智能割草机的制作方法

专利名称：智能割草机的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种智能割草机。特别是涉及ー种具有电池包安装系统的智能割草机。
背景技术：
割草机是ー种草坪修整工具，通常包括轮组、机壳和切割系统，能够在草坪上行驶并切割草地。目前，割草机主要使用汽油发动机或者交流市电系统作为切割的动力，依靠人力推动在草坪上来回行走来完成对草地的护理修剪。但是，使用汽油发动机时，会产生燃烧废气，并且还会发出很大的噪音，对操作者和工作环境造成严重、多重的污染，尤其是割草机工作的区域通常是家庭草地，公共緑地等，对公众的生活质量的影响严重。而使用市电作为动カ的割草机需要连上电缆工作，使用范围受到限制，且具有一定危险性。并且，无论汽油式割草机或市电割草机，推动其割草的劳动强度均较大。 鉴于现有技术存在上述的缺陷，对污染小、使用轻松的割草机的潜在需求一直存在，直流电源割草机、自驱割草机和全自动智能机器人割草机早已为业界所知，但由于技术上的限制，上述解决方案长时间以来停留在概念阶段。近来，得益于电池技术和计算机技术的迅速发展，商用的直流割草机和智能割草机开始出现。直流割草机通常具有可拆卸的电池，电池耗尽后需要人工取下电池，带回充电器充电。而割草机单次充电可工作时间较短，往往难以完成一次割草作业，这样，直流割草机需要操作者频繁人工搬动为其充电，再加上电池的重量较重，造成使用体验不佳。而智能割草机的电池均为固定内置于割草机壳体中，不能取出，在电池耗尽后，割草机会自动返回充电站充电。但众所周知，当循环充电次数达到一定值后，电池会到达其使用寿命，割草机将无法继续工作，需要更换电池。更换电池包要打开壳体，这需要专业人员和专业工具，并且操作繁琐，増加了更换电池包的直接成本和时间、人力等间接成本。而且，更换电池包时最终用户需要将整个割草机退回厂商或售后服务点，运输极不方便，此外，这段时间内，智能割草机将无法继续工作。综上，和割草机一体化的电池包存在较多的缺陷。然而，出于各种原因，各类直流エ业机器人的电池包仍然都是内置的，因为智能机器人的电系统的复杂度和精密度远较普通割草机复杂，对封闭性的要求高出很多，将智能割草机的电池设置为可拆卸式存在困难。智能割草机的整体集成程度高，并且在工作时是自行在草坪上巡回，无人值守，需要具备比普通割草机高的防尘防水性能，这些要求和设置可拆卸的电池包产生了矛盾。首先，业界习惯认为，设置可拆卸电池包就需要在壳体上用户易于接触和操作的部分设置电池容纳空间、电池安装快拆结构，电路接ロ等部件，而这些用户易接触部分原本应该设置操控面板，急停按钮，显示屏等智能割草机上的关键的人机交互界面，这就构成了冲突。其次，可拆卸电池会降低智能割草机整体的完整性，影响整个电系统的封闭性，増加设计难度，且更易在使用中损坏，在割草机本身工作的強度和环境恶劣程度都是较高的情况下尤其如此。例如，在长时间的颠簸工作、或多次遇到障碍碰撞、或下雨淋湿后，可拆卸的电池包和其他外露的连接件容易断开或短路，造成机器故障。第三，可拆卸的电池包存在很大的失窃风险。

发明内容
本发明的目的在于提供ー 种电池更换方便且连接稳定的智能割草机。本发明提供了ー种智能割草机，用于在地面上自动行走和割草，包括壳体，壳体内中空形成收容腔，壳体包括在切割时靠近地面的壳体底部和相対的壳体顶部；安装在收容腔中的切割马达；安装在收容腔中的行走马达；安装于壳体底部，被所述切割马达驱动进行旋转切割工作的切割件；连接于壳体上，被所述行走马达驱动，带动割草机行走的轮组；为智能割草机提供能量的电池包，智能割草机还包括设置于壳体外的电池仓；将电池包固定于电池仓中的电池包安装系统。优选的，所述电池仓的开ロ位于所述壳体底部或顶部。优选的，所述割草机还包括连接切割马达和行走马达的控制系统，所述控制系统包括控制器和存储器，所述控制器根据预置于存储器中的程序控制切割马达和行走马达动作。优选的，所述割草机包括还充电电极，所述充电电极的一端能够连接外部充电电源，另一端连接电池包以为电池包充电。优选的，所述控制系统还包括位于充电电极和电池包之间的充电控制元件，所述控制系统可选择的导通或关断充电控制元件，以相应的允许或禁止充电电极向电池包充电。优选的，所述电池包安装系统包括位于电池包上的第一安装部，位于壳体上的第ニ安装部，以及将第一安装部和第一安装部固定在一起的固定结构。优选的，所述第一安装部和第二安装部之间设有密封结构，所述密封结构包括相配连接的密封槽和密封肋，密封槽和密封肋的其中之一位于第二安装部上，密封槽和密封肋的其中另一位于第二安装部上。优选的，所述密封槽和密封肋之间设有密封圏。优选的，所述电池包安装系统包括电连接结构，所述电连接结构包括位于电池仓的壳体电极和位于电池包上的电池包电极,所述壳体电极和电池包电极竖直对接。优选的,所述电池包安装系统包括提起结构,所述提起结构包括位于壳体底部，电池仓旁的提手槽，和位于电池包上的悬置于提手槽中的提手。与现有技术相比，本发明的有益效果是通过将电池包设于壳体壁外的，使得电池包拆装方便，连接稳定，布局紧凑；通过设置位于电池包和电池仓之间的密封结构，保证了电池包外置时的密封性能；通过将电池仓开ロ位于壳体底部，保证了对电池包的防护；通过设置电池包和电池仓之间的互配的插槽插销式的电极连接结构，省去了安装电池包时的布置电连接线的工作，且同样稳定；通过设置提手，使得电池包拆装方便省力，更加人性化，综上，本发明同时满足了电池包的可维护性，结构稳定性，系统封闭性和空间布局的要求，相较现有技术具有明显的优势。


图I是本发明的具体实施方式
的智能割草机的整体立体图。
图2是本发明的具体实施方式
的智能割草机的剖视图。图3是本发明的具体实施方式
的智能割草机的底部立体图。图4是本发明的具体实施方式
的智能割草机的电池包和收容腔的分解示意图。图5是本发明的具体实施方式
的智能割草机的未安装电池包的底部立体图。图6是图5中A部分的放大图。图7是本发明的具体实施方式
的智能割草 机的电池包立体图。I外壳21电池包 41电池仓2控制面板 23安装板 43安装台面3轮组25电池包主体 45提手槽5充电电极 26安装孔46螺孔7壳体27螺柱49收容腔电极9切割马达 31密封肋51密封槽11切割件 33提手15壳体底部 39电池包电极
具体实施例方式以下结合附图详细叙述本发明的具体实施方式
。本具体实施方式
的割草机为智能机器人割草机，其包含提供工作能量的电池包，还包含智能控制系统，能够在无人看守的情况下自动在草坪上行走并割草。当然，割草机也可以为携带电池包的普通的手推式或自驱式割草机。如图I和图2所示，割草机包括壳体7，壳体7具有壳体壁。壳体7包括在切割时靠近地面的壳体底部15和相对的壳体顶部。割草机还包括盖在壳体7的壳体顶部的外壳1，安装在外壳I上的充电电极5，安装在壳体7上的轮组3，安装在壳体7的壳体底部15 (參见图3)的切割件11，安装在壳体7外的电池包21。壳体7由上下两个半壳对接而成，其内部中空形成收容腔,收容腔位于壳体壁内部。收容腔内容纳有多个互相支持的部件,共同支撑割草机的各个功能的实现。继续參照图I和图2，外壳I固定安装在壳体7上，用于为壳体7及其内的工作部件提供第一层防护，并提供了部分用户操作界面。外壳I上设有操作区域2。在本具体实施方式
中，操作区域2上设置有ー个停机按钮和ー个护罩。停机按钮用于强制使割草机停机；护罩可以被打开和关闭，打开后操作者可以接触位于护罩下，壳体顶部上的控制面板和显示屏，控制面板上设有若干按钮，用于设定割草机的具体工作方式，显示屏用于显示割草机的工作状态以及用户交互信息。外壳I上还设有充电电极5，充电电极5电连接收容腔内的工作部件，传递能量和/或信号，主要用于给割草机的电池包21充电。需要指出，外壳I并非必须设置的部件，壳体7上直接设置充电电极、操作区域也是可行的。设置外壳I可以以较简单的形式为割草机提供更好的物理防护，而取消外壳I则可以使得割草机更加小巧紧凑，但需要更好的密封性。壳体7的收容腔中设有切割马达9、行走马达(图未示)以及控制系统。切割马达9连接切割件11，能够驱动切割件11旋转以割草，切割马达9的马达轴可以直接连接和驱动切割件11，也可以通过传动装置，如皮带轮、減速齿轮等间接连接和驱动切割件11。參照图3，切割件11包括一个被马达驱动旋转的刀盘和可枢转的安装在刀盘上的多个刀片组成，切割件11也可以为其它形式，如単独的条形刀片等。行走马达连接轮组3，用于驱动割草机在草坪或其它表面上行走。在本实施例中，轮组3包括两个前轮和两个后轮，两个后轮上各自连接有ー个独立的行走马达，这样，通过控制两个行走马达的速度差，可以控制割草机在原地方便的转向。控制系统是本具体实施方式
的割草机的关键部件，其连接割草机的各个其它工作部件，控制割草机以全自动、无人值守的方式在预定边界范围内的草坪 上行走割草，并在电池电压降低到预定值后自动返回充电站充电。控制系统至少包括控制器，存储器，充电控制元件。控制器用于接收其他部件、各种传感器传递的信号，并发出相应的控制指令；存储器内预置有割草机的控制程序、參数和算法，供控制器调用以进行判断和作出决策；充电控制元件连接控制器，并位于充电电极和电池包之间的充电电路上，能够被控制器控制，可选择的导通或关断，以相应的允许或禁止充电电极向电池包充电。控制系统还可以包括电池包电量检测元件，其探测电池包的剩余电量并将该信息传递给控制器，控制器将该剩余电量信息和内置于存储器内的预设电量值比较，当剩余电量小于预设电量值时，控制器导通充电电路，当剩余电量大于预设电量值时，控制器切断充电电路。当然，电池包电量检测元件也可以直接置于电池包内，这样控制系统内只需要设置相应的信号接收端ロ即可。控制系统还包括用于控制行走方式，边界感应，切割方式，障碍反应的多种元件，其还具有多种端ロ用于连接各种外部传感器，如湿度传感器，边界传感器，提起传感器，角度传感器等，以根据外部信息相应调整割草机的工作模式，在此不再赘述。以上简要介绍了割草机的各个主要部件，下面将结合图3至图7，具体描述本具体实施方式
的电池包安装系统。如图3,电池包21安装于壳体7的壳体底部15上,位于壳体壁外或者收容腔外，即电池包21和壳体7是分体式设置。通过这样的设置，成功地解决了割草机，尤其是智能割草机上，电池包21的易更换性和割草机的其他设计要求之间的矛盾。设置在壳体7壁外使得更换或维修电池包无需打开壳体7，只需将割草机翻转即可拆下电池包21，极大的方便了操作。电池包21设置在壳体底部15则使得电池包的安装系统不会占用割草机上方的、供操作者直接操作的位置，该位置仍可放置控制面板等操作者需要经常操作的元件；并且，位于壳体底部15和位于壳体7内类似，还起到了保护电池包21的用处，避免了雨淋、日照等因素影响电池包寿命。同时，电池包21的位置隐蔽，降低了失窃的风险。电池包21也可以不位于壳体底部，转而位于壳体7的壳体顶部，或者壳体7的侧部。在电池包21位于壳体7的侧部时，操作区域2仍可以位于壳体的顶部，而电池包21以设置在壳体7的侧部后方为佳。在电池包21位于壳体7的顶部时，操作区域2可以移动到壳体7的侧部，其中又以设置在壳体7的侧部后方为佳。以上设置方式均为可行的，重点在于电池包21设置在壳体壁外，从而可以从壳体壁的外部安装和拆卸电池包21。如图4，在本具体实施方式
中，电池包安装系统包括位于壳体底部15上的电池仓41、第二安装部，位于电池包21上的电池包主体25、第一安装部，以及将第一安装部可拆卸的固定在第二安装部上的固定结构。具体的，第一安装部为包围电池包主体25而向外延伸的环状的安装板23，第二安装部为包围电池仓41的，形成于壳体底部的环状的安装台面43。当然，业内人士容易想到，设置其他形式的第一安装部和第二安装部同样是可行的。电池仓41用于收容电池包主体25，它们的形状相配，当电池仓41收容电池包主体25后，安装板23和安装台面43彼此对接，固定结构则将安装台面43和安装板23相互固定在一起。在本具体实施方式
中，电池仓41是形成于壳体底部15外表面的槽,其向壳体7内侧凹陷，如前所述的，安装台面43为环绕电池仓41的，位于电池仓41和壳体底部15之间的ー个台阶面，而安装板23则是从电池包主体25的底面向外延伸出的一圈外缘，其适于安放在台阶面安装台面43中。而固定结构由位于安装台面43上的螺孔46、位于安装板23上的安装孔26以及螺柱27组成。螺孔46，安装孔26以及螺柱27的个数相同，一一对应的螺纹安装以将电池包21安装于电池仓41中。当然，上述的固定结构仅仅是示例性的，业界人士容易想到其他众多可替换的固定结构，如卡扣结构，凸轮锁定结构等等，其不会影响本发明的实施。在本具体实施方式
中，电池仓41是ー个具有四个侧面和ー个底面的收容槽，收容槽的大小和电池包21的电池包主体的大小相当，其开ロ位于壳体底部。然而，电池仓41也 可以是开放性的收容空间，即可以仅有数个导向性、长度小于电池包主体的相应边的长度的侧面，且没有底面，此时电池仓21和壳体7的收容腔相通，然而，此时电池包21仍然是位于壳体7的壁外。在本具体实施方式
中，电池包21的安装板23在安装到位后，其面向地面的外表面称之为安装板底面，该安装板底面从电池包的本体向外延伸未越过切割件11的最低位置。由于切割件11优选的倾斜设置，因此，其切割末端，即刀片旋转到最低点的位置为切割件11的最低位置。安装板23底面基本平齐于电池仓41周围的壳体底部，形成连贯的割草机底部轮廓。为了保证割草机的电系统的封闭性，避免电池包21外置对电池包21和壳体7的密封性能带来的影响。电池包安装系统包括设置于电池仓41和电池包21之间的密封结构。如图5、图6和图7，密封结构包括位于安装台面43上的密封槽51，以及位于安装板23上的密封肋31。密封槽51和密封肋31均形成闭合环，且形状和位置相配，以使得在安装台面43和安装板23对接固定时，密封肋31位于密封槽51中，通过卡接形成曲颈的方式达到密封效果。为了进一步增强密封性能，密封槽51和密封肋31之间还可以设置密封件。密封件可以为弹性密封圈或密封油脂，这样，首先在密封槽51中放置相配的弹性密封圈，或添涂密封油脂，然后再将密封肋31抵接密封槽，再将固定结构紧固，可以使得弾性密封圈或密封油脂完全填充密封槽51和密封肋31之间的空间，达到极好的密封效果。在电池仓41和电池包21之间设置其他业界所知的密封结构，如在安装板23和安装台面43之间设置可拔下的密封胶圈等，也是可行的，其不会影响本发明的实施。电池包安装系统还包括电连接结构，其将电池包和壳体内的电路电性连接起来，通过该电连接结构，电池包为割草机提供各项工作，如切割、行走、控制等所需的能量；同时，如前所述的，该电连接结构也将电池包连接到割草机的充电电极，以在割草机连接到充电站时为电池包充电。如图5和图7，在本具体实施方式
中，电连接结构包括位于壳体7上，具体位于电池仓中的壳体电极49和位于电池包21上的电池包电极39,壳体电极49和电池包电极39的位置相配，以在电池包21安装在电池仓41中时彼此对接上。在本具体实施方式
中，壳体电极49和电池包电极39在竖直方向上对接，即和电池包21和电池仓41的安装方向一致，这样,在电池包21放置到电池仓41中时，电池包电极39和壳体电极49同时对接上，然后固定结构将电池包21固定到电池仓41中时，同时也将电池包电极39和壳体电极49同时固定对接起来。优选的，电池包电极39和壳体电极49中的一个是插槽式电扱，另ー个是形状相配的插销式电极，在对接上时插槽插销式配合，使得结合更加稳定，具体的，在本具体实施方式
中电池包电极39为插销式电极,壳体电极49为插槽式电极，电池包电极39设置于一个从电池包主体25伸出的凸台上,该凸台靠近安装板23 ;壳体电极49位于设置于电池仓41中的一个凸台中，在电池包21安装于电池仓41中时，电池包21的凸台和电池仓41的凸台相互抵靠，各自具有一个抵靠面，壳体电极49位于电池仓41的凸台的抵顶面上，电池包电极39位于电池包的凸台的抵顶面上。当然，上述的具体设置方式仅仅是示例性的，业界人士可以做出符合本发明的原理的合理变化。电池包安装系统还包括提起结构，该提起结构用于方便在拆装电池包21时将电 池包21从电池仓41中取出或放下。提起结构包括连接于电池包21的安装板23的提手33和位于电池仓41旁的提手槽45。提手33形成一个适于人手提拉的翻边，且提手槽45的位置和提手33相対。在电池包21位于电池仓41中时，提手33悬置于提手槽45中，这样操作者可以方便的将手伸入提手槽45中，握住提手33进行提起电池包21的动作，同样的，操作者也可以方便的握住提手33将电池包21放入电池仓41中，在安装到位后将手从提手槽45中拿出，而不会夹到手，避免了在安装的最后阶段，尚未完全到位时放下电池包21。优选的，提手33和提手槽45的数量都是两个，対称的设于电池包21及电池仓41的两侧。以下介绍使用本具体实施方式
的电池包安装系统，安装和拆下电池包21的过程。在安装电池包31时，操作者首先将割草机翻转倒放在地面或其他合适表面，然后将ー个密封圈安放于密封槽51中，然后利用前述的提手33提起电池包21，对准电池仓41并放下。需要指出，电池包21和电池仓41的形状是相配合的，即电池包21只能从ー个方位进入电池仓41到位。在电池包21基本进入电池仓41后，操作者校准电池包21的具体位置，使电池包21的密封肋嵌入前述的密封槽51中，并抵紧密封圏，此时，电池包电极39和壳体电极49也同时对接好，插销插入插槽中。然后，操作者使用固定结构结构将电池包21紧固在电池仓41中，在本实施方案中具体为使用螺柱27穿过安装孔26进入螺孔46中并拧紧，至此安装完毕。电池包21稳定的安装于电池仓41中，最后翻转割草机到正常位置即可。在拆下电池包21时，过程基本相反，即将割草机翻转，解锁固定结构，然后通过提手提起电池包21，在此不再赘述。对于智能割草机而言，电池包21并不需要经常性的更换，因而以往的技术均将电池包21内置于壳体7中，然而，电池包21作为耗材必然会更换，而一旦需要更换，对于厂家和使用者而言均相当麻烦，因此本发明针对该问题提出了解决方案，本发明的方案同时满足了智能割草机的电池包的可维护性，结构稳定性，系统封闭性和空间布局的要求，解决了现有技术中一直存在的问题。当然，本发明并不局限于智能割草机，布局紧凑的普通割草机也能够使用本发明的方案，得到相应的好处。对于需要取下电池包21充电的割草机而言，优选的，电池包21仍位于壳体底部，但设置免工具的电池包快换结构，以适于频繁的拆装。本发明并不限于前述实施方式，本领域技术人员在本发明技木精髓的启示下还可 能做出其他变更，但只要其实现的功能与本发明相同或相似，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.ー种智能割草机，用于在地面上自动行走和割草，包括 壳体，壳体内中空形成收容腔，壳体包括在切割时靠近地面的壳体底部和相对的壳体顶部； 安装在收容腔中的切割马达； 安装在收容腔中的行走马达； 安装于壳体底部，被所述切割马达驱动进行旋转切割工作的切割件； 连接于壳体上，被所述行走马达驱动，带动割草机行走的轮组； 为智能割草机提供能量的电池包，其特征在于，智能割草机还包括 设置于壳体外的电池仓；将电池包固定于电池仓中的电池包安装系统。
2.根据权利要求I所述的智能割草机，其特征在于所述电池仓的开ロ位于所述壳体底部或顶部。
3.根据权利要求I所述的智能割草机，其特征在于所述割草机还包括连接切割马达和行走马达的控制系统，所述控制系统包括控制器和存储器，所述控制器根据预置于存储器中的程序控制切割马达和行走马达动作。
4.根据权利要求3所述的智能割草机，其特征在于所述割草机包括还充电电极，所述充电电极的一端能够连接外部充电电源，另一端连接电池包以为电池包充电。
5.根据权利要求4所述的智能割草机，其特征在于所述控制系统还包括位于充电电极和电池包之间的充电控制元件，所述控制系统可选择的导通或关断充电控制元件，以相应的允许或禁止充电电极向电池包充电。
6.根据权利要求I所述的智能割草机，其特征在于所述电池包安装系统包括位于电池包上的第一安装部，位于壳体上的第二安装部，以及将第一安装部和第一安装部固定在一起的固定结构。
7.根据权利要求6所述的智能割草机，其特征在于所述第一安装部和第二安装部之间设有密封结构，所述密封结构包括相配连接的密封槽和密封肋，密封槽和密封肋的其中之一位于第二安装部上，密封槽和密封肋的其中另一位于第二安装部上。
8.根据权利要求7所述的智能割草机，其特征在于所述密封槽和密封肋之间设有密封圈。
9.根据权利要求6所述的智能割草机，其特征在于所述电池包安装系统包括电连接结构，所述电连接结构包括位于电池仓的壳体电极和位于电池包上的电池包电极，所述壳体电极和电池包电极竖直对接。
10.根据权利要求6所述的智能割草机，其特征在于所述电池包安装系统包括提起结构，所述提起结构包括位于壳体底部，电池仓旁的提手槽，和位于电池包上的悬置于提手槽中的提手。
全文摘要
本发明提供了一种智能割草机，包括壳体，壳体内中空形成收容腔，壳体包括在切割时靠近地面的壳体底部和相对的壳体顶部；安装在收容腔中的切割马达；安装在收容腔中的行走马达；安装于壳体底部，被所述切割马达驱动进行旋转切割工作的切割件；连接于壳体上，被所述行走马达驱动，带动割草机行走的轮组；为智能割草机提供能量的电池包，智能割草机还包括设置于壳体外的电池仓；将电池包固定于电池仓中的电池包安装系统。与现有技术相比，本发明的有益效果是通过将电池包设于壳体外的，开口位于壳体底部的电池仓中，使得电池包拆装方便，连接稳定，布局紧凑。
文档编号A01D67/00GK102687625SQ20111006912
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者焦石平, 赵凤丽 申请人:苏州宝时得电动工具有限公司