CN219248587U - 一种机场的智能无人割草装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种机场的智能无人割草装置及系统，解决了常规自动/半自动割草机难以确定割草区域、路径规划困难等问题，系统主要包括：小车总成，包括车体与置于车体底部的割草机，小车车轮由车体内部电机驱动并通过编码器实时监测车轮速度及里程；摄像机，用于实时对车体行进方向进行图像采集；雷达，用于对车体周边及行进方向上进行3D点云数据采集；处理平台，用于实现车体障碍避让；姿态传感器、GPS接收机，用于配合处理平台实时确定车体当前位置和姿态；GPS坐标地图，用以包含所需割草区域位置并由处理平台进行割草路径规划；云端平台，通过无线网络与处理平台通信，用以车体远程监控以及远程操作。

Description

一种机场的智能无人割草装置及系统

技术领域

本实用新型涉及无人车技术领域，尤其涉及一种机场的智能无人割草装置及系统。

背景技术

现有的割草机大多数是人工操作的燃油机。燃油机具具有很大的弊端：如噪音大、污染严重。对于对减排要求日益严格的今天，这些机具正面临完全转向电动机时代。

对于具备自动或半自动的割草机器人通常也要预埋边界线等方式，确定割草区域的边界，机器人本身没有一个自身规划的路径。割草机器人碰到预埋边界后随机角度转弯，导致部分地区重复覆盖，部分地区不能覆盖，效率不高。而少量具备自动建图功能的机器人，因为缺少周边参照物而无法在诸如机场等空旷区域工作。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提出了一种能够符合机场内草坪割草作业、智能智控的机场的智能无人割草装置及系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种机场的智能无人割草系统，包括：

小车总成，包括车体与置于车体底部的割草机，所述小车底部车轮由车体内部电机驱动并通过编码器实时监测车轮速度及里程；

摄像机，用于实时对车体行进方向进行图像采集；

雷达，用于对车体周边及行进方向上进行3D点云数据采集；

处理平台，用于接收所述摄像机、雷达采集信息并计算分析，以实现车体障碍避让；

姿态传感器、GPS接收机，用于配合所述处理平台实时确定车体当前位置和姿态；

GPS坐标地图，用以包含所需割草区域位置并由所述处理平台进行割草路径规划；

云端平台，通过无线网络与所述处理平台通信，用以车体远程监控以及远程操作。

进一步地，所述摄像机为可见光摄像机、红外摄像机、结构光摄像机中的一种或多种。

进一步地，所述雷达包括扫描激光雷达、固态激光雷达与毫米波雷达的一种或多种。

进一步地，所述姿态传感器为陀螺仪、加速度计和电子罗盘中的一种或多种。

进一步地，所述GPS坐标地图为在线或离线地图。

进一步地，还包括ABS-B接收机与云端平台，所述ADS-B接收机用以实时接收机场周边航空器位置数据，所述云端平台通过无线网络与所述处理平台通信，用以车体远程监控以及远程操作。

进一步地，所述车体周边还设有多个反射型距离传感器，所述反射型距离传感器用以实时测量车体底盘与地面距离并由所述处理平台自动调整车体路径。

进一步地，所述车体上还装有声光报警器，所述声光报警器用以探测车体周边人员或车辆并声光报警。

一种机场的智能无人割草装置，包括：依次拖拽连接的铲雪车、割草车、集草车、扩展电源车、平板拖车与电动喷淋车，所述割草车应用有上述智能无人割草系统，所述集草车与割草车之间通过软管连通，所述扩展电源车用以给割草车提供外加电源，所述平板拖车用以工具存放，所述电动喷淋车用以电动喷水或喷药。

进一步地，所述割草车可由多个并排作业，多个所述割草车等距设置且通过无线信号相互连接且位置数据实时共享。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：整机采用电池电机驱动，减少了空气和噪声污染。车体总成可以实现自动规划最优割草路径、自主驾驶、自动感知、自主避障、自动收集、自动喷药等功能，具有很强的实用性，设备更符合机场内草坪割草作业，在保证了机坪运行安全的同时，也进一步降低了机场设备的能耗。

附图说明

参照附图来说明本实用新型的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1示意性显示了根据本实用新型一个实施方式提出的系统组成图；

图2示意性显示了根据本实用新型一个实施方式提出的割草车结构示意图；

图3示意性显示了根据本实用新型一个实施方式提出的割草装置示意图。

图中标号：1、割草机；2、人工控制手柄；3、360°扫描激光雷达；4、声光报警器；5、GPS接收天线；6、4G通信天线；7、ADS-B接收天线；8、前红外测距传感器；9、后红外测距传感器；10、前可见光摄像机；11、后可见光摄像机；12、固体3D激光雷达；13、显示控制屏；14、控制箱；15、驱动轮；102、割草车；103、软管；104、集草车；105、扩展电源车；106、平板拖车；107、电动喷淋车；108、铲雪车。

具体实施方式

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

根据本实用新型的一实施方式结合图1-图3示出。

对于整体系统的构建，主要包括：

小车总成，包括车体与置于车体底部的割草机，小车底部车轮由车体内部电机驱动并通过编码器实时监测车轮速度及里程；

摄像机，用于实时对车体行进方向进行图像采集；

雷达，用于对车体周边及行进方向上进行3D点云数据采集；

处理平台，用于接收所述摄像机、雷达采集信息并计算分析，以实现车体障碍避让；

姿态传感器、GPS接收机，用于配合所述处理平台实时确定车体当前位置和姿态；

GPS坐标地图，用以包含所需割草区域位置并由所述处理平台进行割草路径规划；

云端平台，通过无线网络与所述处理平台通信，用以车体远程监控以及远程操作。

具体而言，编码器、车体内置驱动电机与车轮相连接，驱动电机转动带动车轮转动，从而带动整个车辆行走转向。编码器实时测量车轮的旋转速度和里程。

内置GPS坐标地图包含所需割草区域的位置，高性能实时计算处理平台对所需割草区域进行割草路径规划，保证割草机1完成设定割草区域的全部位置。内置GPS坐标地图为在线或离线地图。

姿态传感器为陀螺仪、加速度计和电子罗盘中的一种或多种。高性能实时计算处理平台采集姿态传感器数据、GPS数据和编码器数据，自动控制车辆按照规划的路径进行割草作业。

雷达实时对车周边和/或车辆行进方向上进行3D点云数据采集，高性能实时计算处理平台根据点云数据进行分析，发现障碍物时自动调整路径绕过障碍物，所述雷达为扫描激光雷达或固态激光雷达或毫米波雷达的一种或多种。

摄像机实时对车辆行进方向进行视频图像采集，高性能实时计算处理平台对数据进行实时分析，当发现车辆前方或地面存在障碍，则自动调整路径绕过障碍物。实际选择时，摄像机可为一台或多台，类型可为可见光摄像机、红外摄像机、结构光摄像机中的一种或多种，红外摄像机包括短波红外摄像机、中波红外摄像机和红外热成像摄像机中的一种或多种。红外摄像机对于设备在夜间作业提供了必要的保证。

智能无人割草车102包括广播式自动相关监视系统(ADS-B)接收机，ADS-B接收机可以实时收到周边航空器的位置数据，当发现车辆行进方向与航空器较近时，自动调整路径远离航空器。

该车周边位置安装多个反射型距离传感器，实时测量车底盘与地面距离，当探测到诸如沟渠等易坠落的边缘，高性能实时计算处理平台自动调整路径，避免坠落。反射型距离传感器包括光反射型距离传感器、超声波反射型距离传感器中的一种或几种。

车体上还具有声光报警器4，当智能车探测到周边存在人员、车辆时，声光报警器4可发出报警，提示周边人员、车辆注意。

以下对本申请中与上述割草系统对应的割草装置进行说明。

实施例1：

在本实施例中，如图2所示，装置主要包括割草机1、人工控制手柄2、360度扫描激光雷达、声光报警器4、前GPS接收天线5、后GPS接收天线5、4G通信天线6、ADS-B接收天线、前红外测距传感器8、后红外测距传感器9、前可见光摄像机10、后可见光摄像机11、固体3D激光雷达12、显示控制屏13、带有高性能实时计算的处理平台和三轴陀螺仪的控制箱14、驱动轮15和安装在车辆内部的电池。

全车的动力由安装在车辆内部的电池提供，车辆后排的驱动轮15负责提供车辆行驶的动力，车辆转向由左右侧两驱动轮15差速实现。

高性能实时计算处理平台根据前、后GPS和三轴陀螺仪的实时数据，确定车辆当前的位置和姿态。处理平台将车辆位置和航向角与规划的路径进行比对，实时计算出当前车辆所需要方向和速度，并转换为车辆左、右驱动轮15的转动速度，最终实现车辆实时进行方向和速度的修正。

360°扫描激光雷达实时对车周边扫描，固体3D激光雷12达对车辆前方进行3D点云数据采集，高性能实时计算处理平台根据这些点云数据进行实时分析，发现障碍物时自动调整路径绕过障碍物。

前可见光摄像机10和后可见光摄像机11实时对车辆行进方向进行视频图像采集，高性能实时计算处理平台对数据进行实时分析，当发现车辆前方或地面存在障碍，则自动调整路径绕过障碍物。当发现车辆前后路径上有人员或车辆时，声光报警器4发出报警，提示周边人员、车辆注意。

(ADS-B)接收机通过ADS-B接收天线实时收到周边航空器的位置数据，当发现车辆行进方向与航空器较近时，自动调整路径远离航空器。

通过人工控制手柄2和显示屏和控制面板，本无人割草车102也可以进行有人操作。有人操作时，自动行驶部分会被关闭，而激光雷达数据和可见光摄像机数据生成的信息可以被生成告警，以提示操作员。

无人割草车102通过4G通信天线6连接至监控中心，控制中心可以远程观看作业，如果发现异常情况，能通过远程控制的办法立即停止作业。

实施例2：

在本实施例中，如图3所示，割草装置除了包括割草车102还包括位于割草车102前端的铲雪车108以及拖拽连接在割草车102后的集草车104、扩展电源车105、平板拖车106、电动喷淋车107。集草车104和割草车102之间有软管103相连，将所割的草输送到集草车104。扩展电源车105给车辆提供外加电源，平板拖车106可以存放现场施工工具等，电动喷淋车107可以对草地进行喷水或喷药。各个设备之间通过拖拽的方式进行连接。

割草车102电池为可拆卸和更换电池，可以方便进行快速换电和快速充电。也可如本实施例中的外挂和拖拽更多电池包。

该车搭载碎草和集草设备，同时还可搭载其他功能设备，这些设备包括但不限于喷药、推雪、驱鸟、安防、外挂电池包中的一种或多种。其他功能设备搭载方式包括但不限于：原车安装、外挂、拖拽。

实施例3：

在本实施例中，为三辆智能无人割草车102同步作业。三辆车进行编队并排作业，相邻两车之间保持固定间距。三个割草车102之间通过无线相互连接，同步前进，位置数据实时共享避免相互冲突，共同完成同一块区域的割草任务。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准本实用新型的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机场的智能无人割草系统，其特征在于，包括：

小车总成，包括车体与置于车体底部的割草机，所述车体底部设有车轮，所述车轮由车体内部电机驱动并通过编码器实时监测车轮速度及里程；

摄像机，用于实时对车体行进方向进行图像采集；

雷达，用于对车体周边及行进方向上进行3D点云数据采集；

处理平台，用于接收所述摄像机、雷达采集信息并计算分析，以实现车体障碍避让；

姿态传感器、GPS接收机，用于配合所述处理平台实时确定车体当前位置和姿态；

GPS坐标地图，用以包含所需割草区域位置并由所述处理平台进行割草路径规划。

2.根据权利要求1所述的一种机场的智能无人割草系统，其特征在于：所述摄像机为可见光摄像机、红外摄像机、结构光摄像机中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种机场的智能无人割草系统，其特征在于：所述雷达包括扫描激光雷达、固态激光雷达与毫米波雷达的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种机场的智能无人割草系统，其特征在于：所述姿态传感器为陀螺仪、加速度计和电子罗盘中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种机场的智能无人割草系统，其特征在于：所述GPS坐标地图为在线或离线地图。

6.根据权利要求1所述的一种机场的智能无人割草系统，其特征在于：还包括ADS-B接收机与云端平台，所述ADS-B接收机用以实时接收机场周边航空器位置数据，所述云端平台通过无线网络与所述处理平台通信，用以车体远程监控以及远程操作。

7.根据权利要求1所述的一种机场的智能无人割草系统，其特征在于：所述车体周边还设有多个反射型距离传感器，所述反射型距离传感器用以实时测量车体底盘与地面距离并由所述处理平台自动调整车体路径。

8.根据权利要求1所述的一种机场的智能无人割草系统，其特征在于：所述车体上还装有声光报警器，所述声光报警器用以探测车体周边人员或车辆并声光报警。

9.一种机场的智能无人割草装置，其特征在于，包括：依次拖拽连接的铲雪车、割草车、集草车、扩展电源车、平板拖车与电动喷淋车，所述割草车应用有如权利要求1-8任一项的智能无人割草系统，所述集草车与割草车之间通过软管连通，所述扩展电源车用以给割草车提供外加电源，所述平板拖车用以工具存放，所述电动喷淋车用以电动喷水或喷药。

10.根据权利要求9所述的一种机场的智能无人割草装置，其特征在于：所述割草车可由多个并排作业，多个所述割草车等距设置并通过无线信号相互连接且位置数据实时共享。

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