CN202050691U

CN202050691U - 太阳能智能割草机器人

Info

Publication number: CN202050691U
Application number: CN2011200590049U
Authority: CN
Inventors: 王浩迅; 傅士江; 路璐; 周方龙; 查达新; 何伟
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-03-09

Abstract

本实用新型涉及机器人应用领域，公开了一种太阳能智能割草机器人，包括太阳能机构、机器人车体、设置在机器人车体内的割草机构、传感装置和控制系统，机器人车体上设置有车体上盖，太阳能机构包括太阳能板、设置在太阳能板上的太阳能电池阵列板以及设置在太阳能电池阵列板下方的T型条，车体上盖的顶部设置有金属支架，金属支架上设置有滑槽，T型条与滑槽之间配合连接。本实用新型以太阳能为割草机器人提供动力，实现草坪护理的智能自动化，提高了工作效率，减少了对资源的消耗和产生废弃物对环境的污染。

Description

太阳能智能割草机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人应用领域，尤其涉及了一种太阳能智能割草机器人。

背景技术

21世纪，节能和环保已成为新世纪最突出的两大主题。随着世界各国经济的发展，工业化和城市化进程的加快，人们对能源的需求越来越大。同时，大量化学燃料的使用，导致能源的迅速短缺和环境污染日益突出。近年来，由于人们对能源、环境问题的日益关注，太阳能的应用与普及越来越受到人们的高度重视。太阳能的应用主要有两种形式:一是把太阳能转换为热能，二是把太阳能转换为电能。前者包括人们所熟悉和广泛应用的太阳能热水器，后者称为太阳能光伏发电技术，简称PV技术。太阳能光伏发电是一种清洁能源，其意义不仅是可以部分代替石化燃料发电，而且可以减少CO₂和有害气体的排放，防止地球环境恶化。

太阳能光伏发电的核心器件是太阳能电池(光伏电池)。1839年法国学者贝克勒尔发现光伏效应，1954年美国贝尔实验室的三位科学家首次制成实用的单晶硅太阳电池。进入21世纪前后，太阳能光伏产业迅速发展，对社会、经济和人们的生活产生了深刻影响、关于太阳能电池的应用，在航天方面，太阳能电池板供电的卫星、飞八在几十年前己遨游太空;在民用方面，出现了太阳能光伏发电站和光伏屋顶、太阳能草坪灯、太阳能车和游艇等一系列的太阳能产品。由此可见，太阳能光伏发电作为舒能源利用的发展方向，在不久的将来一定会得到广泛的应用，同时太阳能产品一定会备受人们的青睐。

太阳能割草机作为太阳能光伏发电利用技术之一，具有广泛的发展前景。传统的草坪割草机以汽油发动机作为动力源，在庭园使用时存在噪声、震动大，能源消耗多以及污染环境严重等问题。所以将太阳能光伏发电技术应用到割草机上，利用太阳能直接驱动电机或给蓄电池充电，实现其技术的可行性，从而能克服传统割草机遇到的一系列问题。由于太阳能割草机没有废气排放，不污染空气，同时整车结构与传统割草机有很大差别，较少的机械结构，没有发动机，将噪声降低到最小，从而实现真正意义上的环保型割草机。然而，现有的草坪割草机大多以汽油发动机作为动力，这种割草机体积大、笨重、噪音大、污染环境，己经越来越不满足园林部门及每个家庭修整草坪的需要。通过现代电子技术和智能控制技术研发一种智能性和环保型的割草机器人将是未来的发展方向。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中割草机体积大、笨重、噪音大、污染环境的缺点，提供了一种结构简单、体积小，对资源的消耗少，产生废弃物对环境的污染小，使用维修方便，集太阳能光伏发电技术、电功技术、自动化技术、电子技术、信息技为一体的太阳能智能割草机器人。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

太阳能智能割草机器人，包括太阳能机构、机器人车体、设置在机器人车体内的割草机构、传感装置和控制系统，机器人车体上设置有车体上盖，太阳能机构包括太阳能板、设置在太阳能板上的太阳能电池阵列板以及设置在太阳能电池阵列板下方的T型条，车体上盖的顶部设置有金属支架，金属支架上设置有滑槽，T型条与滑槽之间配合连接。控制系统根据识别传感单元采集车内外的动态信息，按照特定控制模式和路径法则算法对割草机构和机器人车体进行无人干预的自动控制。以太阳能为割草机器人提供动力，实现草坪护理的智能自动化，提高了工作效率，减少了对资源的消耗和产生废弃物对环境的污染。

作为优选，所述的滑槽包括与太阳能电池阵列板相连的直板、与直板相连的纵板以及与纵板垂直的挡板，直板与纵板互相垂直，且直板与挡板互相平行，所述直板、纵板、挡板连为一体。

作为优选，所述的T型条通过内六角螺钉固定在太阳能电池阵列板上。T型条以水平姿势支撑于机器人车体上盖上受光，为机器人车体、割草机构、控制系统提供动力来源。通过内六角螺栓结构固定于太阳能电池阵列板上的T型条用来连接机器人车体上盖的滑槽，达到固定太阳能电池阵列板的作用。

作为优选，所述的传感装置包括红外感应器、碰撞传感器和传感单元核心处理器，红外感应器和碰撞传感器均设置在机器人车体的前端，红外感应器、碰撞传感器均与传感单元核心处理器相连。红外感应器、碰撞传感器用来感应外界环境的干扰因素将环境状态信息传达至与其相连的传感单元核心处理器并将数据反馈给控制系统控制机器人车体与割草机构以控制系统给予的特定程序模式进行相应的操作，从而实现机器人车体能对外部环境进行采样和智能执行优化控制。

作为优选，所述的机器人车体内设置有蓄电池、与蓄电池相连的直流电机及与直流电机相连的驱动车轮，割草机构包括割草电机、与割草电机相连的刀盘、设置在刀盘的刀片以及码盘，割草电机的一端与蓄电池相连接。割草电机结合控制系统给予特定模式来调整刀片高度和驱动割草刀片旋转进行割草。割草机器人车体采用差速轮驱动方式，主要原理为蓄电池提供直流电机能源驱动驱动轮以不同转速，实现机器人车体行进。机器人车体两驱动轮一端与控制系统相连，通过控制系统核心处理芯片控制脉冲调节速度。

作为优选，所述的驱动车轮的圆周面上设置有防滑凸块。

作为优选，所述的机器人车体内设置有蓄电池，滑槽的末端设置有不同极的两个导电铜片Ⅰ，导电铜片Ⅰ与蓄电池相连，且作为蓄电池的接入极点，T型条的末端设置有不同极的两个导电铜片Ⅱ，导电铜片Ⅱ与太阳能电池阵列板相连，且导电铜片Ⅱ作为太阳能电池阵列板电极的输出端与导电铜片Ⅰ相接触。

作为优选，所述的蓄电池为铝酸电池、碱性镍镉电池、碱性镍氢电池、锂电池中的任何一种。

本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本装置是一个综合的机器人系统，它集成了太阳能光伏发电技术、电功技术、目动化技术、电子技术、信息技术等多方面的关键技术。以太阳能为割草机器人提供动力，同时在太阳能割草机整体结构设计上己大大地简化，利用太阳能电池板、蓄电池、电机、控制器等取代了以往割草机中的发动机及其相关部件。具有高效率电机的功率、转矩和转速应满足太阳能割草机的工作要求，能够适应割草机的前进、后退、左转、右转和停止等动作的运动要求，并且保持高效率。更轻更小的电机尺寸，降低电机的重量，有利于在割草机上进行安装和布置，并且可以降低其成本。本装置有良好的可靠性、耐温和耐潮湿，运行噪音低，可以在比较恶劣的环境下工作，并且结构简单、使用维修方便。可实现草坪护理的智能自动化，减少了对资源的消耗和产生废弃物对环境的污染。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的机器人车体的结构示意图。

图3是本实用新型的太阳能机构的结构示意图。

图4是本实用新型的上盖结构示意图。

图5是图4的部分结构I的放大示意图。

图6是本实用新型的框架原理图。

具体实施方式

下面结合附图1至附图6与实施例对本实用新型作进一步详细描述：

实施例1

太阳能智能割草机器人，如图1至图6所示，包括太阳能机构1、机器人车体2、设置在机器人车体2内的割草机构、传感装置和控制系统，机器人车体2上设置有车体上盖3，太阳能机构1包括太阳能板11、设置在太阳能板11上的太阳能电池阵列板12以及设置在太阳能电池阵列板12下方的T型条13，车体上盖3的顶部设置有金属支架4，金属支架4上设置有滑槽5，T型条13与滑槽5之间配合连接。控制系统根据识别传感单元采集车内外的动态信息，按照特定控制模式和路径法则算法对割草机构和机器人车体进行无人干预的自动控制，并以太阳能为割草机器人提供动力，实现草坪护理的智能自动化，提高了工作效率，减少了对资源的消耗和产生废弃物对环境的污染。

滑槽5包括与太阳能电池阵列板12相连的直板51、与直板51相连的纵板52以及与纵板52垂直的挡板53，直板51与纵板52互相垂直，且直板51与挡板53互相平行，所述直板51、纵板52、挡板53连为一体。

T型条13通过内六角螺钉固定在太阳能电池阵列板12上。T型条13以水平姿势支撑于机器人车体上盖3上受光，为机器人车体2、割草机构、控制系统提供动力来源。通过内六角螺栓结构固定于太阳能电池阵列板12上的T型条13用来连接机器人车体2上盖的滑槽5，达到固定太阳能电池阵列板的作用。

传感装置包括红外感应器6、碰撞传感器7和传感单元核心处理器8，红外感应器6和碰撞传感器7均设置在机器人车体2的前端，红外感应器6、碰撞传感器7均与传感单元核心处理器8相连。红外感应器6、碰撞传感器7用来感应外界环境的干扰因素将环境状态信息传达至与其相连的传感单元核心处理器8并将数据反馈给控制系统控制机器人车体2与割草机构以控制系统给予的特定程序模式进行相应的操作，从而实现机器人车体能对外部环境进行采样和智能执行优化控制。

机器人车体2内设置有蓄电池21、与蓄电池21相连的直流电机22及与直流电机22相连的驱动车轮23，割草机构包括割草电机31、与割草电机31相连的刀盘32、设置在刀盘32的刀片33以及码盘，割草电机31的一端与蓄电池21相连接。割草电机31结合控制系统给予特定模式来调整刀片高度和驱动割草刀片旋转进行割草。割草机器人车体2采用差速轮驱动方式，主要原理为蓄电池21提供直流电机22能源驱动驱动车轮23以不同转速，实现机器人车体2行进。机器人车体两驱动车轮23一端与控制系统相连，通过控制系统核心处理芯片控制脉冲调节速度。

驱动车轮23的圆周面上设置有防滑凸块。

机器人车体2内设置有蓄电池21，滑槽5的末端设置有不同极的两个导电铜片Ⅰ，导电铜片Ⅰ与蓄电池21相连，且作为蓄电池21的接入极点，T型条13的末端设置有不同极的两个导电铜片Ⅱ，导电铜片Ⅱ与太阳能电池阵列板12相连，且导电铜片Ⅱ作为太阳能电池阵列板12电极的输出端与导电铜片Ⅰ相接触。

蓄电池21为铝酸电池、碱性镍镉电池、碱性镍氢电池、锂电池中的任何一种。

本实用新型是一个综合的机器人系统，它集成了太阳能光伏发电技术、电功技术、目动化技术、电子技术、信息技术等多方面的关键技术。以太阳能为割草机器人提供动力，同时在太阳能割草机整体结构设计上己大大地简化，利用太阳能电池板、蓄电池、电机、控制器等取代了以往割草机中的发动机及其相关部件。具有高效率电机的功率、转矩和转速应满足太阳能割草机的工作要求，能够适应割草机的前进、后退、左转、右转和停止等动作的运动要求，并且保持高效率。更轻更小的电机尺寸，降低电机的重量，有利于在割草机上进行安装和布置，并且可以降低其成本。

本装置有良好的可靠性、耐温和耐潮湿，运行噪音低，可以在比较恶劣的环境下工作，并且结构简单、使用维修方便。可实现草坪护理的智能自动化，减少了对资源的消耗和产生废弃物对环境的污染。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。

Claims

1.太阳能智能割草机器人，包括太阳能机构（1）、机器人车体（2）、设置在机器人车体（2）内的割草机构、传感装置和控制系统，其特征在于：所述的机器人车体（2）上设置有车体上盖（3），太阳能机构（1）包括太阳能板（11）、设置在太阳能板（11）上的太阳能电池阵列板（12）以及设置在太阳能电池阵列板（12）下方的T型条（13），车体上盖（3）的顶部设置有金属支架（4），金属支架（4）上设置有滑槽（5），T型条（13）与滑槽（5）之间配合连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能智能割草机器人，其特征在于：所述的滑槽（5）包括与太阳能电池阵列板（12）相连的直板（51）、与直板（51）相连的纵板（52）以及与纵板（52）垂直的挡板（53），直板（51）与纵板（52）互相垂直，且直板（51）与挡板（53）互相平行，所述直板（51）、纵板（52）、挡板（53）连为一体。

3.根据权利要求1所述的太阳能智能割草机器人，其特征在于：所述的T型条（13）通过内六角螺钉固定在太阳能电池阵列板（12）上。

4.根据权利要求1所述的太阳能智能割草机器人，其特征在于：所述的传感装置包括红外感应器（6）、碰撞传感器（7）和传感单元核心处理器（8），红外感应器（6）和碰撞传感器（7）均设置在机器人车体（2）的前端，红外感应器（6）、碰撞传感器（7）均与传感单元核心处理器（8）相连。

5.根据权利要求1所述的太阳能智能割草机器人，其特征在于：所述的机器人车体（2）内设置有蓄电池（21）、与蓄电池（21）相连的直流电机（22）及与直流电机（22）相连的驱动车轮（23），割草机构包括割草电机（31）、与割草电机（31）相连的刀盘（32）、设置在刀盘（32）的刀片（33）以及码盘，割草电机（31）的一端与蓄电池（21）相连接。

6.根据权利要求5所述的太阳能智能割草机器人，其特征在于：所述的驱动车轮（23）的圆周面上设置有防滑凸块。

7.根据权利要求1所述的太阳能智能割草机器人，其特征在于：所述的机器人车体（2）内设置有蓄电池（21），滑槽（5）的末端设置有不同极的两个导电铜片 Ⅰ，导电铜片Ⅰ与蓄电池（21）相连，且作为蓄电池（21）的接入极点，T型条（13）的末端设置有不同极的两个导电铜片Ⅱ，导电铜片Ⅱ与太阳能电池阵列板（12）相连，且导电铜片Ⅱ作为太阳能电池阵列板（12）电极的输出端与导电铜片Ⅰ相接触。

8.根据权利要求5或7所述的太阳能智能割草机器人，其特征在于：所述的蓄电池（21）为铝酸电池、碱性镍镉电池、碱性镍氢电池、锂电池中的任何一种。