[發明專利]一種太陽能智能水面割草機器人

有效

• 申請號: 201410000073.0
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103749425A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 謝少榮;吳鵬;羅均;李慶梅;陳繼清
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: A01M21/02
• 分類號: A01M21/02;E02B15/10
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

????本發明涉及一種割草機器人，尤其是應用在水面割草的太陽能智能水面割草機器人。

背景技術

割草機器人最早誕生于上世紀五六十年代，受時代的影響，大量的軍工技術開始轉向民用領域，極大程度地帶動了家庭生活的自動化。1997年的OPEX年會上，第一次提出了智能割草機器人的概念，希望在不久的將來用自動運行的智能割草機器人取代傳統的割草機。智能割草機器人的研究建立在智能控制領域逐漸發展的基礎上，微處理器的研制成功又使得利用小體積、低功耗控制器進行運動控制成為可能，在近二十年里，不同種類的智能割草機器人相繼問世，它們大多性能相近，能自主執行割草任務，同時具有定時啟動、自動充電等其他輔助功能。太陽能光伏發電作為綠色清潔能源，也已經在割草機器人上得到應用，目前的智能割草機器人主要還是針對陸地草坪、綠地的割草作業，而對于水面割草作業的智能割草機器人極少涉及。

近年來，節能和環保作為當今世界的兩大主題，已越來越受到人們的高度重視，環境污染問題日趨嚴重，江河、池塘、灌排渠道內水體富營養化，各種水草迅猛生長，造成水質日趨惡化，污染嚴重，給人們的生產生活帶來了巨大的經濟損失。針對這一問題，傳統的方法是采用人工清除、打撈，但采用人工清除、打撈作業時間長、成本巨大，而且效率很低，再加上施工污染區環境十分惡劣，工作人員難以適應。

當今的水體污染嚴重，人工除草的效率低下等問題已亟需一種環保的代替人工水面割草作業的智能割草機器人，滿足人們對環境保護，降低成本，提高水體除草工作效率的需求。

發明內容

本發明的目的主要是針對人工除草技術的不足，提供一種一種太陽能智能水面割草機器人，代替人工清除打撈作業，提高水體除草作業的工作效率，降低作業成本，保護環境，提高勞動生產率。

?本發明的構思是：以船體作為工作平臺，以太陽能發電機構為動力源，驅動兩個電機帶動船體兩側的行走葉輪轉動，驅動船體在水面航行，并由轉向裝置調整其運行方向，通過在船頭安裝割草電機，驅動割草刀片自動執行割草任務。在控制部分中，利用傳感器系統進行自主路徑規劃，同時將外部信息反饋給割草機構控制部分、驅動控制部分，控制在割草刀片旋轉、行走葉輪同步運轉以及運行方向的調整，最終代替人工作業方式，實現自動水面割草作業。

?根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種太陽能智能水面割草機器人，包括船體，控制模塊、太陽能發電機構、傳感器系統、驅動機構和割草機構；所述太陽能發電機構、傳感器系統、驅動機構和割草機構分別安裝在船體上，所述控制模塊安裝在船體內部，由傳感器模塊、驅動模塊、割草機構控制模塊組成；所述傳感器模塊連接傳感器系統，所述驅動模塊連接驅動機構，所述割草機構控制模塊與割草機構連接；所述傳感器模塊分別與驅動模塊和割草機構控制模塊連接。

所述太陽能發電機構由蓄電池，太陽能電池板、第一太陽能電池板陣列、第二太陽能電池板陣列組成；所述蓄電池固定在船體后部的甲板上，所述太陽能電池板固定在船體中部的甲板上，所述第一太陽能電池板陣列和第二太陽能電池板陣列固定在太陽能電池板上，并經導線連接蓄電池。

所述傳感器系統由第一超聲波傳感器、第二超聲波傳感器、第三超聲波傳感器、第四超聲波傳感器、第五超聲波傳感器、第六超聲波傳感器、第七超聲波傳感器、第八超聲波傳感器，第一碰撞傳感器、第二碰撞傳感器、第三碰撞傳感器，第一紅外傳感器、第二紅外傳感器、第三紅外傳感器組成；所述船體船頭安裝所述第一超聲波傳感器、第二超聲波傳感器、第一碰撞傳感器、第一紅外傳感器，所述船體船頭一側安裝所述安裝第三超聲波傳感器、第四超聲波傳感器、第七超聲波傳感器、第二碰撞傳感器、第二紅外傳感器；所述船體船頭另一側安裝所述第五超聲波傳感器、第六超聲波傳感器、第八超聲波傳感器、第三碰撞傳感器、第三紅外傳感器；各個傳感器接受外界信號反饋至所述控制模塊中的傳感器模塊。

所述驅動機構由第一電機、第二電機、第一行走葉輪、第二行走葉輪、第一旋轉編碼器、第二旋轉編碼器及轉向器組成；所述第一電機、第二電機分別安裝于船體兩側，所述第一電機的輸出軸連接并驅動第一行走葉輪，所述第二電機的輸出軸連接并驅動第二行走葉輪，所述第一旋轉編碼器安裝在第一行走葉輪內側，所述第二旋轉編碼器安裝在第二行走葉輪內側，兩個旋轉編碼器將兩個行走葉輪的的速差比反饋至所述控制模塊中的驅動模塊，控制所述所述第一電機、第二電機同步運轉；所述轉向器固定于船體尾端，受所述傳感器模塊、驅動模塊共同作用，調整所述船體運動方向。