CN117222310A - 骑乘式割草机 - Google Patents

Abstract

一种乘坐式割草机(100)，包括座椅(15)、底盘(16)、车轮(121、122)、被配置为驱动所述车轮(121、122)旋转的电机(123)、被配置为驱动所述电机(123)的行走控制模块(124)、被配置为至少向所述电机(123)和所述行走控制模块(124)供应电力的电源组件(14)、安装至所述底盘(16)的切割组件(11)，以及踏板组件(131)，其包括可围绕第一轴轴线(101)旋转的踏板杆(1312)，以在由用户操作时控制乘坐式割草机(100)的行走速度。当所述脚踏杆(1312)位于初始位置，且所述电源组件(14)正向所述电机(123)和行走控制模块(124)供电时，所述行走控制模块(124)控制所述乘坐式割草机(100)驻车。所述踏板组件(131)对所述乘坐式割草机(100)的行走过程提供更强更快捷的控制。

Description

骑乘式割草机

技术领域

本申请涉及园艺工具的领域，并且尤其涉及一种骑乘式割草机。

背景技术

割草机在园艺中广泛用于修剪草坪和植被。割草机大体上包括手推式割草机和骑乘式割草机。使用者坐在骑乘式割草机上并驾驶该骑乘式割草机来执行割草任务，使得割草更高效且更轻松。如何改善骑乘式割草机的驾驶体验一直是工程师们一直在努力的课题。

发明内容

本申请提供了一种具有踏板组件的骑乘式割草机，以对骑乘式割草机的行进过程提供更强且更快的控制。

根据一个实施例，提供了一种骑乘式割草机，包括：供使用者坐在其上的座椅；被配置成支撑座椅的底盘；被配置为支撑底盘的轮；被配置为驱动轮旋转的马达；行进控制模块，被配置为驱动马达；动力供应组件，被配置为至少向马达和行进控制模块供应电力；以及安装至底盘的切割组件，该切割组件包括用于切割草的切割构件；其中骑乘式割草机还包括：踏板组件，该踏板组件包括踏板杆，该踏板杆可绕第一轴线旋转，以在由使用者操作时控制骑乘式割草机的行进速度；其中踏板杆具有初始位置；当踏板杆处于初始位置且动力供应组件向马达和行进控制模块供应电力时，行进控制模块控制骑乘式割草机泊车。

在一个实施例中，踏板杆还具有终位位置和可旋转范围，可旋转范围被定义为初始位置和终位位置之间的夹角，踏板杆可由使用者操作以到达可旋转范围内的任何位置。

在一个实施例中，可旋转范围的最小值是0度，并且可旋转范围的最大值大于或等于20度且小于或等于50度。

在一个实施例中，踏板组件还包括踏板位置传感器，被配置为检测踏板杆的角位置并产生位置信号，踏板位置传感器是三维传感器。

在一个实施例中，踏板组件还包括与踏板杆形成同步旋转的传动轴，以及固定地安装至传动轴的靠近踏板位置传感器的一端的磁性构件；踏板位置传感器检测磁性构件的角位置。

在一个实施例中，踏板组件还包括传动杆和安装在传动杆下方的复位弹簧，踏板杆通过传动轴与传动杆形成同步旋转，并且复位弹簧将踏板杆偏置到初始位置。

在一个实施例中，行进控制模块从踏板位置传感器获得位置信号，并基于位置信号为马达设定相应的目标转速。

在一个实施例中，当踏板杆的角位置的值减小时，行进控制模块驱动行进马达减速。

在一个实施例中，当踏板杆的角位置的值增加时，行进控制模块驱动行进马达加速。

在一个实施例中，可旋转范围包括不变范围；对于不变范围内的所有位置信号，行进控制模块为马达设定相同的目标转速。

根据一个实施例，提供了一种骑乘式割草机，包括：供使用者坐在其上的座椅；被配置为支撑座椅的底盘；安装至底盘的切割组件，该切割组件包括用于切割草的切割构件；以及踏板，被配置为当由使用者操作时控制骑乘式割草机的行进速度；踏板位置传感器，被配置为检测踏板的位置并输出踏板的原始位置信号；信号处理设备，被配置为获得并处理原始位置信号，以便输出经处理的位置信号；行进控制模块，被配置为基于经处理的位置信号来控制骑乘式割草机的行进速度；信号处理设备包括：滤波器单元，被配置为对原始位置信号进行滤波；以及滤波系数调节单元，被配置为计算原始位置信号和经处理的位置信号之间的差值，并至少基于该差值设定滤波器单元的滤波系数。

在一个实施例中，滤波器单元是低通滤波器。

在一个实施例中，在加速过程期间，当原始位置信号和经处理的位置信号之间的差值大于第一阈值时，滤波系数调节单元将滤波系数设定为第一滤波系数。

在一个实施例中，在加速过程期间，当原始位置信号和经处理的位置信号之间的差小于第二阈值时，滤波系数调节单元将滤波系数设定为第二滤波系数，其中第二阈值小于第一阈值，并且第二滤波系数小于第一滤波系数。

在一个实施例中，在减速过程期间，滤波系数调节单元将滤波系数设定为第二滤波系数。

在一个实施例中，滤波系数调节单元还被配置为设定截止频率，在加速过程期间，当原始位置信号和经处理的位置信号之间的差值大于第一阈值时，滤波系数调节单元将截止频率设定为第一截止频率。

在一个实施例中，在加速过程期间，当原始位置信号和经处理的位置信号之间的差小于第二阈值时，滤波系数调节单元将截止频率设定为第二截止频率，其中第二阈值小于第一阈值，并且第二截止频率小于第一截止频率。

在一个实施例中，在减速过程期间，滤波系数调节单元将截止频率设定为第二截止频率。

在一个实施例中，第一阈值大于或等于踏板的最大可旋转角的40％且小于或等于踏板的最大可旋转角的70％，并且第二阈值大于或等于踏板的最大可旋转角的1％且小于或等于踏板的最大可旋转角的20％。

在一个实施例中，第一截止频率大于或等于1Hz并且小于或等于3Hz；第二截止频率大于或等于0Hz且小于1Hz。

附图说明

图1是根据本申请的实施例的骑乘式割草机的透视图；

图2是图1的骑乘式割草机的踏板组件的透视图；

图3是图2的踏板组件的另一透视图，其中其盖被移除；

图4是图2的踏板组件的踏板杆的旋转的示意图；

图5是图2的踏板组件的剖视图；

图6是图2的踏板组件的另一剖视图；

图7是图2的踏板组件的分解视图；

图8是图1的骑乘式割草机的踏板杆的角位置和行进马达的目标转速之间的映射函数的曲线图；

图9是图1的骑乘式割草机的踏板杆的角位置和行进马达的目标转速之间的映射函数的另一曲线图；

图10是图1的骑乘式割草机的行进马达的电路图；

图11是图1的骑乘式割草机的行进马达的控制系统；

图12是图1的骑乘式割草机的行进马达的另一控制系统；

图13是根据实施例的信号处理设备的流程图；

图14是原始位置信号和经处理的位置信号的曲线图；

图15是根据另一实施例的信号处理设备的示意图；以及

图16是图15的信号处理设备的流程图。

具体实施方式

如图1所示，骑乘式割草机100可以由坐在骑乘式割草机100上的使用者操作，以便有效且快速地修剪草坪、植被等。与手推/手扶式割草机相比，本公开的骑乘式割草机100不需要使用者推动机器，也不需要使用者在地面上行走。此外，由于其较大的尺寸，骑乘式割草机100能够携带更大或更多的电池，这带来了更长的工作时间，使得使用者能够毫不费力地修剪更大的草坪面积并且修剪更长的时间。此外，在能源方面，与现有的骑乘式割草机不同，骑乘式割草机100使用电能而不是汽油或柴油，因此骑乘式割草机100更环保，使用成本更便宜，并且不易泄漏、故障和维护。

应当理解，本公开的方面也适用于其他类型的骑乘机器，只要该骑乘机器能够以除了行走动力之外的其他形式输出动力，以实现除了行走之外的其他功能，比如，例如骑乘式吹雪机、骑乘式农业机器和骑乘式清扫机。事实上，只要这些工具包括本公开中下文描述的内容，则它们都落入本公开的范围内。

本领域技术人员应当理解，在本申请的公开中，术语“控制器”、“控制单元”、“模块”、“单元”和“处理器”可以包括或涉及硬件或软件中的至少一个。

本领域的技术人员应当理解，在本申请的公开中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等表示基于附图中所示的定向或位置关系的定向或位置关系，这些仅仅是为了方便描述本申请，并不表示或暗示所涉及的设备或元件必须具有特定的定向，或者以特定的定向构造和操作，因此上述术语不应该被理解为对本申请的限制。

参考图1，骑乘式割草机100包括：切割组件11、行进组件12、操作组件13、动力供应组件14、座椅15、底盘16和平台17。

底盘16是骑乘式割草机100的主要支撑框架，并且底盘16至少部分地在前后方向上延伸。座椅15被配置为供使用者坐在其上，并且座椅15安装在底盘16上。平台17被配置为容纳切割组件11，并且平台17安装在底盘16下方。

根据图1，使用者坐在座椅上的方向被定义为骑乘式割草机100的前部或前侧；与前部相反的方向被定义为骑乘式割草机100的后部或后侧。使用者的左手方向被定义为骑乘式割草机100的左部或左侧；并且使用者的右手方向被定义为骑乘式割草机100的右部或右侧。朝向地面的方向被定义为骑乘式割草机100的下部或底侧；与下部相反的方向被定义为骑乘式割草机100的上部或上侧。

切割组件11包括用于实现切割功能的切割构件，比如，例如刀片。切割组件11被安装至底盘16，在平台17下方。换句话说，平台17形成半开放的容纳腔体，以容纳切割构件。切割组件11还包括用于驱动切割构件旋转的切割马达。切割组件11可以包括一个以上的切割构件和一个以上的切割马达。切割马达由切割控制模块控制。在一些实施例中，切割控制模块包括控制芯片，比如MCU、ARM等。

行进组件12被配置为使骑乘式割草机100能够在地面上行进。行进组件12可以包括至少一个第一行进轮121和至少一个第二行进轮122，例如两个第二行进轮122，即左第二行进轮122L和右第二行进轮122R。行进组件12还可以包括用于驱动第二行进轮122的至少一个行进马达123，例如两个行进马达123，即左行进马达123L和右行进马达123R。以这种方式，当两个行进马达123驱动相应的第二行进轮122以不同的速度旋转时，两个第二行进轮122之间产生速度差，从而使骑乘式割草机100转向。行进马达123由行进控制模块124控制。在一些实施例中，行进控制模块124包括控制芯片，比如MCU、ARM等。在一个实施例中，两个行进控制模块124分别控制两个行进马达123。在一个实施例中，一个中央行进控制模块124控制两个行进马达123。

动力供应组件14被配置为向骑乘式割草机100供应电力。动力供应组件14被配置为至少向切割马达112和行进马达123供应电力。动力供应组件14还可以向骑乘式割草机100中的其他电子部件供应电力，比如切割控制模块113和行进控制模块124。动力供应组件14也可以向照明组件供应电力。在一些实施例中，动力供应组件14设置在底盘16上的座椅15的后侧。在一些实施例中，动力供应组件14包括能够向骑乘式割草机100供应电力的多个电池组141。

操作组件13可由使用者操作，并且使用者通过操作组件13发送控制指令来控制骑乘式割草机100的操作。使用者可以操作操作组件13来设置骑乘式割草机100的切割速度、行进速度、行进方向等。换句话说，使用者可以操作操作组件13来设定骑乘式割草机100的操作状态，其中操作状态包括切割状态和行进状态。

操作组件13可以包括至少一个开关，开关可触发以改变其状态，从而将骑乘式割草机100设定在不同的状态。例如，布置在座椅15下方的座椅开关(未示出)被配置为当使用者坐在座椅上时将骑乘式割草机100设置为可启动状态，并且当没有人坐在座椅上时将骑乘式割草机100设置为不可启动状态。启动按钮133被配置为当使用者按下启动按钮133时启动骑乘式割草机100，并且当使用者再次按下启动按钮133时停止骑乘式割草机100。钥匙开关134被配置为当使用者插入钥匙并将钥匙旋转到接通位置时启动行进马达123，并且当使用者将钥匙旋转到断路位置或拔出钥匙时停止行进马达123。刀片致动器135被配置为当使用者提起刀片致动器135时使切割构件111旋转并且当使用者向下按压刀片致动器135时停止切割构件111。

操作组件13还可以包括一个或更多个操作机构的组合，比如踏板、杆、手柄和方向盘。例如，与方向盘结合的速度控制踏板被配置成为使用者建立至少控制骑乘式割草机100的行进功能的系统。操作组件13还可以包括控制面板。控制面板可以包括多个按钮，其中不同的按钮对应于不同的命令。控制面板还可以包括显示界面，其显示骑乘式割草机100的操作状态。使用者通过控制面板输入不同的控制命令来控制骑乘式割草机100的行进和切割功能。

在一个实施例中，速度控制踏板是踏板组件131。如图2所示，踏板组件131包括基座1311，其用于支撑踏板组件131的各个零件并将踏板组件131安装至底盘16。踏板组件131还包括用于覆盖踏板组件131的各个零件的盖1319。如图3-7所示，踏板组件131包括可绕第一轴线101旋转的踏板杆1312和检测踏板杆1312的角位置的踏板位置传感器132。在一个实施例中，踏板杆1312形成有踏板表面1313或与踏板表面固定地安装，以便使用者容易地踩踏在其上。踏板表面1313可以覆盖有防滑材料或防滑图案中的至少一种，比如橡胶带或橡胶条。当使用者踩踏踏板表面1313时，踏板杆1312绕第一轴线101旋转。使用者施加在踏板表面1313上的力越大，踏板杆1312旋转的角度越大。

参考图4，踏板杆1312具有初始位置102和终位位置103。当没有力施加到踏板杆1312时，例如，当使用者的脚不在踏板表面1313上时，踏板杆1312处于其初始位置102。当使用者踩踏踏板表面1313直到踏板杆1312无法再进一步旋转时，踏板杆1312处于其终位位置103。参考图4，可旋转范围104被定义为初始位置102和终位位置103之间的夹角。踏板杆1312可由使用者操作以到达可旋转范围104内的任何角位置，包括初始位置102和终位位置103。可旋转范围104的最小值是0度，其被定义为踏板杆1312的初始位置102。在一个实施例中，可旋转范围104的最大值是20度，也就是说，踏板杆1312的终位位置103与踏板杆1312的初始位置102相距20度；替代地，可旋转范围104的最大值是30度；替代地，可旋转范围104的最大值是40度；替代地，可旋转范围104的最大值是50度。

参考图6和图7，踏板组件131还包括由基座1311支撑的传动轴1314。两个支撑环1316布置在传动轴1314的两端，以使传动轴1314能够绕第一轴线101旋转。事实上，踏板杆1312和传动轴1314形成围绕第一轴线101的同步旋转。在一个实施例中，踏板杆1312通过平配合将旋转动力传递到传动轴1314。例如，传动轴1314具有双D部分1327，并且踏板杆1312形成有双D孔1328。当传动轴1314的双D部分1327与踏板杆1312的双D孔1328接合时，即，当传动轴1314的双D部分1327位于踏板杆1312的双D孔1328中时，踏板杆1312的旋转运动导致传动轴1314的旋转运动，反之亦然。

在一个实施例中，踏板组件131还包括传动杆1317和复位弹簧1325。传动杆1317和复位弹簧1325用作力反馈机构和恢复机构。如图5和图7所示，传动杆1317和传动轴1314形成同步旋转。在一个实施例中，U形构件1318可以组装在传动轴1314的另一双D部分1329和传动杆1317之间。在一个实施例中，传动轴1314可以被轴套1315包围，以便填充传动轴1314和U形构件1318之间的空间，这缓冲传动轴1314和U形构件1318之间的接合并使之平稳。传动杆1317、U形构件1318、轴套1315可以通过固定构件1324(例如通过长螺栓)固定在一起。因此，传动轴1314的旋转运动导致轴套1315、U形构件1318和传动杆1317的旋转运动，反之亦然。因此，踏板杆1312通过传动轴1314与传动杆1317形成同步旋转。

复位弹簧1325被布置在传动杆1317的一端下方，使得当传动杆1317旋转时，复位弹簧1325被压缩，从而产生恢复力。在一个实施例中，复位弹簧1325卡在两个帽件1326之间，也就是说，复位弹簧1325的每个端部由帽件1326限制，其中一个帽件1326固定到基座1311并且另一个帽件1326例如通过螺钉固定到传动杆1317的一端。因此，复位弹簧1325的位置相对固定，从而减少了弹簧移位的可能性。在另一方面，可以布置一个以上的复位弹簧1325来缓解弹簧老化或断裂的问题。在一个实施例中，两个复位弹簧1325可以嵌套，也就是说，较小直径的复位弹簧1325放置在较大直径的复位弹簧1325内。在其他实施例中，多个复位弹簧1325可以平行布置。

当使用者踩到踏板表面1313上时，根据施加在踏板表面1313上的力，踏板杆1312旋转一定的角度D。因此，传动轴1314、轴套1315、U形构件1318和传动杆1317都旋转角度D。此时，传动杆1317的位于复位弹簧上方的端部向下移动，从而压缩复位弹簧1325，并且复位弹簧1325产生恢复力，该恢复力被使用者施加的力抵消，然而，该恢复力用作反馈力，这改善了使用者踩在踏板表面1313上时的感觉。当使用者释放踏板时，即没有力施加到踏板表面1313上时，复位弹簧1325恢复其长度，并推动传动杆1317，从而将U形构件1318、轴套1315、传动轴1314和踏板杆1312推回。换句话说，复位弹簧1325将踏板杆1312偏置到其初始位置102。

如图6和图7所示，踏板组件131还包括磁性元件1321和用于检测踏板杆1312的角位置的踏板位置传感器132。磁性元件1321固定到传动轴1314，使得磁性元件1321与传动轴1314形成同步旋转。在一个实施例中，磁性元件1321通过紧固件1323(比如螺钉)销接在传动轴1314的一端。在一个实施例中，磁性元件1321紧固到传动轴1314的一端，而踏板杆1312与传动轴1314的另一端联接。因此，通过传动轴1314，磁性元件1321的旋转运动反映了踏板杆1312的旋转运动。踏板位置传感器132布置在磁性元件1321附近。在一个实施例中，踏板位置传感器132是设置在印刷电路板(PCB)1322上的三维传感器。PCB 1322可以竖直地设置，即，PCB 1322所在的平面垂直于第一轴线101，使得从PCB 1322突出的踏板位置传感器132靠近并面向磁性元件1321。在一个实施例中，踏板位置传感器132是隧道磁阻(TMR)传感器，其检测磁性元件1321的角位置。

踏板位置传感器132向行进控制模块124输出角位置信号，或简称为位置信号，其中角位置可以用角度值表示。行进控制模块124将每个位置信号映射到行进马达123的目标转速，以使骑乘式割草机100达到期望的行进速度。以0到30度的可旋转范围104为例，当踏板杆1312处于0度的初始位置102时，踏板位置传感器132输出0度的位置信号，该位置信号被映射到0rpm的目标转速，从而导致0km/h的行进速度，这意味着使骑乘式割草机100泊车。当踏板杆1312处于30度的终位位置103时，踏板位置传感器132输出30度的位置信号，该位置信号被映射到行进马达123的最大目标转速，该最大目标转速导致骑乘式割草机100的最大行进速度，比如9km/h、12km/h、15km/h、18km/h等。如图8所示，踏板杆1312的角位置和行进马达123的目标转速之间的映射函数可以是线性的。例如，如果可旋转范围104是0到30度，并且骑乘式割草机100的最大行进速度是12km/h，则当踏板位置传感器132输出20度的位置信号时，行进控制模块124设定行进马达123的目标转速以达到8km/h的期望行进速度；当踏板位置传感器132输出10度的位置信号时，行进控制模块124设定行进马达123的目标转速以达到4km/h的期望行进速度。替代地，参考图9，踏板杆1312的角位置和骑乘式割草机100的目标速度之间的映射函数可以不是线性的。如果骑乘式割草机100向后行进，该配置也是类似的。骑乘式割草机100可以设置有可由使用者操作以进入反向模式的其他操作构件。在反向模式中，使用者还操作踏板杆1312来控制向后行进速度，除了出于安全考虑，向后移动的骑乘式割草机100的最大行进速度通常被配置为小于向前移动的骑乘式割草机100的最大行进速度。因此，当骑乘式割草机100向后移动时，踏板杆1312的角位置和行进马达123的目标转速之间的映射函数的斜率可以比当骑乘式割草机100向前移动时踏板杆1312的角位置和行进马达123的目标转速之间的映射函数的斜率的陡度更小。

当踏板杆1312的角位置的值增加时，即从可旋转范围104中的较小值增加到可旋转范围104中的较大值时，行进控制模块124驱动行进马达123加速。也就是说，当使用者操作踏板杆1312使得踏板杆1312从对应于较低转速的角位置移动到对应于较高转速的角位置时，行进控制模块124驱动行进马达123加速以达到较高转速。当踏板杆1312的角位置的值减小时，即从可旋转范围104中的较大值减小到可旋转范围104中的较小值时，行进控制模块124驱动行进马达123减速。也就是说，当使用者操作踏板杆1312使得踏板杆1312从对应于较高转速的角位置移动到对应于较低转速的角位置时，行进控制模块124驱动行进马达123减速以达到较低转速。具体地，当使用者释放踏板杆1312时，复位弹簧1325将踏板杆1312偏置回到初始位置102，行进控制模块124控制行进马达123达到0rpm的目标转速，换句话说，行进控制模块124使骑乘式割草机100泊车。事实上，每当踏板杆1312处于初始位置102并且动力供应组件14正在向马达123和行进控制模块124供应电力时，行进控制模块124控制骑乘式割草机100泊车。以这种方式，与一旦被释放就让轮自由旋转的传统加速器踏板不同，踏板组件131与行进控制模块124一起为骑乘式割草机100提供了更强且更快的控制。

在一个实施例中，如图9所示，可旋转范围104包括至少一个不变范围105，其中行进控制模块124将不变范围105内的所有位置信号映射到行进马达123的同一目标转速。对于初始位置102和终位位置103，不变范围105的数量可以是2，并且每个不变范围105可以是2度，从而允许踏板杆1312的无意移动或抖动。例如，当复位弹簧1325老化时，其可能无法将踏板杆1312完美地恢复到其初始位置102，复位弹簧1325可以将踏板杆1312恢复到大约1度的某个位置，而不是将踏板杆1312恢复到0度，在这种情况下，行进控制模块124仍然将其识别为泊车命令。对于另一个示例，当使用者在一段时间内将踏板杆1312持续地推至其终位位置103时，道路颠簸可能导致踏板杆1312短暂地离开其终位位置103，在这种情况下，行进控制模块124忽略这种细微的变化并保持全速。在一个实施例中，可旋转范围104是0到30度，并且不变范围105是0到2度和28到30度。当踏板位置传感器132输出0至2度的角位置时，行进马达123的目标转速为0rpm；当踏板位置传感器132输出28至30度的角位置时，行进马达123的目标转速是最大目标转速。在一些实施例中，设置用于初始位置102的不变范围105或用于终位位置103的不变范围105中的一个。

在一个实施例中，骑乘式割草机100为使用者提供不同的驱动模式。例如，如上所述，使用者可以通过按钮或交互式显示屏来选择驾驶模式。不同的驾驶模式配置了不同的响应能力，从而为使用者提供了一系列驾驶体验以供选择。例如，骑乘式割草机100具有标准模式、控制模式和运动模式。在三种驾驶模式中，运动模式被配置为具有最快的加速度，并且因此，运动模式需要最短的时间来达到最大行进速度。运动模式为运动驾驶提供了更快的踏板响应，这意味着骑乘式割草机100更容易加速。标准模式被配置为具有比运动模式更慢的加速度，并且因此，标准模式需要更多时间来达到最大行进速度。控制模式被配置为具有比标准模式更慢的加速度，并且因此，标准模式需要最长的时间来达到最大行进速度。例如，控制模式下的平均加速度为3.1m/s²，并且其达到最大行进速度需要1200ms；标准模式下的平均加速度为4.0m/s²，并且其达到最大行进速度需要900ms；运动模式下的平均加速度为4.4m/s²，并且其达到最大行进速度需要640ms。

参考图10，在一个实施例中，除了行进控制模块124和踏板位置传感器132之外，行进马达123的控制系统还包括：驱动电路127、动力供应电路145和速度检测模块128。由于左行进马达和右行进马达123的控制系统具有相同或相似的功能和部件，因此在该实施例中描述的控制系统可应用于左行进马达和右行进马达123的控制系统。

行进控制模块124被配置为控制行进马达123。在一些实施例中，行进控制模块124可以是专用控制器，比如专用控制芯片(例如，MCU、微控制器单元)。动力供应电路145连接到动力供应组件14，并且动力供应电路145被配置为接收来自动力供应组件14的动力并将动力供应组件14的动力转换成至少由行进控制模块124使用的电力。动力供应组件14包括多个前述电池组141。驱动电路127与行进控制模块124和行进马达123电气连接，并根据由行进控制模块124输出的驱动信号来控制行进马达123的运行。在一个实施例中，行进马达123是具有三相绕组的三相无刷马达，并且驱动电路127是三相桥式逆变器，包括半导体开关VT1、VT2、VT3、VT4、VT5和VT6。半导体开关VT1-VT6可以是场效应晶体管、IGBT晶体管等。每个开关的栅极端与行进控制模块124电气连接，并且每个开关的漏极或源极与行进马达123的绕组电气连接。

行进控制模块124被配置为基于行进马达123的目标转速、行进马达123的实际转速和行进马达123的转子1231的位置向驱动电路127输出相应的驱动信号，从而改变施加到行进马达123的绕组的电压或电流中的至少一个，以产生交变磁场来驱动行进马达123。

行进马达123的目标转速可以从由踏板位置传感器132输出的角位置信号计算，该踏板位置传感器检测踏板杆1312的角位置。行进马达123的实际转速可以由联接到行进马达123的速度检测模块128检测。在一个实施例中，速度检测模块128包括速度检测传感器，其设置在行进马达123附近或内部，以获得行进马达123的实际速度；例如，安装在行进马达123附近以获得行进马达123的实际转速的光电传感器；作为另一个示例，霍尔传感器布置在行进马达123的转子1231附近以获得行进马达123的实际转速。行进马达123的转子1231的位置可以通过转子位置检测模块126获得。转子位置检测模块126可以包括传感器，例如多个霍尔传感器。霍尔信号可以用于确定行进马达123的转子1231的位置。在一个实施例中，转子1231的位置也可以从行进马达123的相电流进行估计，电流检测模块129可以设置在行进马达123和行进控制模块124之间。

图11示出了由行进控制模块124采用的控制方法的更多细节。具体地，行进控制模块124包括：转换单元1248、速度控制器1241、电流分配单元1242、通量控制器1243、转矩控制器1244、电压变换单元1245、电流变换单元1247和PWM信号生成单元1246。

在该实施例中，踏板位置传感器132与踏板杆1312联接，并且被配置为检测踏板杆1312的角位置。转换单元1248被配置为接收作为输入的来自踏板位置传感器132的位置信号，并输出行进马达123的目标转速n*。在一个实施例中，踏板位置传感器132的位置信号和行进马达123的目标转速n*之间的映射函数存储在转换单元1248中。

速度控制器1241与转换单元1248和速度检测模块128连接。速度控制器1241从转换单元1248获得行进马达123的目标转速n*和由速度检测模块128检测到的行进马达123的实际转速n。速度控制器1241被配置为根据行进马达123的目标转速n*和实际转速n，通过比较和调节来生成目标电流is*。目标电流is*用于使行进马达123的实际转速n接近目标转速n*。速度控制器1241包括比较和调节单元，并且调节单元可以是比例积分(PI)调节单元。顾名思义，PI调节单元包括比例项和积分项。在一个实施例中，比例项是行进马达123的目标转速n*和实际转速n之间的误差乘以比例系数。具体地，比例系数(也可以称为转矩系数)可以在不同的驱动模式下改变。速度控制器1241可以基于所选择的驱动模式来选择不同的转矩系数。例如，运动模式的转矩系数最大，超过80％；标准模式的转矩系数大约为60％；控制模式的转矩系数最小，小于40％。

电流分配单元1242连接到速度控制器1241，并被配置为基于目标电流is*分配目标直轴电流id*和目标交轴电流iq*。目标交轴电流iq*和目标直轴电流id*可以通过计算获得，或者可以直接设置，例如id*可以设置为0。由电流分配单元1242根据目标电流is*分配的目标直轴电流id*和目标交轴电流iq*可以使行进马达123的转子产生不同的电磁转矩Te，使得行进马达123可以通过不同的加速度达到行进马达123的目标转速n*。不同的加速度包括启动加速度和制动加速度。电流分配单元1242可以基于所选择的驱动模式而选择不同的转矩极限。例如，运动模式的转矩极限最大，超过90％；标准模式的转矩极限大约为80％；控制模式的转矩极限最小，小于50％。

电流变换单元1247通过电流检测模块129获得三相电流iu、iv和iw，并执行电流转换以将三相电流iu、iv和iw转换成两相电流，这两相电流分别是实际直轴电流id和实际交轴电流iq。在一个实施例中，电流变换单元1247包括Park变换和Clark变换。

通量控制器1243从电流分配单元1242获得目标直轴电流id*并且从电流变换单元1247获得实际直轴电流id，并且产生第一电压调节量Ud。第一电压调节量Ud可以使实际直轴电流id尽快接近目标直轴电流id*。通量控制器1243包括比较和调节单元(未示出)，调节单元可以是PI调节，并且通量控制器1243包括比较目标直轴电流id*和实际直轴电流id，并根据比较结果执行PI调节以生成第一电压调节量Ud。

转矩控制器1244从电流分配单元1242获得目标交轴电流iq*和从电流变换单元1247获得实际交轴电流iq，并生成第二电压调节量Uq。第二电压调节量Uq可以使实际交轴电流iq接近目标交轴电流iq*。转矩控制器1244包括比较和调节单元(未示出)，调节单元可以是PI调节，并且转矩控制器1244包括比较目标交轴电流iq*和实际交轴电流iq，并根据比较结果执行PI调节以生成第二电压调节量Uq。

电压变换单元1245分别从通量控制器1243和转矩控制器1244获得第一电压调节量Ud和第二电压调节量Uq，以及从转子位置检测模块126获得行进马达123的转子的位置，并将第一电压调节量Ud和第二电压调节量Uq转换成与施加到行进马达123的三相电压Uu、Uv、Uw相关的中间电压调节量Ua和Ub，并将它们输出到PWM信号生成单元1246。在一个实施例中，电压变换单元1245包括Park逆变换。

PWM信号生成单元1246根据中间电压调节量Ua和Ub生成用于控制驱动电路127的开关元件的PWM信号，使得动力供应组件14可以输出将要施加到行进马达123的绕组的三相电压Uu、Uv、Uw。在一个实施例中，PWM信号生成单元1246采用SVPWM技术。在一个实施例中，Uu、Uv、Uw是三相对称正弦波电压或鞍波电压，并且三相电压Uu、Uv、Uw彼此形成120°相位差。

如图12所示，在一个实施例中，为了给使用者更舒适的驾驶体验，在行进控制模块124的转换单元1248和踏板位置传感器132之间设置了信号处理设备125。信号处理设备125从踏板位置传感器132接收原始位置信号，并将经处理的位置信号输出到转换单元1248。在一个实施例中，信号处理设备125可以是用于信号处理的专用设备，比如芯片；在另一实施例中，信号处理设备125可以是行进控制模块124的运算单元。信号处理设备125包括滤波器单元1251，其在由踏板位置传感器132输出的原始位置信号进入转换单元1248之前对该原始位置信号进行滤波。滤波器单元1251被配置为衰减高频原始位置信号并增加高频原始位置信号上的延迟，所述高频原始位置信号可能是由如道路颠簸之类的环境因素引起的。在一个实施例中，滤波器单元1251包括低通滤波器。低通滤波器是使频率低于选定截止频率的信号通过并衰减频率高于截止频率的信号的滤波器。因此，如果由踏板位置传感器132输出的原始位置信号具有低于或等于预定截止频率f的频率，则其恰当通过；如果由踏板位置传感器132输出的原始位置信号具有高于预定截止频率的频率，则滤波器单元1251用下文的公式来计算经处理的位置信号：y_n＝α*x_n+(1-α)*y_n-1，其中y_n表示本次滤波后的经处理的位置信号，y_n-1表示上一次滤波后的经处理的位置信号，x_n表示从踏板位置传感器132获得的用于本次滤波的原始位置信号，并且α是滤波系数。如图13所示，在一个实施例中，在骑乘式割草机100启动并初始化之后，滤波器单元1251每两毫秒迭代以下步骤：

SS1：从踏板位置传感器132获得原始位置信号x_n；随后前往步骤SS2；

SS2：确定信号的频率是否高于预定截止频率f：如果是，则前往步骤SS4；

否则前往SS3步骤；

SS3：将经处理的位置信号x_n赋值为x_n；随后前往步骤SS5；

SS4：按照y_n＝α*x_n+(1-α)*y_n-1计算经处理的位置信号y_n；随后前往步骤SS5；

SS5：将经处理的位置信号y_n输出到转换单元1248；随后前往步骤SS6；

SS6：将最后处理的位置信号y_n-1更新为经处理的位置信号y_n；随后返回到步骤SS1。

以这种方式，经处理的位置信号是当前位置信号和来自先前迭代的位置信号的组合，以使得位置信号的变化更加平缓和平稳，从而消除了由如道路颠簸之类的环境因素引起的信号抖动。图14中示出了一个示例，其中在滤波后的位置，信号更加平缓和平稳，同时引入了大约400毫秒的延迟。

此外，在骑乘式割草机100的行进过程期间，可以更新滤波系数α或截止频率f中的至少一个，以提高滤波器单元1251的滤波效果。如图15所示，在一个实施例中，信号处理设备125还包括滤波系数调节单元1252。滤波系数调节单元1252计算原始位置信号和经处理的位置信号之间的差值，并至少基于该差值设定滤波器单元1251的滤波系数α和截止频率f。在加速过程期间，当原始位置信号和经处理的位置信号之间的差值大于第一阈值Δ1时，滤波系数调节单元1252将截止频率f设定为第一截止频率fc1，并将滤波系数α设定为第一滤波系数a1。在加速过程期间，当原始位置信号和经处理的位置信号之间的差小于第二阈值Δ2时，滤波系数调节单元1252将截止频率f设定为第二截止频率fc2，并将滤波系数α设定为第二滤波系数a2，其中第二阈值Δ2小于第一阈值Δ1，并且第二截止频率fc2小于第一截止频率fc1，并且第一滤波系数a1小于第二滤波系数a2。在减速过程期间，滤波系数调节单元1252将截止频率f设定为第二截止频率fc2，并将滤波系数α设定为第二滤波系数a2。

所公开的踏板组件实现了速度调节和泊车两种功能；所公开的滤波系数调节单元提供了对滤波系数的及时调节，以实现更好的滤波效果，它们同时为使用者提供了可靠和平稳的驾驶体验。

在一个实施例中，第一阈值Δ1大于或等于踏板的最大可旋转角的40％且小于或等于踏板的最大可旋转角的70％，并且第二阈值Δ1大于或等于踏板的最大可旋转角的1％且小于或等于踏板的最大可旋转角的20％。在一个实施例中，第一阈值Δ1大于或等于最大可旋转角的50％且小于或等于踏板的最大可旋转角的60％，并且第二阈值Δ1大于或等于踏板的最大可旋转角的3％且小于或等于最大可旋转角的10％。在一个实施例中，第一截止频率fc1大于或等于1Hz且小于或等于3Hz，并且第二截止频率fc2大于或等于0Hz且小于或等于1Hz。在一个实施例中，第一截止频率fc1大于或等于1.2Hz且小于或等于2Hz，并且第二截止频率fc2大于或等于0.2Hz且小于或等于0.8Hz。

在一个实施例中，加速过程和减速过程可以通过本次经处理的位置信号y_n与上一次经处理的位置信号y_n进行比较来确定。例如，如果上一次经处理的位置信号y_n-1小于本次经处理的位置信号y_n，则确定骑乘式割草机100处于加速过程中，否则骑乘式割草机100处于减速过程中。因此，如图16所示，在骑乘式割草机100启动并初始化之后，信号处理设备152每两毫秒迭代以下步骤，其中S6-S10由滤波系数调节单元1252执行：

S1：从踏板位置传感器132获得原始位置信号x_n；随后前往步骤S2；

S2：确定信号的频率是否高于预定截止频率f：如果是，则前往步骤S4；

否则前往S3步骤；

S3：将经处理的位置信号y_n赋值为x_n；随后进入步骤S5；

S4：按照y_n＝α*x_n+(1-α)*y_n-1计算经处理的位置信号y_n；随后前往步骤S5；

S5：将经处理的位置信号y_n输出到转换单元1248；随后前往步骤S6；

S6：确定上一次经处理的位置信号y_n-1是否小于本次经处理的位置信号y_n：

如果是，则前往步骤S7；否则前往步骤S9；

S7：确定原始位置信号x_n和经处理的位置信号y_n之间的差值是否大于第一阈值Δ1，如果是，则前往步骤S10；否则前往步骤S8；

S8：确定原始位置信号x_n和经处理的位置信号y_n之间的差值是否小于第二阈值Δ2：如果是，则前往步骤S9；否则前往步骤S11；

S9：将截止频率f更新为fc2；将滤波系数α更新为a2；随后前往步骤S11；

S10：将截止频率f更新为fc1；将滤波系数α更新为a1；随后前往步骤S11；

S11：将上一次处理的位置信号y_n-1更新为经处理的位置信号y_n，随后返回到步骤S1。

以这种方式，滤波系数调节单元1252评估原始位置信号和经处理的位置信号之间的差值，并且如果需要，在S6至S11中修改截止频率f和滤波系数α。随着截止频率f和滤波系数α的实时更新，滤波器单元1251实现了更好的滤波效果。在不牺牲响应性的同时消除了抖动，从而改善了骑乘式割草机100的使用者驾驶体验。

替代地，滤波系数调节单元1252不必同时更新滤波系数α和截止频率f，例如，在加速过程期间，当差值大于第一频率阈值Δf1时，滤波系数调节单元1252可以将截止频率f设定为第一截止频率fc1，并且当差值大于第一系数阈值Δc1时，将滤波系数α设定为第一滤波系数a1，其中第一频率阈值Δf1不等于第二系数阈值Δc1。并且在加速过程期间，当差值小于第二频率阈值Δf2时，滤波系数调节单元1252可以将截止频率f设定为第二截止频率fc2，并且当差值小于第二系数阈值Δc2时，将滤波系数α设定为第二滤波系数a2，其中第二频率阈值Δf2不等于第二系数阈值Δc2，但是如前所述，第二频率阈值Δf2小于第一频率阈值Δf1，并且第二系数阈值Δc2小于第一系数阈值Δc1。替代地，滤波系数调节单元1252可以仅更新滤波系数α和截止频率f中的一个。

Claims (20)

1.一种骑乘式割草机，包括：

座椅，供使用者坐在其上；

底盘，被配置为支撑所述座椅；

轮，被配置为支撑所述底盘；

马达，被配置为驱动所述轮旋转；

行进控制模块，被配置为驱动所述马达；

动力供应组件，被配置为至少向所述马达和所述行进控制模块供应电力；以及

切割组件，安装至所述底盘，所述切割组件包括用于切割草的切割构件；

其中，所述骑乘式割草机还包括：

踏板组件，包括踏板杆，所述踏板杆能够绕第一轴线旋转，以便在由所述使用者操作时控制所述骑乘式割草机的行进速度；

其中，所述踏板杆具有初始位置；当所述踏板杆处于所述初始位置并且动力供应组件向所述马达和所述行进控制模块供应电力时，所述行进控制模块控制所述骑乘式割草机泊车。

2.根据权利要求1所述的骑乘式割草机，其中，所述踏板杆还具有终位位置和可旋转范围，所述可旋转范围被定义为所述初始位置和所述终位位置之间的夹角，所述踏板杆能够由所述使用者操作以到达所述可旋转范围内的任何角位置。

3.根据权利要求2所述的骑乘式割草机，其中，所述可旋转范围的最小值为0度，并且所述可旋转范围的最大值大于或等于20度并且小于或等于50度。

4.根据权利要求2所述的骑乘式割草机，其中，所述踏板组件还包括踏板位置传感器，所述踏板位置传感器被配置为检测所述踏板杆的角位置并产生位置信号，所述踏板位置传感器为三维传感器。

5.根据权利要求4所述的骑乘式割草机，其中，所述踏板组件还包括与所述踏板杆形成同步旋转的传动轴，以及固定地安装至所述传动轴的靠近所述踏板位置传感器的一端的磁性构件；所述踏板位置传感器检测所述磁性构件的角位置。

6.根据权利要求5所述的骑乘式割草机，其中，所述踏板组件还包括传动杆和安装在所述传动杆下方的复位弹簧，所述踏板杆通过所述传动轴与所述传动杆形成同步旋转，并且所述复位弹簧将所述踏板杆偏置到所述初始位置。

7.根据权利要求4所述的骑乘式割草机，其中，所述行进控制模块从所述踏板位置传感器获得位置信号，并基于所述位置信号为所述马达设定相应的目标转速。

8.根据权利要求4所述的骑乘式割草机，其中，当所述踏板杆的角位置的值减小时，所述行进控制模块驱动所述行进马达减速。

9.根据权利要求4所述的骑乘式割草机，其中，当所述踏板杆的角位置的值增加时，所述行进控制模块驱动所述行进马达加速。

10.根据权利要求7所述的骑乘式割草机，其中，所述可旋转范围包括不变范围，对于所述不变范围内的所有位置信号，所述行进控制模块为所述马达设定相同的目标转速。

11.一种骑乘式割草机，包括：

座椅，供使用者坐在其上；

底盘，被配置为支撑所述座椅；

切割组件，安装至所述底盘，所述切割组件包括用于切割草的切割构件；以及

踏板，被配置为当由所述使用者操作时控制所述骑乘式割草机的行进速度；

踏板位置传感器，被配置为检测所述踏板的位置并输出所述踏板的原始位置信号；

信号处理设备，被配置为获得并处理所述原始位置信号，以便输出经处理的位置信号；

行进控制模块，被配置为基于所述经处理的位置信号来控制所述骑乘式割草机的行进速度；

所述信号处理设备包括：

滤波器单元，被配置为对所述原始位置信号进行滤波；以及

滤波系数调节单元，被配置为计算所述原始位置信号和所述经处理的位置信号之间的差值，并至少基于所述差值设定所述滤波器单元的滤波系数。

12.根据权利要求11所述的骑乘式割草机，其中，所述滤波器单元是低通滤波器。

13.根据权利要求12所述的骑乘式割草机，其中，在加速过程期间，当所述原始位置信号和所述经处理的位置信号之间的差值大于第一阈值时，所述滤波系数调节单元将所述滤波系数设定为第一滤波系数。

14.根据权利要求13所述的骑乘式割草机，其中，在加速过程期间，当所述原始位置信号和所述经处理的位置信号之间的差小于第二阈值时，所述滤波系数调节单元将所述滤波系数设定为第二滤波系数，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值，并且所述第二滤波系数小于所述第一滤波系数。

15.根据权利要求14所述的骑乘式割草机，其中，在减速过程期间，所述滤波系数调节单元将所述滤波系数设定为所述第二滤波系数。

16.根据权利要求12所述的骑乘式割草机，其中，所述滤波系数调节单元还被配置为设定截止频率，在加速过程期间，当所述原始位置信号和所述经处理的位置信号之间的差值大于第一阈值时，所述滤波系数调节单元将所述截止频率设定为第一截止频率。

17.根据权利要求16所述的骑乘式割草机，其中，在所述加速过程期间，当所述原始位置信号和所述经处理的位置信号之间的差小于第二阈值时，所述滤波系数调节单元将所述截止频率设定为第二截止频率，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值，并且所述第二截止频率小于所述第一截止频率。

18.根据权利要求17所述的骑乘式割草机，其中，在减速过程期间，所述滤波系数调节单元将所述截止频率设定为所述第二截止频率。

19.根据权利要求14或17中的任一项所述的骑乘式割草机，其中，所述第一阈值大于或等于所述踏板的最大可旋转角的40％并且小于或等于所述踏板的最大可旋转角的70％，并且所述第二阈值大于或等于所述踏板的最大可旋转角的1％并且小于或等于所述踏板的最大可旋转角的20％。

20.根据权利要求18所述的骑乘式割草机，其中，所述第一截止频率大于或等于1Hz且小于或等于3Hz；所述第二截止频率大于或等于0Hz且小于1Hz。