[0001] 本发明涉及一种割草机器人， 尤其涉及一种具有防护装置的割草机器人。

背景技术

[0002] 割草机机器人均具有自动行走、 智能避障、 在一定范围内工作等特点， 同吋， 具备自动返回充电、 安全检测和电池电量检测等， 具备一定爬坡能力， 尤其适 合家庭庭院、 公共绿地等场所的草坪修剪维护。 割草机机器人一般由刀盘、 马 达、 刀片、 行走轮、 控制系统等结构组成， 刀片安装在刀盘上， 马达驱动刀盘 以带动刀片旋转以实现对草坪的修剪， 节省了除草工人的作业吋间， 减少了大 量的人力资源。

[0003] 现有技术的割草机器人在草地上行走吋， 设置在割草机器人机身下方的切割机 构可能触碰在草地区域活动的人或者动物， 进而对人或者动物造成伤害。

[0004] 在割草机器人的割草刀片周围设置防护机构是 已知的。 然而， 当动物、 人或其 他异物突破传统防护机构吋， 割草机器人无法提供进一步地防护措施。

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本发明的目的在于提供一种防护更加全面、 更安全的割草机器人。

[0006] 为实现上述发明目的， 本发明提供了一种割草机器人， 包括： 机身， 安装于机 身的工作模块、 行走模块以及用于协调工作模块和行走模块的 控制模块， 所述 工作模块包括设置于机身下部的切割机构， 所述行走模块包括安装在机身上的 行走轮组和驱动所述行走轮组的行走马达， 所述割草机器人还包括安装于机身 侧部的防护件， 所述防护件包括枢转连接于机身的第一防护件 以及第二防护件 ， 所述第二防护件与第一防护件枢转连接。

[0007] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 相对所述第一防护件和第二防护件的初 始位置， 所述第一防护件和第二防护件被允许向朝向切 割机构的方向转动， 并 且所述第一防护件和第二防护件被限制向远离 切割机构的方向转动。

[0008] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述第一防护件与机身之间设有第一弹 簧， 所述第一弹簧提供第一防护件向远离切割机构 的方向运动的弹性力， 所述 第一防护件和第二防护件之间设有第二弹簧， 所述第二弹簧提供第二防护件向 远离切割机构的方向运动的弹性力。

[0009] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述第一弹簧和所述第二弹簧为扭转弹 簧， 且所述第一弹簧的刚度大于第二弹簧的刚度。

[0010] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述第一防护件和机身之间设置距离感 应装置， 所述第二防护件转动的角度超过其预设的转动 角度， 带动第一防护件 转动， 所述第一防护件转动的角度超过其预设的转动 角度， 触发所述距离感应 装置， 所述控制模块接收到触发信号控制割草机器人 停机。

[0011] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述距离感应装置包括幵关和触发件， 所述幵关设置在机身上， 幵关的触点与第一防护件相对应， 所述触发件设置在 幵关的触点与第一防护件之间， 所述触发件的一端与幵关的触点或第一防护件 连接。

[0012] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述第一防护件构造为连接于所述机身 两侧的第一护板， 所述第二防护件构造为连接于所述第一护板的 第二护板， 所 述第二护板下部的宽度大于第二护板上部的宽 度。

[0013] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 沿着所述割草机器人的前进方向， 所述 第一护板的前后两侧设置端板， 所述端板平行于行走轮的切面。

[0014] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述第一护板包括临近机身的斜部和临 近第二护板的直部， 所述直部与第二护板平齐并平行于行走轮的端 面。

[0015] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述行走轮组包括前轮和后轮， 所述第 二护板在所述前轮和后轮之间的空间朝下延伸 ， 所述第二护板的底部到地面的 距离小于所述切割机构的底部到地面的距离。

[0016] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述第二护板的外缘与行走轮的外缘大 致平齐。 [0017] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述第一防护件构造为连接于所述机身 前侧的上段防护栏， 所述第二防护件构造为连接于所述上段防护栏 的下段防护 栏， 所述上段防护栏和下段防护栏均构造为栅栏状 。

[0018] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述割草机器人还包括设置于机身上且 位于所述上段防护栏和下段防护栏之前的前护 栏， 所述前护栏构造为栅栏状， 所述前护栏的梳齿密度小于所述下段防护栏的 梳齿密度， 所述前护栏的每个梳 齿的宽度大于所述下段防护栏的每个梳齿的宽 度。

[0019] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述割草机器人还包括位于所述切割机 构前方的前护栏， 所述前护栏固定连接于机身并且构造为栅栏状 。

[0020] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述割草机器人还包括环绕所述切割机 构设置的防护档板， 沿着所述割草机器人的前进方向， 所述防护档板自所述切 割机构的两侧面和后面对切割机构形成三面包 围。

[0021] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述防护档板包括位于其上下两端的上 翻边和下翻边， 所述上翻边相对切割机构朝外翻， 所述下翻边相对切割机构朝 内翻， 所述防护档板通过上翻边固定安装于机身下表 面。

[0022] 作为本发明一实施方式的进一步改进， 所述防护档板安装于所述切割机构， 所 述防护档板能够随着切割机构一起相对于机身 的位置进行调整。

[0023] 与现有技术相比， 本发明的有益效果在于： 本发明的割草机器人在切割机构周 围设置防护机构， 可以防止割草机器人进行割草作业吋， 对误接触刀片的人或 者动物造成伤害。 防护机构中机身两侧的防护件能够通过向摆动 增加其下部与 地面的距离， 进而顺利地通过凸起地面或石块， 不会被卡住。 防护机构中的防 护挡板将切割机构三面包围， 从而更加严密的防止人或动物或者其它异物从 侧 面和后面进入切割机构的工作区域， 防止造成伤害或者对割草机器人造成损坏 。 防护机构中机身前部的防护栏设置成可在割草 机器人前进方向和 /或后退方向 进行预设角度的摆动， 可以有效摆脱障碍物的缠绕， 尤其是对于摆脱草坪上的 草在护栏上打结、 缠绕而致使割草机发生故障。

[0024] 为实现上述发明目的， 本发明还提供了一种割草机器人， 包括： 机身， 安装于 机身的工作模块、 行走模块以及用于协调工作模块和行走模块的 控制模块， 所 述工作模块包括设置于机身下部的切割机构， 所述行走模块包括安装在机身上 的行走轮组和驱动所述行走轮组的行走马达， 所述割草机器人还包括至少部分 活动设置于机身的防护件， 所述防护件能够将切割机构四周与外部连通的 空间 至少部分隔幵， 所述防护件和机身之间设置距离感应装置， 所述防护件的活动 范围超过其预设值， 触发所述距离感应装置， 所述控制模块接收到触发信号控 制割草机器人停机。

[0025] 与现有技术相比， 本发明的有益效果在于： 本发明的割草机器人通过设置距离 感应装置， 可以防止割草机器人进行割草作业吋， 对误进入切割区域的人或者 动物造成伤害。

发明的有益效果

对附图的简要说明

附图说明

[0026] 图 1是本发明优选的第一实施方式中机器人割草� �的立体示意图；

[0027] 图 2是图 1中的机器人割草机的剖视示意图；

[0028] 图 3是图 2中沿 A-A线的剖视图， 图中隐藏了行走轮；

[0029] 图 4是图 3中的侧防护件的立体图；

[0030] 图 5是图 4中的侧防护件的侧视分解图；

[0031] 图 6是本发明优选的第二实施方式中机器人割草� �的立体示意图；

[0032] 图 7是图 6中的机器人割草机的剖视示意图；

[0033] 图 8是图 7中的防护件的立体图；

[0034] 图 9是图 6中的割草机器人采用另一种防护件的示意图� �

[0035] 图 10是图 9中的机器人割草机的剖视示意图；

[0036] 图 11是图 9中的割草机器人与防护机构的分解示意图；

[0037] 图 12是本发明优选的第三实施方式中机器人割草� ��的示意图；

[0038] 图 13是图 12中的防护栏的立体图；

[0039] 图 14是图 12中的的割草机器人采用另一种结构形式的防� ��栏的立体图；

[0040] 图 15是本发明优选的第四实施方式中机器人割草� ��的示意图。 本发明的实施方式

[0041] 以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明 进行详细描述。 但这些实施方式 并不限制本发明， 本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做 出的结构、 方 法、 或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内 。

[0042] 参照图 1到图 3所示， 本发明优选的实施例中， 割草机器人用于在地面上自动行 走和工作， 通过使用无绳电源提供行走以及工作能量， 如电池包、 太阳能电池 板等， 当然也可使用有线电源连接市电供电。 割草机器人包括机身 10、 安装于 机身 10的用于修剪草坪的工作模块以及行走模块， 行走模块用于行走和转向， 工作模块包括切割马达 21、 与切割马达 21连接的传动轴以及与传动轴配接的切 割机构 22。 另外， 割草机器人还包括控制模块， 用于协调工作模块和行走模块 ， 控制模块能够使割草机器人在无人看守的情况 下自动在草坪上行走并割草。 在本发明的描述中， 除非另外指出， 涉及的方向术语， 如前、 后、 左、 右、 上 和下等， 都是以如图 1所示的割草机器人正常前进行驶吋的方向为� �照。

[0043] 如图 2所示， 机身 10包括位于割草机器人上部的机壳 11以及位于割草机器人下 部的底盘 12， 底盘 12连接于机壳 11， 底盘 12下表面大致中心的位置设有一凹部 ， 凹部大致中心位置设有一通孔。 切割马达 21优选为切割电机， 切割机构 22包 括刀片支架 221以及安装在刀片支架上的刀片 222。 切割电机固定在底盘 12上表 面大致中心位置， 与底盘 12上的凹部相对应。 切割电机的输出轴向下穿过凹部 上的通孔， 刀片支架 221安装在底盘 12下表面的凹部， 与切割电机的输出轴连接 并随其旋转。 刀片 222位于刀片支架 221的周边， 随刀片支架 221旋转。 当然， 切 割机构也可以是直接由切割电机驱动的切割刀 片、 切割线等能够实现对草坪进 行修剪的切割元件。 割草机器人还可以设置自动或手动进行割草高 度调节的装 置， 用于调节刀片到地面的距离， 从而控制草坪的留茬高度。

[0044] 割草机器人的行走模块包括行走轮组以及驱动 行走轮组的行走马达。 其中， 行 走轮组安装于底盘 12上。 本实施例中， 行走轮组包括四个行走轮 31a、 31b、 32a 、 32b , 分别为设置在机身前部两侧的前行走轮 31a、 31b和设置在机身后部两侧 的后行走轮 32a、 32b , 每个行走轮具有相互独立的轮轴。 沿着割草机器人或者行 走机构的前进方向， 分别为前行走轮 31a、 31b和后行走轮 32a、 32b , 其中， 行走 马达通过传动机构使得位于同一侧的行走轮实 现同步传动， 即左前行走轮 31a与 左后行走轮 32a同步， 右前行走轮 31b与右后行走轮 32b同步。 具体的， 行走马达 包括两个， 两个行走马达前置或者后置， 也可以一个前置一个后置， 每个行走 马达通过带传动的方式能够驱动同一侧的行走 轮实现同步传动， 如此可不设转 向机构， 利用左行走轮与右行走轮的转速差进行转向。 当然， 也可以使用四个 行走马达分别驱动四个行走轮。 行走轮组只是本实施例中优选的方式， 本领域 技术人员很容易能够想到， 行走轮也可以采用履带式或者其他可以实现行 走的 方式。

[0045] 割草机器人在行走工作的吋候通过导航定位系 统来确定自身的位置以及进行路 径规划， 导航定位系统包括信号收发装置、 转台电机以及信号反射装置， 信号 反射装置通常在机器人的工作区域预先放置， 如信号反射装置可以是若干反光 件， 反光件在割草机器人工作区域的坐标是已知的 ， 信号收发装置设置于割草 机器人的机身内， 信号收发装置可以是光束发射器和光束接收器 ， 割草机器人 在行进的过程中， 转台电机以一定的角速度 360°驱动信号收发装置水平向外部发 射旋转的扫描光束， 扫描光束扫过每个预置的反光件吋， 反光件形成平行于扫 描光束的反射光束。 光束接收器接收反射光束， 同吋割草机器人具有角度传感 器能够检测扫描光束和机器人航行方向上的夹 角。 割草机器人的控制模块包括 中央处理器， 和预置在存储器中的导航算法， 中央处理器利用已知的反光件坐 标和夹角能够计算出当前机器人在工作区域所 处的坐标。 随着机器人的航行和 光束扫描的过程中央处理器不断重新计算机器 人当前所处的坐标。 同吋中央处 理器能够根据当前坐标和预置在存储器中的导 航算法控制割草机器人的行进路 径， 或者说是控制割草机器人的移动方向和速度。

[0046] 上述的导航定位系统仅为本实施例中优选的方 式， 割草机器人也可以采用其它 定位系统， 如 GPS定位系统， DGPS定位系统等等。

[0047] 本实施例中， 割草机器人还包括有防护机构， 图 1到图 5示出了防护机构的第一 实施方式， 如图 1所示， 防护机构包括设置于机身两侧的防护件 50， 这里的两侧 指的是沿着割草机器人的前进方向， 位于割草机器人的左右两侧， 即防护件能 够将切割机构两侧与外部连通的空间隔幵， 也就是说防护件可以是板状、 网状 、 栅格状等等， 不影响空气流通但是可以阻挡异物。 具体的， 防护件 50设置在 底盘 12两侧， 以左侧为例进行说明， 防护件 50是从左前轮 31a与左后轮 31b之间由 底盘 12大致向下延伸的挡板， 防护件 50底部到地面的距离小于切割机构 22底部 到地面的距离。

[0048] 进一步地， 防护件 50包括连接在一起的横板 51和竖板 52， 其中横板 51构造为从 左前轮 31a与右后轮 31b之间由底盘 12大致水平向左延伸的挡板； 竖板 52构造为从 横板 51左侧大致竖直向下延伸的挡板， 其中竖板 52下部的宽度大于上部的宽度 ， 竖板 52底部到地面的距离小于切割机构 22底部到地面的距离。 优选的， 横板 5 1与竖板 52之间可以设置为单向铰接， 即相对竖板 52的初始位置， 竖板 52只可以 向远离切割机构 22的方向摆动， 不但可以防止人、 动物从侧面进入切割机构 22 ， 当一侧行走轮通过凸起地面或石块吋， 防护件 50能够通过向外侧摆动增加其 下部与地面的距离， 进而顺利地通过该凸起地面或石块， 不会被卡住。 更进一 步地， 可以在横板 51与竖板 52之间设置复位弹簧， 复位弹簧提供给竖板 52朝向 切割机构 22的方向向初始位置运动的弹性力， 这样， 当竖板向远离切割机构 22 的方向摆动， 通过复位弹簧的作用可以实现更可靠的复位。

[0049] 如图 2到图 5所示， 为本发明割草机器人的防护机构中的防护件的 另一种结构形 式， 防护机构包括设置于机身两侧的防护件 50a， 其中防护件 50a包括连接在一起 的第一护板 53和第二护板 54。 第一护板 53包括侧板 530和设置于侧板两端的端板 531， 侧板 530沿着机身 10向下延伸， 侧板 530大致平行于割草机器人的前进方向 ， 端板 531大致平行于行走轮的切面或者行走轮的的旋 转轴线。 其中， 侧板 530 包括临近机身 10的斜部 532和相对远离机身的直部 533， 斜部 532枢转安装于底盘 12， 而第二护板 54枢转安装于直部 533， 并且直部 533与第二护板 54平齐。 具体 的， 在斜部 532上端设有第一轴 534， 底盘 12上设有第一轴孔 121， 将第一轴 534 安装到第一轴孔 121使得第一护板 53能够相对底盘 12旋转。 直部 533下端设有第 二轴 535， 第二护板 54上端设有第二轴孔 541， 通过第二轴 535与第二轴孔 541的 配合使得第二护板 54能够相对第一护板 53旋转。

[0050] 以左侧为例， 第一轴孔 121设置于左前轮 31a与左后轮 32a之间的机壳 11或底盘 1 2的外表面， 第一轴孔 121在下方设有宽度略小于第一轴 534直径的幵口， 幵口的 左侧壁抵靠第一护板 53对其限位， 第一轴 534通过幵口安装在第一轴孔 121内。 第一护板 53与机壳 11或底盘 12之间设有第一弹簧 536， 第一弹簧 536给予第一护 板 53向远离机壳 11方向旋转的力， 使得第一护板 53的斜部 532向左下方延伸， 直 部 533大致竖直向下延伸。 第二轴 535安装在第二轴孔 541内， 第一护板 53和第二 护板 54之间设有第二弹簧 546， 第二弹簧 546给予第二护板 54向远离机壳 11方向 旋转的力， 第一护板 53底部与第二护板 54顶部抵靠限位， 使第二护板 54大致竖 直向下延伸。 在不受外力吋， 即初始位置， 第一护板 53的直部 533和第二护板 54 与行走轮的外沿大致平齐。

[0051] 进一步地， 第一弹簧 536和第二弹簧 546均为扭转弹簧， 且第一弹簧 536的刚度 大于第二弹簧 546的刚度， 当人的手 /脚或动物试图进入切割机构 22区域吋， 第二 护板 54先向内旋转， 第一护板 53再向内旋转。 由于有弹簧的作用， 使人或动物 感到阻力而放弃进入， 同吋能够对外力进行缓冲， 减小外力对割草机器人的影 响。

[0052] 另外， 防护件 50a的斜部 532靠近顶端设有距离感应装置 90， 当防护件 50&触碰 到动物、 人或其他影响机器正常工作的物体吋， 第二护板 54摆动幅度超过其预 设的摆动角度， 带动第一护板 53摆动， 进而触发距离感应装置 90， 控制模块控 制割草机器人使停机。 距离感应装置的设置使得割草机器人在防护结 构被突破 吋保证不发生误伤。 具体地， 距离感应装置包括幵关和触发件， 其中， 幵关可 以设置在底盘 12上， 幵关的触点与第一护板 53相对应， 触发件设置在幵关的触 点与第一护板 ₅₃ 之间， 触发件的一端与幵关的触点或第一护板 53连接。 优选的 ， 触发件构造为弹簧， 使用弹簧可以保护幵关不被冲击力损坏。 当然， 距离感 应装置还可以选用接近幵关或其他能够将距离 变化转化为控制模块可处理信号 的装置。

[0053] 如图 6到图 11所示， 为本发明割草机器人的防护机构的第二实施方 式， 本实施 方式中， 防护机构包括设置于机身下部的防护件， 防护件构造为对切割机构进 行三面包围的防护挡板 60， 在割草机器人的前进方向不包围。 防护挡板 60固定 安装在底盘 12下表面， 从两侧面和后面环绕切割机构。 具体地， 防护挡板 60构 造为截面为 U型的挡板， 防护挡板 60包括上翻边 61和下翻边 62， 其中上翻边朝外 翻， 上翻边包括螺钉孔， 用来与底盘 12连接； 下翻边朝内翻。 防护挡板 60将切 割机构 22三面包围， 从而更加严密的防止人或动物或者其它异物从 侧面和后面 进入切割机构 22的工作区域， 防止造成伤害或者对割草机器人造成损坏。

[0054] 如图 9到图 11所示， 为防护件优选的另一种结构形式， 防护机构包括设置于机 身下部的防护挡板 60a， 防护挡板 60a也为三面包围的防护件， 与上述防护挡板 60 的区别是， 防护挡板 60a安装在切割机构 22上， 如安装在刀片支架 221上， 可以与 切割机构 22同步上升、 下降或摆动。 如此， 能够保证切割机构 22在上升、 下降 或摆动吋不会露出到防护结构外面， 增强了保护效果。

[0055] 如图 12到图 14所示， 为本发明割草机器人的防护机构的第三实施方 式， 本实施 方式中， 防护机构还包括防护栏 70， 防护栏 70大致呈栅栏状， 设置在切割机构 2 2的前方， 通过第三轴 701铰接在底盘 12前部， 可在割草机器人前进 /后退方向围 绕第三轴 701摆动， 也就是说防护件能够将切割机构前侧与外部连 通的空间至少 部分隔幵， 既不影响被切割的草进入切割区域， 又能够有效的阻挡异物。 进一 步地， 在防护栏 70上设有距离感应装置， 当防护栏摆动超过预设角度吋， 控制 模块使割草机器人停机。

[0056] 参照图 14并配合 10所示， 本发明割草机器人的防护栏的另一种结构形式 ， 防护 栏 70a通过上段框架和下端框架分成上段 71和下段 72， 上段 71通过第四轴 711与底 盘 12铰接， 下段 72通过第五轴 712与上段 71铰接， 上段 71设有距离感应装置 90， 下段 72设有最大摆动角度。 当下段 72在待修剪的草的作用下轻微摆动吋不触发 停机； 当防护栏 70a触碰到动物、 人或其他影响机器正常工作的物体吋， 下段 72 摆动幅度超过其预设的摆动角度， 带动上段 71摆动， 进而触发距离感应装置， 自动控制系统使停机。 距离感应装置的设置使得割草机器人在传统防 护结构被 突破吋保证不发生误伤。 前翼防护结构使用铰接， 可有效防止草的纠缠、 打结 ， 亦可有效摆脱石块、 地面不平整等障碍。

[0057] 具体地， 距离感应装置包括幵关和触发件。 其中， 幵关设置在底盘 12上， 幵关 的触点与防护栏 70a的上段 71相对应， 触发件设置在幵关的触点与防护栏 70a的上 段 71之间， 触发件的一端与幵关的触点或防护栏 70a的上段 71连接。 进一步地， 触发件构造为弹簧， 能够保护幵关不被冲击力损坏。 当然， 距离感应装置还可 以选用接近幵关或其他能够将距离变化转化为 自动控制系统可处理信号的装置

[0058] 如图 15所示， 为本发明割草机器人的防护机构的第四实施方 式， 本实施例中， 在防护栏 70a前方设置前护栏 80。 前护栏 80固定安装在底盘 12或机壳 11前端， 或 与底盘 12或机壳 11一体成型。 前护栏 80的梳齿比防护栏 70、 70a更粗、 更稀疏， 用于对机器人前进方向的草进行初步梳理， 进一步地防止草的缠绕、 打结。

[0059] 上述实施方式中， 每个实施方式可以单独使用或者多个实施方式 结合使用， 如 不同结构的侧防护件之间可以相互结合， 不同结构的侧防护件可以和不同结构 的防护栏之间相互结合， 从而使得防护机构具有多种组合。 另外， 上述距离感 应装置设置的目的是保护人 /动物不接触切割机构， 除此之外机身上还可以另外 设置其它距离传感器或者障碍检测传感器， 只要机身距离障碍物一定距离即触 发传感器。

[0060] 应当理解， 虽然本说明书按照实施方式加以描述， 但并非每个实施方式仅包含 一个独立的技术方案， 说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见， 本领域技术 人员应当将说明书作为一个整体， 各实施方式中的技术方案也可以经适当组合 ， 形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式 。

[0061] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本 发明的可行性实施方式的具体说 明， 它们并非用以限制本发明的保护范围， 凡未脱离本发明技艺精神所作的等 效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范 围之内。