一种割草机及其调高控制方法与流程

1.本发明涉及园林工具技术领域，特别是涉及一种割草机及其调高控制方法。


背景技术：

2.割草机用于对草坪进行修剪，在实际应用中，一般需要针对不同季节、不同草坪种类等因素对修剪高度进行调节，现有技术中智能割草机刀盘调高系统大部分是手动调高，即每次需要调整割草高度时都需要操作人员现场操作，操作较麻烦，不利于远程调控。另外为了实现对刀盘高度的调节，割刀电机组件一般与机体活动连接，这大大提高了割刀电机组件的装配难度，例如现有技术无法有效解决割刀的震动问题。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能够自动调节割刀高度且具有良好减震效果的割草机及其调高控制方法。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种割草机，包括：
5.底盘；
6.割刀电机组件，沿竖直方向活动安装于所述底盘，所述割刀电机组件下端连接切割刀片，所述切割刀片悬置于所述底盘下方；
7.调高组件，安装于所述底盘与所述割刀电机组件之间，所述调高组件包括连杆式伸展机构和调高驱动单元，所述连杆式伸展机构的上端与所述割刀电机组件相对铰接，所述连杆式伸展机构的下端与所述底盘相对铰接，所述连杆式伸展机构被装配为其上端与下端之间的距离可调，所述调高驱动单元用于驱动所述连杆式伸展机构动作，以改变所述连杆式伸展机构上端与下端之间的距离。
8.在本发明的一可选实施例中，所述连杆式伸展机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆首尾依次铰接成菱形；所述调高驱动单元包括调高电机、端盖、螺母块和丝杆，所述端盖与所述调高电机固接，所述丝杆与所述调高电机的主轴固接，所述丝杆与所述螺母块螺纹连接；所述第一连杆和所述第四连杆同轴铰接于所述端盖，所述第二连杆和所述第三连杆同轴铰接于所述螺母块。
9.在本发明的一可选实施例中，还包括上连杆座和下连杆座，所述上连杆座与所述割刀电机组件可拆卸式固定连接，所述下连杆座与所述底盘可拆卸式固定连接，所述第一连杆和所述第二连杆同轴铰接于所述上连杆座，所述第三连杆和所述第四连杆同轴铰接于所述下连杆座。
10.在本发明的一可选实施例中，还包括减震导轨组件，所述减震导轨组件安装于所述割刀电机组件与所述底盘之间，所述减震导轨组件被装配为能够引导所述割刀电机组件沿所述割刀电机组件的轴向相对于所述底盘运动，并能够使所述割刀电机组件与所述底盘之间产生垂直于所述割刀电机组件的轴向的弹性力。
11.在本发明的一可选实施例中，所述减震导轨组件包括动导轨和定导轨，所述动导
轨和所述定导轨分别为长条状，所述动导轨与所述割刀电机组件的侧壁固接，所述定导轨与所述底盘固接；所述动导轨和所述定导轨沿长度方向构成滑动配合。
12.在本发明的一可选实施例中，所述减震导轨组件设有至少两组，且各减震导轨组件沿所述割刀电机组件的周向间隔布置。
13.在本发明的一可选实施例中，所述动导轨和所述定导轨被配置为其垂直于长度方向的截面具有如下特征：
14.所述动导轨上设有两个相互平行且间隔设置的第一凸伸部，两个所述第一凸伸部与所述割刀电机组件的径向平行，所述定导轨上设有两个相互平行且间隔设置的第二凸伸部，两个所述第二凸伸部与所述割刀电机组件的径向平行；两个所述第二凸伸部插置于两个所述第一凸伸部之间，且两个所述第二凸伸部分别与两个所述第一凸伸部相互抵触；所述第一凸伸部和所述第二凸伸部分别由弹性材料制成。
15.在本发明的一可选实施例中，所述第二凸伸部的端部设有朝向所述第一凸伸部设置的凸棱，所述凸棱与所述第一凸伸部相互抵触。
16.在本发明的一可选实施例中，所述动导轨和所述定导轨被配置为其垂直于长度方向的截面具有如下特征：
17.所述动导轨上设有挡壁，所述挡壁与所述割刀电机组件的径向垂直，所述定导轨上设有朝向所述挡壁悬伸设置的弹片，所述弹片与所述挡壁相互抵触。
18.在本发明的一可选实施例中，所述弹片的端部设有弧形凸头，所述弧形凸头与所述挡壁相互抵触。
19.在本发明的一可选实施例中，还包括：
20.调高电机，用于驱动所述调高组件动作；
21.调高控制模块，用于控制所述调高电机动作，并获取所述调高电机的转动角度信息；
22.无线通讯模块，用于获取远程终端设备发出的调高控制信号，并将所述调高控制信号传输至所述调高控制模块。
23.为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种应用于上述割草机的调高控制方法，包括：
24.获取远程终端设备发出的调高控制信号；
25.根据所述调高控制信号控制所述调高组件动作。
26.在本发明的一可选实施例中，所述根据所述调高控制信号控制所述调高组件动作，包括：
27.将所述调高控制信号中包含的目标割草高度与初始割草高度进行比对，计算出调节高度；
28.根据所述调节高度以及所述调高组件的传动参数计算出调高电机的目标转动角度；
29.向所述调高电机发出启动指令，并持续获取所述调高电机的转动角度信息；
30.将所述调高电机的转动角度信息与目标转动角度进行比对；
31.当所述调高电机的转动角度达到所述目标转动角度时，向所述调高电机发出停止指令；
32.储存所述目标割草高度作为下一次调高时的初始割草高度。
33.本发明的技术效果在于：
34.本发明利用调高组件实现了割刀电机组件的自动升降控制，本发明利用减震导轨组件将割刀电机组件限制在一竖直空间内，以实现切割刀片的升降，同时本发明的减震导轨组件能够使割刀电机组件在径向上具有一定的活动余量，使割刀电机组件无论处在何种高度，都能够具有一定的减震缓冲效果。
35.本发明的连杆式伸展机构的上下两端分别与割刀电机组件和底盘铰接，在驱动割刀电机组件升降的同时，不会对割刀电机组件产生不必要的限位，进而使割刀电机组件能够在上述径向活动余量内产生相应的浮动，保证减震功能正常起效。
36.本发明利用剪式升降机构实现割刀电机组件的升降动作，剪式升降机构能够用较小功率的调高电机产生较大的抬升力，同时具有反向自锁功能，能够使割刀电机组件稳定停留在任意高度。
37.第一凸伸部和第二凸伸部之间的配合使割刀电机组件被大致限制在竖直活动空间内，又由于第一凸伸部可第二凸伸部由弹性材料制成，因此割刀电机组件在水平方向上具有一定的活动余量；弹片与挡壁之间的配合能够对割刀电机组件产生径向支撑力，这种径向支撑力是沿着割刀电机组件的周向均匀间隔分布的，因此能够使割刀电机组件在不受外力的情况下悬置于某一特定位置，并能够以这一特定位置为基准进行径向浮动，保证减震效果的同时，提高了割刀电机组件的稳定性。
附图说明
38.图1是本发明的实施例所提供的割草机的立体结构示意图；
39.图2是本发明的实施例所提供的底盘及其附件的立体结构示意图；
40.图3是本发明的实施例所提供的底盘及其附件的爆炸图；
41.图4是本发明的实施例所提供的割刀电机组件安装区域的局部立体图；
42.图5是本发明的实施例所提供的底盘及其附件的俯视图；
43.图6是图5的a-a剖视图；
44.图7是图5的i局部放大图；
45.图8是本发明的实施例所提供的减震导轨组件的局部立体图；
46.图9是本发明的实施例所提供的割刀电机组件的立体图；
47.图10是本发明的实施例所提供的调高组件的立体图；
48.图11是本发明的实施例所提供的调高组件的主视图；
49.图12是图11的b-b剖视图；
50.图13是图11的c-c剖视图；
51.图14是图11的d-d剖视图；
52.图15是本发明的实施例所提供的调高组件的俯视图；
53.图16是图15的e-e剖视图；
54.图17是本发明的实施例所提供的调高组件的爆炸图。
具体实施方式
55.请参阅图1-17所示，一种割草机，包括活动盖10、底盘20、割刀电机组件30、调高组件40、减震导轨组件50；可以理解的是，本发明旨在对切割刀片的高度调节机构进行改进，因此上述活动盖10、底盘20等承载结构的形状并未是唯一的，甚至可以省略所述活动盖10，因此所述活动盖10和底盘20的具体形状、结构不再赘述。
56.请参阅图1-3所示，所述底盘20的两侧或底部例如可以设置行走轮，在一种实施例中，所述行走轮例如可以包括两个驱动轮21和两个转向轮22；在其它实施例中，所述行走轮例如也可以设置三个，其中两个为驱动轮21，另一个为转向轮22。
57.请参阅图4-6所示，所述割刀电机组件30沿竖直方向活动安装于所述底盘20，所述割刀电机组件30下端连接切割刀片32，所述切割刀片32悬置于所述底盘20下方；在一具体实施例中，所述割刀电机组件30例如可以包括割刀电机，以及用于承载割刀电机的升降支架，下述调高组件40和减震导轨组件50例如可以安装在升降支架上，以简化装配过程；可以理解的是，这里的升降支架并非是必须的，所述调高组件40和减震导轨组件50例如也可以直接安装在割刀电机上，以省略升降支架。
58.请参阅图4-17所示，所述调高组件40安装于所述底盘20与所述割刀电机组件30之间，所述调高组件40被装配为能够驱动所述割刀电机组件30相对于所述底盘20上下运动；在一具体实施例中，所述底盘20上例如可以设置有供割刀电机组件30上下运动的通道23，所述割刀电机组件30上设有沿径向悬伸设置的安装板31，所述调高组件40设置在通道23旁侧，调高组件40下端与底盘20固接，调高组件40上端与所述安装板31固接。
59.请参阅图4-8所示，所述减震导轨组件50安装于所述割刀电机组件30与所述底盘20之间，所述减震导轨组件50被装配为能够引导所述割刀电机组件30沿所述割刀电机组件30的轴向相对于所述底盘20运动，并能够使所述割刀电机组件30与所述底盘20之间产生垂直于所述割刀电机组件30的轴向的弹性力，以使所述割刀电机组件30能够相对于所述底盘20沿垂直于所述割刀电机组件30的轴向的方向活动。
60.可以理解的是，本发明利用调高组件40实现了割刀电机组件30的自动升降控制，本发明利用减震导轨组件50将割刀电机组件30限制在一竖直空间内，以实现切割刀片32的升降，同时本发明的减震导轨组件50能够使割刀电机组件30在径向上具有一定的活动余量，使割刀电机组件30无论处在何种高度，都能够具有一定的减震缓冲效果。
61.请参阅图3、6所示，在一具体实施例中，所述通道23上端例如可以设置一压圈24用来固定所述减震导轨组件50；所述割刀电机组件30的下端与所述底盘20的底面之间例如可以设置波纹套管25，避免异物进入割刀电机组件30的活动空间，对传动结构进行保护；所述切割刀片32的上方例如可以设置护板33，以防止碎草飞溅。
62.请参阅图10-17所示，所述调高组件40包括连杆式伸展机构和调高驱动单元，所述连杆式伸展机构的上端与所述割刀电机组件30相对铰接，所述连杆式伸展机构的下端与所述底盘20相对铰接，所述连杆式伸展机构被装配为其上端与下端之间的距离可调，所述调高驱动单元用于驱动所述连杆式伸展机构动作，以改变所述连杆式伸展机构上端与下端之间的距离。
63.可以理解的是，本发明的连杆式伸展机构的上下两端分别与割刀电机组件30和底盘20铰接，在驱动割刀电机组件30升降的同时，不会对割刀电机组件30产生不必要的限位，
进而使割刀电机组件30能够在上述径向活动余量内产生相应的浮动，保证减震功能正常起效。
64.请参阅图10-17所示，在本发明的一具体实施例中，所述连杆式伸展机构包括第一连杆41、第二连杆42、第三连杆43和第四连杆44，所述第一连杆41、第二连杆42、第三连杆43和第四连杆44首尾依次铰接成菱形；所述调高驱动单元包括调高电机47、端盖471、螺母块49和丝杆48，所述端盖471与所述调高电机47固接，所述丝杆48与所述调高电机47的主轴固接，所述丝杆48与所述螺母块49螺纹连接；所述第一连杆41和所述第四连杆44同轴铰接于所述端盖471，所述第二连杆42和所述第三连杆43同轴铰接于所述螺母块49。
65.本实施例中，所述连杆式伸展机构的运动过程如下：当需要调高切割刀片32时，调高电机47驱动丝杆48转动，丝杆48相对于螺母块49产生轴向运动，使螺母块49与调高电机47之间的距离减小，此时第一连杆41与第四连杆44之间的夹角以及第二连杆42与第三连杆43之间的夹角增大，而第一连杆41与第二连杆42之间的夹角以及第三连杆43与第四连杆44之间的夹角减小，菱形四连杆机构向上伸展，从而驱动割刀电机组件30抬升；而当需要调低切割刀片32时，调高电机47驱动丝杆48反向转动，螺母块49与调高电机47相互远离，此时第一连杆41与第四连杆44之间的夹角以及第二连杆42与第三连杆43之间的夹角减小，而第一连杆41与第二连杆42之间的夹角以及第三连杆43与第四连杆44之间的夹角增大，菱形四连杆机构向下溃缩，从而使割刀电机组件下降。
66.可以理解的是，四连杆机构相比于其它抬升机构具有更好的稳定性，且由于调高电机47横置，能够节省割草机的纵向空间，降低割草机重心，提高割草机的稳定性，另外本发明采用丝杆螺母机构驱动四连杆机构动作，丝杆螺母机构是一种减速转动机构，且能够提供较高的传动比，因此在载荷一定的情况小，能够使用更小功率的电机，降低了设备成本，且这种高传动比的减速机构也能够提高输出端的运动精度；另外，丝杆螺母机构具有反向自锁功能，确保四连杆机构不会在割刀组件30的重力作用下出现自发的溃缩现象。
67.可以理解的是，本发明利用剪式升降机构实现割刀电机组件30的升降动作，剪式升降机构能够用较小功率的调高电机47产生较大的抬升力，同时具有反向自锁功能，能够使割刀电机组件30稳定停留在任意高度。
68.请参阅图10-17所示，在一具体实施例中，还包括上连杆座45和下连杆座46，所述上连杆座45与所述割刀电机组件30可拆卸式固定连接，所述下连杆座46与所述底盘20可拆卸式固定连接，所述第一连杆41和所述第二连杆42通过上铰接轴450同轴铰接于所述上连杆座45，所述第三连杆43和所述第四连杆44通过下铰接轴460同轴铰接于所述下连杆座46。
69.可以理解的是，所述上连杆座45上例如可以设置第一螺纹套451和第一定位套452，第一螺纹套451用于连接所述安装板31，所述安装板31上例如可以设置锥形的第一定位柱311，第一定位柱311与第一定位套452配合，以实现上连杆座45与安装板31之间的快速定位，提高装配效率；同样的，所述下连杆座46上例如可以设置第二螺纹套461和第二定位套462，相应的所述底盘20上可以设置第二定位柱。
70.可以理解的是，本发明中的所述上连杆座45和下连杆座46并非是必要的，例如所述第一连杆41和第二连杆42可以直接铰接在所述安装板31上，所述第三连杆43和第四连杆44可以直接铰接在底盘20上。
71.请参阅图7、8所示，所述减震导轨组件50包括动导轨52和定导轨51，所述动导轨52
和所述定导轨51分别为长条状，所述动导轨52与所述割刀电机组件30的侧壁固接，所述定导轨51与所述底盘20固接；所述动导轨52和所述定导轨51沿长度方向构成滑动配合；在本发明的一具体实施例中，所述减震导轨组件50设有三组，且各减震导轨组件50沿所述割刀电机组件30的周向等距间隔布置。
72.请参阅图7、8所示，在进一步具体实施例中，所述动导轨52和所述定导轨51被配置为其垂直于长度方向的截面具有如下特征：
73.所述动导轨52上设有两个相互平行且间隔设置的第一凸伸部521，两个所述第一凸伸部521与所述割刀电机组件30的径向平行，所述定导轨51上设有两个相互平行且间隔设置的第二凸伸部511，两个所述第二凸伸部511与所述割刀电机组件30的径向平行；两个所述第二凸伸部511插置于两个所述第一凸伸部521之间，且两个所述第二凸伸部511分别与两个所述第一凸伸部521相互抵触；所述第一凸伸部521和所述第二凸伸部511分别由弹性材料制成；优选的，所述第二凸伸部511的端部设有朝向所述第一凸伸部521设置的，所述凸棱512与所述第一凸伸部521相互抵触，以减小摩擦阻力。所述动导轨52上设有挡壁522，所述挡壁522与所述割刀电机组件30的径向垂直，所述定导轨51上设有朝向所述挡壁522悬伸设置的弹片513，所述弹片513与所述挡壁522相互抵触；所述弹片513的端部设有弧形凸头，所述弧形凸头与所述挡壁522相互抵触。
74.可以理解的是，第一凸伸部521和第二凸伸部511之间的配合使割刀电机组件30被大致限制在竖直活动空间内，又由于第一凸伸部521可第二凸伸部511由弹性材料制成，因此割刀电机组件30在水平方向上具有一定的活动余量；弹片513与挡壁522之间的配合能够对割刀电机组件30产生径向支撑力，这种径向支撑力是沿着割刀电机组件30的周向均匀间隔分布的，因此能够使割刀电机组件30在不受外力的情况下悬置于某一特定位置，并能够以这一特定位置为基准进行径向浮动，保证减震效果的同时，提高了割刀电机组件30的稳定性。
75.本发明还提供了用于切割刀片32升降控制的控制系统，其包括调高控制模块和无线通讯模块；所述调高控制模块用于控制所述调高电机47动作，并获取所述调高电机47的转动角度信息；所述无线通讯模块用于获取远程终端设备发出的调高控制信号，并将所述调高控制信号传输至所述调高控制模块。所述调高控制模块可以通过单片机或微控制器来实现，所述无线通讯模块例如可以是蜂窝移动网络、wifi模块或蓝牙模块。
76.本发明还提供一种应用于上述割草机的调高控制方法，包括如下步骤：获取远程终端设备发出的调高控制信号；根据所述调高控制信号控制所述调高组件40动作；具体的，所述根据所述调高控制信号控制所述调高组件40动作，包括如下步骤：将所述调高控制信号中包含的目标割草高度与初始割草高度进行比对，计算出调节高度；根据所述调节高度以及所述调高组件40的传动参数计算出调高电机47的目标转动角度；向所述调高电机47发出启动指令，并持续获取所述调高电机47的转动角度信息；将所述调高电机47的转动角度信息与目标转动角度进行比对；当所述调高电机47的转动角度达到所述目标转动角度时，向所述调高电机47发出停止指令；储存所述目标割草高度作为下一次调高时的初始割草高度。
77.可以理解的是，本发明的调高控制方法不限于上述方式，例如也可以设置用于检测割刀电机组件30位置的传感器，利用循环反馈控制方式，控制割刀电机组件30的运动距
包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在
…
中”的意思包括“在
…
中”和“在
…
上”。
85.本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。
86.本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。
87.因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换亦在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。