ES2272271T3 - Mejoras a un cortacesped robotico. - Google Patents

Abstract

Máquina robótica móvil cortacésped que incluye un microprocesador y una boquilla de corte (10), en la que se ha previsto un elemento elástico en tensión (13), solidario por una parte con el bastidor de la máquina y por otra parte con al menos la boquilla de corte (10), caracterizada por el hecho de que la altura de corte de la o de las boquillas de corte (10) es controlada automáticamente de manera centralizada en función de un algoritmo, procesado por dicho microprocesador, tomando en cuenta la resistencia a la rotación del disco de corte (3) y/o la posición de la máquina sobre dicha superficie, y de tal forma que el cortacésped no corte nunca el césped a más de una altura predeterminada a la vez.

Description

Mejoras a un cortacésped robótico.

La presente invención se refiere a un cortacésped robótico mejorado y más particularmente adaptado al mantenimiento de grandes superficies.

Para el mantenimiento de grandes superficies de césped, de varias hectáreas, en general se utilizan los cortacésped motorizados y autorremolcados con conductores. La utilización con este propósito de cortacéspedes robotizados presentaría varias ventajas, en particular desde el punto de vista de la mano de obra y del perjuicio medioambiental.

Los cortacéspedes robotizados divulgados en la actualidad, por ejemplo en el documento EP 0 550 473 B1, presentan sin embargo ciertos inconvenientes para su utilización en grandes superficies. La anchura de corte de la máquina y su potencia deben ser aumentadas. Lo que requiere nuevas soluciones.

Por consiguiente, la utilización de cortacéspedes robotizados de grandes dimensiones, por ejemplo de 80 cm a 200 cm de anchura, implica un problema de seguridad debido a la potencia de los medios de corte de la máquina. Este problema puede ser resuelto dividiendo el sistema de corte en un gran número de elementos independientes, presentando cada uno una potencia reducida y cuchillas autoretráctiles. Tal sistema está propuesto por ejemplo en la solicitud PCT/BE98/00038.

No obstante, siguen existiendo otros problemas. Está por ejemplo el "rapado" de la hierba producido por un sistema de corte rotativo en céspedes irregulares, el problema del reglaje preciso y conjunto de un gran número de boquillas de corte, y la ausencia de autoadaptación a la altura de la hierba. Este último aspecto es importante para los robots destinados a trabajar de manera intermitente sobre grandes superficies, pudiendo variar la altura de la hierba según la época del año, el tiempo de funcionamiento del robot y el lugar preciso del césped.

Además, las ruedas motrices de un cortacéspedes robótico de grandes dimensiones son generalmente las dos ruedas traseras, de diámetro generalmente muy superior al de las ruedas libres delanteras.

Estas ruedas tienden a proporcionar un par de oscilación hacia arriba de la parte delantera de la máquina cuando varias boquillas de corte tropiezan con las irregularidades del suelo. Esto produce una falta de estabilidad horizontal y un bamboleo de la parte delantera de la máquina durante su avance.

Estos inconvenientes están más particularmente, aunque no únicamente, ligados a los cortacéspedes robotizados de grandes dimensiones. Las soluciones propuestas por la invención pueden por lo tanto aplicarse de manera ventajosa a las máquinas de dimensiones más pequeñas.

La presente invención propone una máquina robótica móvil de corte del césped que incluye un microprocesador y al menos una boquilla de corte, y en el que está previsto un elemento elástico en tensión, solidario por una parte con el bastidor de la máquina y por otra parte al menos con la boquilla de corte. Este cortacésped robótico está caracterizado por el hecho de que la altura de corte de la o las boquillas de corte es controlada automáticamente de forma centralizada en función de un algoritmo procesado por dicho microprocesador.

Este algoritmo toma en cuenta la resistencia a la rotación del disco de corte y/o la posición de la máquina sobre dicha superficie, de tal manera que el cortacésped nunca corte el césped a más de una altura predeterminada a la vez.

Otros aspectos de la invención son formulados en las reivindicaciones dependientes anexas.

El cortacésped puede comprender las características adicionales siguientes:

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las boquillas de corte son boquillas de discos rotativos, los discos estando provistos en su periferia con un número variable de pequeñas cuchillas retráctiles, por ejemplo tres cuchillas, que se extienden en posición de corte bajo el efecto de la fuerza centrífuga,

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se prevé un tope central localizado o integrado debajo del elemento de corte de la boquilla y que permite a cada boquilla seguir el relieve del césped independientemente,

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el reglaje preciso y conjunto de la altura de una multiplicidad de boquillas de corte se obtiene mediante el uso de un tope longitudinal sobre el que se apoyan lateralmente las diferentes boquillas, o elementos asociados, permitiendo un reglaje centralizado al mismo tiempo que permite un movimiento independiente para cada boquilla.

La combinación de algunas o del conjunto de estas distintas características originales permite obtener una máquina robótica eficaz al mismo tiempo que tiene una construcción sencilla y una potencia aceptable.

Las boquillas, por ejemplo cinco, pueden estar ensambladas a lo largo de una sola línea transversal con respecto al avance del bastidor, o en varias líneas con desfase.

Las boquillas de corte son fijadas independientemente a un bastidor del cortacésped, por ejemplo un bastidor tubular de aluminio, por un ensamblaje en pivote libre con respecto a uno o unos bastidores transversales. Esta solidarización puede realizarse por medio de unos brazos paralelos que forman un paralelogramo y que están articulados en los puntos de rotación sobre el bastidor transversal. Este bastidor permite un movimiento limitado de translación vertical de la boquilla, asegurando de este modo cierta flotabilidad respecto a las irregularidades del suelo.

Según la invención, se prevé dichas boquillas de corte solidarias a unas ligaduras elásticas, por ejemplo resortes, que permiten compensar al menos parcialmente el peso de la boquilla. Los resortes pueden ser por ejemplo de tracción o de torsión. De esta manera se reduce considerablemente el peso aparente de la boquilla de corte, es decir, el esfuerzo que se debe ejercer para elevar la boquilla bajo el efecto del contacto del tope central con el suelo. Si se considera un peso inicial de una boquilla de corte de 1 Kg., una compensación adecuada permite, por ejemplo, volver a ajustar el esfuerzo de elevación a unas centenas de gramos.

Este aspecto de la invención permite aumentar la estabilidad horizontal de la máquina disminuyendo el efecto de par de elevación de la parte delantera provocado por las ruedas de tracción trasera. Este efecto puede ser muy molesto cuando se avanza en pendiente, que la máquina puede tomar hasta 35%. El bamboleo durante la evolución sobre un terreno irregular se reduce así considerablemente.

La máquina robótica puede incluir un tope central localizado o integrado debajo del elemento de corte de la boquilla y que permite a cada boquilla seguir el relieve del césped independientemente y sin roce excesivo. Según una primera forma de realización, el tope consiste en una protuberancia central, por ejemplo de forma casi hemisférica, que forma parte, está prevista integrada o dispuesta solidaria con el centro de la cara inferior del disco de corte. Ese tope, en saliente (por ejemplo de 2 a 4 cm) está por lo tanto en rotación incluso cuando está en contacto de manera ocasional con el suelo.

El tope de retención central permite de manera ventajosa llevar cualquier roce hacia el centro de rotación del disco y permite así disminuir el par de rozamiento y su efecto de frenado sobre la rotación del disco.

Según una segunda forma de realización, el tope está previsto sobre un segundo disco, coaxial al disco de corte, localizado debajo de este último. El segundo disco está de manera ventajosa en rotación libre con respecto al disco de corte. Una disposición análoga, que constituye ya un sistema antirraspado, autolimpiador por expulsión centrífuga de los residuos, pero sin tope central, está divulgada en la solicitud PCT/BE96/00012.

En las dos formas mencionadas anteriormente, en caso de contacto del disco de corte o del disco en rotación libre con el suelo, el par aplicado sobre el eje del o de los discos es menos importante o es eliminado puesto que el contacto se efectúa esencialmente o únicamente sobre el tope central.

Se observará que dichos topes centrales pueden estar previstos independientemente regulables o intercambiables por ejemplo por simple sujeción por clip, para adaptarse a la naturaleza del césped de irregularidades diferentes y adaptarse a la altura mínima de corte deseado.

Según la invención, se prevé un sistema de control centralizado para las boquillas de corte. Según una forma de realización, es una placa transversal de interrupción o tope sobre la que se apoya lateralmente un elemento de la boquilla de corte o un elemento solidario, por ejemplo rígidamente, de la boquilla de corte, que permite definir un valor mínimo de la distancia entre la boquilla y el suelo. Esta placa de interrupción puede ser regulada en altura.

Según una forma de realización simplificada, se puede ajustar una varilla manualmente y permite actuar, mediante un mecanismo simple conocido en sí, sobre la altura de la placa de interrupción y por lo tanto sobre el valor de la altura nominal de las boquillas de corte con respecto al suelo.

Según la invención, esta varilla es controlada directamente por un motor y una caja de control electrónico, lo que permite una regulación automática de la o de las boquillas de corte en función de un algoritmo presente en el ordenador a bordo, algoritmo que tiene en cuenta por ejemplo la velocidad de la máquina y/o la resistencia a la rotación del disco de corte y/o la inclinación de la máquina y/o el grado de humedad de la superficie que cortar.

En efecto, el principio de corte utilizado por los cortacéspedes robotizados de la presente invención se refiere de manera ventajosa a cortes frecuentes, a veces incluso permanentes. El robot corta poco a poco a cada paso, por lo que la recogida es inútil, ya que los restos de hierba se descomponen y fertilizan el césped a lo largo de su producción.

Sin embargo puede ocurrir que a principios de estación, o después de una interrupción prolongada de la máquina, o también de una nueva definición de la superficie que cortar, la hierba haya crecido o esté demasiado alta y que la máquina regulada a su altura nominal (por ejemplo mediante una palanca) corte una altura de hierba demasiado importante, proporcionando un aspecto poco estético y una gran cantidad de restos de hierba que deterioran este último. El método de gestión propuesto por la invención permite paliar estos inconvenientes.

Según este método de gestión automática, durante el arranque del cortacésped, el microprocesador ordena la elevación de la boquilla o de las boquillas de corte a su altura máxima. Sólo se bajarán las boquillas después del arranque.

El microprocesador analiza constantemente la velocidad media de rotación del o de los discos de corte. Mientras que ésta es superior a un valor predeterminado Vr, valor que corresponde a la velocidad de las boquillas de corte de una altura de césped que no debe ser sobrepasada, el microprocesador sigue controlando el descenso de las boquillas para acercarse al valor de consigna nominal. Si la velocidad media de rotación baja por debajo de Vr, el descenso es detenido y sólo se reactivará cuando la resistencia de corte haya disminuido.

Gracias a este dispositivo el cortacésped nunca corta más de una altura predeterminada a la vez y la altura del césped alcanza progresivamente su valor nominal conservando simultáneamente un aspecto estético.

El dispositivo presentado permite por lo tanto mejorar el carácter autorregulable de la máquina. Además de un corte regular, el microprocesador también puede sacar provecho del dispositivo para mejorar el paso de obstáculos, sortear un tocón de árbol, o pasar por encima de un alfombra de hojas muertas.

Este último caso es particularmente ventajoso, ya que la presencia de una alfombra de hojas es la fuente de varias dificultades de funcionamiento para un cortacésped robótico autónomo de potencia limitada. En otoño se forman grandes alfombras de hojas muertas al pie y a los alrededores de los árboles. Cuando el robot pasa por esa alfombra, una cantidad sustancial de hojas puede atascarse en la o las boquillas de corte lo que puede provocar de manera ocasional un bloqueo y la interrupción de la máquina. Según la invención, cuando el microprocesador detecta una resistencia superior a la normal al nivel de los discos de corte y eso sobre cierta distancia, el microprocesador ordena al motor paso a paso una elevación de la o las boquillas al máximo antes de bajarlas progresivamente según la técnica antes mencionada.

Se comprenderá mejor la invención con el examen de los dibujos presentados únicamente a modo de ejemplo.

La Fig. 1 representa esquemáticamente una boquilla de corte.

La Fig. 2 representa una sección esquemática en perspectiva de un cortacésped robótico según la invención.

La Fig. 3 representa una sección esquemática en planta del cortacésped de la Fig. 2.

La Fig. 4 representa una variante preferida que incorpora un sistema automático de reglaje de la altura de corte.

La Fig. 5 representa un diagrama de bloques ilustrando un algoritmo simplificado del control automático de la altura de la boquilla de corte.

En la Fig. 1, se ilustra esquemáticamente una boquilla de corte 10 compuesta de un caja 1 protegiendo un motor eléctrico 2 que acciona un disco de corte 3 provisto de cuchillas retráctiles 5 y de un tope central de forma aproximadamente hemisférica 4 que puede entrar en contacto con el suelo.

En referencia a las Figs 2 a 4, se ilustra una sección esquemática transversal de un cortacésped robótico según la invención. Las dimensiones son por ejemplo de 1,2 m de longitud, 1,16 m de anchura y 0,5 m de altura. El peso con batería variará de 40 a 50 Kg. Se distingue un carenado 30, unas ruedas locas 33 en la parte delantera y dos ruedas motrices posteriores 31 con motorreductores integrados, donde el control de dirección es efectuado mediante la readaptación de velocidad de las ruedas motrices. Como la máquina es más pesada y ésta puede avanzar a una velocidad superior a la de los pequeños cortacéspedes robotizados, se prevé sobre la parte superior del carenado un sonar 40 que permite detectar a distancia los obstáculos físicos y disminuir así la velocidad ante su acercamiento.

En la Fig. 2 el disco de corte 3 está dispuesto encima de un placa o disco coaxial 24 en rotación libre, y provisto de un tope central 14.

Las boquillas de corte 10 son fijadas en el bastidor tubular del cortacésped (largueros 9 y traviesas 9') por unos brazos paralelos 11 que forman un paralelogramo y están articulados en los puntos de rotación 12. Este montaje permite un movimiento de translación vertical de la boquilla con respecto al bastidor.

Se ilustran también unas ligaduras elásticas en forma de resortes de tracción 13, que permiten compensar al menos parcialmente el peso de la boquilla y por lo tanto estabilizar la máquina sobre un suelo irregular.

Una placa de interrupción o tope lateral 15 sobre la que se apoya una extensión 20 de la boquilla de corte, permite definir un valor mínimo de la distancia entre la boquilla y el suelo. Esta placa de interrupción puede ser regulada en altura, de 25 a 65 mm, por pivote alrededor del eje 16 bajo el efecto de una palanca 17, siendo esta misma accionada por medio de la varilla 18. El borde de la placa de interrupción destinado a recibir en apoyo las extensiones 20 de las boquillas de corte 10, es de manera ventajosa revestido por una funda de caucho (no ilustrada) para amortiguar los choques debidos a las irregularidades del terreno.

Según un modo de realización simplificado, la varilla 18 actúa sobre la altura nominal de la o las boquillas de corte 1 por reglaje manual gracias a un tornillo de reglaje 21 (Fig. 2). La varilla incluye varios agujeros sobre su longitud destinados a recibir un tornillo de bloqueo que permite varias posibilidades de bloqueo en translación, es decir mediante la palanca, varias alturas nominales de las boquillas de corte.

Según una variante (Fig. 4) particularmente ventajosa, se prevé preferiblemente una regulación automática controlada por un ordenador a bordo. La varilla 18 regresa entonces al interior de la caja de control electrónico 22. Esta varilla 18 es accionada por un motor de paso a paso lineal que permite un desplazamiento en vaivén de la varilla 18 y por lo tanto, mediante un sistema de palanca simple 17, un control de la altura nominal de las boquillas 10 que descansan sobre el tope 15 por medio de las extensiones laterales 20.

La Fig. 5 representa un diagrama de bloques ilustrando un algoritmo simplificado de la gestión automática de la altura de la boquilla de corte. Una consigna de altura de corte Hc es introducida o calculada automáticamente en función de la posición de la máquina sobre el terreno. La máquina integra constantemente la resistencia al corte R. Si esta resistencia es inferior a una resistencia nominal Rnom y la altura es superior a la consigna, la boquilla de corte desciende. Si la resistencia no es inferior a la resistencia nominal, si es superior a una resistencia máxima Rmax y si la altura no es igual a la altura máxima, el sistema provoca la elevación de las boquillas de corte.

La máquina robótica según la presente invención se adapta particularmente bien al mantenimiento de superficies de hierba de grandes dimensiones tales como las de los campos de golf.

El mantenimiento de los campos de golf representa un coste de mano de obra importante y la automatización constituye una ventaja evidente.

De este modo el corte de "calles" puede representar aproximadamente el 80% de los costes de mantenimiento e incluye exigencias muy particulares. Una de éstas consiste en obtener un corte de altura decreciente desde la periferia hasta el centro de la calle. Se trata por ejemplo de un corte de 8 cm en periferia y esto en 4 metros de anchura, después de 6 cm sobre los 4 m de anchura siguientes hacia el centro, de 4 cm sobre los 4 metros siguientes y de 2 cm en el centro.

El control automático de altura, combinado eventualmente con el corte en bandas circulares tal y como se describe en la presente solicitud permite una gestión totalmente automática de este tipo de corte.

Gracias a la medida constante del campo de un hilo periférico de delimitación de la superficie de trabajo tal y como se describe en las patentes EP 0550 473 B1 y 0 744 093 B1, la máquina calcula constantemente su distancia con respecto al hilo y puede por lo tanto actuar sobre la altura de corte en función de esa distancia.

El corte se desarrollará en bandas paralelas a partir de la periferia con una altura de corte decreciente, de manera casi continua o por mesetas como se describe más arriba.

Claims (8)

1. Máquina robótica móvil cortacésped que incluye un microprocesador y una boquilla de corte (10), en la que se ha previsto un elemento elástico en tensión (13), solidario por una parte con el bastidor de la máquina y por otra parte con al menos la boquilla de corte (10),

caracterizada por el hecho de que la altura de corte de la o de las boquillas de corte (10) es controlada automáticamente de manera centralizada en función de un algoritmo, procesado por dicho microprocesador, tomando en cuenta la resistencia a la rotación del disco de corte (3) y/o la posición de la máquina sobre dicha superficie, y de tal forma que el cortacésped no corte nunca el césped a más de una altura predeterminada a la vez.

2. Máquina según la reivindicación 1 en la que el microprocesador está asociado a un medio de determinación de la posición de la máquina sobre una superficie de trabajo predeterminada y dirige automáticamente la altura de corte de la o de dichas boquillas de corte (10) al menos en función de esta posición.

3. Máquina según la reivindicación 2 caracterizada por el hecho de que la posición es determinada por un medio de medida de la intensidad de un campo magnético emitido por un hilo periférico de delimitación de la superficie de trabajo.

4. Máquina según la reivindicación 1 en la que el algoritmo tratado por el microprocesador incluye un método de control automático de la altura de corte en el que, durante la puesta en funcionamiento del cortacésped, el microprocesador controla la elevación de la boquilla o de las boquillas de corte (10) a una altura máxima, las cuales son posteriormente bajadas progresivamente, donde el microprocesador analiza constantemente la velocidad media de rotación del o de los discos de corte (3), y mientras ésta es superior a un valor predeterminado Vr, valor que corresponde a la velocidad de las boquillas (10) de corte de una altura de césped que no debe ser superada, el microprocesador sigue controlando el descenso de las boquillas (10) para aproximarse a un valor de consigna nominal, y en el que cuando la velocidad media de rotación baja por debajo de Vr, se detiene el descenso y se repite sólo cuando la resistencia de corte ha disminuido.

5. Máquina robótica móvil de corte según la reivindicación 1 que incluye al menos dos boquillas de corte (10).

6. Máquina según la reivindicación 1 o 2 en la que existen al menos tres boquillas de corte (10).

7. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por el hecho de que la o las boquillas de corte (10) están constituidas por un disco (3) rotativo de cuchillas retráctiles presentando un tope (4) debajo de la cara inferior en forma de extensión central apropiado para entrar en contacto con el suelo.

8. Utilización de una máquina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para el corte de calles de un campo de golf.