割草机器人的制作方法

本实用新型涉及一种割草机器人，尤其涉及一种具有防护装置的割草机器人。

背景技术：

割草机机器人均具有自动行走、智能避障、在一定范围内工作等特点，同时，具备自动返回充电、安全检测和电池电量检测等，具备一定爬坡能力，尤其适合家庭庭院、公共绿地等场所的草坪修剪维护。割草机机器人一般由刀盘、马达、刀片、行走轮、控制系统等结构组成，刀片安装在刀盘上，马达驱动刀盘以带动刀片旋转以实现对草坪的修剪，节省了除草工人的作业时间，减少了大量的人力资源。

现有技术的割草机器人在草地上行走时，设置在割草机器人机身下方的切割机构可能触碰在草地区域活动的人或者动物，进而对人或者动物造成伤害。

在割草机器人的割草刀片周围设置防护机构是已知的。然而，当动物、人或其他异物突破传统防护机构时，割草机器人无法提供进一步地防护措施。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种防护更加全面、更安全的割草机器人。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种割草机器人，包括：机身，安装于机身的工作模块、行走模块以及用于协调工作模块和行走模块的控制模块，所述工作模块包括设置于机身下部的切割机构，所述行走模块包括安装在机身上的行走轮组和驱动所述行走轮组的行走马达，所述割草机器人还包括至少部分活动设置于机身的防护件，所述防护件能够将切割机构四周与外部连通的空间至少部分隔开，所述防护件和机身之间设置距离感应装置，所述防护件的活动范围超过其预设值，触发所述距离感应装置，所述控制模块接收到触发信号控制割草机器人停机。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述行走轮组包括前轮和后轮，所述防护件自所述机身在所述前轮和后轮之间的空间朝下延伸，所述防护件的底部到地面的距离小于所述切割机构的底部到地面的距离。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述防护件包括向机身两侧水平延伸的横板以及与横板垂直设置的竖板，所述竖板下部的宽度大于竖板上部的宽度，所述竖板单向铰接于所述横板，相对所述竖板的初始位置，所述竖板被允许向远离切割机构的方向转动，并且所述竖板被限制向朝向切割机构的方向转动，所述距离感应装置设置在所述竖板和机身之间。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述横板和竖板之间设置复位弹簧，所述复位弹簧提供所述竖板朝向切割机构的方向运动的弹性力。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述防护件包括连接于所述机身的第一护板以及连接于所述第一护板的第二护板，所述第二护板下部的宽度大于第二护板上部的宽度。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，沿着所述割草机器人的前进方向，所述第一护板的前后两侧设置端板，所述端板平行于所述前轮或后轮的切面。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述第一护板包括临近机身的斜部和临近第二护板的直部，所述直部与第二护板平齐。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述第一护板枢转安装于机身，所述第二护板枢转安装于第一护板。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，相对所述第一护板和第二护板的初始位置，所述第一护板和第二护板被允许向朝向切割机构的方向转动，并且所所述第一护板和第二护板被限制向远离切割机构的方向转动。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述第一护板与机壳身之间设有第一弹簧，第一弹簧提供第一护板向远离机壳方向运动的弹性力，所述第一护板和第二护板之间设有第二弹簧，所述第二弹簧提供第二护板向远离机壳方向运动的弹性力。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述第一弹簧和所述第二弹簧为扭转弹簧，且所述第一弹簧的刚度大于第二弹簧的刚度。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述距离感应装置设置在第一护板和机身之间，所述第二护板转动的幅度超过其预设的转动角度，带动第一护板转动，所述第一护板转动的幅度超过其预设的转动角度，触发所述距离感应装置。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述防护件构造为位于所述切割机构前方的防护栏，所述防护栏枢转连接于机身并且构造为栅栏状。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述防护栏沿着竖直方向包括上段和下段，所述上段枢转连接于机身，所述下段枢转连接于所述上段。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述距离感应装置设置于上段和机身之间，所述下段转动的幅度超过其预设的转动角度，带动上段转动，所述上段转动的幅度超过其预设的转动角度，触发距离感应装置。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述割草机器人还包括设置于机身上且位于所述防护栏之前的前护栏，所述前护栏构造为栅栏状，所述前护栏的梳齿密度小于所述防护栏的梳齿密度，所述前护栏的每个梳齿的宽度大于所述防护栏的每个梳齿的宽度。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述割草机器人还包括位于所述切割机构前方的前护栏，所述前护栏固定连接于机身并且构造为栅栏状。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述距离感应装置包括开关和触发件，所述开关设置在机身上，开关的触点与所述防护件相对应，所述触发件设置在开关的触点与防护件之间，所述触发件的一端与开关的触点或防护件连接。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述割草机器人还包括环绕所述切割机构设置的防护档板，沿着所述割草机器人的前进方向，所述防护档板自所述切割机构的两侧面和后面对切割机构形成三面包围。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述防护档板包括位于其上下两端的上翻边和下翻边，所述上翻边相对切割机构朝外翻，所述下翻边相对切割机构朝内翻，所述防护档板通过上翻边固定安装于机身下表面。

作为本实用新型一实施方式的进一步改进，所述防护档板安装于所述切割机构，所述防护档板能够随着切割机构一起相对于机身的位置进行调整。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的割草机器人通过设置距离感应装置，可以防止割草机器人进行割草作业时，对误进入切割区域的人或者动物造成伤害。

附图说明

图1是本实用新型优选的第一实施方式中割草机器人的立体示意图；

图2是图1中的割草机器人的剖视示意图；

图3是图2中沿A-A线的剖视图，图中隐藏了行走轮；

图4是图3中的侧防护件的立体图；

图5是图4中的侧防护件的侧视分解图；

图6是本实用新型优选的第二实施方式中割草机器人的立体示意图；

图7是图6中的割草机器人的剖视示意图；

图8是图7中的防护件的立体图；

图9是图6中的割草机器人采用另一种防护件的示意图；

图10是图9中的割草机器人的剖视示意图；

图11是图9中的割草机器人与防护机构的分解示意图；

图12是本实用新型优选的第三实施方式中割草机器人的示意图；

图13是图12中的防护栏的立体图；

图14是图12中的割草机器人采用另一种结构形式的防护栏的立体图；

图15是本实用新型优选的第四实施方式中割草机器人的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

参照图1到图3所示，本实用新型优选的实施例中，割草机器人用于在地面上自动行走和工作，通过使用无绳电源提供行走以及工作能量，如电池包、太阳能电池板等，当然也可使用有线电源连接市电供电。割草机器人包括机身10、安装于机身10的用于修剪草坪的工作模块以及行走模块，行走模块用于行走和转向，工作模块包括切割马达21、与切割马达21连接的传动轴以及与传动轴配接的切割机构22。另外，割草机器人还包括控制模块，用于协调工作模块和行走模块，控制模块能够使割草机器人在无人看守的情况下自动在草坪上行走并割草。在本实用新型的描述中，除非另外指出，涉及的方向术语，如前、后、左、右、上和下等，都是以如图1 所示的割草机器人正常前进行驶时的方向为参照。

如图2所示，机身10包括位于割草机器人上部的机壳11以及位于割草机器人下部的底盘12，底盘12连接于机壳11，底盘12下表面大致中心的位置设有一凹部，凹部大致中心位置设有一通孔。切割马达21优选为切割电机，切割机构22包括刀片支架221以及安装在刀片支架上的刀片222。切割电机固定在底盘12上表面大致中心位置，与底盘12上的凹部相对应。切割电机的输出轴向下穿过凹部上的通孔，刀片支架221安装在底盘12下表面的凹部，与切割电机的输出轴连接并随其旋转。刀片222位于刀片支架221的周边，随刀片支架221旋转。当然，切割机构也可以是直接由切割电机驱动的切割刀片、切割线等能够实现对草坪进行修剪的切割元件。割草机器人还可以设置自动或手动进行割草高度调节的装置，用于调节刀片到地面的距离，从而控制草坪的留茬高度。

割草机器人的行走模块包括行走轮组以及驱动行走轮组的行走马达。其中，行走轮组安装于底盘12上。本实施例中，行走轮组包括四个行走轮31a、31b、32a、32b，分别为设置在机身前部两侧的前行走轮31a、31b和设置在机身后部两侧的后行走轮32a、32b，每个行走轮具有相互独立的轮轴。沿着割草机器人或者行走机构的前进方向，分别为前行走轮31a、31b和后行走轮32a、32b，其中，行走马达通过传动机构使得位于同一侧的行走轮实现同步传动，即左前行走轮31a与左后行走轮32a同步，右前行走轮31b与右后行走轮32b同步。具体的，行走马达包括两个，两个行走马达前置或者后置，也可以一个前置一个后置，每个行走马达通过带传动的方式能够驱动同一侧的行走轮实现同步传动，如此可不设转向机构，利用左行走轮与右行走轮的转速差进行转向。当然，也可以使用四个行走马达分别驱动四个行走轮。行走轮组只是本实施例中优选的方式，本领域技术人员很容易能够想到，行走轮也可以采用履带式或者其他可以实现行走的方式。

割草机器人在行走工作的时候通过导航定位系统来确定自身的位置以及进行路径规划，导航定位系统包括信号收发装置、转台电机以及信号反射装置，信号反射装置通常在机器人的工作区域预先放置，如信号反射装置可以是若干反光件，反光件在割草机器人工作区域的坐标是已知的，信号收发装置设置于割草机器人的机身内，信号收发装置可以是光束发射器和光束接收器，割草机器人在行进的过程中，转台电机以一定的角速度360°驱动信号收发装置水平向外部发射旋转的扫描光束，扫描光束扫过每个预置的反光件时，反光件形成平行于扫描光束的反射光束。光束接收器接收反射光束，同时割草机器人具有角度传感器能够检测扫描光束和机器人航行方向上的夹角。割草机器人的控制模块包括中央处理器，和预置在存储器中的导航算法，中央处理器利用已知的反光件坐标和夹角能够计算出当前机器人在工作区域所处的坐标。随着机器人的航行和光束扫描的过程中央处理器不断重新计算机器人当前所处的坐标。同时中央处理器能够根据当前坐标和预置在存储器中的导航算法控制割草机器人的行进路径，或者说是控制割草机器人的移动方向和速度。

上述的导航定位系统仅为本实施例中优选的方式，割草机器人也可以采用其它定位系统，如GPS定位系统，DGPS定位系统等等。

本实施例中，割草机器人还包括有防护机构，图1到图5示出了防护机构的第一实施方式，如图1所示，防护机构包括设置于机身两侧的防护件50，这里的两侧指的是沿着割草机器人的前进方向，位于割草机器人的左右两侧，即防护件能够将切割机构两侧与外部连通的空间至少部分隔开，也就是说防护件可以是板状、网状、栅格状等等，不影响空气流通但是可以阻挡异物。具体的，防护件50设置在底盘12两侧，以左侧为例进行说明，防护件50是从左前轮31a与左后轮31b之间由底盘12大致向下延伸的挡板，防护件50底部到地面的距离小于切割机构22底部到地面的距离。

进一步地，防护件50包括连接在一起的横板51和竖板52，其中横板51构造为从左前轮31a与右后轮31b之间由底盘12大致水平向左延伸的挡板；竖板52构造为从横板51左侧大致竖直向下延伸的挡板，其中竖板52下部的宽度大于上部的宽度，竖板52底部到地面的距离小于切割机构22底部到地面的距离。优选的，横板51与竖板52之间可以设置为单向铰接，即相对竖板52的初始位置，竖板52只可以向远离切割机构22的方向摆动，不但可以防止人、动物从侧面进入切割机构22，当一侧行走轮通过凸起地面或石块时，防护件50能够通过向外侧摆动增加其下部与地面的距离，进而顺利地通过该凸起地面或石块，不会被卡住。更进一步地，可以在横板51与竖板52之间设置复位弹簧，复位弹簧提供给竖板52朝向切割机构22的方向向初始位置运动的弹性力，这样，当竖板向远离切割机构22的方向摆动，通过复位弹簧的作用可以实现更可靠的复位。

如图2到图5所示，为本实用新型割草机器人的防护机构中的防护件的另一种结构形式，防护机构包括设置于机身两侧的防护件50a，其中防护件50a包括连接在一起的第一护板53和第二护板54。第一护板53包括侧板530和设置于侧板两端的端板531，侧板530沿着机身10向下延伸，侧板530大致平行于割草机器人的前进方向，端板531大致平行于行走轮的切面或者行走轮的旋转轴线。其中，侧板530包括临近机身10的斜部532和相对远离机身的直部533，斜部532枢转安装于底盘12，而第二护板54枢转安装于直部533，并且直部533与第二护板54平齐。具体的，在斜部532上端设有第一轴534，底盘12上设有第一轴孔121，将第一轴534安装到第一轴孔121使得第一护板53能够相对底盘12旋转。直部533下端设有第二轴535，第二护板54上端设有第二轴孔541，通过第二轴535与第二轴孔541的配合使得第二护板54能够相对第一护板53旋转。

以左侧为例，第一轴孔121设置于左前轮31a与左后轮32a之间的机壳11或底盘12的外表面，第一轴孔121在下方设有宽度略小于第一轴534直径的开口，开口的左侧壁抵靠第一护板53对其限位，第一轴534通过开口安装在第一轴孔121内。第一护板53与机壳11或底盘12之间设有第一弹簧536，第一弹簧536给予第一护板53向远离机壳11方向旋转的力，使得第一护板53的斜部532向左下方延伸，直部533大致竖直向下延伸。第二轴535安装在第二轴孔541内，第一护板53和第二护板54之间设有第二弹簧546，第二弹簧546给予第二护板54向远离机壳11方向旋转的力，第一护板53底部与第二护板54顶部抵靠限位，使第二护板54大致竖直向下延伸。在不受外力时，即初始位置，第一护板53的直部533和第二护板54与行走轮的外沿大致平齐。

进一步地，第一弹簧536和第二弹簧546均为扭转弹簧，且第一弹簧536的刚度大于第二弹簧546的刚度，当人的手/脚或动物试图进入切割机构22区域时，第二护板54先向内旋转，第一护板53再向内旋转。由于有弹簧的作用，使人或动物感到阻力而放弃进入，同时能够对外力进行缓冲，减小外力对割草机器人的影响。

另外，防护件50a的斜部532靠近顶端设有距离感应装置90，当防护件50a触碰到动物、人或其他影响机器正常工作的物体时，第二护板54摆动幅度超过其预设的摆动角度，带动第一护板53摆动，进而触发距离感应装置90，控制模块控制割草机器人使停机。距离感应装置的设置使得割草机器人在防护结构被突破时保证不发生误伤。具体地，距离感应装置包括开关和触发件，其中，开关可以设置在底盘12上，开关的触点与第一护板53相对应，触发件设置在开关的触点与第一护板53之间，触发件的一端与开关的触点或第一护板53连接。优选的，触发件构造为弹簧，使用弹簧可以保护开关不被冲击力损坏。当然，距离感应装置还可以选用接近开关或其他能够将距离变化转化为控制模块可处理信号的装置。

如图6到图11所示，为本实用新型割草机器人的防护机构的第二实施方式，本实施方式中，防护机构包括设置于机身下部的防护件，防护件构造为对切割机构进行三面包围的防护挡板60，在割草机器人的前进方向不包围。防护挡板60固定安装在底盘12下表面，从两侧面和后面环绕切割机构。具体地，防护挡板60构造为截面为U型的挡板，防护挡板60包括上翻边61和下翻边62，其中上翻边朝外翻，上翻边包括螺钉孔，用来与底盘12连接；下翻边朝内翻。防护挡板60将切割机构22三面包围，从而更加严密的防止人或动物或者其它异物从侧面和后面进入切割机构22的工作区域，防止造成伤害或者对割草机器人造成损坏。

如图9到图11所示，为防护件优选的另一种结构形式，防护机构包括设置于机身下部的防护挡板60a，防护挡板60a也为三面包围的防护件，与上述防护挡板60的区别是，防护挡板60a安装在切割机构22上，如安装在刀片支架221上，可以与切割机构22同步上升、下降或摆动。如此，能够保证切割机构22在上升、下降或摆动时不会露出到防护结构外面，增强了保护效果。

如图12到图14所示，为本实用新型割草机器人的防护机构的第三实施方式，本实施方式中，防护机构还包括防护栏70，防护栏70大致呈栅栏状，设置在切割机构22的前方，通过第三轴701铰接在底盘12前部，可在割草机器人前进/后退方向围绕第三轴701摆动，也就是说防护件能够将切割机构前侧与外部连通的空间至少部分隔开，既不影响被切割的草进入切割区域，又能够有效的阻挡异物。进一步地，在防护栏70上设有距离感应装置，当防护栏摆动超过预设角度时，控制模块使割草机器人停机。

参照图14并配合10所示，本实用新型割草机器人的防护栏的另一种结构形式，防护栏70a通过上段框架和下端框架分成上段71和下段72，上段71通过第四轴711与底盘12铰接，下段72通过第五轴712与上段71铰接，上段71设有距离感应装置90，下段72设有最大摆动角度。当下段72在待修剪的草的作用下轻微摆动时不触发停机；当防护栏70a触碰到动物、人或其他影响机器正常工作的物体时，下段72摆动幅度超过其预设的摆动角度，带动上段71摆动，进而触发距离感应装置，自动控制系统使停机。距离感应装置的设置使得割草机器人在传统防护结构被突破时保证不发生误伤。前翼防护结构使用铰接，可有效防止草的纠缠、打结，亦可有效摆脱石块、地面不平整等障碍。

具体地，距离感应装置包括开关和触发件。其中，开关设置在底盘12上，开关的触点与防护栏70a的上段71相对应，触发件设置在开关的触点与防护栏70a的上段71之间，触发件的一端与开关的触点或防护栏70a的上段71连接。进一步地，触发件构造为弹簧，能够保护开关不被冲击力损坏。当然，距离感应装置还可以选用接近开关或其他能够将距离变化转化为自动控制系统可处理信号的装置。

如图15所示，为本实用新型割草机器人的防护机构的第四实施方式，本实施例中，在防护栏70a前方设置前护栏80。前护栏80固定安装在底盘12或机壳11前端，或与底盘12或机壳11一体成型。前护栏80的梳齿比防护栏70、70a更粗、更稀疏，用于对机器人前进方向的草进行初步梳理，进一步地防止草的缠绕、打结。

上述实施方式中，每个实施方式可以单独使用或者多个实施方式结合使用，如不同结构的侧防护件之间可以相互结合，不同结构的侧防护件可以和不同结构的防护栏之间相互结合，从而使得防护机构具有多种组合。另外，上述距离感应装置设置的目的是保护人/动物不接触切割机构，除此之外机身上还可以另外设置其它距离传感器或者障碍检测传感器，只要机身距离障碍物一定距离即触发传感器。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。