，割草机器人进行缓慢转弯，并结合外部传感器的检测，改变行走路线，绕过障碍物后继续进行直线割草工作。割草机器人本身的体积较小，可以采取避障和越障的方式，若在割草机器人上增加扩展割草模块以满足高效率割草的需求，其体型进一步扩张，此时单一的改变行走路线的避障方式，容易造成大面积未修剪的状况，难以满足实际割草需求。

鉴于此，确有必要提供一种改进的割草机，以克服现有技术存在的缺陷。

【发明内容】

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种割草效率高且安全性好的割草机。

本发明解决现有技术问题可采用如下技术方案：一种割草机，包括主机架、连接于所述主机架的行走组件和第一动力输出组件及安装于所述主机架内的主控制器；所述割草机还包括连接于所述主机架的扩展机构及安装于所述割草机且电性连接所述主控制器的障碍物检测传感器，所述扩展机构延伸至所述行走组件的外侧，且转动连接于所述主机架，当所述障碍物检测传感器检测到障碍物时，所述主控制器控制所述扩展机构朝向所述主机架进行靠拢。

进一步改进方案为：所述扩展机构具有安装于所述主机架的旋转电机、连接于所述旋转电机的连接杆及固定于所述连接杆的第二动力输出组件，所述旋转电机和所述第二动力输出组件分别位于所述连接杆的两端，所述连接杆连接于所述旋转电机的电机轴，所述主控制器控制所述旋转电机转动，并带动所述连接杆和所述第二动力输出组件绕所述旋转电机的电机轴进行转动。

进一步改进方案为：所述第二动力输出组件具有固定于所述连接杆的切割电机、连接于所述切割电机的刀片及收容所述刀片的刀盘，所述切割电机带动所述刀片旋转。

进一步改进方案为：所述障碍物检测传感器安装于所述第二动力输出组件，定义所述主机架的延伸方向为第一直线X，所述障碍物检测传感器检测的数据为所述障碍物检测传感器与障碍物之间的最短距离L3及所述最短距离L3与所述第一直线X之间的夹角α。

进一步改进方案为：所述主控制器根据所述障碍物检测传感器检测到的所述最短距离L3和所述夹角α，计算所述连接杆的转动角度β以避开障碍物。

进一步改进方案为：定义所述旋转电机的电机轴与所述切割电机的电机轴之间的距离为L5、所述刀盘半径为r1、所述障碍物检测传感器与所述刀盘切线的距离为L4，所述转动角度

进一步改进方案为：所述割草机包括至少两个所述扩展机构，多个所述扩展机构分布于所述主机架的两侧。

进一步改进方案为：所述第一动力输出组件设置于所述主机架的下方，且位于多个所述扩展机构之间。

进一步改进方案为：所述扩展机构具有连接于所述主机架和所述连接杆之间的弹性元件，所述弹性元件为压簧。

进一步改进方案为：所述行走组件具有第一行走轮和第二行走轮，在所述第一直线X上，所述第一行走轮位于所述第二行走轮的前侧。

本发明解决现有技术问题还可采用如下技术方案：一种割草机，包括主机架、连接于所述主机架的行走组件和第一动力输出组件及安装于所述主机架内的主控制器；所述割草机还包括连接于所述主机架的扩展机构及安装于所述割草机且电性连接所述主控制器的障碍物检测传感器，所述扩展机构延伸至所述行走组件的外侧，且转动连接于所述主机架，所述扩展机构具有位于所述主机架一侧的第一扩展机构及位于所述主机架另一侧的第二扩展机构，当所述障碍物检测传感器未检测到障碍物时，所述第一扩展机构和所述第二扩展机构之间设有第一距离S1，当所述障碍物检测传感器检测到障碍物时，所述主控制器控制所述扩展机构转动，所述第一扩展机构和所述第二扩展机构之间设有第二距离S2，所述第二距离S2小于所述第一距离S1。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过在主机架上设置扩展机构作为额外的割草元件，增大了割草面积，提高了割草效率；同时，在割草机上安装障碍物检测传感器，使得骑乘式割草机前方有障碍物时，主控制器控制扩展机构朝向主机架进行靠拢，防止扩展机构直接碰撞障碍物，提高安全性能。

【附图说明】

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明:

图1是本发明较佳实施例的骑乘式割草机的整体结构示意图；

图2是图1所示骑乘式割草机另一角度的结构示意图；

图3是图1所示骑乘式割草机的俯视图；

图4是图1所示骑乘式割草机的正视图；

图5是图1所示骑乘式割草机的电控原理图；

图6是图1所示骑乘式割草机避障的示意图；

图7是图6所示骑乘式割草机避障后的示意图；

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细说明。

在本发明中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。例如下述的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的词语仅基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置/元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1至图5所示，本发明的实施方式涉及一种割草机，并且以骑乘式割草机100作为本实施方式的较佳实施例，其广泛应用于草坪修剪等领域。骑乘式割草机100包括主机架1、安装于主机架1上的座椅2、连接于主机架1的第一动力输出组件3和行走组件4、设置于座椅2前侧的操作组件5、提供电能的电源装置6及安装于主机架1内的主控制器9。具体地，主机架1用于承载座椅2、动力输出组件3、行走组件4、操作组件5、电源装置6以及主控制器9，主机架1至少部分沿平行于前后方向的第一直线X方向延伸，上述组件及装置合理分布至主机架各部位。

在本实施方式中，第一动力输出组件3包括用于输出动力以实现机械功能的输出件，例如输出件具体可以为割草元件。进一步，割草元件包括安装至主机架1下侧的第一电机、连接于第一电机的第一刀片及收容第一刀片的第一刀盘，第一刀盘形成有用于至少容纳部分第一电机和部分第一刀片的容纳空间，第一电机用于驱动第一刀盘内的第一刀片高速旋转以实现割草作业。此外，第一电机的数目可以为一个或多个以对应第一动力输出组件3的数目。

请再参阅图1和图2所示，行走组件4用于使得骑乘式割草机100能够在草坪上行走。行走组件4具有第一行走轮41、第二行走轮42，在沿前后方向上，第一行走轮41设置在第二行走轮42的前侧。在本实施方式中，第一行走轮41的数目为2，第二行走轮42的数目也为2。其中，在沿第一直线X方向上，第一动力输出组件3至少部分设置在第一行走轮41和第二行走轮42之间，且在沿第一直线X方向上，座椅2也至少部分设置在第一行走轮41和第二行走轮42之间，这样使得整机的重心在第一直线X方向上位于第一行走轮41和第二行走轮42之间，从而提高整机的平衡性能。第一行走轮41具体可以为能以第一轴线102为轴转动的万向轮，第一行走轮41具有第一直径。行走组件4还包括用于驱动第二行走轮42以第二轴线为轴转动的第二电机，第二电机的数目也为2，当这两个第二电机以不同的转速驱动对应的第二行走轮42转动时，使得两个第二行走轮42之间产生速度差，从而使得骑乘式割草机100进行转向。第二行走轮42具有第二直径，第二行走轮42的第二直径大于第一行走轮41的第一直径。

在本实施方式中，操作组件5用于供用户操作以控制骑乘式割草机100行走以及输出动力。操作组件5可以包括：第一操作元件51和第二操作元件52。第一操作元件51用于供用户手动操作以启动马达，从而控制割草元件割草和控制骑乘式割草机100在草坪上行走，第二操作元件52用于供用户手动操作以控制割草机的运行状态。

请再参阅图2至图7所示，骑乘式割草机100还包括连接于主机架1的扩展机构7及安装于扩展机构7且电性连接主控制器9的障碍物检测传感器8。

上述扩展机构7延伸至行走组件4的外侧，且转动连接于主机架1。具体地，扩展机构7的数目为2个或者多个，多个扩展机构7分布于主机架1的两侧。在沿第一轴线X方向上，第一动力输出组件3位于多个扩展机构7之间，通过第一动力输出组件3和扩展机构7共同进行割草作业，以增大割草面积，提高割草效率，从而达到事半功倍的效果。

结合图3和图4所示，扩展机构7具有安装于主机架1的旋转电机74、连接于旋转电机74的连接杆72、固定于连接杆72的第二动力输出组件71及连接于主机架1和连接杆72之间的弹性元件73，旋转电机74和第二动力输出组件71分别位于连接杆72的两端。在沿第一轴线X方向上，旋转电机74固定连接于主机架1的前端/后端的两侧。连接杆72连接于旋转电机74的电机轴741上，当主控制9控制旋转电机74转动时，其电机轴741旋转并带动连接杆74和第二动力输出组件71绕旋转电机74的电机轴741转动一定的角度。

具体地，第二动力输出组件71包括用于输出动力以实现机械功能的输出件，例如输出件具体可以为割草元件。进一步，割草元件包括固定至连接杆72下侧的切割电机711、连接于切割电机711的刀片及收容刀片的刀盘713，刀盘713形成有用于至少容纳部分切割电机711和部分刀片的容纳空间，切割电机711用于驱动刀盘内的刀片高速旋转以实现割草作业。此外，切割电机711的数目对应于第二动力输出组件71的数目。

在本实施方式中，上述扩展机构7具有左扩展机构7a和右扩展机构7b，左扩展机构7a和右扩展机构7b分别位于主机架1的两侧。左扩展机构7a和右扩展机构7b均具有上述扩展机构7的所有部件，即左扩展机构7a和右扩展机构7b分别包括第二动力输出组件71、连接杆72、弹性元件73、旋转电机74等。进一步，左扩展机构7a和右扩展机构7b分别独立的由主控制器9控制。

在本实施方式中，障碍物检测传感器8的数目对应于多个扩展机构7的数目。具体地，障碍物检测传感器8具有左障碍物检测传感器8a和右障碍物检测传感器8b，其中，左障碍物检测传感器8a安装于左扩展机构7a上，右障碍物检测传感器8b安装于右扩展机构7b上。当左障碍物检测传感器8a检测到左扩展机构7a的前方有障碍物时，主控制器9单独控制左扩展机构7a朝向主机架1靠拢；当右障碍物检测传感器8b检测到右扩展机构7b的前方有障碍物时，主控制器9单独控制右扩展机构7b朝向主机架1靠拢。

结合图5和图6所示，当骑乘式割草机100处于正常运行状态时，左扩展机构7a和右扩展机构7b呈大致垂直于第一轴线X方向如图3所示，即两者的连接杆72垂直于第一轴线X，此时，左扩展机构7a和右扩展机构7b之间设有第一距离S1即最大距离，骑乘式割草机100以自身最大的割草状态作业。多个第一动力输出组件3和多个第二动力输出组件71覆盖扩展机构7垂直于第一轴线X方向上的外轮廓，优选的，在沿垂直于第一轴线X方向上，多个第二动力输出组件71形成的外轮廓大于多个第一动力输出组件3的形成外轮廓。

当骑乘式割草机100处于非正常运行状态时，右障碍物检测传感器8b检测到前方有障碍物如图6所示，右障碍物检测传感器8b检测障碍物相关的数据，并将数据发送至主控制器9，主控制器9计算连接杆72的转动角度以避开障碍物，随后主控制器9控制右扩展机构7b的旋转电机74朝向主机架1进行靠拢如图7所示。此时，左扩展机构7a和右扩展机构7b之间设有第二距离S2，第二距离S2小于第一距离S1。

具体地，右障碍物检测传感器8b检测的数据为右障碍物检测传感器8b与障碍物之间的最短距离L3及最短距离L3与第一直线X之间的夹角α。主控制器9根据右障碍物检测传感器8b检测到的最短距离L3和夹角α，计算连接杆72避开障碍物所需要的转动角度β。在本实施方式中，旋转角度β由右扩展机构7b的自身的数据和右障碍物检测传感器8b检测到的数据共同影响，定义旋转电机74的电机轴741于切割电机711的电机轴之间的距离为L5、刀盘半径为r1、右障碍物检测传感器8b于刀盘713切线的距离为L4，转动角度 主控制器9控制右扩展机构7b绕旋转电机74的电机轴741沿背离障碍物的方向旋转β以避开障碍物，提高安全性能。避开障碍物后，主控制器9控制旋转电机74旋转-β，使得右扩展机构7b恢复至垂直于第一轴线X方向。

在本实施方式中，电源装置6用于给第一动力输出组件3、行走组件4、扩展机构7、障碍物检测模块8和主控制器9供电。电源装置6设置在主机架1上并能从主机架1上拆卸下来。具体的，电源装置6设置在主机架1后方，电源装置6与设置在主机架1前部和中部的其他部件配合使得骑乘式割草机100整机的重心在第一直线X方向上位于第一行走轮41和第二行走轮42之间，从而使得骑乘式割草机100的重心更稳，使得骑乘式割草机100在经过较陡的上坡或下坡时，不至于倾覆。

本发明通过在主机架1上设置扩展机构7作为额外的割草元件，增大了割草面积，提高了割草效率；同时，在扩展机构7的第二动力输出组件71上安装障碍物检测传感器，使得骑乘式割草机100前方有障碍物时，主控制器9控制扩展机构7朝向主机架1进行靠拢，防止扩展机构7直接碰撞障碍物，提高安全性能。

本发明不局限于上述具体实施方式。本领域普通技术人员可以很容易地理解到，在不脱离本发明原理和范畴的前提下，本发明的割草机还有其他很多的替代方案。本发明的保护范围以权利要求书的内容为准。

Claims (11)

1.一种割草机，包括主机架、连接于所述主机架的行走组件和第一动力输出组件及安装于所述主机架内的主控制器；其特征在于：所述割草机还包括连接于所述主机架的扩展机构及安装于所述割草机且电性连接所述主控制器的障碍物检测传感器，所述扩展机构延伸至所述行走组件的外侧，且转动连接于所述主机架，当所述障碍物检测传感器检测到障碍物时，所述主控制器控制所述扩展机构朝向所述主机架侧进行靠拢。

2.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于：所述扩展机构具有安装于所述主机架的旋转电机、连接于所述旋转电机的连接杆及固定于所述连接杆的第二动力输出组件，所述旋转电机和所述第二动力输出组件分别位于所述连接杆的两端，所述连接杆连接于所述旋转电机的电机轴，所述主控制器控制所述旋转电机转动，并带动所述连接杆和所述第二动力输出组件绕所述旋转电机的电机轴进行转动。

3.根据权利要求2所述的割草机，其特征在于：所述第二动力输出组件具有固定于所述连接杆的切割电机、连接于所述切割电机的刀片及收容所述刀片的刀盘，所述切割电机带动所述刀片旋转。

4.根据权利要求3所述的割草机，其特征在于：所述障碍物检测传感器安装于所述第二动力输出组件上，定义所述主机架的延伸方向为第一直线X，所述障碍物检测传感器检测的数据为所述障碍物检测传感器与障碍物之间的最短距离L3及所述最短距离L3与所述第一直线X之间的夹角α。

5.根据权利要求4所述的割草机，其特征在于：所述主控制器根据所述障碍物检测传感器检测到的所述最短距离L3和所述夹角α，计算所述连接杆的转动角度β以避开障碍物。

6.根据权利要求5所述的割草机，其特征在于：定义所述旋转电机的电机轴与所述切割电机的电机轴之间的距离为L5、所述刀盘半径为r1、所述障碍物检测传感器与所述刀盘切线的距离为L4，所述转动角度

7.根据权利要求3所述的割草机，其特征在于：所述割草机包括至少两个所述扩展机构，多个所述扩展机构分布于所述主机架的两侧。

8.根据权利要求7所述的割草机，其特征在于：所述第一动力输出组件设置于所述主机架的下方，且位于多个所述扩展机构之间。

9.根据权利要求2所述的割草机，其特征在于：所述扩展机构具有连接于所述主机架和所述连接杆之间的弹性元件，所述弹性元件为压簧。

10.根据权利要求4所述的割草机，其特征在于：所述行走组件具有第一行走轮和第二行走轮，在所述第一直线X上，所述第一行走轮位于所述第二行走轮的前侧。

11.一种割草机，包括主机架、连接于所述主机架的行走组件和第一动力输出组件及安装于所述主机架内的主控制器；其特征在于：所述割草机还包括连接于所述主机架的扩展机构及安装于所述割草机且电性连接所述主控制器的障碍物检测传感器，所述扩展机构延伸至所述行走组件的外侧，且转动连接于所述主机架，所述扩展机构具有位于所述主机架一侧的第一扩展机构及位于所述主机架另一侧的第二扩展机构，当所述障碍物检测传感器未检测到障碍物时，所述第一扩展机构和所述第二扩展机构之间设有第一距离S1，当所述障碍物检测传感器检测到障碍物时，所述主控制器控制所述扩展机构转动，所述第一扩展机构和所述第二扩展机构之间设有第二距离S2，所述第二距离S2小于所述第一距离S1。