智能割草机

技术领域

本发明涉及割草机领域，特别是涉及一种切割高度可调节的智能割草机。

背景技术

随着科技水平的提高与社会的发展，智能的自动行走设备为人们所熟知，由于自动行走设备无需人为的操作与干预，因此在工业及家居产品上应用的非常广泛。工业上的应用如执行各种功能的机器人，家居产品上的应用如割草机、吸尘器等，这些智能的自动行走设备极大地节省了人们的时间，给工业生产及家居生活都带来了极大的便利。

智能割草机自动的在草地上行走和割草，其包括用于切割的切割元件，为了满足不同用户对割草高度的不同要求，智能割草机通常具有调节切割高度的调高装置，切割高度是指切割组件距离地面的高度，已知的智能割草机的高度调节装置采用螺纹结构，齿与齿配合的缝隙很容易进入灰尘等杂质，使调高机构卡死，再者，传统的调高结构在向上调节切割组件时，需要施加较大的力才可通过操纵元件带动切割组件活动，以克服切割马达、刀片、刀片罩等元件自身重力，使得用户的体验感差，即使采用电动调高，其传动结构也非常复杂，使得智能割草机的成本增加，且切割组件被调节到较低高度时，会降低智能割草机的通过性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种高度调节机构及其智能割草机，改变了高度调节模块的结构设置，使得调高结构简单紧凑、不易卡死，机器通过性更好。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种智能割草机，包括：

壳体，以及安装于所述壳体的行走单元、切割组件、控制电路、高度调节模块；

所述行走单元用以带动所述智能割草机移动；

所述切割组件包括：切割元件，以及连接并驱动所述切割元件的切割马达；

所述控制电路与所述行走单元、切割组件连接，控制所述智能割草机移动和工作；

所述高度调节模块，包括：

托架，承托所述切割组件并可带动所述切割组件上下活动，所述托架上设有抬升部；

驱动件，所述驱动件上设有驱动部，所述驱动部和所述抬升部相配接，所述驱动部的运动驱动所述抬升部上下活动，从而带动托架上的切割组件上下活动；所述驱动部至少部分位于所述托架在所述智能割草机的工作面的投影围成的区域内。

进一步的，所述驱动部和所述抬升部在横向上位于所述托架中部。

进一步的，所述驱动部包括可被驱动旋转的空间凸轮轴，以及围绕所述空间凸轮轴布置的空间凸轮面。

进一步的，所述空间凸轮轴大致垂直于所述托架在所述智能割草机的工作面的投影。

进一步的，所述托架为双平行四边形连杆，包括分别位于所述切割组件两侧的两组平行四边形连杆，所述平行四边形连杆包括一相对壳体固定设置的固定连杆，与所述固定连杆相对的活动连杆，以及位于所述固定连杆和活动连杆之间的连接杆，所述切割组件连接和承托于所述活动连杆。

进一步的，所述抬升部为连接两个所述平行四边形连杆的横梁。

进一步的，所述横梁下端面设置半球状凸起，所述半球状凸起与所述驱动部抵接。

进一步的，还包括操纵元件，所述驱动件与操纵元件连接并由所述操纵元件驱动。

进一步的，所述操纵元件可选择的锁止或解锁对所述操纵元件的驱动。

进一步的，所述操纵元件与所述壳体之间可解耦合的配接，所述操纵元件具有锁止位置和解锁位置，在所述锁止位置所述操纵元件上的耦合件和所述壳体上的耦合件相耦合从而相对固定；在解锁位置所述操纵元件上的耦合件和所述壳体上的耦合件相分离从而相对可活动。

进一步的,所述耦合件为限位齿。

进一步的，还包括驱使所述操纵元件位于所述耦合位置的弹性件。

进一步的，还包括调高马达，所述驱动件由调高马达驱动，所述调高马达由所述控制电路控制运行。

进一步的，所述驱动件与所述调高马达通过离合器可释放连接。

进一步的，所述高度调节模块包括调高马达的堵转检测单元，所述堵转检测单元将信号发送给所述控制电路，当所述控制电路根据接收的信号判断所述调高马达发生堵转时，停止所述调高马达。

进一步的，所述高度调节模块包括用户输入单元，所述控制电路根据用户输入的信息控制所述切割组件达到设定的切割高度。

进一步的，所述控制电路通过高度校准单元控制所述切割组件的高度调节值，所述高度校准单元将所述切割组件复位至参考位置，以相对所述参考位置的距离值作为高度调节值。

进一步的，所述参考位置通过位置传感器和调高马达的堵转检测单元确定，当位置传感器检测到所述参考位置且调高马达满足堵转条件时，确定切割组件复位至所述参考位置。

进一步的，所述高度调节模块包括检测所述切割马达运行参数的检测单元，所述检测单元将检测的运行参数发送给所述控制电路，所述控制电路根据所述切割马达的运行参数调节所述切割组件的切割高度。

进一步的，当检测到所述切割马达的运行参数满足第一预设条件时，所述切割组件被控制为向接近工作面的方向移动，当检测到的所述切割马达的运行参数满足第二预设条件时，所述切割组件被控制为向远离工作面的方向移动。

进一步的，所述驱动部由下而上的抵接所述抬升部从而允许所述抬升部能够在外力驱动下向上活动。

进一步的，所述抬升部的所述向上活动对应的切割组件向上可移动的范围为0mm～30mm。

进一步的，所述智能割草机包括用于收容所述高度调节模块的收容腔，所述高度调节模块可一体式拆卸的安装于所述收容腔。

本发明的有益效果为，切割组件的高度调节模块结构简单，成本低廉，调节力矩均匀，且调节过程中不易出现卡死现象；浮动调节的设计，在保证智能割草机较好通过性的同时，其驱动件与承托切割组件的托架排布紧凑，节省占用空间，且高度调节模块与壳体之间的一体式拆卸设计，使得用户便于更换和维修。

附图说明

以上所述的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面附图实现：

图1为本发明智能割草机的俯视方向示意图。

图2为本发明第一实施例沿图1中智能割草机A-A线高度调节模块的剖视图。

图3为本发明第一实施例高度调节模块的俯视方向示意图。

图4为本发明第一实施例的锁定部位拆解图。

图5为本发明第一实施例高度调节模块拆解图。

图6为本发明第一实施例高度调节模块的装配图。

图7为本发明第二实施例沿图1中智能割草机A-A线高度调节模块的剖视图

图8为本发明第二实施例智能割草机切割高度调节的模块图。

附图中的相关元件对应编号如下：

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

下面结合附图，说明智能割草机100的较佳实施方式。

实施例一

如图1至图6所示是本发明第一实施例。参照图1，智能割草机100包括壳体110；行走单元，用于带动智能割草机100移动，包括驱动马达和多个行走组件112用于支撑及引导智能割草机100在地面行走。壳体110内设置有为驱动马达和切割组件130提供能量的能量单元，本实施例采用的是电池包。控制电路210与行走单元、切割组件130以及能量单元电连接，具有连接和控制各功能模块的集成电路板，可以控制行走单元带动智能割草机100在界定区域内行走，并控制切割组件130执行切割工作任务。参照图2，切割组件130，执行割草工作，包括安装于壳体110的切割马达131，切割组件130还包括支撑切割马达131的支撑筒132，以及由切割马达131驱动的切割元件；高度调节模块120，包括由操纵元件140驱动的驱动件150，驱动件150上的驱动部与托架160上的抬升部相配接，驱动部的运动带动抬升部上下活动，使得托架160承托的切割组件130在高度方向上活动。其中，垂直于地面的方向是智能割草机100的高度调节方向。如图3所示，驱动部与抬升部在横向上位于托架的中部，驱动部至少部分位于托架160在工作面的投影围成的区域内，驱动部可全部位于两侧托架架设的空间内，也可部分位于托架架设的空间内，具体以驱动部的尺寸或相对位置关系确定，不以此作为对本发明的限制。本发明的有益效果是，驱动部的驱动轴与托架在智能割草机100工作面的投影大致垂直，使得高度调节模块的空间结构排布紧凑；驱动件与托架的配接位置居中的设计，使得承载切割组件130的托架160的运动更加稳定，调节力矩均匀。托架160承托切割组件130，并与驱动件150的驱动部相互抵接，驱动件150的运动可以改变托架160与驱动件150连接部位的高度，使得托架160在高度方向上下摆动，从而改变切割组件130与工作面之间的垂直距离。本发明周所述其中，智能割草机100可安装一个或多个切割组件130，本发明中，以安装一个切割组件130为例展开。

智能割草机100的锁定部170使得可选择的锁止和解锁驱动操纵元件140，操纵元件140与壳体110之间通过耦合件可解耦合的配接。参照图4，本实施例中，操纵元件140可选的设置为圆柱形的调节钮座，钮座上方设置操纵部141，其他实施例中，操纵元件140也可设置为棱柱或其他立体结构，与操纵元件140配合的壳体110上设置安装孔111，操纵元件140穿过安装孔111位于壳体110上方，操纵元件140与壳体110分别设置耦合件，耦合件包括锁止位置和解锁位置，耦合件处于锁止位置时，操纵元件140通过耦合件相对壳体110固定，耦合件处于解锁位置时，耦合件相互脱离，操纵元件140可相对壳体活动。本实施例中，耦合件设置为限位齿，操纵元件140外周侧面设置第一限位齿171，在壳体110内侧安装孔111周围设置第二限位齿172，第一限位齿171与第二限位齿172相互啮合，第一限位齿171位于第二限位齿172下方。采用限位齿配合的方式只是本发明的一种具体实施方式，在必要情况下，也可以选择其他耦合件以限制操纵元件140与壳体110之间的活动，不以此作为对本发明的限制。可选的操纵元件140与驱动件150的上端通过卡槽活动连接，使得操纵元件140与驱动件150之间在高度方向上可相对运动。本实施例中，操纵元件140与驱动件150的连接位置套设弹性件142，在弹性件142的弹力的作用下，第一限位齿171与第二限位齿172相互耦合，限位齿相互啮合的状态为锁定部170的锁止状态。当用户通过操纵部141位施力按压操纵元件140时，第一限位齿171向下移动，弹性件142被进一步压缩，第一限位齿171与第二限位齿172脱离，锁定部170处于第二状态，此时操纵元件140与壳体110之间可以相对转动。以上锁定部170的有益效果是：提供一种自锁式的调高结构，可防止高度调节模块的操纵元件140的误触发，且使得自锁式调高结构简单，成本低廉。

智能割草机100的驱动件150的驱动部为空间凸轮，参照图5，空间凸轮包括中空的空间凸轮轴151，即驱动轴，以及围设在空间凸轮轴151周围的空间凸轮面152。空间凸轮轴151上端与操纵元件140可拆卸连接，并由操纵元件140驱动旋转，空间凸轮轴151的下端设置承托底座180，承托底座180用于承托驱动件150及托架160，承托底座180设置安装空间凸轮的突出轴181，空间凸轮轴151套设在承托底座180的突出轴181上，且空间凸轮轴151在外力的驱动下可以相对于突出轴181旋转。围设在空间凸轮轴151的空间凸轮面152呈连续的螺旋状，由此形成高度不等的曲面，该空间凸轮面152的形状只是本实施例的一种实施方式，也可设置其他形状的空间凸轮面152，只要保证空间凸轮面152有连续的高度变化即可，空间凸轮面152作为与托架160的接触部位，随着凸轮面的旋转，托架160与其接触的位置逐渐升高或降低，以此改变切割组件130在自由状态下的切割高度。

智能割草机100的托架160与驱动件150连接，并承托切割组件130。参照图5，托架160由两个平行四边形连杆组成，分别设置在驱动件150驱动部的两侧，包括相对壳体固定的固定连杆161以及与固定连杆161相对活动的活动连杆166，活动连杆166与切割组件130连接，固定连杆166与活动连杆161通过连接连杆162连接。固定连杆161与驱动件150的承托底座180大致垂直成为整体，两个固定连杆161的第一高度和第二高度分别设置连接连杆162的安装部，连接连杆162第一端与固定连杆161的安装部通过转动轴165活动连接，同时连接连杆162的第二端与切割马达131的支撑筒132通过转动轴165活动连接。驱动件150两侧位于第一高度的连接连杆162通过横梁163固定连接，横梁163为托架160与驱动件150的驱动部相配接的抬升部，横梁163包括上下两个端面，本实施例中，横梁163下端面设置半球状的凸起164，其他实施例中，凸起164的也可以设置成其他形状，如接触位置圆滑的圆柱，或中间杆163的下端面直接与驱动件150接触，不以此作为对本发明的限制。半球状凸起164与驱动部的空间凸轮面152相互抵接。驱动件150被驱动时，半球状凸起164沿着空间凸轮面152移动，当驱动件150以第一方向运动时，半球状凸起164沿着空间凸轮面152向上移动，带动驱动件150两侧的连接连杆162以第一端为基点向上摆动，连接连杆162向上摆动的同时带动活动连杆166承托的切割组件130向远离工作面的方向移动，第一运动方向如图5中箭头A指示方向；反之，托架160带动切割组件130向接近工作面的方向移动。托架160的半球状凸起164与驱动件150的空间凸轮面152相互抵接，由于驱动部由下向上的抵接抬升部，因此当抬升部受到外力驱动时，可以向上活动，可选的抬升部在外力作用向上移动的空间范围为0mm～30mm，例如当智能割草机100在行驶过程中遇到障碍物或者较高的密草时，切割组件130会受到向上的作用力被抬起，以增加切割组件130与工作面的距离，即使切割组件130处于较低的切割高度，切割组件130的可浮动效果可以保证智能割草机100具有较好的通过性，因此托架160与驱动件150组合形成的调高结构，在实现切割高度调节的同时还能保证切割组件130的可浮动性，且该浮动调高的结构紧凑，调节扭矩均匀。驱动件150与托架160之间不需要设置复杂的传动组件，空间凸轮面152与半球状凸起164配合调节的形式相对齿形啮合，结构更简单，成本更低廉。且不容易出现因灰尘或杂物积累导致的卡死现象。此外，本发明中，智能割草机100包括用于收容高度调节模块120的收容腔113，参照图6，高度调节模块120作为一个模块整体被嵌入收容腔113内，收容腔113与智能割草机100的主腔体之间相互独立，可选的，高度调节模块120与收容腔113之间仅通过几颗螺钉固定，其固定方式为本发明的一种实施例方式，此外也可通过卡接的方式实现，控制电路210与切割马达131通过一条电连接线133连接，以此实现高度调节模块120的模块化设计，以方便维修和零部件的更换，从而满足不同机型之间的通用性要求。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于高度调节模块120的驱动方式不同。参照图7，本实施例的切割组件130高度调节的驱动方式为电力驱动，高度调节模块120包括直接驱动驱动件150运动的调高马达190，检测调高马达190堵转的堵转检测单元270，以及校准高度调节值的高度校准单元。调高马达190在驱动高度调节模块120运行的过程中，为防止出现马达堵转造成电流过载马达烧毁现象，通过堵转检测单元270向控制电路210发送信号，控制电路210根据接收的信号判定调高马达190出现堵转现象时，控制能量单元与调高马达190的连接断开。可选的堵转判断的方式可通过检测调高马达190运行中的电流值，若检测到调高马达190的当前电流值超过电流预设值，且持续的时间达到预设时间，能量单元停止向调高马达190供电。此外调高马达190的保护还可以通过机械离合实现，驱动件150与调高马达190之间设置离合器200，驱动件150与调高马达输出轴191通过设置的离合器200可释放连接，正常状态下，调高马达输出轴191带动驱动件150运动，当驱动件150出现卡死等异常状况时，离合器200断开，使得调高马达输出轴191与驱动件150的连接中断，调高马达190空转。可选的离合器200的结构包括与调高马达输出轴191连接的第一端面齿，以及与驱动件150上端连接的第二端面齿，离合器200工作状态时，第一端面齿201与第二端面齿201通过弹性件202相互抵接，弹性件202套设在第一端面齿201与调高马达输出轴191之间，当驱动件150出现卡死，无法被驱动时，第二端面齿201会向第一端面齿201产生向上的作用力，当向上的作用力大于弹性的弹力时，弹性件202被压缩，第一端面齿201向上运动，从而将驱动件150与调高马达输出轴191的连接断开。

智能割草机100还包括检测切割马达131运行参数的检测单元230，切割马达131的运行参数包括切割马达131的转速、扭矩、载荷等。参照图8，本实施例中，根据检测到的切割马达131的转速信息调节切割组件130的高度，检测到的切割马达131的转速值与预设阈值进行比较。当切割马达131的转速值大于等于最大预设阈值时，即满足第一预设条件时，控制电路210控制切割组件130向接近工作面的方向移动预设距离，当转速值小于等于最小预设阈值时，即满足第二预设条件时，控制电路210控制切割组件130向远离工作面的方向移动预设距离,本实施例中，可选的预设距离取值范围为5mm～10mm。其他实施例中，高度调节模块120还包括用户输入单元220，用户输入单元220可设在智能割草机100的操作面板114上，用户通过操作面板114输入预设的高度值；此外，用户输入单元220可以为外部通讯设备，用户在外部通讯设备上输入的高度调节信息通过无线信号传输给智能割草机100的控制电路210，控制电路210根据用户输入的高度调节信息调节切割组件130的切割高度。

智能割草机100具有标定切割高度的高度校准单元240，包括测量调节距离的测距模块260，测距模块260具有计算调高马达190转数的传感器，本实施例中，在调高马达190的顶部设置霍尔传感器261，用以计数调高马达190的旋转数，基于旋转数可以确定切割组件130的垂直位移值。高度调节模块120的调节方式为，智能割草机100开机运行时，切割组件130被复位至参考位置，以参考位置为调节基准，根据需达到的切割高度和参考位置之间的垂直距离，计算出调高马达190的转数，控制调高马达190按照计算出的转数正向旋转，使得切割组件130达到预设的切割高度，控制电路210记录此时切割组件130的高度，并将该高度值作为下一次调节的基准，当连续的高度调节的次数达到预设次数时，重新将切割组件130复位至参考位置，以消除在调节过程中累计的误差。本实施例中，将最大切割高度作为参考位置，复位检测单元250具有检测参考位置的位置传感器280，检测单元通过位置传感器280和调高马达190堵转检测单元270确定切割组件130是否达到参考位置，本实施例中，位置传感器280包括霍尔元件和磁块281，磁块281设置在切割马达131的支撑筒132与第一高度的连接连杆安装位置，参考图6和图7，与磁块281相对的收容腔113的内侧设置霍尔元件(图中未示出)，当霍尔元件与磁块281的距离最近，感测的磁场强度最强，但仅通过霍尔传感器确定参考位置的方式容易因外界因素的干扰导致产生误差，因此需要提高检测的准确性，本发明中，采用位置传感器280的同时利用调高马达190的堵转检测单元270检测马达堵转，当位置传感器280检测到参考位置且调高马达190满足堵转条件时，确定切割组件130已经达到最大切割高度，即已经处于参考位置，通过两种方式检测参考位置能保证高度调节的准确性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所述有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。