一种智能割草机系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自动控制领域，尤其涉及一种智能割草机系统。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，城市绿化进程的加快，人们环保意识的逐渐提高，草坪业也得到了迅猛的发展。每年对园林、运动场地、校园、机场等大型公共绿地进行修剪和维护都需要消耗大量的人力、物力和财力。而且由于传统割草机自动化程度低、污染大，会对从业人员身心、健康产生影响。因此，传统的割草机正被智能割草机取代，智能割草机日益成为时代发展的标志。
[0003]通过对智能割草机几十年的研宄和积累，取得了一定的成果，研发了一系列的智能割草机器人，并且已有了相关的专利(专利号:CN201210232224.6)。然而，现在的智能割草机大多数性能相近，部分需要人工干预来绕开障碍物，即使能够自主绕开障碍物，但不能保证完全覆盖所有区域，剩余的未割草坪由人工修剪。而且现在的智能割草机使用前需要用电缆将草坪边界即边界电子围栏、静止障碍物以及割草机不能进入的区域围起来构造边界电子围栏，形成工作区域，智能割草机器人通过感应电缆中的电信号进行导航。而非电缆确定的障碍物通过超声波传感器检测并简单绕行，但不能保证工作区域的遍历。因此，对于修剪草坪而言，我们需要一种更加自主、效率更高的装置来提高效率，降低成本。
[0004]现有技术是在对宽阔、平滑草坪的基础上展开设计的。其中的分割区域是通过繁琐的铺设电缆构造边界电子围栏进行划分的。可见，对于拥有水池、花圃等场地的草坪需要进行大量的铺设，不仅浪费了大量的人力、物力和财力，而且限制了智能割草机的机动性。此外，对当前局部范围内割草情况的认知主要是通过割草机顶部自带的摄像装置和各种传感器的数据融合，这样不仅限制了割草机的认知范围，造成不可避免的重复性，而且造成了数据处理的复杂性，不易达到区域全覆盖的效果。最后，现有技术方案很难按照人为的思想(比如想要在一块区域割出“中国梦”的字样)割出相应的图形。
【实用新型内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种智能割草机系统，该割草机系统不需要铺设边界电子围栏，同时可以实现自主绕开障碍物，实现割草区域的完全覆盖。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]一种智能割草机系统，包括:放置于割草区域外围的支架，所述支架顶端设有图像采集装置，所述图像采集装置与上位机连接，所述上位机包括客户端、图像处理模块与处理器，所述客户端为人机交互界面，所述图像处理模块连接客户端与处理器；所述处理器通过ZigBee无线通信模块连接割草机；所述割草机包括单片机，所述单片机上设有GPS模块，所述单片机连接障碍物监测模块、光电编码器、驱动模块和电压转换模块；所述光电编码器安装在驱动模块内部的电机齿轮上；所述单片机连接无线通讯模块；所述割草机顶盖为矩形顶盖，所述割草机顶盖沿割草机直行方向划分为两部分:前部与后部；所述割草机顶盖前部为第一材质制成；所述割草机顶盖后部为第二材质制成；所述第一材质与第二材质为不同的材质。
[0008]所述单片机为MC9S12XS128，所述单片机连接有晶振电路、复位电路以及电源。
[0009]所述驱动模块包括:电机以及电机驱动电路，所述电机驱动电路分别连接在电机的两个端子上。
[0010]所述电机的第一端子上的驱动电路包括:第一高速光电親合器6nl37，所述第一高速光电耦合器6nl37的AN端通过电阻R3接电压转换模块输出端，所述第一高速光电耦合器6nl37的VCC端接+12V电压源，所述第一高速光电耦合器6nl37的GND端接地，所述第一高速光电耦合器6nl37的GND端与VCC端之间接电容C4，所述第一高速光电耦合器6nl37的VO端与VCC端接电阻R5，所述第一高速光电耦合器6nl37的VO端通过电阻Rl接第一驱动芯片BTS7960的IN端，所述第一驱动芯片BTS7960的INH端通过电阻R2接+12V电压源，所述第一驱动芯片BTS7960的SR端通过电阻R4接地，所述电阻R4并联连接电容C5，所述第一驱动芯片BTS7960的IS端通过电阻R6接地，所述第一驱动芯片BTS7960的OUT端与VS端之间正向连接二极管D2，所述第一驱动芯片BTS7960的VS端接+12V的电压源，所述第一驱动芯片BTS7960的OUT端连接电机的第一端子；所述电机的第二端子上的驱动电路包括:第二高速光电耦合器6nl37，所述第二高速光电耦合器6nl37的AN端通过电阻RlO接电压转换模块输出端，所述第二高速光电耦合器6nl37的VCC端接+12V电压源，所述第二高速光电耦合器6nl37的GND端接地，所述第二高速光电耦合器6nl37的GND端与VCC端之间接电容C18，所述第二高速光电耦合器6n 137的VO端与VCC端接电阻R14，所述第二高速光电耦合器6nl37的VO端通过电阻R7接第二驱动芯片BTS7960的IN端，所述第二驱动芯片BTS7960的INH端通过电阻R8接+12V电压源，所述第二驱动芯片BTS7960的SR端通过电阻R9接地，所述第二电阻R9并联连接电容C17，所述第二驱动芯片BTS7960的IS端通过电阻Rll接地，所述第二驱动芯片BTS7960的OUT端与VS端之间正向连接二极管D2，所述第二驱动芯片BTS7960的VS端接+12V的电压源，所述第二驱动芯片BTS7960的OUT端连接电机的第二端子。
[0011]所述障碍检测模块包括:若干个触觉传感器与若干个超声波传感器；所述触觉传感器均匀的设置在割草机的外侧壁上；所述超声波传感器均匀的设置在割草机的外侧壁上；所述触觉传感器的输出信号连接单片机的中断信号端。
[0012]所述Zig Bee无线通信模块的驱动芯片为CC2530。
[0013]所述割草机还包括防倾倒模块，所述防倾倒模块包括:倾倒传感器，所述防倾倒传感器的VCC端接+5V电压源，所述传感器的接地端接地，所述传感器的输出端接放大器Al的反相输入端，所述放大器Al的正相输入端通过电阻R42接+5V电压源，所述放大器Al的正相输入端通过电阻R45接地，所述放大器Al的反相输入端通过电阻R44接地，所述放大器Al的输出端通过电阻R43接+5V电压源，所述放大器Al的电源端接电压源，所述放大器Al的接地端接地，所述放大器Al的输出端为防倾倒模块的输出端，所述防倾倒模块的输出端接单片机的中断引脚。
[0014]所述单片机与Zig Bee无线通信模块之间的连接有串口转USB接口，所述串口转USB接口的驱动芯片为PL2303。
[0015]本实用新型的有益效果为:
[0016]1、通过摄像机采集割草现场的图像信息并经过图像分析软件分析、处理，在电脑上位机上通过鼠标划定割草的区域或想要构造的图案，通过Zig Bee无线通讯发送给割草机的动作命令，指导割草机进行割草，从而达到经济、方便和区域全覆盖的效果。
[0017]2、省去了边界电子围栏的铺设，使整个割草过程快速高效；
[0018]3、割草机具有速度检测、防倾倒功能，使得割草机系统智能化更高，使用更加方便。
[0019]4、本发明可以按照物主需求在草坪上裁剪出任意文字或图案。
【附图说明】
[0020]图1本实用新型系统图；
[0021]图2本实用新型系统具体框图；
[0022]图3单片机最小系统图；
[0023]图4电压转换模块电路图；
[0024]图5电机驱动电路图；
[0025]图6Zig Bee无线通讯电路图；
[0026]图7串口转USB电路图；
[0027]图8防倾倒模块电路图。
[0028]其中，I支架；2图像采集装置；3待割草区域边界线。
【具体实施方式】
[0029]为了更好的了解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0030]如图1与图2所示，一种智能割草机系统，包括:放置于割草区域外围的支架，所述支架顶端设有图像采集装置，所述图像采集装置与上位机连接，所述上位机包括客户端、图像处理模块与处理器，所述客户端为人机