TWI770958B - 無人割草機 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種無人割草機，包含一車架、二後輪、一動力模組、一割草模組、二前輪、一轉向模組以及一控制模組。二後輪設置於車架之一端；動力模組設置於車架且用以驅動二後輪；割草模組設置於車架之另一端且包含一單軸致動器、一刀盤及一割草馬達，刀盤包含至少一切割部且連接單軸致動器並受單軸致動器驅動升降，割草馬達連接於刀盤並帶動刀盤旋轉；二前輪設置於車架且位於割草模組及二後輪之間；轉向模組設置於車架並用以連動二前輪轉向；控制模組設置於車架且訊號連接動力模組、轉向模組及割草模組。藉此配置達到提升割草便利性之功效。

Description

無人割草機

本發明是有關一種割草機，且尤其是有關一種自主作業的無人割草機。

割草機利用旋轉刀片的方式取代傳統的園藝剪刀，提升人員割草效率，然在面對大面積的草坪時，操作者仍需手持割草機逐步進行修剪，相當耗時。相關業者結合車輛概念開發出騎乘式割草機，操作者可如同駕駛車輛般行駛於待修剪的區域，其旋轉刀片便同時沿路進行割草。

為了取代人力，相關業者更開發出無人割草機，其將刀片架設於割草機底部，並位於前後輪之間，使其依照規劃路線自主地進行割草作業；然由於草坪地形具有許多變化，固定高度的刀片往往無法全部適應，加上刀片受限於車體而無法修剪角落等死角處的雜草，往往於無人割草機完成作業後，仍必須由人員再次對無人割草機無法到達的地方進行修剪。

此外，習知之割草機中，轉向機構大部分都是透過馬達做後輪差速，而前輪則使用活動輪，因而造成轉向時的不順暢。而在傳動機構上，大都採用直驅馬達的配置，就是將馬達直接跟輪胎連結傳達動力，但對於崎嶇的地形則受到馬達扭力的限制，而無法通用在不同地形。

有鑑於此，如何改善割草機的結構以提升效率及運行的順暢度，遂成為相關業者努力的目標。

依據本發明之一實施方式提供一種無人割草機，其包含一車架、二後輪、一動力模組、一割草模組、二前輪、一轉向模組以及一控制模組。二後輪設置於車架之一端；動力模組設置於車架且用以驅動二後輪；割草模組設置於車架之另一端，且包含一單軸致動器、一刀盤及一割草馬達，刀盤包含至少一切割部，刀盤連接單軸致動器且受單軸致動器驅動升降，割草馬達連接於刀盤，並帶動刀盤旋轉；二前輪設置於車架，且二前輪位於割草模組及二後輪之間；轉向模組設置於車架並用以連動二前輪轉向；控制模組設置於車架，且訊號連接動力模組、轉向模組及割草模組。

藉此，割草模組設置於車架之一端而能觸及角落，且透過單軸致動器使刀盤高度改變，並利用前輪轉向以提升操控性，達到提升割草效率及運行的順暢度之功效。

依據前述實施方式之無人割草機，其中車架包含一矩形外框、二連接桿、一第一安裝部、一第二安裝部以及一第三安裝部。二連接桿設置於矩形外框，且各連接桿之二端分別連接於矩形外框之二長邊；第一安裝部設置於矩形外框之一短邊且供割草模組設置；第二安裝部設置於其中一連接桿且供轉向模組設置；第三安裝部設置於另一連接桿且供動力模組設置。

依據前述實施方式之無人割草機，其中動力模組包含一動力馬達、一電池組、一齒輪組以及一傳動軸。動力馬達提供一動力且包含一動力輪；電池組電性連接動力馬達；齒輪組包含一第一齒輪、一第二齒輪及一輸出齒輪，第一齒輪嚙接於動力輪，第二齒輪與第一齒輪同動，輸出齒輪嚙接於第二齒輪；傳動軸穿設於輸出齒輪且與輸出齒輪同動，且傳動軸之二端分別連接二後輪。

依據前述實施方式之無人割草機，其中轉向模組包含一電動缸、二轉向拉桿、二轉向立柱、二轉接部以及二阿克曼鎖點片。電動缸設置於車架；二轉向拉桿分別樞接於電動缸；各轉向立柱包含一第一連接部及一第二連接部，第一連接部樞接於車架，第二連接部垂直於第一連接部，且連接一前輪；各轉接部設置於各轉向立柱的側邊；各阿克曼鎖點片之一端樞接於各轉向拉桿，各阿克曼鎖點片之另一端連接於各轉接部；其中，各轉向拉桿受電動缸帶動，並連動各阿克曼鎖點片及各轉向立柱而改變各前輪之一轉向角度，且其中一前輪的轉向角度大於另一前輪的轉向角度。

依據前述實施方式之無人割草機，其可更包含一感測器，其設置於車架，用以偵測車架周圍之障礙物。

依據前述實施方式之無人割草機，其可更包含一通訊模組，其設置於車架，並訊號連接於控制模組。

依據前述實施方式之無人割草機，其可更包含一太陽能板，其設置於車架，並電性連接於電池組。

依據前述實施方式之無人割草機，其中刀盤可更包含至少一螺絲，其鎖接前述至少一切割部至刀盤。

依據前述實施方式之無人割草機，其中前述至少一切割部的數量可為二，且各切割部可為一刀片或一牛筋繩。

以下將參照圖式說明本發明之實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，閱讀者應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示；並且重複之元件將可能使用相同的編號或類似的編號表示。

此外，本文中當某一元件(或機構或模組等)「連接」、「設置」或「耦合」於另一元件，可指所述元件是直接連接、直接設置或直接耦合於另一元件，亦可指某一元件是間接連接、間接設置或間接耦合於另一元件，意即，有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而當有明示某一元件是「直接連接」、「直接設置」或「直接耦合」於另一元件時，才表示沒有其他元件介於所述元件及另一元件之間。而第一、第二、第三等用語只是用來描述不同元件或成分，而對元件/成分本身並無限制，因此，第一元件/成分亦可改稱為第二元件/成分。且本文中之元件/成分/機構/模組之組合非此領域中之一般周知、常規或習知之組合，不能以元件/成分/機構/模組本身是否為習知，來判定其組合關係是否容易被技術領域中之通常知識者輕易完成。

請參照第1圖，其中第1圖繪示依照本發明實施例之一種無人割草機10的立體示意圖。由第1圖可知，無人割草機10包含一車架100、二後輪200、一動力模組300、一割草模組400、二前輪500、一轉向模組600以及一控制模組(未繪示)。二後輪200設置於車架100之一端；動力模組300設置於車架100且用以驅動二後輪200；割草模組400設置於車架100之另一端，且包含一單軸致動器410、一刀盤420及一割草馬達430，刀盤420包含至少一切割部421，刀盤420連接單軸致動器410，且受單軸致動器410驅動而升降，割草馬達430連接於刀盤420，並帶動刀盤420旋轉；二前輪500設置於車架100，且二前輪500位於割草模組400及二後輪200之間；轉向模組600設置於車架100並用以連動二前輪500轉向；控制模組設置於車架100且訊號連接動力模組300、轉向模組600及割草模組400。於本實施例中，為降低結構複雜度並減輕重量而不使用懸吊模組，然不依此限制本發明。

藉此，割草模組400設置於車架100之一端而能觸及角落，且透過單軸致動器410使刀盤420高度改變，而利用前輪500轉向可以提升操控性，達到提升割草效率及運行順暢度之功效。

無人割草機10的車架100包含一矩形外框110、二連接桿120、一第一安裝部130、一第二安裝部140以及一第三安裝部150。二連接桿120設置於矩形外框110，且各連接桿120之二端分別連接於矩形外框110之二長邊；第一安裝部130設置於矩形外框110之一短邊且供割草模組400設置；第二安裝部140設置於其中一連接桿120且供轉向模組600設置；第三安裝部150設置於其中另一連接桿120且供動力模組300設置。車架100可使用低碳鋼管製成，而更能達到輕量化的功效，且連接桿120、第一安裝部130、第二安裝部140及一第三安裝部150可直接焊接於矩形外框110以方便整體車架100的製作。

請參閱第2圖，並一併參閱第1圖，其中第2圖繪示第1圖實施例之動力模組300的局部示意圖。由第1圖及第2圖可知，無人割草機10的動力模組300包含一動力馬達310、一電池組320、一齒輪組330以及一傳動軸340。動力馬達310提供一動力且包含一動力輪311；電池組320電性連接動力馬達310；齒輪組330包含一第一齒輪331、一第二齒輪332及一輸出齒輪333，第一齒輪331嚙接於動力輪311，第二齒輪332與第一齒輪331同動，輸出齒輪333嚙接於第二齒輪332；傳動軸340穿設於輸出齒輪333且與輸出齒輪333同動，且傳動軸340之二端分別連接二後輪200。本實施例中，動力輪311與第一齒輪331、第二齒輪332與輸出齒輪333之間的齒比分別為1：3及1：4，而使總齒比為1:12，然於其他實施例中，可依實際需求進行改變。動力馬達310可為低功率馬達，並搭配二段齒輪減速的形式，藉此達到省電又有大扭力的效果。

請參閱第3圖，其中第3圖繪示第1圖實施例之轉向模組600的部分示意圖。由第3圖可知，無人割草機10的轉向模組600包含一電動缸610、二轉向拉桿620、二轉向立柱630、二轉接部640以及二阿克曼鎖點片650。電動缸610設置於車架100；二轉向拉桿620分別樞接於電動缸610；各轉向立柱630包含一第一連接部631及一第二連接部632，第一連接部631樞接於車架100，第二連接部632垂直於第一連接部631，且連接一前輪500；各轉接部640設置於各轉向立柱630的側邊；各阿克曼鎖點片650之一端樞接於各轉向拉桿620，各阿克曼鎖點片650之另一端連接於各轉接部640；其中，各轉向拉桿620受電動缸610帶動，並連動各阿克曼鎖點片650及各轉向立柱630而改變各前輪500之一轉向角度，且其中一前輪500的轉向角度大於另一前輪500的轉向角度，藉由角度差異使無人割草機10朝轉向角度大的一側進行轉向。轉向模組600可透過馬達(未繪示)驅動電動缸610內部的螺桿，即可拉動各轉向拉桿620，並使二前輪500的轉向角度產生差異，特別是讓內側前輪500的轉向角度大於外側前輪500的轉向角度，即可讓轉向較為順暢，如此可達到前輪500不易卡死的功效。

請參閱第4圖，其中第4圖繪示第1圖實施例之割草模組400的立體示意圖。由第1圖及第4圖可知，割草模組400的單軸致動器410設置於第一安裝部130，而可使刀盤420凸出於車架100以克服角落等空間限制，刀盤420設置於單軸致動器410上而可改變高度，並受割草馬達430旋轉帶動，且刀盤420可更包含至少一螺絲(未繪示)，鎖接至少一切割部421至刀盤420，於本實施例中，前述至少一切割部421的數量為二，且各切割部421可為一刀片或一牛筋繩。使用者透過拆裝螺絲而可快速進行切割部421的更換，且能依不同種類的植物來選擇不同的切割部421。然於其他實施例中，可用插設或夾設等方式將切割部固定於刀盤，不依此限制本發明。

無人割草機10可更包含一感測器(未繪示)，其設置於車架100，用以偵測車架100周圍之障礙物，例如使用光電感測器或攝像機，協助無人割草機10於割草作業中自行避開障礙物；且無人割草機10可更包含一通訊模組(未繪示)，其設置於車架100，並訊號連接於控制模組，藉由通訊模組與一遠端連線，使用者便可即時監控無人割草機10的工作狀態，甚至修改作業模式。

為避免無人割草機10於作業途中因電力耗盡而停擺，無人割草機10可更包含一太陽能板(未繪示)，其設置於車架100，並電性連接於電池組320，藉由吸收太陽能並搭配簡化的結構配置以降低能量耗損，而可延長無人割草機10的續航力。另外，由於太陽能板的面積會影響能量的吸收率，而車架100的矩形外框110所形成之平面可使得大面積的太陽能板更容易安裝與更換。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10:無人割草機 100:車架 110:矩形外框 120:連接桿 130:第一安裝部 140:第二安裝部 150:第三安裝部 200:後輪 300:動力模組 310:動力馬達 311:動力輪 320:電池組 330:齒輪組 331:第一齒輪 332:第二齒輪 333:輸出齒輪 340:傳動軸 400:割草模組 410:單軸致動器 420:刀盤 421:切割部 430:割草馬達 500:前輪 600:轉向模組 610:電動缸 620:轉向拉桿 630:轉向立柱 631:第一連接部 632:第二連接部 640:轉接部 650:阿克曼鎖點片

第1圖繪示依照本發明實施例之一種無人割草機的立體示意圖； 第2圖繪示第1圖實施例之動力模組的局部示意圖； 第3圖繪示第1圖實施例之轉向模組的部分示意圖；以及 第4圖繪示第1圖實施例之割草模組的立體示意圖。

10:無人割草機

100:車架

110:矩形外框

120:連接桿

130:第一安裝部

140:第二安裝部

150:第三安裝部

200:後輪

300:動力模組

320:電池組

400:割草模組

410:單軸致動器

420:刀盤

421:切割部

430:割草馬達

500:前輪

600:轉向模組

610:電動缸

Claims (8)

1. 一種無人割草機，包含：一車架；二後輪，設置於該車架之一端；一動力模組，設置於該車架且用以驅動二該後輪；一割草模組，設置於該車架之另一端，且包含：一單軸致動器；一刀盤，包含至少一切割部，該刀盤連接該單軸致動器且受該單軸致動器驅動升降；及一割草馬達，連接於該刀盤，並帶動該刀盤旋轉；二前輪，設置於該車架，且二該前輪位於該割草模組及二該後輪之間；一轉向模組，設置於該車架並用以連動二該前輪轉向，該轉向模組包含：一電動缸，設置於該車架；二轉向拉桿，分別樞接於該電動缸；二轉向立柱，各該轉向立柱包含：一第一連接部，樞接於該車架；及一第二連接部，垂直於該第一連接部，且連接一該前輪；二轉接部，各該轉接部設置於各該轉向立柱的側邊；及二阿克曼鎖點片，各該阿克曼鎖點片之一端樞接於各該轉向拉桿，各該阿克曼鎖點片之另一端連接於各該轉 接部；以及一控制模組，設置於該車架，且訊號連接該動力模組、該轉向模組及該割草模組；其中，各該轉向拉桿受該電動缸帶動，並連動各該阿克曼鎖點片及各該轉向立柱而改變各該前輪之一轉向角度，且其中一該前輪的該轉向角度大於另一該前輪的該轉向角度。
2. 如請求項1所述之無人割草機，其中該車架包含：一矩形外框；二連接桿，設置於該矩形外框，且各該連接桿之二端分別連接於該矩形外框之二長邊；一第一安裝部，設置於該矩形外框之一短邊且供該割草模組設置；一第二安裝部，設置於其中一該連接桿且供該轉向模組設置；以及一第三安裝部，設置於另一該連接桿且供該動力模組設置。
3. 如請求項1所述之無人割草機，其中該動力模組包含：一動力馬達，提供一動力且包含一動力輪；一電池組，電性連接該動力馬達； 一齒輪組，包含：一第一齒輪，嚙接於該動力輪；一第二齒輪，與該第一齒輪同動；及一輸出齒輪，嚙接於該第二齒輪；以及一傳動軸，穿設於該輸出齒輪且與該輸出齒輪同動，且該傳動軸之二端分別連接二該後輪。
4. 如請求項1所述之無人割草機，更包含：一感測器，設置於該車架，用以偵測該車架周圍之障礙物。
5. 如請求項1所述之無人割草機，更包含：一通訊模組，設置於該車架，並訊號連接於該控制模組。
6. 如請求項3所述之無人割草機，更包含：一太陽能板，設置於該車架，並電性連接於該電池組。
7. 如請求項1所述之無人割草機，其中該刀盤更包含：至少一螺絲，鎖接該至少一切割部至該刀盤。
8. 如請求項1所述之無人割草機，其中該至少一切割部的數量為二，且各該切割部為一刀片或一牛筋繩。

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