[發明專利]一種自動割草機器人

無效

• 申請號: 200610048094.5
• 申請日: 2006-10-20
• 公開（公告）號: CN101091428A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 叢明;金立剛;房波;杜宇;沈寶宏
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: A01D34/00
• 分類號: A01D34/00;G05D1/02
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于機器人應用領域，涉及一種戶外移動機器人，特別是涉及一種一種能自主執行草坪修剪任務的自動割草機器人。

背景技術

隨著經濟的增長，城市建設步伐逐漸加快，隨之也帶動了綠化行業的繁榮發展。在城市中，草坪具有吸塵、降噪、保濕、施工周期短和保持水土等諸多優點，在各種綠化工程中的到了廣泛應用。目前，草坪業已成為了一種新興的產業。

在各種草坪維護作業中，草坪修剪的工作最為繁重，該工作不僅勞動強度高、勞動密集度大，并且有很強的重復性；在采用內燃機割草機進行作業的時還會帶來噪音污染和空氣污染，將嚴重影響從業人員的健康及周邊的環境。如能設計一種能自動執行草坪修剪工作的智能設備，必然能節省大量的勞動力和資源。

最近幾年，半導體技術、信息技術和機械電子技術得到了長足的進步，這使機器人走入日常應用成為可能，目前已經成功上市的吸塵機器人既是最有利的說明。自2000年以來，中國草坪業更是開始了迅猛的發展階段，大量的公園綠地、高爾夫球場綠地、體育場綠地均需要進行日常修剪；自動割草機器人有著勞動力消耗少、安全性高、自動化程度高等特點，在未來的幾年內必然會有廣泛應用。

自動割草機器人是一種帶有特殊割草機構的戶外移動型機器人。一些大型公司已對自動割草機器人的進行了初步研究，并推出了部分自動割草機器人產品，如Friendly?Machines公司的Robomow、Zucchetti公司的AmbrigioRobo-Lawnmower和Electrolux公司的Husqvarna?Auto?Mower等。這些自動割草機器人雖然能夠自主地在特定工作區域內執行割草任務，能自動避障，但是它們大都采用無序不規則運動的方式實現遍歷，效率比較低，而且存在死角。專利US5974347提供了一種帶有旋轉天線的四輪自動割草機器人，該機器人能通過三個固定在工作區域外的基站定位，能實現初步的遍歷，但是它采用了類似汽車的四輪驅動結構，轉彎半徑比較大，不能實現零半徑轉彎，在作業的時候容易留下未切割區域；旋轉的天線也增加了機構的復雜性，容易帶來偏差。

如何實現割草機器人在特定工作區域內的全覆蓋是割草機器人的研究重點和難點，專利US6885912提供了一種適合于移動機器人的全區域覆蓋方法，特點是在工作區域邊界和固定障礙物邊界埋藏金屬導線，移動機器人通過這些導線對自己在工作區域的位置進行識別，當遇到工作區域邊界和固定障礙物邊界時機器人執行特定的轉向命令，以往復的行進路線實現工作區域的遍歷，未知障礙物和移動物體通過機器人上的傳感器識別，并依照策略執行避讓。這種全區域覆蓋的路徑規劃算法運算量低，但是智能性比較差，缺少外界的標定基準，容易產生遺漏區域。專利CN2510249Y則著重介紹了一種針對室內清潔的機器人原型，差動傳動的驅動方式靈活性強，但該專利沒有深入討論適合于割草作業的機器人結構，也沒有實現智能無人作業。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種以電力為能源、具有安全保護機制、能在特定區域內自主執行草坪修剪任務的自動割草機器人。

本發明的技術方案是：一種自動割草機器人，包括機器人車體、割草機構、控制系統和傳感單元等部分，其特征在于：機器人車體為自動割草機器人的本體，割草機構、控制系統和傳感單元均安裝于其上；割草機構是自動割草機器人的執行部分，用于承擔割草的任務，能帶動刀盤以不同的轉速和不同的割草高度下運行；傳感單元能監測自動割草機器人的內外部信息，并對該信息進行初步的處理，為控制系統提供更簡單，更易于處理的反饋信號；控制系統是自動割草機器人的控制核心，控制系統根據預先獲得或者學習到的地圖，依靠一定的策略和路徑規劃算法，參照傳感單元傳輸的反饋信號對機器人車體和割草機構進行相應的控制。

自動割草機器人的機器人車體包括機器人車體底盤、直流減速電機、減速箱、電機驅動板、驅動車輪和導向輪。

自動割草機器人的機器人車體中的減速箱包括同步齒型帶輪小輪、同步齒型帶、同步齒型帶輪大輪和驅動車輪輪軸。

自動割草機器人的割草機構包括割草機構電機外套、割草機構電機、割草機構電機和刀盤連接件、刀盤和刀片。

自動割草機器人的傳感單元包括內紅外傳感器、外紅外傳感器、超聲波傳感器、接觸傳感器、溫度傳感器、人體熱釋傳感器和傳感單元核心處理器。

自動割草機器人的控制系統包括核心控制器、擴展存儲芯片和通訊模塊。在自動割草機器人的控制系統中，還包括了運動控制策略，安全策略和路徑規劃算法。