避障装置及割草机器人的制作方法

本实用新型涉及智能避障及割草设备的技术领域，尤其是涉及一种避障装置及割草机器人。

背景技术：

随着工业的快速发展，关于智能化设备也越来越受到人们的关注，超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便、计算简单、易于做到实时控制，测量精度较高的优势，广泛应用于智能化设备中。

超声波传感器的工作原理为，发射高频超声波，在遇到障碍物时发生像光一样的反射和散射，在经过多次发射之后再回到超声波检测端口会产生较严重的路程差，从而影响对距离的检测，进而影响对障碍物的准确定位。

目前，已有的避障方案很多，但基本是单纯从某一方面考虑，综合的避障也是基于某一个领域的混合，并没有基于电子和结构方面综合考虑的避障方案，由此，其避障功能也会受到一定限制。

现有技术中的一些超声波采用同排设置，虽然安装、使用简单，但空白部分较多，有可能漏掉一些障碍物；现有技术中的一些还采用红外避障技术，然而，在强光下红外线会受太阳光干扰，不适用于室外避障。

基于以上问题，提出一种避障效果较好的装置显得尤为重要。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的在于提供一种避障装置，以缓解现有技术中超声波同排设置容易漏掉障碍物，红外避障容易受光线干扰的问题。

本实用新型的第二目的在于提供一种割草机器人，以缓解现有技术中的割草机器人避障效果不理想的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术手段为：

本实用新型提供的一种避障装置包括装置本体，所述装置本体用于安装在需要避障的基体上；

所述装置本体包括罩体、超声波发生器和红外线传感器；所述罩体的端部设置有喇叭口结构，且多组所述红外线传感器排布在所述喇叭口结构的底部，多组所述超声波发生器设置在所述喇叭口结构的侧壁上；

所述喇叭口结构的开口设置为20°－140°。需要说明的是，该开口指喇叭口结构相对称的两侧面或者两侧面的切面之间的夹角。

作为一种进一步的技术方案，所述喇叭口结构包括底面和侧面；

所述底面上开设有多个用于安装所述红外线传感器的第一开孔；

所述侧面上开设有多个用于安装所述超声波发生器的第二开孔。

作为一种进一步的技术方案，所述底面与侧面之间的夹角为120°－150°。需要说明的是，当侧面为平面时，指底面与侧面之间的夹角，当侧面为曲面时，指侧面在某处的切面与底面之间的夹角。

作为一种进一步的技术方案，所述喇叭口结构的横截面采用矩形，且所述红外线传感器沿着所述矩形长度方向间隔布置，所述超声波发生器布置在所述矩形长度方向两侧的侧面上。

本实用新型提供的一种割草机器人包括割草机器人主体以及权利要求1－4任一项所述的避障装置；

所述避让装置安装于所述割草机器人主体的前部。

作为一种进一步的技术方案，所述割草机器人主体包括壳体、支撑架、行走装置、割草装置以及电控装置；

所述行走装置、所述割草装置及所述电控装置均设置在所述支撑架上，所述壳体扣装在所述支撑架上；

所述避障装置设置于所述壳体的前端处，所述超声波发生器、所述红外线传感器均与所述电控装置电连接。

作为一种进一步的技术方案，所述壳体前端还设置有起到安全作用的触碰开关，且所述触碰开关与所述电控装置电连接。

作为一种进一步的技术方案，所述行走装置包括行走电机和行走主动轮，所述行走电机与所述行走主动轮传动连接；

所述壳体的底部设置有与所述行走主动轮配合使用的行走从动轮。

作为一种进一步的技术方案，所述行走主动轮上设置有内齿结构，所述割草装置的输入端设置有与所述内齿结构相啮合的第一齿轮；

所述行走主动轮旋转时，依次通过所述内齿结构和所述第一齿轮带动所述割草装置作业。

作为一种进一步的技术方案，所述行走电机的转轴上设置有第二齿轮，且所述第二齿轮与所述内齿结构相啮合。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种避障装置及割草机器人所具有的技术优势为：

本实用新型提供的一种避障装置，包括装置本体，该装置本体用于安装在需要避障的基体上；其中，该装置本体包括罩体、多组超声波发生器和多组红外线传感器，该罩体的端部设计呈喇叭口结构，而多组红外线传感器排布在喇叭口结构的底部，多组超声波发生器设置在喇叭口结构的侧壁上；并且，喇叭口结构的开口设置为20°－140°。

进一步的，喇叭口结构的开口设计为20°－140°，相应的，相对设置的各组超声波发生器所发出的超声波中心线之间的夹角范围为40°－160°，且罩体的底面与侧面之间的夹角范围为100°－160°；这样一来，相对设置的各组超声波发生器发出的超声波则能够在罩体前方一定距离处形成交叉区域，从而能够对交叉区域内的障碍物进行识别，且能够对超声波发射方向的障碍物进行识别，以此提升检测障碍物的能力。

进一步的，通过将红外线传感器设置在喇叭口结构的底部，使得喇叭口结构能够对红外线传感器进行遮挡，有效缓解外部阳光直接照射在红外线传感器上而对其产生干扰，进而影响检测障碍物精度的问题。

并且，通过红外线传感器与超声波发生器协同作用，不仅能够通过红外线传感器对前方的障碍物进行检测，还能够通过超声波发生器对斜前方的障碍物进行检测，且通过超声波交叉而增大识别区域和识别精度，进而在罩体前方形成两道检测网，提升了整个避让装置的检测效率。

本实用新型提供的避障装置具有以下优点：1、通过喇叭口结构的设置，使相对设置的超声波发生器所发出的超声波交叉对射，从而增大识别区域面积，提高识别精度，且在达到同样的检测效果前提下，减少了超声波发生器的数量，；2、通过喇叭口结构的设置，能够对红外线传感器进行遮挡，有效缓解了阳光对红外线传感器的干扰，优化了红外线传感器在室外的效能，提高了检测精度；3、通过超声波与红外线的配合使用，有效解决了近处存在检测死角的问题；

本实用新型提供的一种割草机器人，包括割草机器人主体以及上述避障装置，该避障装置安装在割草机器人主体的前部，通过避障装置能够使割草机器人成功避开障碍物且实现顺利割草，提高割草机器人的避障效果；除此以外，该割草机器人所达到的技术优势及效果还包括上述避障装置所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中超声波发生器采用同排设置方式的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种避障装置的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的避障装置采用交叉对射方式的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的安装有避障装置的割草机器人的结构示意图；

图5为图4所示的割草机器人中行走装置与割草装置的装配示意图。

图标：100－罩体；110－喇叭口结构；111－底面；112－侧面；200－超声波发生器；300－红外线传感器；400－壳体；410－触碰开关；420－行走从动轮；500－支撑架；600－行走装置；610－行走电机；611－第二齿轮；620－行走主动轮；621－内齿结构；700－割草装置；710－第一齿轮；720－滚刀。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

具体结构如图1－图5所示。

本实施例提供的一种避障装置，包括装置本体，该装置本体用于安装在需要避障的基体上；其中，该装置本体包括罩体100、多组超声波发生器200和多组红外线传感器300，该罩体100的端部设计呈喇叭口结构110，而多组红外线传感器300排布在喇叭口结构110的底部，多组超声波发生器200设置在喇叭口结构110的侧壁上；并且，喇叭口结构110的开口设置为20°－140°。

进一步的，喇叭口结构110的开口设计为20°－140°，相应的，相对设置的各组超声波发生器200所发出的超声波中心线之间的夹角范围为40°－160°，且罩体100的底面111与侧面112之间的夹角范围为100°－160°；这样一来，相对设置的各组超声波发生器200发出的超声波则能够在罩体100前方一定距离处形成交叉区域，从而能够对交叉区域内的障碍物进行识别，且能够对超声波发射方向的障碍物进行识别，以此提升检测障碍物的能力。

进一步的，通过将红外线传感器300设置在喇叭口结构110的底部，使得喇叭口结构110能够对红外线传感器300进行遮挡，有效缓解外部阳光直接照射在红外线传感器300上而对其产生干扰，进而影响检测障碍物精度的问题。

并且，通过红外线传感器300与超声波发生器200协同作用，不仅能够通过红外线传感器300对前方的障碍物进行检测，还能够通过超声波发生器200对斜前方的障碍物进行检测，且通过超声波交叉而增大识别区域和识别精度，进而在罩体100前方形成两道检测网，提升了整个避让装置的检测效率。

本实施例提供的避障装置具有以下优点：1、通过喇叭口结构110的设置，使相对设置的超声波发生器200所发出的超声波交叉对射，从而增大识别区域面积，提高识别精度；2、通过喇叭口结构110的设置，能够对红外线传感器300进行遮挡，有效缓解了阳光对红外线传感器300的干扰，提高了检测精度。

本实施例的可选技术方案中，喇叭口结构110包括底面111和侧面112；底面111上开设有多个用于安装红外线传感器300的第一开孔；侧面112上开设有多个用于安装超声波发生器200的第二开孔。

本实施例中，为安装红外线传感器300和超声波发生器200，分别在喇叭口结构110的底面111和侧面112开设第一开孔和第二开孔，并将红外线传感器300安装在第一开孔中，且红外线传感器300发出的红外线能够从第一开孔射出，以便于能够识别位于基体前方的障碍物；同样的，将超声波发生器200设置在第二开孔处，且超声波能够从第二开孔射出，由于相对的侧面112之间设置有一定夹角，使得从相对侧面112上的第二开孔中射出的超声波能够相互交叉，并在基体的前方形成对射、交叉区域，使得位于该区域内的障碍物更容易被识别，提高了避障效果。

本实施例的可选技术方案中，底面111与侧面112之间的夹角为120°－150°。

需要指出的是，当底面111与侧面112之间的夹角范围为120°－150°时，相应的，相对设置的两组超声波发生器200之间的夹角范围为60°－120°，使得在60°－120°之间形成交叉区域，提升了检测障碍物的能力；而每组超声波发生器200发出的超声波存有一定角度，由此，可以检测到基体斜前方的障碍物，并作为转向的依据。

本实施例的可选技术方案中，喇叭口结构110的横截面采用矩形，且红外线传感器300沿着矩形的长度方向间隔布置，超声波发生器200布置在矩形长度方向两侧的侧面112上。

考虑到实际基体的形状、安装情况，可以将罩体100前端设计成圆形截面的喇叭口结构110、矩形截面的喇叭口结构110或者其他形状截面的喇叭口结构110；本实施例中实际将避障装置安装在割草机器人的前端处，由此，考虑到割草机器人壳体400的形状以及割草工况，将罩体100设计成矩形横截面的喇叭口结构110，这样一来，超声波发生器200则对称设置在喇叭口结构110长度方向的两侧面112上，红外线传感器300则设置在底部处，通过超声波发生器200和红外线传感器300的配合使用，以及超声波发生器200的设置角度，大大提高了避障装置的工作效率。

本实施例提供的一种割草机器人包括割草机器人主体以及避障装置；避让装置安装于割草机器人主体的前部。

本实施例的可选技术方案中，割草机器人主体包括壳体400、支撑架500、行走装置600、割草装置700以及电控装置；行走装置600、割草装置700及电控装置均设置在支撑架500上，壳体400扣装在支撑架500上；避障装置设置于壳体400的前端处，超声波发生器200、红外线传感器300均与电控装置电连接。

本实施例的可选技术方案中，壳体400前端还设置有起到安全作用的触碰开关410，且触碰开关410与电控装置电连接。

本实施例的可选技术方案中，行走装置600包括行走电机610和行走主动轮620，行走电机610与行走主动轮620传动连接；壳体400的底部设置有与行走主动轮620配合使用的行走从动轮420。

本实施例的可选技术方案中，行走主动轮620上设置有内齿结构621，割草装置700的输入端设置有与内齿结构621相啮合的第一齿轮710；行走主动轮620旋转时，依次通过内齿结构621和第一齿轮710带动割草装置700作业。

本实施例的可选技术方案中，行走电机610的转轴上设置有第二齿轮611，且第二齿轮611与内齿结构621相啮合。

本实施例中，将上述避让装置应用在割草机器人上，具体安装在壳体400的前端处，且避障装置与电控装置连接，以实现避障装置、电控装置、行走装置600相互配合使用，达到割草作业过程中避开障碍物的目的。进一步的，为了能够将草和障碍物区分开，本实施例中还可以在电控装置中预先设定一参考值，该参考值即为设定的障碍物的宽度/直径尺寸，通过超声波和红外线的配合使用能够得知识别物体的尺寸，包括宽度/直径等，然后将识别物体的尺寸传输至电控装置，并由电控装置将识别的尺寸与设定的参考值进行对比；当识别的尺寸大于设定的参考值，判定为障碍物，由此，控制行走电机610进行相应的运动，进一步控制两侧的行走主动轮620做出相应的转速，进而实现转向的目的；当识别的尺寸小于设定的参考值时，判定为草，此时，控制割草机器人继续向前方行走，进行割草过程；另外，当物体可移动时，通过交叉的超声波同样能够识别。

需要说明的是，关于电控装置如何识别、感知超声波发生器200和红外线传感器300的信号，如何对比、判定、控制行走电机610旋转，以及超声波和红外线如何识别物体的尺寸等，均可以与现有技术相似，可以参考中国专利CN205336853U、CN206460244U等，此处不进行详细阐述。

具体为，本实施例中的行走装置600和割草装置700采用同一动力来源，即行走电机610通过第二齿轮611带动内齿结构621旋转，以实现行走主动轮620旋转，并由行走主动轮620和行走从动轮420相互配合实现整个割草机器人的行走；并且，内齿结构621带动第一齿轮710旋转，而第一齿轮710则能够带动割草装置700旋转，由此实现了在行走过程中割草的过程。本实施例中，割草装置700包括滚刀720，第一齿轮710则与滚刀720的转轴传动连接，当内齿结构621带动第一齿轮710旋转时，由第一齿轮710同步带动滚刀720旋转，以实现割草。

本实施例提供的一种割草机器人，包括割草机器人主体以及上述避障装置，该避障装置安装在割草机器人主体的前部，通过避障装置能够使割草机器人成功避开障碍物且实现顺利割草，提高割草机器人的避障效果；除此以外，该割草机器人所达到的技术优势及效果还包括上述避障装置所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。