一种新能源草坪自动修剪机的制作方法

本技术涉及园林机械领域，提供一种新能源草坪自动修剪机，以太阳能转换为电能作为能源，在修剪草坪时，可自动调节修剪高度、修剪草坪、将渣草破碎为碎草、将碎草收纳在集草箱内。

背景技术：

草坪修剪，作业内容和目的主要有：其一，剪割草坪草上部，控制草坪草的生长高度，保持草坪的平整美观，促进草坪草基部生长点萌发新枝，促进横向生长，增加草坪密度；其二，修剪去掉过量的叶片，利于阳光到达草坪基部，改善基部叶片的光合作用，为根系的生长提供更多的同化产物，改善草坪根系的活性，促进其对水分和养分的吸收，提高草坪的弹性和平整性。

具体到实际草坪修剪作业，在剪割草坪草上部控制草坪草的生长高度时，也去除了草坪草过量的叶片。

习惯上，把修剪后的草坪草的高度称为修剪高度，把一次修剪草坪的宽度称为修剪幅宽。

本案中，将剪割下来的草坪草称为渣草。

自动草坪修剪机从十九世纪诞生，发展至今仍处于半自动化状态，主要用于公园小区绿化管养，农林畜牧场除草等，尚需人力实地操控。为避免污染环境，蓬松的渣草需临时收纳在自动草坪修剪机上，为使自动草坪修剪机对于修剪量较大的草坪修剪作业具有较好的适宜性，往往会采取扩大储草箱的容积，随之而来的是，自动草坪修剪机的整机体积较大。另外，对于修剪、除草面积大，任然存在耗时耗力、投入大、割草效率低等问题，尤其是不能适宜于地形较为复杂的草坪、农林畜牧场修剪与除草需求。

技术实现要素：

本技术的目的是提供一种新能源草坪自动修剪机，以太阳能转换为电能作为能源，在修剪草坪时，可自动的调节修剪高度、修剪草坪、将渣草破碎为碎草、将碎草收纳在集草箱内。

本技术的目的是通过以下技术方案实现：

一种新能源草坪自动修剪机，包括由驱动电机驱动的车体，设置在车体车顶上的太阳能电池板，设置在车体内与太阳能电池板电连接的电瓶，设置在车体头部为车体工作和路径行驶中提供外界信息的红外测距仪、超声波测距仪、gps模块，设置在车体内用于接收讯号并向执行元器件发出动作指令的工控机；设置在车体内的工作腔，设置在工作腔内用于自动调节修剪高度后修剪草坪草、依靠自身产生的风力将渣草输送至自动输草机构的自动修剪机构，用于将自动修剪机构输送来的渣草输送至自动碎草机构的自动输草机构，用于将自动输草机构输送来的渣草破碎形成碎草并将碎草自动输送至自动集草机构的自动碎草机构，用于承接、临时收纳自动碎草机构输送来的碎草并自动判定碎草压力的自动集草机构；

工作腔的修剪腔自车体前面的底部敞口后上行腔径减小，其左、右、后壁板竖直设置、前壁板由下往上倾斜向后设置；前端与修剪腔上端联通工作腔的输草腔平置，其底板由前向后往下方倾斜，其顶板沿圆心位于顶板上方的圆弧由前向后延伸，其前、左、右壁板竖向设置；前端与输草腔后端联通的碎草腔平置，与碎草腔后端联通的集草腔竖向设置；

设置在修剪腔内的自动修剪机构，包括转动设置在修剪腔内的若干风叶型刀片总成，每个风叶型刀片总成又沿竖向移动设置在修剪支架上；

设置在输草腔内的自动输草机构，包括横向设置在输草腔下部内的吸附隔板，转动设置在吸附隔板上面、用于将渣草吸附在吸附隔板下表面上的吸附扇叶总成，转动设置在吸附隔板下面用于将吸附在吸附隔板下面的渣草卷下输往自动碎草机构的直轮扇叶总成，设置在吸附隔板上、位于吸附扇叶总成下面的细网；

设置在碎草腔内的自动碎草机构，包括若干竖向布置、转动设置在碎草腔内的用于将渣草切碎为碎草的双叶滚刀总成，相邻的双叶滚刀总成交叉嵌套布设；

设置在集草腔内的自动集草机构，包括放置在集草腔内、上面敞口的集草箱，设置在集草腔底部上用于测量集草箱压力的压力传感器，由设置在集草腔左、右、后壁板上的活页气缸分别驱动、摆动设置在集草腔左、右、后壁板上的活页机构，设置在车体顶上的测风仪；

电瓶为驱动电机、自动修剪机构、自动输草机构、自动碎草机构和工控机提供电源；自动修剪机构、自动输草机构、自动碎草机构、自动集草机构、红外测距仪、超声波测距仪、gps模块与工控机电连接；自动修剪机构、自动输草机构、自动碎草机构联动。

本技术的有益效果是：

使用时：

1、新能源草坪自动修剪机行进至目标场所：通过gps模块标记工作位置，在gps模块导航指引下，新能源草坪自动修剪机自动行进至待修剪草坪；

2、自动修剪机构修剪草坪：根据修剪高度要求，调节风叶型刀片总成的距地高度；在修剪腔内，风叶型刀片总成旋转，剪割草坪草上部，渣草在风叶型刀片总成旋转产生的向上风的作用下上行至自动输草机构，由下往上倾斜向后设置的前壁板逐渐减小风叶型刀片总成上方的空间以提高风速；

3、自动输草机构输送渣草：在输草腔内，在风叶型刀片总成和吸附扇叶总成转动产生向上的风的作用下，渣草吸附在吸附隔板下面，转动的直轮扇叶总成将吸附在吸附隔板下面的渣草卷下并输往自动碎草机构；

4、自动碎草机构破碎渣草：在碎草腔内，双叶滚刀总成转动，将渣草破碎为碎草，在双叶滚刀总成和风的作用下，碎草被输往自动集草机构；

5、自动集草机构接纳碎草：在集草腔内，集草箱承接由碎草腔出口排出的碎草并予以临时收纳；压力传感器即时测量集草箱对于集草腔底板的压力，即即时测量集草箱内碎草体量；测风仪测得外界风力及风向并将数据发往工控机，工控机根据传回数据对活页机构发出指令进行调整，防止风对集草箱中的碎草产生回流被吹出；当碎草在集草箱中达到容纳最大值时，压力传感器向工控机发出卸货警告，工控机发出停机指令，自动修剪机构、自动输草机构、自动碎草机构停止工作，活页机构复位，gps模块标注该停机位置；

6、卸货：在gps模块导航指引下，车体驶往集草点，取出集草箱，将集草箱内的碎草倒出，将腾空的集草箱重新放入集草腔；或直接更换集草箱；

7、在gps模块导航指引下，车体由集草点驶往停机位置；

8、继续修剪草坪。

上述新能源草坪自动修剪机，以太阳能转换为电能作为能源，在修剪草坪时，可自动的调节修剪高度、修剪草坪、将渣草破碎为碎草、将碎草收纳在集草箱内。

上述新能源草坪自动修剪机，关于自动修剪机构，它包括水平地固联在修剪腔内的修剪支架，均布在修剪支架下面竖向设置的修剪气缸，设置在修剪气缸执行杆上由电瓶供电的立式修剪电机，固联在修剪电机主轴上的风叶型刀片总成，嵌设在风叶型刀片总成下端与中控机弱电连接的测距传感器；风叶型刀片总成包括刀轴，沿周向均布在刀轴下端的若干风叶型刀片，每个风叶型刀片迎刀轴转向向上弯曲，其下端水平开刃。

上述的新能源草坪自动修剪机，风叶型刀片总成依3×3的规则排列。

上述的新能源草坪自动修剪机，采用上述结构和排列方式的风叶型刀片总成，可有效扩大修剪幅宽，新能源草坪自动修剪机行经的草坪可经多次修剪，利于保证修剪质量。

上述的新能源草坪自动修剪机，关于自动输草机构，吸附扇叶总成包括由电瓶供电的输草电机驱动、竖向的吸附扇叶主轴，沿周向均布在吸附扇叶主轴下端的吸附扇叶；在吸附隔板开设穿越孔；直轮扇叶总成包括由输草电机驱动、转动设置在穿越孔内竖向的直轮扇叶主轴，沿周向均布在直轮扇叶主轴下端的直轮扇叶，每个端面与吸附隔板靠接的直轮扇叶迎直轮扇叶主轴转向向上弯曲；直轮扇叶总成位于吸附扇叶总成后面，直轮扇叶总成的半径不小于吸附扇叶总成的直径，直轮扇叶主轴与吸附扇叶主轴的轴心距不小于直轮扇叶总成的半径与直轮扇叶主轴的半径之和。

上述的新能源草坪自动修剪机，还包括设置在车体内为修剪气缸和活页气缸提供动力的压缩空气站。

上述的新能源草坪自动修剪机，关于自动碎草机构，双叶滚刀总成包括由电瓶供电的碎草电机驱动、转动设置在碎草腔内若干排竖向的双叶滚刀转轴，固联在双叶滚刀转轴上的双叶滚刀刀片；一排上的双叶滚刀总成的双叶滚刀刀片相互交错、中间一排双叶滚刀总成的双叶滚刀刀片与前后两排双叶滚刀总成的双叶滚刀刀片相互交错，紧密排列，不留空隙。

上述的新能源草坪自动修剪机，采用上述排列方式的自动碎草机构，可有效地将渣草破碎为小颗粒的碎草，利于提高碎草的密度，继而有利于增大临时收纳在集草箱中碎草的重量。

附图说明

图1是一种新能源草坪自动修剪机的示意图；

图2是图1同一纵切面的自动修剪结构仰视图、自动碎草结构俯视图、自动集草机构俯视图；

图3是体1的侧视图；

图4是风叶型刀片总成的示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是图4的侧视图；

图7是自动输草机构的示意图视角1；

图8是自动输草机构的示意图视角2；

图9是自动集草机构的示意图；

图10是自动集草机构的活页关闭示意图；

图11是自动集草机构的活页开启示意图；

图12是一种新能源草坪自动修剪机作业流程示意图；

图13是一种新能源草坪自动修剪机作业路径示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本技术作进一步说明：

参见图1、图2、图3、图12所示，一种新能源草坪自动修剪机，包括由驱动电机7驱动的车体21，设置在车体21车顶上的太阳能电池板11，设置在车体21内与太阳能电池板11电连接的电瓶（图中未示出），设置在车体21头部为车体21工作和路径行驶中提供外界信息的红外测距仪4、超声波测距仪17、gps模块13，设置在车体21内用于接收讯号并向执行元器件发出动作指令的工控机5。

还包括设置在车体21内的工作腔22，设置在工作腔22内用于自动调节修剪高度后修剪草坪草01、依靠自身产生的风力将渣草02输送至自动输草机构24的自动修剪机构23，用于将自动修剪机构23输送来的渣草02输送至自动碎草机构6的自动输草机构24，用于将自动输草机构24输送来的渣草02破碎形成碎草03并将碎草03自动输送至自动集草机构25的自动碎草机构6，用于承接、临时收纳自动碎草机构6输送来的碎草03并自动判定碎草压力的自动集草机构25；

工作腔22的修剪腔221自车体21前面的底部敞口后上行腔径减小，其左、右、后壁板竖直设置、前壁板20由下往上倾斜向后设置，使修剪腔221近似于一个梯形棱台结构，自动修剪机构23上方的空间逐渐收缩，气流速度逐渐增大，有益于增强自动输草机构24对渣草02的吸附强度。

前端与修剪腔221上端联通的工作腔22的输草腔222平置，其底板2221由前向后往下方倾斜，其顶板2222沿圆心位于顶板2222上方的圆弧由前向后延伸，其前、左、右壁板竖向设置。设置倾斜的底板2221，便于渣草02滑向自动碎草机构6；设置弧形的顶板2222，以引导工作腔22内的风从车体21尾部排出。

前端与输草腔222后端联通的碎草腔223平置，与碎草腔223后端联通的集草腔224竖向设置，主体上皆为矩形的箱体结构。

又参见图4、图5、图6所示，关于自动修剪机构23，设置在修剪腔221内的自动修剪机构23，包括转动设置在修剪腔221内的若干风叶型刀片总成1，每个风叶型刀片总成1又沿竖向移动设置在修剪支架231上。具体的，自动修剪机构23包括水平地固联在修剪腔221内的修剪支架231，均布在修剪支架231下面竖向设置的修剪气缸2，设置在修剪气缸2执行杆上由电瓶供电的立式修剪电机3，固联在修剪电机主轴上的风叶型刀片总成1，嵌设在风叶型刀片总成1下端1凹槽内、与中控机5弱电连接的测距传感器14；风叶型刀片总成1包括刀轴101，沿周向均布在刀轴101下端的若干风叶型刀片102（图示中，每个风叶型刀片总成1有四个风叶型刀片102），每个风叶型刀片102迎刀轴101转向04螺旋向上弯曲，其下端水平开刃103。该结构的风叶型刀片102在工作时，承担对于草坪草01剪割任务的同时，可以产生向上的风作用于渣草02，使渣草02上行。

上述的自动修剪机构23中，风叶型刀片总成1依3×3的规则排列，即共计三排，每排三个，相邻的风叶型刀片总成1旋转的外圆相切。

为减小修剪支架231对渣草02上行的影响，修剪支架231为均布在修剪腔221内纵向的梁。

又参见图7、图8所示，关于自动输草机构24，设置在输草腔222内的自动输草机构24，包括横向设置在输草腔222内的吸附隔板18（吸附隔板18位于输草腔222的中下部），转动设置在吸附隔板18上面、用于将渣草02吸附在吸附隔板18下表面上的吸附扇叶总成19，转动设置在吸附隔板18下面用于将吸附在吸附隔板18下面的渣草02卷下并输往自动碎草机构6的直轮扇叶总成12，设置在吸附隔板18上、位于吸附扇叶总成19下面的细网181。具体的，在吸附隔板18上呈网格状均布若干吸附小孔183形成细网181，吸附扇叶总成19包括由电瓶供电的输草电机（图中未示出）驱动、竖向的吸附扇叶主轴191，沿周向均布在吸附扇叶主轴191下端的吸附扇叶192；在吸附隔板18开设穿越孔182；直轮扇叶总成12包括由输草电机驱动、穿过穿越孔182、转动设置在穿越孔182内竖向的直轮扇叶主轴121，沿周向均布在直轮扇叶主轴121下端的直轮扇叶122，每个端面与吸附隔板18靠接的直轮扇叶122迎直轮扇叶主轴121转向04螺旋向上弯曲，即若干迎直轮扇叶主轴121转向04螺旋向上弯曲的直轮扇叶122的上端面与吸附隔板18的下表面靠接；直轮扇叶总成12位于吸附扇叶总成19后面，直轮扇叶总成12的半径不小于吸附扇叶总成19的直径，直轮扇叶主轴121与吸附扇叶主轴191的轴心距不小于直轮扇叶总成12的半径与直轮扇叶主轴121的半径之和（本案中，取直轮扇叶主轴121与吸附扇叶主轴191的轴心距等于直轮扇叶总成12的半径与直轮扇叶主轴121的半径之和）。一台输草电机同时驱动直轮扇叶总成12和吸附扇叶总成19为现有技术，此不赘述。

关于自动碎草机构6，设置在碎草腔223内的自动碎草机构6，包括若干竖向布置、转动设置在碎草腔223内的用于将渣草02切碎为碎草03的双叶滚刀总成，相邻的双叶滚刀总成交叉嵌套布设。具体的，双叶滚刀总成包括由电瓶供电的碎草电机（图中未示出）驱动、转动设置在碎草腔223内若干排竖向的双叶滚刀转轴61，固联在双叶滚刀转轴61上的双叶滚刀刀片62；一排上的双叶滚刀总成的双叶滚刀刀片62相互交错、中间一排双叶滚刀总成的双叶滚刀刀片62与前后两排双叶滚刀总成的双叶滚刀刀片62相互交错，紧密排列，不留空隙，即，相邻的两个双叶滚刀总成的轴心距小于一个双叶滚刀总成的直径10mm～30mm（本案中取相邻的两个双叶滚刀总成的轴心距小于一个双叶滚刀总成的直径20mm）。呈螺旋上升的双叶滚刀刀片62为现有技术，此不赘述。

本案中，刀轴101、吸附扇叶主轴191、直轮扇叶主轴121、双叶滚刀转轴61的转向相同。

又参见图9、图10、图11所示，关于自动集草机构25，设置在集草腔224内的自动集草机构25，包括放置在集草腔224内、上面敞口的集草箱9，设置在集草腔224底部上用于测量集草箱9施加于集草腔224底部压力的压力传感器16，由设置在集草腔224左、右、后壁板上的活页气缸（图中未示出）分别驱动、摆动设置在集草腔224左、右、后壁板上的活页机构8，设置在车体21顶上的测风仪10。集草箱9可以是侧板和底板皆为板材的箱体，也可以是侧板和底板皆为细网板的箱体，本例中，集草箱9为侧板和底板皆为细网板的细网箱15。现有技术的以活页气缸驱动的活页机构8简述如下：活页机构8包括竖向设置、分别均布在集草腔224左、右、后壁板上的若干活页81，在活页81的上下两端固联摆轴，在一端的摆轴上固联径向的摆杆，同一壁板上的所有活页81的摆杆平行、外端皆与推拉杆铰接，形成平行四边形机构，活页气缸驱动推拉杆往复运动，致使若干活页81以摆轴为轴、摆动设置在集草腔224左、右、后壁板上。每个壁板上的活页机构8均可单独打开或闭合，以防止新能源草坪自动修剪机内的风回流将碎草03吹出集草箱9及外界风力过大影响修剪作业。

上述的新能源草坪自动修剪机，还包括设置在车体21内为修剪气缸2和活页气缸提供压缩空气的压缩空气站（图中未示出）。

电瓶为驱动电机7、自动修剪机构23、自动输草机构24、自动碎草机构6和工控机5提供电源；自动修剪机构23、自动输草机构24、自动碎草机构6、自动集草机构25、红外测距仪4、超声波测距仪17、gps模块13与工控机5电连接。具体地说，电瓶为驱动电机7、修剪电机3、输草电机、碎草电机、压缩空气站和工控机5提供电源；自动修剪机构23的测距传感器14、自动集草机构25的压力传感器16、红外测距仪4、超声波测距仪17、gps模块13皆与工控机5弱电连接；驱动电机7、修剪电机3、输草电机、碎草电机、修剪气缸2、活页气缸、压缩空气站为执行元器件。

自动修剪机构23、自动输草机构24、自动碎草机构6联动。

工控机5为现有技术，此不赘述。

下面结合附图，以在修剪作业过程中遇到障碍物且中途需要卸货为例，详细介绍上述新能源草坪自动修剪机的作业过程。

又参见图13所示，使用时：

1、新能源草坪自动修剪机行进至目标场所：通过gps模块13标记工作位置，在gps模块13导航指引下，工控机5对驱动电机7发出工作指令，驱动新能源草坪自动修剪机自动行进至待修剪草坪；

2、自动调节修剪高度：根据修剪高度要求，工控机5根据测距传感器14传回数据对修剪气缸2发出工作指令，调整风叶型刀片102距地高度；

3、修剪电机3、输草电机、碎草电机联动启动：工控机5对修剪电机3、输草电机、碎草电机发出启动指令，修剪电机3、输草电机、碎草电机同时启动；

4、自动修剪机构修剪草坪：驱动电机7驱动车体21沿规划路径05行进；在修剪腔221内，风叶型刀片总成1旋转，风叶型刀片102剪割草坪草01上部，渣草02在风叶型刀片总成1旋转产生的向上风的作用下上行至自动输草机构24，由下往上倾斜向后设置的前壁板20逐渐减小风叶型刀片总成1上方的空间以提高风速；

5、自动输草机构输送渣草：在输草腔222内，在风叶型刀片总成1和吸附扇叶总成19转动产生向上的风的作用下，渣草02吸附在吸附隔板18的细网181下面，转动的直轮扇叶总成12将吸附在吸附隔板18的细网181下面的渣草02卷下并输往自动碎草机构6；

6、自动碎草机构破碎渣草：在碎草腔223内，双叶滚刀总成6转动，双叶滚刀刀片62将渣草02破碎为碎草03，在双叶滚刀总成5和风的作用下，碎草03被输往自动集草机构25；

7、自动集草机构接纳碎草：在集草腔224内，细网箱15承接由碎草腔223出口排出的碎草03并予以临时收纳；压力传感器16即时测量细网箱15对于集草腔底板的压力，即，即时测量细网箱15内碎草03体量；测风仪10测得外界风力及风向并将数据发往工控机5，工控机5根据传回数据对活页机构8发出指令进行调整活页81的开启与闭合，防止风对细网箱15中的碎草03产生回流被吹出；当碎草03在细网箱15中达到容纳最大值时，压力传感器16向工控机5发出卸货警告，工控机发出停机指令，自动修剪机构、自动输草机构、自动碎草机构停止工作，活页机构8复位，gps模块13标注该停机位置；

8、卸货：在gps模块13导航指引下，车体21驶往集草点，取出细网箱15，将细网箱15内的碎草03倒往集草堆，将腾空的细网箱15重新放入集草腔224；或直接更换细网箱15；车体21沿路径06行进；

9、在gps模块导航指引下，车体21由集草点驶往停机位置；车体21沿路径07行进；

10、继续修剪草坪；

11、修剪作业过程中，若遇到障碍物，在给定路径中受阻，红外测距仪4和超声测距仪17向工控机5发出警告，工控机5通过gps13,重新规划路径沿路径08绕过障碍物后回复至规划路径05行进。

本技术的有益效果是：

上述的新能源草坪自动修剪机，以太阳能转换为电能作为能源，在修剪草坪时，可在驶往待修剪草坪、调节修剪高度、修剪草坪、输草、碎草、集草作业全流程内完全实现自动化，在修剪作业过程中，又可自动避开障碍物回复至规划路径继续修剪作业。