NO300751B1

NO300751B1 - Selvstendig plenklipper samt anvendelse av denne

Info

Publication number: NO300751B1
Application number: NO931060A
Authority: NO
Inventors: Andre Colens
Original assignee: Andre Colens
Priority date: 1990-09-24
Filing date: 1993-03-23
Publication date: 1997-07-21
Also published as: ES2098367T3; WO1992004817A1; BR9106874A; AU653958B2; EP0550473A1; JPH06502528A; ATE146028T1; CA2092294A1; GR3022753T3; KR100189345B1; CA2092294C; DE69123594T2; JP3632926B2; RU2103860C1; US5444965A; FI931294A0; NO931060L; AU8496191A; NO931060D0; FI931294A

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fullstendig autonom eller selvstyrende og automatisk anordning for kontinuerlig vedlikehold av plener.

Uttrykket "autonom og automatisk" henspeiler på at anordningen ikke krever menneskelig inngripen i hele eller deler av klippeperioden, og at den foretar beslutninger vedrørende evalueringen av hindere slik at den så vidt unngår disse, søker etter soner som skal klippes, dens kjøreordre og evalueringen av grensene for klippesonene.

Det er fordelaktig at anordningen ikke trenger oppfylling av drivstoff fra en energikilde.

Med uttrykket "kontinuerlig vedlikehold av plener" skal forstås at anordningen er konstant aktiverbar under klippeperioden som funksjon av visse parametere, hvilke bl.a. gjør det mulig å eliminere problemet med oppsamling av gresset som er slått.

Det er kjent at plenklippere har gjennomgått en lang utvikling. Selvdrevne modeller, som for tiden er vidt utbredt, har i vesentlig grad redusert arbeidet til brukeren. Menneskelig tilstedeværelse er ikke desto mindre nødvendig. Det er blitt utført tester for delvis eller fullstendig å automatisere klippearbeidet, men disse har hittil ikke gitt fullstendig tilfredsstillende løsninger.

Således beskriver US patent 4 777 785 en robotklipper-modell som detekterer de klippede og ikke klippede delene av plenen, og som gjør det mulig for roboten å følge grensene til gresset som allerede er klippet og automatisk klippe den gjenværende overflaten. Systemet er ikke fullstendig automatisk. Det krever posisjonering av maskinen ved hver klipping og manuell styring unna hindere.

Det franske patentet 2 631 466 beskriver anvendelsen av et fullstendig automatisk system, men som krever vesentlig forhåndsarbeid slik som posisjonering av en serie spesielle funksj onskabler.

De fleste andre tilsvarende systemer som er blitt tilbudt i den kjente teknikk krever enten menneskelig intervensjon (se for eksempel US patentene 3 425 197, 3 924 389, 4 133 404 og 4 545 453), nemlig plasseringen av nedgravde kabler, (US patenter 3 550 714 og 3 570 227). Disse anordninger er dessuten tunge, besværlige, og de er ikke selvstyrende med hensyn på deres energiforsyning.

Pra publikasjonen Machine Design, bind 31, nr. 4, 1959, er kjent en "tenkt" plenklipper av robot-type, som fungerer i perioder, men som har behov for en fjernstyringsenhet, og som ikke har noen innebygd prosessor. Drivkraft er ment å komme fra batterier som opplades av sollys når plenklipperen ikke benyttes.

Sluttelig skal det nevnes at det er kjent forprogrammerte anordninger som følger en forut bestemt rute på plenen. Disse kan ikke desto mindre ved et uhell avvike fra den forut bestemte retningen og forårsake ødeleggelser. De krever også manuell posisjonering av maskinen hver gang klippingen skal startes.

Alle de forutgående systemene krever en nøyaktig klippe-teknikk, og klipperen arbeider intenst i en forut bestemt periode adskilt av perioder hvor klipperen er satt bort.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe en automatisk og autonom eller selvstyrende anordning som ikke oppviser de foran nevnte ulemper, spesielt manuell intervensjon, tung infrastruktur, risiki for ulykker, posisjonering og bortsetting av klipperen, og som fjerner behovet for oppsamling av det kuttede gresset på grunn av dens kontinuer-lige drift.

I forhold til tidligere systemer oppviser klippeanordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelse en signifikant vektreduksjon, hvilket gjør det mulig å anvende en laveffektmotor og derved bedre brukssikkerheten, og den er stillearbeidende.

Det har uventet blitt fastslått som et faktum at en slik anordning kan utformes slik at den baserer seg utelukkende på en energikilde med svært lav effekt, mindre enn 100 watt. I samsvar med en foretrukket utførelse av oppfinnelsen leveres effekten av fotoelektriske celler, og den eneste energikilden som anvendes er solenergi. Den lave effekten til anordningen kan kompenseres av det faktum at klippingen utføres nærmest permanent i hele eller deler av klippeperioden, og plenen blir således i virkeligheten holdt under klipping.

Ifølge oppfinnelsen er det derfor frembrakt en selvstendig plenklipper av den type som fremgår av det vedføyde selvstendige patentkrav 1. Fordelaktige utførelser av plenklipperen fremgår av de tilknyttede uselvstendige kravene 2-14. Oppfinnelsen tilbyr også en anvendelse av den type som fremgår av det selvstendige krav 15.

Man ser således for seg en autonom plenklipper, med elektrisk(e) motor(er) og som omfatter i det minste et drivhjul og et elektronisk drifts- og styresystem, og den totale effekten som brukes av den forannevnte motor eller motorer er mindre enn 100 watt. Ruten bestemmes av responser på hindere ved grensene til overflaten som skal klippes og den lokale tilstand til den foran nevnte overflate. I avhengighet av en algoritme som er lagret og blir behandlet av en mikroprosessor, besørger responsene at klipperen er kontinuerlig "aktiverbar" og aktiveres som funksjon av ladningstilstanden til et oppladbar batteri, og/eller solskinnet og/eller fuktighetsgraden i plenen.

Innenfor rammen av oppfinnelsen må det med "klipping" forstås både klipping av en plen hvor gresset har en slik høyde at en klippeoperasjon er ønskelig og klipping som består i ganske enkelt å trimme plenen. På grunn av dens natur og dens innretninger er oppfinnelsen ikke desto mindre mer tilpasset vedlikehold av en plen i en klippet tilstand. En startklippe eller slåoperasjon av en plen hvor gresset allerede er blitt for høyt kan hindre den normale driften av anordningen i henhold til oppfinnelsen, idet effekten til anordningen er begrenset ved dens utforming. En klippemaskin er derfor en innretning tilpasset til klipping som definert ovenfor.

Anordningen som er beskrevet nedenfor er spesielt tilpasset å klippe en plenoverflate. Innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse kan ikke desto mindre klipperen anvendes til å bearbeide alle andre grøntoverflater som kan vedlikeholdes på en bestemt høyde ved en kontinuerlig eller periodisk klipping, hvilken høyde generelt er mindre enn80cm, fortrinnsvis mindre enn 20 cm. Spesielt kan anordningen i henhold til oppfinnelsen være tilpasset til kontinuerlig undervekstklaring på en overflate. Uttrykket plen omfatter derfor en rekke grøntarealer eller grønnsaker utenom gress.

Uttrykket "hjul" innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse, innbefatter også belter eller andre ekvivalente drivinnretninger.

Ved "kontinuerlig aktiverbar" må forstås at anordningen er i stand til å reagere på en omgivelsesparameter eller en ladningsstatus til et batteri, som således bringer den til å starte uten intervensjon av brukeren. I samsvar med en foretrukket utførelse av oppfinnelsen arbeider den elektroniske kretsen og mikroprosessoren kontinuerlig selv når anordningen er i en hviletilstand, oppladertilstand eller ventetilstand.

Klipperen omfatter et oppladbart batteri, og dette kan lades fra fotoelektriske celler innbefattet i plenklipperen, eller det kan lades fra en effektkilde osv. som er til stede på eller nær overflaten som skal klippes idet klipperen beveger seg automatisk dit i samsvar med en forut bestemt algoritme i avhengighet av bl.a. ladningstilstanden til det foran nevnte batteriet.

Klipperens motoreffekt kan med fordel ligge mellom 10 og 120 watt, fortrinnsvis fra 15 til 60 watt.

Kapasiteten til det oppladbare batterier kan være lavere enn 2 amperetimer.

Klipperen vil avbryte all bevegelse og all klipping når batteriets ladningstilstand, eller den direkte solbestrålingen er lavere enn en referanseverdi, og plenklipperen vil da forbli enten i en ventetilstand eller i en oppladertilstand.

Klipperen kan gjerne ha en uavhengig motor tilkoplet hvert drivhjul, og det er også gunstig med en haastighets-detektor på hvert drivhjul eller drivbelte.

Klipperen detekterer grensene til sonen som skal klippes ved hjelp av en eller flere kabler som mates med en lav strøm idet det anvendes en feltdetektor ved fronten av det foran nevnte chassis.

Hindere blir detektert og omgått ved analyse av relative bevegelser av en øvre plate, som kan omfatte fotoelektriske celler, og et nedre chassis.

I denne forbindelse kan det med fordel være anordnet et sjokkanalysesystem som gjør det mulig å få frem en differensi-ering mellom et sjokk eller støt som er resultatet av tilstedeværelsen av et hinder fra det som er resultatet fra uregelmessigheter på overflaten (hull eller hump) som ikke nødvendiggjør omstyring. Algoritmen som påtrykkes av mikroprosessoren kan i virkeligheten ikke ta hensyn til mulige oscillasjoner forårsaket av et støt på grunn av en uregelmes-sighet, hvilket for eksempel kan skyldes en numerisk screening som i seg selv er kjent.

Det er gunstig dersom vekten til det oppladbare batteriet er lavere enn 5 kilo, fortrinnsvis lavere enn 1 kilo.

Plenklipperen kan plasseres og etterlates i autonom eller selvstyrende tilstand i lange tidsrom, i det minste flere dager og opptil flere måneder.

Videre betraktninger omkring plenklipperen kan være en påpekning av de følgende interessante elementer, separat eller kombinert: - et lavforbruks kuttesystem som tillater direkte mating av anordningen fra en fotoelektrisk kilde; - effektmating fra fotoelektriske celler; - et elektronisk kontroll eller styresystem; - detektering av gressoverflater som skal klippes eller kuttes ved å måle kraften som frembringes av klippesystemet; - avsøking av gressoverflater som skal klippes ved samvirket mellom fremføringssystemet til anordningen, den foran nevnte detekteringsanordning og mikrodatamaskinen; - detektering av hindere ved analysen av relative bevegelser av den øvre flaten til anordningen og dens chassis; - detektering av grensene til overflaten som skal klippes ved analysen av avstanden mellom to hindere.

Grensene for klippeoverflaten som ikke er fastlagt av naturlige hindere (planter, netting, lav vegg, avgrensning) blir bestemt enten av kontaktpinner som er plassert på jorden i spesifikke maksimumsintervaller eller ved hjelp av en nedlagt eller nedgravd kabel.

Et sikkerhetssystem kan være basert på anvendelsen av en ladningsdetektor på hvert hjul. En antityverianordning kan være basert på målingen av avstanden til jorden og/eller en kode som tilhører brukeren.

Anordningen kan bli plassert på den overflate som skal klippes ved starten av sesongen, og dens drift finner sted så snart den omgivende lysenergien overskrider en viss terskel.

Anordningen kan og vil derfor fortrinnsvis bli etterlatt på overflaten som skal klippes i det minste flere dager, og den kan etterlates i autonom tilstand i flere måneder og til og med for hele klippesesongen.

Plenklipperen kan bevege seg kontinuerlig på overflaten som skal klippes, og klippehodet bringes til å beskrive en bevegelse av oscillasjoner til høyre og til venstre for fremføringsaksen eller retningen.

Oscillasjonsbevegelsen til anordningens hode gjør det mulig å detektere avstanden mellom to hindre. Dersom anordningen for eksempel detekterer en hindring til venstre, vil den drive hodet til høyre og dersom et hinder så blir detektert til høyre i en kortere avstand i forhold til en fast og programmet avstand, vurderer datamaskinen dette som om anordningen har nådd grensene for overflaten som skal klippes, og anordningen vender tilbake.

Videre kan plenklipperen, når en sone blir nådd som allerede er klipt, minske belastningen på klippehodet, og dette detekteres av en styredatamaskin som overfører mer effekt til drivhjulene inntil en ikke klipt sone erfares.

Algoritmen til kontroll eller styredatamaskinen gjør det mulig å optimalisere effektiviteten i dette søket og å organisere klippearbeidet. Datamaskinen vil fortrinnsvis være utstyrt med en klokke som operasjonsalgoritmen utspør.

Når et hinder erfares, vil den øvre platen til anordningen som omfatter fotoelektriske celler komme i kontakt med hinderet. Den øvre platen er festet på en myk måte til den nedre platen, og den beveger seg i forhold til den sistnevnte. En bevegelsesdetektor detekterer den relative bevegelsen og på bakgrunn av denne blir posisjonen til hinderet sammenlignet med anordningen. Informasjonen blir overført til datamaskinen som styrer drivhjulene til å utkople, passere om hinderet eller vende tilbake.

Plenklipperen vil fortrinnsvis omfatte et oppladbart batteri som på den ene side leverer effekt ved klipping i skyggesoner og på den andre side utjevner den fotoelektriske effektforsyningen, og den sikrer videre kontinuerlig forsyning til operasjonssystemet og den elektroniske styringen, hvilket gjør det mulig for plenklipperen å være kontinuerlig aktiverbar som funksjon av visse parametere slik som ladningstilstanden til batteriet, omgivelsen og solskinnet.

Det kan videre være anordnet innretninger for å detektere skyggesoner og å tilpasse organiseringen av klippingen som konsekvens av dette, idet det tas hensyn til de forskjellige parametere slik som ladningsnivået til batteriet, tiden, høyden til gresset etc.

Plenklipperen kan hensiktsmessig omfatte et chassis på hvilket to uavhengige drivhjul eller belter er hensiktsmessig montert og som hver drives av en elektrisk motor. Differen-sialstyringen av hastigheten til hvert hjul gjør det mulig å retningsstyre anordningen. Anordningen omfatter ett eller to frittløpende hjul i fronten, idet hjulene således danner en trekant eller et trapes og opplagrer chassiset. Et kuttehode som danner ett stykke med chassiset omfatter en elektrisk lavspenningsmotor med lavt effektforbruk og en kutteskive med liten diameter og høy effektivitet.

En plate som opplagrer fotoelektriske celler er montert på myk måte på chassiset.

Anordningen omfatter også en elektronikkboks som omfatter:

- en styre eller kontrolldatamaskin

- en fotoelektrisk celleplate-bevegelsessensor

- effektkretser som spesielt styrer:

- skjærehodet de to drivhjulene

- et mulig hørbart signal

- reguleringen av strømmen som kommer fra de fotoelektriske cellene - målekretsen for energien som absorberes av klippeanordningen.

Tre ladningsdetektorer (eller en pr. hjul) vil fortrinnsvis være tilkoplet elektronikkboksen.

Plenklipperen oppviser derfor en svært lett struktur, for eksempel på 4 kilo, sammenlignet med 40 kilo for en batteri-drevet automatisk klipper, tilkoplet en høyeffekts klippe-eller kutteenhet og tilknyttet et databehandlingsprogram som gjør det mulig å søke etter soner som skal klippes, søk og omgåelse av skyggesoner, detekteringen av hindere, detekteringen av grensene for landområdet som skal klippes, detekteringen og neglisjeringen av bakke-uregelmessigheter (helling, humper) og detekteringen av fuktighetsgraden i plenen.

Plenklipperen kan således vedlikeholde en klippet plen med et overflateareal på 1000 kvm, og på en breddegrad som tilsvarer Belgias breddegrad, med et gjennomsnittsforbruk, når den er i drift, på 25 watt.

Oppfinnelsen skal nå beskrives mer detaljert med henvisning til de medfølgende figurer 1 til 14, som er vist som ikke begrensende eksempler på utførelsen. Fig. 1 representerer et toppriss, i delvis adskilt perspek-tiv, av en utførelse av anordningen i henhold til oppfinnelsen idet det vises en oval profil.

Fig. 2 viser et tverrsnitt av anordningen på figur 1.

Fig. 3a, 3b og 3c viser sideriss av anordningen og viser dens bakre part henholdsvis delvis senket, i posisjon for klatring av en stigning, og i posisjon fullstendig foldet over et tverrgående hengsel.

Fig. 4 er et tverrsnitt av kuttehodet.

Fig. 5a og 5b representerer toppriss av to utførelser av

kuttehodet.

Fig. 6 er et blokkskjerna som viser noen elementer av anordningen og deres forhold til det elektroniske styresystemet. Fig. 7 viser et forenklet blokkskjema av styre- eller

kontrollprogrammet.

Fig. 8 - 11 illustrerer kutte eller klippealgoritmene som kan

anvendes.

Fig. 12 og 13 illustrerer eksempler på elektroniske kretser som kan anvendes henholdsvis til å forhindre batteriene i å utlades i ventetilstand og magnetiske forstyrrelser på nivået til en gressdetektor; for eksempel en feltdetektor, når motoren er i drift.

I henhold til figurene 1 og 2 opplagrer et ramme-chassis 1 den elektroniske driftskretsen som er beskrevet mer detaljert i det følgende, de to drivgir-motorene til drivhjulene 15, et lavkapasitets (for eksempel 1 amper pr. time batteri 18 som gjør det mulig å holde kretsen i klartilstand under fravær av lys og å utjevne strømmen som kommer fra de fotoelektriske cellene. Chassiset opplagrer et panel 9 som dekkes av fotoelektriske celler 10 i motstående mosaikk-mønster. Chassiset 1 opplagrer videre myke tilkoplinger 2 som befinner seg i akse A-A' til de to drivhjulene 15 og som tillater en relativ bevegelse av panelet 9.

I henhold til et spesielt eksempel på utførelsen brukes 34 celler av 100 x 100 mm PSC100H (Kyocera) på 44,2 watt.

De myke tilkoplinger eller tilslutninger 2 tillater en langsgående bevegelse av panelet 9 og forhindrer en tverrgående bevegelse. Anordningen beveger seg perpendikulært på aksen A-A'.

Kontakter 3 som befinner seg på begge sidene av tilslutningene 2 gjør det mulig å detektere translasjons- og rotasjonsbevegelser av panelet 9, og ved hjelp av styre- og kontrolldatamaskinen 19, å lokalisere et hinder. Kontaktene kan erstattes av andre typer elektroniske bevegelser og posisj onsdetektorer.

To frittløpende hjul 4 er montert i front og mekanisk tilkoplet ramme-chassiset. Skjære- eller klippehodet 5 er nedsenket mellom ramme-chassiset og de to hjulene 4.

I henhold til den illustrerte utførelse er skjære eller klippehodet nedsenket fra to langsgående dragere 6 ved hjelp av gjengede stenger som gjør det mulig å justere klippehøyden.

I henhold til en annen mulighet er det tilveiebrakt en forbindelse fra klippehodet til de langsgående dragerne ved hjelp av et par rørformede parallellogrammer (7, figur 2) av hvilke en enkelt øvre langsgående side på stiv måte danner et stykke med chassiset, idet vinklene danner hengsler. En stopper er anordnet, og denne gjør det mulig å regulere høyden til klippehodet uten å påvirke dets foroverbevegelse.

Den sistnevnte anordning oppviser fordelen at den gjør det mulig for klippehodet å heves i tilfellet ujevnheter i grunnen når anordningen manøvrers i revers. Når den beveger seg fremover vil på den andre side paret av drivhjul gjøre fronten til anordningen letter i tilfelle motstand mot fremføringen hvilket gjør det mulig å passere hinderet på enkel måte uten at det er nødvendig å trekke klippehodet tilbake. En mekanisk kopling, som ikke er vist på tegningen, kan være anordnet mellom klippehodet og det øvre panelet på en slik måte at det automatisk justerer høyden til frontverne-innretningen 17 på anordningen til klippehøyden.

En feltdetektor 8 er montert i fronten av anordningen.

Alternative typer detektorer kan være påmontert, for eksempel magnetiske, optiske, etc.

Panelet 9 som opplagrer de fotoelektriske cellene 10 er festet til chassiset ved hjelp av tilslutningene 2 og en dreietilkopling 11 som befinner seg i fronten.

Som mer fullstendig illustrert på figurene 4 til 6, er panelet 9 utformet i to deler som kan dreies om et hengsel 12.

Tilstedeværelsen av et dreibart panel gjør det mulig å løse flere problemer som opptrer i den praktiske utførelse av anordningen i henhold til oppfinnelsen.

Dreiningen av den bakre delen av panelet medfører mulighet for å minske høyden til anordningen samtidig som det gis tilgang til betydelige helninger og det opprettholdes et tilstrekkelig paneloverflateareal og en passende balansering av vekten av drivhjulene. Den passende balanseringen av anordningen involverer en frittbærende eller utklaget belastning på bakdelen. Når anordningen inntar en skrå-stilling vil den bakre delen av panelet dreies om hengslet ved fysisk kontakt med bakken, og således tillates passasjen av anordningen.

Enn videre kan panelet dreie mer enn 180 grader og derfor blir den langsgående uhåndterligheten til anordningen redusert til halvparten. For eksempel ved transport i dens ikke aktive tilstand.

Figurene 4 og 5 illustrerer posisjonene til panelet når anordningen klatrer opp en helning eller, for eksempel under transport, fullstendig sammenfoldet idet anordningen da er ikke aktiv.

En kontakt 14 er festet til dreieleddet på en slik måte at dersom dreievinkelen til panelet overskrider en bestemt verdi, vil anordningen stoppe. Anordningen stopper således automatisk i tilfellet den dreier over i fronten eller i et nødstilfelle, manuelt, ved at den bakre delen heves.

Et stopp tillater horisontal bevegelse av panelet for å minske påkjenningen på hengslet. Opplagringen av stopperen 16 kan så på fordelaktig måte anvendes som et bærehåndtak.

Et kontrollpanel 13 er festet til den bakre delen av ramme-chassiset 1 og tillater brukeren å stoppe anordningen fullstendig eller innmate data til kontroll eller styredatamaskinen (sikkerhetskode, bevegelsesparametre).

Drivhjulene 15 drives individuelt av nominelle effektgir-motorer på 2 til 10 watt og har en utforming som gir dem godt feste i retningen parallelt med bevegelsen og slik at de dreier seg lett i den perpendikulære retningen. For eksempel gir deres hule form en sterkt redusert vekt og fjerner den frittbærende vekten på utgangsakselen til girmotoren.

Klippe- eller skjærehodet til anordninger i henhold til oppfinnelsen gir fortrinnsvis en løsning på søket etter en optimal effektivitet i forhold til fire typer forbruk: - å fortsette langs gresset ved bevegelsen av klippeverktøyet,

- lufttrekk av bevegelsen av klippeverktøyet

- friksjon

- virkelig klippe eller skjærekraft.

Konvensjonelle klippe eller skjæresystemer påvirker gresset som klippes under dekselet, og det avskårede gresset blir ført langs systemet i rotasjon-

En spesiell del av energien som anvendes under klassisk §klipping med tidligere kjente systemer tjener derfor til å overføre en kinetisk energi til gresset, som drives av klippe-eller kuttebladet.

Anordningen som er beskrevet i det etterfølgende, som utgjør en spesiell utførelse av oppfinnelsen, eliminerer i en stor grad kontakten mellom gresset og systemet i rotasjon.

Klippe- eller kuttehodet består i virkeligheten av en plate 20 som er forbundet ved hjelp av flenser 21 til den øvre platen 22 som er slik tilformet at det dannes et svært lite rom 23 mellom de to platene.

En skive 24 som fortrinnsvis omfatter i det minste to tilbaketrekkbare blader 25 som er dreibare om en aksel 26 og i stand til å returneres inn i det indre av skiven. Når skiven starter å rotere, drevet av motoren 27, beveger bladene seg fra hverandre på grunn av sentrifugalkraften og de strekker seg ut gjennom rommet 23 mellom de to faste platene 20 og 22.

Den bevegelige delen som er i kontakt med gresset er ekstremt liten, hvilket i vesentlig grad begrenser føringen av gresset av systemet som er i rotasjon.

En luftsirkulasjon 28 frembrakt av rotasjonen til skiven, men som holdes på et minimum på grunn av formen til skiven og det lille rommet mellom de faste platene, forhindrer luftbåret avfall å entre klippe- eller kuttehodet og drivsystemet til bladene. Friksjonen på overflaten som skal klippes elimineres på grunn av den nedre skiven 20 og på grunn av at gress-avfallet elimineres på grunn av luftsirkulasjonen.

De svært tynne bladene, gir en effektiv klipping eller kutting. Et fjærsystem gjør det mulig på enkel måte å skifte ut et blad.

Det lave treghetsmomentet til bladene, deres retur inn i det indre av skiven i tilfelle et støt og den svært lave effekten til motoren er faktorer som gir en spesielt fordelaktig brukssikkerhet.

Figurene 5a og 5b illustrerer en spesiell utførelsesform av klippe eller kuttehodet i henhold til oppfinnelsen som har vist seg å være særlig fordelaktig. Det har vist seg som et faktum at bremseeffekten til allerede klippet gress på kutteskiven er minimal når fremoverbevegelsen til maskinen mellom to suksessive passasjer av bladene 32 korresponderer til lengden av ett blad. Forholdet mellom hastigheten til maskinen og hastigheten til bladene kan etableres på følgende måte:

Maskinhastighet = N x 1 x n

hvor N = antall,omdreininger pr. sekund

1 = aktiv lengde til bladet

n = antall blader.

Dette er ikke desto mindre bare sant i aksen til maskinen som indikert på figur 5a som representerer en klassisk utforming. Et blad av gressklipping på a vil være under platen 30 i a' ved tidspunktet når det neste klippe- eller kuttebladet passerer. På den andre side vil kuttebladet i b mange ganger være i banen til klipperne før det ankommer i det merket, og derved forårsake unyttig bremsing av klipperne ved kontakt uten betydelig klipping.

I henhold til den ovenfor nevnte spesielle utførelse som er mer spesielt illustrert på figur 5b, har den nedre og øvre sirkulære plate 31 en dimensjon som er lik overflaten som dekkes av de utstrakte bladene til hvilket senteret er forskjøvet mot bakoverretningen, en avstand som er lik den nyttbare lengden til klipperne som blir brukt. Avstanden hvor et blad av gress er utsatt for en kontakt med kutte-bladene blir konstant uansett posisjonen i forhold til asken til maskinen.

Innenfor rammen av den foreliggende oppfinnelse er optimaliseringen ay energi tilgjengelig slik som utført ved den ovenfor nevnte utførelsesform av kuttehodet som oppviser en betydelig fordel.

Kutte- eller klippehodet drives fortrinnsvis av en like-strømsmotor uten elektroniske kommentatorbørster. Dette valg er diktert av kravene når det gjelder levetidsbegrensning og effektivitet som driftsprinsippet til anordningen medfører. I henhold til en utførelse er en SEL Alcatel-motor type BG29 på 15 watt ved 12 volt spesielt egnet.

Driften av motoren med elektronisk kommentator kan ikke desto mindre forårsake svært brå magnetiske feltvariasjoner som er vanskelige å eliminere. Dette kan forstyrre virkemåten til grensedetektoren (8) beskrevet ovenfor.

En krets (figur 13) gjør det på fordelaktig måte og mulig å eliminere virkningene av forstyrrelsene tilordnet denne typen drift. For dette formål er det anordnet en detektor 12 0, en støyforsyningskrets 121, en tilkopling til styret eller kontroilanordningen 122, en transistor 123, Tl kondensa-torer (Cl og C2) og tilkoplinger til klippe- eller kutte-motorens efektforsyning.

Signalet som kommer fra motorstyreanordningen blir påtrykt inngangen til en differensieringskrets Cl, C2 og likerettet på en slik måte at det oppnås en positiv puls ved hver kommutering av motoren. Disse pulsene virker på en transistor Tl som kutter signalet som kommer fra detektoren under kommuteringen til motoren. Dette gjør det mulig å oppnå et signal/støy-forhold som er forbedret med en faktor på "10.

Som indikert på figur 7, blir styringen eller kontrollen av klippeanordningen utført ved hjelp av en elektronisk kretskontroll som omfatter en mikrostyreanordning 102 som har klippeanordningens styreprogram i et lager. Videre er det illustrert en energistyreanordning ved 103, styring av motorene ved 104, fotoelektriske celler 105 og et batteri 106.

Mikrostyreanordningen mottar en rekke omgivelses-informasjon (101) for eksempel:

- Spenning på de fotoelektriske celleterminalene

- hastigheten til hvert hjul

- strøm i kuttehodet eller rotasjonshastighet

- strøm generert av de fotoelektriske cellene

- registrering av et ytre støt nivå til det elektriske feltet ved fronten av anordningen

- fuktighetsdetektor

og på bakgrunn av disse beregnes en rekke parametere:

- solskinn: ved målingen av strømmen og av prosessoren på celleterminalen kombinert med de kjente fotoelektriske celle-karakteristika. - helninger eller hindre: ved målingen av hjul-hastigheter i forhold til den innmatede effekt. - gresshøyde: ved analysen av strømmen som absorberes av kuttehodet og fremover-hastigheten. - avstand i forhold til grensene til området bestemt av en ledning med vekselstrøm som flyter gjennom denne eller av en metallisk masse (kjede, for eksempel) og som frembringes av analysen av signalet målt på terminalene til detektoren 8. - skyggesone ved analysen av variasjonen av solskinn over en fast avstand som er dekket. - tilstanden til bakken: ved analysen av vannfremspring på en kontakt som er montert på chassiset.

Mikrostyreanordningen sender sine instruksjoner til energistyre-enheten og til kontrollkretsen 104 som påvirker de tre motorene 107, 108 og 109 som bringer anordningene i drift.

Ett eksempel på kontroll eller styreprogram er illustrert på figur 7 som et blokkskjema.

To hovedsløyfer styrer operasjonen til programmet:

- en sløyfe som aktiveres av et avbruddsignal generert hver4. millisekund av mikroprosessor-maskinvarer. Denne sløyfen gjør det mulig å øke de to drivhjulspeedometrene separat, å sjekke "vakthunden", å analysere kollisjons-detektorer og å oppdatere klokkene og forsinkelser som skal anvendes av hovedsløyfen. - en hovedsløyfe som aktiverer omgivelsesdatasøket hvert 100. millisekund og som funksjon av analysen av de ytre parametre styrer driften slik at den utføres av anordning i dens forskjellige tilstander:

- kutte eller klippefunksjon

- manøvrering (reversering, svinging)

- stopping på grunn av for lite lys

- stopping på grunn av for vått gress

- stopping på grunn av opplading

- alarm (forskjellige tilfeller, hjulblokkering)

Oppfinnelsen vil bli bedre forstått ved hjelp av tilleggsbeskrivelsen av hoveddriftsmodiene som følger.

Mange styresystemer kan anvendes. En styring som er basert på analyse av kutte eller klippekraften har vist seg å være spesielt fordelaktig.

Kraften som påtrykkes av kuttehodet blir målt hele tiden og til kontrollsystemet overføres en indikasjon på tettheten og høyden til gresset som skal klippes. Mikrostyreanordningen justerer hastigheten til anordningen for å opprettholde en optimal hastighet. Når kutte- eller klippemotstanden er for liten (sonen allerede er klippet) overfører styreanordningen en maksimal energi til drivhjulene på en slik måte at anordningen forflytter seg hurtig til en sone som skal klippes. Hastigheten kan variere for eksempel fra 1 til 5 km/time.

Formålet med skyggedetekteringssystemet er å unngå at anordningen forblir lang tid i en skyggesone, idet skygge-området forflytter seg hele tiden under dagen som følge av den relative posisjon til solen, er det mulig å klippe nærmest hele plenoverflaten 82 samtidig som anordningen er utsatt for sol, dersom den er til stede. De får sonene som hele tiden er i skyggen dekkes enten under skyintervallet som eliminerer kontrasten i lysstyrken på grunn av tilstedeværelsen av skygge eller ved midlertidige innføringer i de skyggede sonene under normal drift.

Kontroll eller styresystemet for å detektere skygger utfører en evaluering av energien som mottas av de fotoelektriske cellene i intervaller som korresponderer med en fast avstand som dekkes av anordningen, en avstand som er lik bredden til en celle. Det sammenligner kontinuerlig energien som mottas ved den som ble mottatt under det forutgående intervall. Passasjen av en rad av celler fra sol til skygge frembringer registreringen av et fall i energien. Dersom dette fallet overskrider en forut bestemt verdi, betraktes det som et signal for entring av skyggesoner. Anordningen fortsetter da sin bevegelse over en distanse zz' for å kunne verifisere hvor vidt skyggesonen ikke er tilfeldig. Dersom energien som mottas forblir på det reduserte nivå, vender anordningen tilbake for å returnere til solsonen.

I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et hinderdetekteringssystem 92 (figur 10) .

Systemet analyserer hele tiden den relative bevegelsen til det øvre panelet i forhold til chassiset. Når det registreres en bevegelse ved hjelp av kontaktene 3 og/eller andre detektorer med ekvivalent funksjon, reagerer systemet ved å stoppe anordningen og å bringe den til å utføre en unnvikningsmanøver definert av kontroll eller styreprogrammet.

I henhold til en spesiell utførelse av oppfinnelsen stopper anordningen, den reverserer så en distanse xx og dreier seg en vinkel alfa før den fortsetter igjen.

I henhold til en annen utførelse dreier anordningen seg i retningen mottatt til støtet hvilket gjør det mulig for den å verifisere det frie rommet rundt hinderet. Dersom rommet er større enn bredden til anordningen, starter anordningen igjen dersom den ikke finner at den er blitt utsatt for et kontinuerlig hinder, for eksempel en naturlig grense for overflaten som skal klippes, hvorved den reverserer og vender tilbake.

I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et detekteringssystem for å detektere en skråning og bakkeuregelmessigheter.

Systemet analyserer hele tiden forholdet mellom energien som mates til de to drivhjulene og deres hastigheter for derav å beregne motstanden mot fremdriften.

Kombinasjonen av denne parameteren og dataene fra kontrollprogrammet gjør det mulig å identifisere for eksempel en hjulblokkering, og å utføre en rekke frigjøringsmanøvre (endring av retning, dreining etc.).

Det er også mulig å identifisere en tydelig skråning i hvilket tilfelle programmet bringer anordningen til å dreie en forut bestemt vinkel for å kunne nærme seg skråningen i en skråttstilt stilling som minsker energibehovet og som gjør det mulig å anvende hjulmotorene med en effekt og en vekt som er kompatibel med prinsippet for direkte soleffektforsyning.

I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen, illustrert på figur 11, er det tilveiebrakt et overflategrense-detekteringssystem for anvendelse i fraværet av naturlige grenser som danner et hinder.

Når grensene for overflaten som skal klippes ikke er definert av naturlige hindre, slik som barrierer, gjerder, avgrensninger, stolper, kontaktstolpe, etc, kan det anvendes en ledning 93 med en vekselstrøm (for eksempel 5 kHz) som strømmer gjennom denne og har lav amplitude (noen få milli-amper) og som er plassert på bakken langs de ønskede grensene. Denne teknikken er velkjent for å styre autonome anordninger. Den elektriske effektforsyningen kan komme fra faste fotoelektriske celler, for eksempel ved endepunktene av en ledning eller ledninger, idet den opprinnelige likestrømmen blir omformet til en vekselstrøm med ønsket frekvens.

Alternativt kan det anvendes et mer pålitelig passivt system som er uavhengig av alle effektforsyningssystemer og som ikke settes ut av drift ved en tilfeldig ødeleggelse av ledningen.

For eksempel kan det være anordnet et metallisk kjede rundt området. Frontsensoren vil gjøre det mulig å detektere den metalliske massen ved en modifikasjon av dens induktans.

I alle tilfellene reagerer systemet så snart det nærmer seg en grense ved å analysere sensorsignalet og ve då beregne avstanden som skiller anordningen fra grensen. Når denne avstanden blir mindre enn en forut programmert avstand, dreier anordningen seg inntil avstanden blir større enn den program-merte avstanden.

Dersom dreiing i en retning bringer anordningen nær,mere grensen istedet for å fjerne den fra denne, endrer kontroll eller styresystemet automatisk dreieretningen. Dersom av en eller annen grunn anordningen kommer for nær grensen, starter kontrollsystemet opp kollisjonsprosedyren som beskrevet ovenfor (reversering fulgt av dreiing).

I henhold til nok et annet aspekt ved oppfinnelsen er det

tilveiebrakt et energihåndteringssystem.

Energihåndteringsenheten som drives av mikrostyreanordningen har to funksjoner: orientering av ladningstilstanden til back up eller reservebatteriet, detektering av nattperioden og anordning av systemet i en ventetilstand med minimalt forbrukt.

Batteriet er anordnet for å kunne muliggjøre driften av elektronikken i mørket ved at visse kretser holdes konstant påskrudd. Det gjør det også mulig for klipperen å arbeide i skyggesoner eller under intervaller med skydekke og det utjevner den fotoelektriske energien som leveres under dagdrift og det må derfor holdes tilstrekkelig ladet.

Kontrollsystemet verifiserer hele tiden spenningen på batteriterminalene og effektuerer eller bevirker et aritmetisk middel over en gitt periode. Dersom den midlere spenningen minsker under en programmert kritisk verdi, verifiserer kontrollsystemet at anordningen ikke er i en skyggesone som beskrevet ovenfor. dersom dette ikke er tilfellet, stoppes anordningen og den venter inntil spenningen øker til en akseptabel verdi.

Dersom en skyggesone er detektert, avslutter anordningen

rutinen for å forlate skygge før den stopper.

Når natten faller på, minsker strømmen som kommer fra det fotoelektriske cellene, og den stopper ved at den svinner bort og til og med blir negativ under utladning av batteriet gjennom de fotoelektriske diodene.

For å kunne unngå dette fenomenet kan det være anordnet en ekstern diode i serie med cellebatteriet, hvilken diode forhindrer strømmen i å reverseres.

Dioden medfører uheldigvis et fall i spenningen hvilket

minsker effektiviteten til enheten.

I henhold til ett aspekt ved den foreliggende oppfinnelse elimineres fallet i spenningen i dioden ved at denne kort-sluttes under normal (daglig) drift ved hjelp av en bryter

(rele eller transistor) som drives av mikrostyreanordningen.

Figur 12 illustrerer således dette aspektet ved ta det er vist en styreanordning 11, en analog/digital-konverter 112, en kontakt 113, en diode 114, en motorstyreenhet 115, fotoelektriske celler 116, en strømmåleshunt 117 og et batteri 118.

Denne måler heler tiden strømmen som kommer fra de fotoelektriske cellene og når det detekteres null strømflyt, opereres automatisk bryteren som adskiller cellene og batterikretsens effektelementer. Den setter også anordningen i ventet Ustanden.

Dioden som er i parallell med bryteren gjør det mulig for strømmen å bli positiv igjen når spenningen fra cellene igjen overskrider batterispenningen økt med spenningsfallet i dioden. Anordningen blir så gjenstartet og mikrostyreanordningen reetablerer så kontakten.

Snuordningen er fortrinnsvis også utstyrt med en fuktig-het sdetektor som i og for seg er kjent. Over en viss fuktighetsterskel blir klipperen satt i en ventetilstand. Dersom fuktighetsgraden minsker under en bestemt referanseverdi, gjenstarter driften av anordningen i den grad de andre parametrene tillater dette. Dette gjør det mulig å unngå drift av anordningen i regnvær eller ved for fuktig plen, hvilken drift ikke ville være svært effektiv og som kunne føre til blokkasjer (slam, søle etc.)

Anordningens styresystem kan følge forskjellige algorit-mer og er ikke begrenset til det som er blitt beskrevet ovenfor.

I henhold til oppfinnelsen er det i virkeligheten mulig å tilpasse et "kartlegnings" system som gjør det mulig for anordningen å huske grensene til overflaten som skal klippes, sonene som allerede er klippet, og for hver overflateenhet som tidligere er klippet kuttekraften på foran nevnte enhet. Dette gjør det mulig fro anordningen å optimalisere klippe-ruten ved å passere oftere over sonene hvor gresset gror mest hurtig.

For hver overflateenhet tilordner "kartlegningen" et minnepunkt med en parameter "kuttekraftgrensehinder" som gjør det mulig for den å frembringe et kart over overflaten som skal dekkes. Anordningen kan finne sin vei rundt ved å anvende tidligere arbeidskunnskap om hindrene på landområdet. Denne teknikken er i seg selv kjent. Kjennskap til hastigheten til hvert drivhjul gir den i virkeligheten avstanden og retningen.

Posisjonering eller reposisjoneringssystemer kan også være tilveiebrakt ved nøyaktig og periodisk lokalisering av generatorer, (for eksempel optiske, ultrasoniske eller høyfrekvens) som er anordnet på landområdet.

Som en illustrasjon, er de følgende løsninger gitt på problemet med å konstruere ett tilstrekkelig stivt, lett øvre panel som gir effektiv beskyttelse for de fotoelektriske cellene. Som beskrevet på figur 14, er cellene anordnet på et blad av elastisk materiale 41 ved bunnen av en form. Formen og det elastiske bladet er perforert med hull 42 plassert under cellene. Et hulrom 43 er dannet under formen og presser cellene 44 mot det elastiske bladet. Cellene er ikke elektrisk tilkoplet hverandre, og formproduktet (stivt polyuretanskum) blir injisert inn i formen 45 og omgir cellene i harpiksen. Etter herding og avdekking blir den ytre siden av panelet, som fortrinnsvis er laget litt konveks, beskyttet av en transparent plastmembran som beskytter cellene mot alle ytre angrep, og spesielt virkningen av regn.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til den foran nevnte utførelse, og den kan variere i utforming og detaljer.

Claims

1. Selvstendig plenklipper med elektrisk(e) motor(er), omfattende minst ett drivhjul (15), et klippesystem (5), et elektronisk drifts- og styringssystem for å drive og styre de elektriske motorer som er tilknyttet det minst ene drivhjulet og klippesysternet, et oppladbart batteri (18) og/eller fotoelektriske celler (10) for leveranse av energi til de elektriske motorene og til drifts- og styringssystemet, idet den totale effekt som benyttes av motoren(e) er mindre enn 120 watt, karakterisert vedat plenklipperen omfatter en mikroprosessor (19) og en anordning for å detektere hindringer på, og/eller grensene for, en plenoverflate (82), hvilken deteksjonsanordning leverer relevant omgivelses-informasjon til mikroprosessoren; hvor et minne i mikroprosessoren (19) har lagret en algoritme, hvor det elektroniske drifts- og kontrollsystemet driver plenklipperen i samsvar med reaksjonene på hindringer på, og/eller grenser for, den nevnte overflaten, levert av deteksjonsanordningen og algoritmen, idet algoritmen holder klipperen kontinuerlig enten i drift, eller i en tilstand med venting på solbestråling eller opplading av det oppladbare batteriet, idet driften avhenger av det oppladbare batteriets ladetilstand og/eller solbestrålingen.

2. Plenklipper ifølge krav 1, karakterisert vedat overflatens grenser defineres av ledninger (93) som befinner seg ved grensen og som mates med en svak strøm.

3. Plenklipper ifølger krav 1 eller 2,karakterisert vedat den omfatter minst én anordning for å detektere en gressoverflate (82) som skal klippes, ved måling av energien som absorberes av klippesystemet.

4. Plenklipper ifølge krav 1, 2 eller 3,karakterisert vedat den omfatter minst én hastighetsdetektor på hvert drivhjul (15) eller drivbelte.

5. Plenklipper ifølge et av kravene 1-4,karakterisert vedat det oppladbare batteriet (18) mates med effekt fra fotoelektriske celler (10) .

6. Plenklipper ifølge et av kravene 1 til 3,karakterisert vedat det oppladbare batteriet (18) mates med effekt fra en effektkilde som er til stede på eller nær overflaten som skal klippes, idet klipperen automatisk beveger seg dit i henhold til en bestemt algoritme som bl.a. avhenger av ladningstilstanden for det forannevnte batteriet.

7. Plenklipper ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat det oppladbare batteriets kapasitet er mindre enn 2 A/h.

8. Plenklipper ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat den omfatter en feltdetektor (8) i front av et chassis (1) som tillater deteksjon av grensene for sonen som skal klippes, bestemt av en eller flere kabler (93) som forsynes med en svak strøm og som befinner seg ved grensene.

9. Plenklipper ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat hindringene (92) detekteres og omgås ved analyse av de relative bevegelser av en øvre plate (9), som eventuelt omfatter fotoelektriske celler (10), og et nedre chassis (1).

10. Plenkipper ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat vekten av det oppladbare batteriet (18) er mindre enn 5 kilogram.

11. Plenklipper ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat den videre omfatter et system for å finne en plenoverflate (82) som skal klippes, hvilket system er basert på vekselvirkning mellom arrangemen-tet for å bevege klipperen, deteksjonssysternet og en mikroda-tamaskin (19) .

12. Plenklipper (80) ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat mikroprosessorens minne inneholder en algoritme for å unngå skyggefulle soner (91) gjennom analyse av variasjonen i solstrålingen for en bestemt kjørt distanse.

13. Plenklipper ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat den videre omfatter en fuktighetsdetektor som får anordningen til å stoppe og starte i samsvar med fuktighetsgraden.

14. Plenklipper ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat klippehodet (5) omfatter en sirkelformet, nedre plate (20) og en sirkelformet, øvre plate (22, 31) med dimensjon lik overflaten som dekkes av de utstrakte bladene (25, 31) som befinner seg mellom platene og som har sentrum forskjøvet mot bak-kanten med en avstand som er lik klippebladenes brukbare lengde.

15. Anvendelse av en plenklipper av den type som angis i et hvilket som helst av de foregående krav, ved å etterlate den til selvstendig plenklipping over et tidsrom av minst flere dager.