一種智能避障割草機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于移動機(jī)器人領(lǐng)域，特別是涉及一種能主動執(zhí)行草坪修剪任務(wù)的智能避障割草機(jī)器人，可用于各種場合的草坪護(hù)理服務(wù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在城市中，草坪具有吸塵、降噪、保濕和保持水土的諸多優(yōu)點(diǎn)，隨著經(jīng)濟(jì)的增長，城市建設(shè)的加快，各種綠化工程中大量使用草坪。目前，草坪業(yè)已成為一種新興的產(chǎn)業(yè)。
[0003]在草坪維護(hù)作業(yè)當(dāng)中，草坪修剪的工作量很大，該工作不僅勞動強(qiáng)度大，而且有很高的重復(fù)性。目前，大多數(shù)草坪修剪都是采用內(nèi)燃機(jī)割草機(jī)作業(yè)的，內(nèi)燃機(jī)帶來的噪音及空氣污染，這將嚴(yán)重影響作業(yè)人員的健康及周邊的環(huán)境。
[0004]隨著半導(dǎo)體技術(shù)、信息技術(shù)及機(jī)械電子技術(shù)的發(fā)展，這將使機(jī)器人技術(shù)逐漸走入人們的日常生活。目前，工程人員也將這些技術(shù)應(yīng)用到草坪修剪的設(shè)備上，開發(fā)出了自動化的割草機(jī)器人，在一定程度上降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了割草效率。但由于這項(xiàng)技術(shù)還處在初級階段，尚未成熟。目前，割草機(jī)器人的自主控制難點(diǎn)是運(yùn)動路徑控制，其運(yùn)動路徑一般根據(jù)現(xiàn)場草坪的規(guī)格和形狀而定，通常采用螺旋運(yùn)動路徑、無規(guī)則的運(yùn)動路徑來控制。但是這些控制方法在實(shí)際操作當(dāng)中，由于沒有避障能力，經(jīng)常會使機(jī)器人處于危險(xiǎn)之中。
[0005]另一方面，現(xiàn)有的割草機(jī)大多沒有集草的功能，這將導(dǎo)致草坪在割完草后出現(xiàn)凌亂的現(xiàn)象，集草的工作勢必加強(qiáng)工人的勞動強(qiáng)度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是針對目前市面上智能割草機(jī)存在的上述問題，提出一種自動避障智能割草機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)自動導(dǎo)航、自動避障、檢測、割草和集草等功能。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下具體技術(shù)方案:
[0008]—種自動避障智能割草機(jī)器人，包括割草機(jī)器人本體和控制系統(tǒng);所述割草機(jī)器人本體包括儲草箱體、割草斗箱體、觸摸屏、左前輪、右前輪、左后輪、右后輪、左步進(jìn)電機(jī)、右步進(jìn)電機(jī)、送草滾筒、支架、順草滾筒、傳動裝置、割草刀、超聲波傳感器、割草電機(jī)、第一皮帶、第二皮帶、兩個(gè)陀螺儀、左前CCD攝像頭、右前CCD攝像頭、左后CCD攝像頭、右后CCD攝像頭;所述觸摸屏安裝在儲草箱體的頂部，兩個(gè)陀螺儀安裝在觸摸屏底部;所述左前輪、右前輪、左后輪、右后輪以及左步進(jìn)電機(jī)、右步進(jìn)電機(jī)固定在儲草箱體上，兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動左前輪、右前輪運(yùn)動;若干超聲波傳感器裝在儲草箱體四周且均勻分布;所述割草斗箱體安裝在儲草箱體的前端，所述割草刀裝在割草斗箱體前端，割草電機(jī)裝在割草斗箱體右前側(cè)，通過傳動裝置帶動割草刀往復(fù)運(yùn)動;順草滾筒通過兩個(gè)支架固定在割草斗箱體上，通過第一皮帶傳動實(shí)現(xiàn)草的定向傳輸，所述送草滾筒裝在割草斗箱體上，其上有螺旋曲面，通過第二皮帶帶動旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)把草從割草斗箱體傳輸?shù)絻Σ菹潴w，避免割完的草凌亂的散落在草坪上；四個(gè)CCD攝像頭裝在儲草箱體上。
[0009]所述控制系統(tǒng)包括一個(gè)主控制器、傳感器數(shù)據(jù)處理器、電機(jī)驅(qū)動模塊、人機(jī)交互模塊和電源模塊；主處理器與傳感器數(shù)據(jù)處理器、電機(jī)驅(qū)動模塊、人機(jī)交互模塊、電源模塊連接;傳感器數(shù)據(jù)處理器與陀螺儀、超聲波傳感器、CCD攝像頭連接;驅(qū)動器分別與行走電機(jī)、割草電機(jī)連接;所述傳感器數(shù)據(jù)處理器處理陀螺儀和四個(gè)CCD攝像頭的信息，通過陀螺儀控制割草機(jī)器人本體的位姿，通過四個(gè)CCD攝像頭獲得的信息來調(diào)整割草機(jī)器人本體的運(yùn)動狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)割草操作;通過超聲波傳感器獲得的信息實(shí)現(xiàn)割草機(jī)器人本體的避障操作;所述電機(jī)驅(qū)動模塊驅(qū)動兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)和割草電機(jī);所述電源模塊為控制器提供5V電源，為電機(jī)驅(qū)動器提供24V電源。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0011]智能避障割草機(jī)器人運(yùn)動時(shí)，對其周邊環(huán)境及方向信息進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換、處理、融合，將獲得周邊環(huán)境信息及位姿信息反饋到行走電機(jī)驅(qū)動模塊使其調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動控制，從而實(shí)現(xiàn)良好的割草效果;通過超聲波傳感器實(shí)時(shí)檢測行動方向是否有障礙物，實(shí)現(xiàn)自動避障功能;通過卷草滾輪可以把割草斗中的草運(yùn)輸?shù)郊菹渲校煌ㄟ^分草滾輪可以實(shí)現(xiàn)草的梳理，是割草更省力，提高割草的效率，降低功耗。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的俯視圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型的主視圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型的右視圖。
[0015]圖4為本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)例作詳細(xì)說明。
[0017]如圖1至圖3所示，一種自動避障智能割草機(jī)器人，包括割草機(jī)器人本體和控制系統(tǒng);所述割草機(jī)器人本體包括儲草箱體1、割草斗箱體22、觸摸屏2、左前輪4、右前輪16、左后輪3、右后輪17、左步進(jìn)電機(jī)14、右步進(jìn)電機(jī)15、送草滾筒5、支架6、順草滾筒7、傳動裝置8、割草刀9、超聲波傳感器10、割草電機(jī)11、第一皮帶12、第二皮帶13、兩個(gè)陀螺儀18、19、左前CXD攝像頭20、右前CCD攝像頭21、左后CCD攝像頭24、右后CCD攝像頭23;所述觸摸屏2安裝在儲草箱體I的頂部，兩個(gè)陀螺儀18、19安裝在觸摸屏2底部;所述左前輪4、右前輪16、左后輪3、右后輪17以及左步進(jìn)電機(jī)14、右步進(jìn)電機(jī)15固定在儲草箱體I上，兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動左前輪
4、右前輪16運(yùn)動;若干超聲波傳感器10裝在儲草箱體I四周且均勻分布;所述割草斗箱體22安裝在儲草箱體I的前端，所述割草刀9裝在割草斗箱體22前端，割草電機(jī)11裝在割草斗箱體22右前側(cè)，通過傳動裝置8帶動割草刀9往復(fù)運(yùn)動;順草滾筒7通過兩個(gè)支架6固定在割草斗箱體22上，通過第一皮帶12傳動實(shí)現(xiàn)草的定向傳輸，所述送草滾筒5裝在割草斗箱體22上，其上有螺旋曲面，通過第二皮帶13帶動旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)把草從割草斗箱體22傳輸?shù)絻Σ菹潴w1，避免割完的草凌亂的散落在草坪上；四個(gè)0:0攝像頭20、21、23、24裝在儲草箱體1上。
[0018]如圖4所示，所述控制系統(tǒng)包括一個(gè)主控制器、傳感器數(shù)據(jù)處理器、電機(jī)驅(qū)動模塊、人機(jī)交互模塊和電源模塊;主處理器與傳感器數(shù)據(jù)處理器、電機(jī)驅(qū)動模塊、人機(jī)交互模塊、電源模塊連接;傳感器數(shù)據(jù)處理器與陀螺儀、超聲波傳感器、CCD攝像頭連接;驅(qū)動器分別與行走電機(jī)、割草電機(jī)連接;所述傳感器數(shù)據(jù)處理器處理陀螺儀18、19和四個(gè)CCD攝像頭20、21、23、24的信息，通過陀螺儀18、19控制割草機(jī)器人本體的位姿，通過四個(gè)CCD攝像頭20、21、23、24獲得的信息來調(diào)整割草機(jī)器人本體的運(yùn)動狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)割草操作;通過超聲波傳感器10獲得的信息實(shí)現(xiàn)割草機(jī)器人本體的避障操作;所述電機(jī)驅(qū)動模塊驅(qū)動兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)
14、15和割草電機(jī)11;所述電源模塊為控制器提供5V電源，為電機(jī)驅(qū)動器提供24V電源。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自動避障智能割草機(jī)器人，其特征在于，包括割草機(jī)器人本體和控制系統(tǒng);所述割草機(jī)器人本體包括儲草箱體(1)、割草斗箱體(22)、觸摸屏(2)、左前輪(4)、右前輪(16)、左后輪(3)、右后輪(17)、左步進(jìn)電機(jī)(14)、右步進(jìn)電機(jī)(15)、送草滾筒(5)、支架(6)、順草滾筒(7)、傳動裝置(8)、割草刀(9)、超聲波傳感器(10)、割草電機(jī)(11)、第一皮帶(12)、第二皮帶(13 )、兩個(gè)陀螺儀(18、19)、左前CCD攝像頭(20 )、右前CCD攝像頭(21)、左后CCD攝像頭(24)、右后CXD攝像頭(23);所述觸摸屏(2)安裝在儲草箱體(I)的頂部，兩個(gè)陀螺儀(18、19)安裝在觸摸屏(2)底部;所述左前輪(4)、右前輪(16)、左后輪(3)、右后輪(17)以及左步進(jìn)電機(jī)(14)、右步進(jìn)電機(jī)(15)固定在儲草箱體(I)上，兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動左前輪(4)、右前輪(16)運(yùn)動;若干超聲波傳感器(10)裝在儲草箱體(I)四周且均勻分布;所述割草斗箱體(22)安裝在儲草箱體(I)的前端，所述割草刀(9)裝在割草斗箱體(22)前端，割草電機(jī)(11)裝在割草斗箱體(22)右前側(cè)，通過傳動裝置(8)帶動割草刀(9)往復(fù)運(yùn)動;順草滾筒(7)通過兩個(gè)支架(6)固定在割草斗箱體(22)上，通過第一皮帶(12)傳動實(shí)現(xiàn)草的定向傳輸，所述送草滾筒(5)裝在割草斗箱體(22)上，其上有螺旋曲面，通過第二皮帶(13)帶動旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)把草從割草斗箱體(22)傳輸?shù)絻Σ菹潴w(I)，避免割完的草凌亂的散落在草坪上；四個(gè)CCD攝像頭(20、21、23、24)裝在儲草箱體(I)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動避障智能割草機(jī)器人，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括一個(gè)主控制器、傳感器數(shù)據(jù)處理器、電機(jī)驅(qū)動模塊、人機(jī)交互模塊和電源模塊;主處理器與傳感器數(shù)據(jù)處理器、電機(jī)驅(qū)動模塊、人機(jī)交互模塊、電源模塊連接;傳感器數(shù)據(jù)處理器與陀螺儀、超聲波傳感器、CCD攝像頭連接;驅(qū)動器分別與行走電機(jī)、割草電機(jī)連接;所述傳感器數(shù)據(jù)處理器處理陀螺儀(18、19)和四個(gè)CCD攝像頭(20、21、23、24)的信息，通過陀螺儀(18、19)控制割草機(jī)器人本體的位姿，通過四個(gè)CCD攝像頭(20、21、23、24)獲得的信息來調(diào)整割草機(jī)器人本體的運(yùn)動狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)割草操作;通過超聲波傳感器(10)獲得的信息實(shí)現(xiàn)割草機(jī)器人本體的避障操作;所述電機(jī)驅(qū)動模塊驅(qū)動兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)(14、15)和割草電機(jī)(11);所述電源模塊為控制器提供5V電源，為電機(jī)驅(qū)動器提供24V電源。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種自動避障智能割草機(jī)器人，包括割草機(jī)器人本體和控制系統(tǒng)；所述割草機(jī)器人本體包括儲草箱體、割草斗箱體、觸摸屏、左前輪、右前輪、左后輪、右后輪、左步進(jìn)電機(jī)、右步進(jìn)電機(jī)、送草滾筒、支架、順草滾筒、傳動裝置、割草刀、超聲波傳感器、割草電機(jī)、第一皮帶、第二皮帶、兩個(gè)陀螺儀、左前CCD攝像頭、右前CCD攝像頭、左后CCD攝像頭、右后CCD攝像頭。智能避障割草機(jī)器人運(yùn)動時(shí)，對其周邊環(huán)境及方向信息進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換、處理、融合，將獲得周邊環(huán)境信息及位姿信息反饋到行走電機(jī)驅(qū)動模塊使其調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動控制，從而實(shí)現(xiàn)良好的割草效果。
【IPC分類】G05D1/02, A01D34/00, A01D43/06
【公開號】CN205336853
【申請?zhí)枴緾N201620004088
【發(fā)明人】宗殿棟, 郭晶, 李衛(wèi)成, 汪地
【申請人】上海大學(xué)
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年1月6日