一种平行运动的智能割草机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种平行运动的智能割草机器人，包括主控模块以及连接在主控模块上的割草机构、行走机构，还包括信息采集机构，所述信息采集机构包括采集机器人方向信息的方向采集模块及采集机器人边界信息的边界信号采集模块，所述主控模块以方向信息、边界信息为反馈控制行走机构动作实现机器人的直线运动及平移运动。通过本实用新型专利技术的应用可以实现割草机器人按平行往复方式运动的自主割草，提高割草机器人的割草效率。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及自动化的智能机器领域，具体的说是一种适用于家庭、公共绿地等场合进行草坪修剪的智能割草机器人。
技术介绍
随着经济的发展，城市建设步伐逐渐加快，城市绿化程度的提高最为明显。草坪具有吸尘、降噪、保湿、保持水土等众多优点，是城市绿化必不可少组成部分，但草坪的日常维护及保养工作较为繁重，特别是草坪的修剪，该种工作劳动密集度高，又具有重复性，劳动强度大；割草机采用内燃式发动机，带来了噪音污染和空气污染。随着信息技术、机械电子技术的发展，机器人已逐渐走入人们的日常生活，如家用的吸尘机器人就是典型例子。技术人员也将此项技术应用到草坪修剪设备上，开发出了自动化的割草机器人，在一定程度上提高了割草效率，降低劳动强度，节省了大量劳动资源。但由于该项技术在割草机上的应用尚未到达成熟阶段，诸多技术上的难题一直困扰着本领域的研发人员。割草机器人自主运动控制的难点是运动路径控制，其运动路径一般根据现场草坪的规格及形状而定，通常可采用的有螺旋形运动路径控制、轮廓跟踪形运动路径控制、无规则的随机路径控制以及平行往复式运动路径控制，平行往复式运动路径控制是其中最为理想的机器人高效运动控制方式。如图1所示为理想的平行往复式运动路径，割草机器人沿多条平行的直线往复运动割草；但是，目前实际应用中，由于控制割草机器人运动直线间的方向一致性效果不佳，只能达到如图2所示“Z”字型的运动效果，运动直线间不能平行，不能达到平行路径控制的要求。
技术实现思路
本技术所要解决的问题就是提供一种平行运动的智能割草机器人，可以实现割草机器人按平行往复方式运动的自主割草，提高割草机器人的割草效率。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：一种平行运动的智能割草机器人，包括主控模块以及连接在主控模块上的割草机构、行走机构，其特征在于：还包括信息采集机构，所述信息采集机构包括采集机器人方向信息的方向采集模块及采集机器人边界信息的边界信号采集模块，所述主控模块以方向信息、边界信息为反馈控制行走机构动作实现机器人的直线运动及平移运动。进一步的，所述行走机构包括行走电机组合及行走电机驱动模块，所述主控模块通过行走电机驱动模块控制行走电机组合的运动状态实现机器人的直线运动及平移运动。进一步的，所述行走电机组合包括左行走电机与右行走电机，所述主控模块通过行走电机驱动模块驱动左行走电机与右行走电机，使机器人的运动方向稳定在目标运动方向上；所述主控模块通过行走电机驱动模块控制左行走电机与右行走电机差速运行实现机器人的平移运动。进一步的，所述行走电机组合包括左行走电机、右行走电机以及沿机器人平移方-->向运动的平移行走电机，所述主控模块通过行走电机驱动模块驱动左行走电机与右行走电机实现机器人的直线运动，所述主控模块通过行走电机驱动模块驱动平移行走电机实现机器人的平移运动。进一步的，所述的割草机构包括割草电机及割草电机驱动模块，所述的割草电机驱动模块内设有场效应管、三极管、电阻及电容，所述割草电机驱动模块通过PWM接口连接主控模块，所述场效应管连接所述的割草电机。进一步的，所述的方向采集模块内设有设有用于感应地磁场的磁感芯片，磁感芯片输出端连接放大电路，放大电路输出端连接转换信号用的AD芯片，AD芯片的输出端连接单片机，所述的单片机通过UART接口连接主控模块。进一步的，所述的边界信号采集模块内设有感应边界信息的感应电路、转换信息用的信号处理电路以及处理信息用的单片机，所述信号处理电路连接单片机，所述单片机通过UART接口连接主控模块。进一步的，所述的信息采集机构还包括用于记录行走电机组合行走时间的实时时钟模块，所述实时时钟模块内设有实时时钟芯片及附属外围电路，所述的实时时钟芯片通过IIC接口连接主控模块。进一步的，所述的信息采集机构还包括用于记录行走电机组合行走路程的行程采集模块，所述行程采集模块内设有感应行走电机转数的霍尔元件，所述的霍尔元件通过计数器接口连接主控模块。进一步的，所述的信息采集机构还包括用于感应机器人碰撞信息的碰撞开关模块，所述碰撞开关模块通过碰撞开关接口连接主控模块。本技术的有益效果：本技术在割草机器人运动时，对其周围的边界信号及方向信号进行采集、转换、处理，将获得的边界信息及方向信息反馈到行走电机驱动模块使其调整行走电机的行走状态，以实现平行运动控制；通过稳定割草机器人运动方向，控制机器人直线运动；机器人直线运动到达边界、到达限定的时间或限定行程后，以不调头的方式平移，然后继续与原来直线运动方向平行的方向直线运动；简言之，机器人在相邻直线间的运动分别采用前进运动和后退运动互换的运动形式，机器人本身的方向始终一致，可以较稳定地控制割草机器人运动直线间的平行，提高割草机器人割草效率。附图说明下面结合附图对本技术作进一步的说明：图1为平行往复式割草的理想路径示意图；图2为现有机器人在平行往复式割草中的“Z”字型运动路径示意图；图3为本技术的控制系统的结构框图；图4为本技术智能割草机器人不调头平行运动的示意图。具体实施方式如图3所示，本技术为一种平行运动的智能割草机器人，包括主控模块1以及连接在主控模块1上的割草机构4、行走机构3，还包括信息采集机构2，所述信息采集机构2包括采集机器人方向信息的方向采集模块21及采集机器人边界信息的边界信号采集模-->块22，所述主控模块1以方向信息、边界信息为反馈控制行走机构3动作实现机器人的直线运动及平移运动；行走机构3包括行走电机组合32及行走电机驱动模块31，主控模块1通过行走电机驱动模块31控制行走电机组合32的运动状态实现机器人的直线运动及平移运动。机器人的第一种运动控制方案如下：所述行走电机组合32包括左行走电机与右行走电机，所述主控模块通过行走电机驱动模块31驱动左行走电机与右行走电机，使机器人的运动方向稳定在目标运动方向上；所述主控模块通过行走电机驱动模块31控制左行走电机与右行走电机差速运行实现机器人的平移运动。在行走电机驱动模块31内还设有驱动芯片，所述的驱动芯片的信号输入端通过4路PWM接口连接主控模块1，其中2路PWM接口通过驱动芯片的信号输出端连接左行走电机，另外2路PWM接口通过驱动芯片的信号输出端连接右行走电机，通过调节PWM输入的占空比实现电机正反转控制、速度调节、急停控制。在机器人右平移过程中，先控制左行走电机速度大于右行走电机速度运动一定距离，再控制右行走电机速度大于左行走电机速度运动一定距离，交替变换速度完成右平移；左平移时，控制右行走电机速度大于左行走电机速度使机器人运动一定距离，再控制左行走电机速度大于右行走电机速度运动一定距离，交替变换速度完成左平移。上述过程也可以理解为：机器人右平移时，主控模块1控制左行走电机与右行走电机的运行速度使机器人先向右转过一定角度并运动一小段距离，然后向左转过相同的角度再持续运动，从而实现机器人的平移运动，左平移则相反，不再详述。机器人的第二种运动控制方案如下：行走电机组合32除了左行走电机、右行走电机外还有沿机器人平移方向运动的平移行走电机，所述主控模块1通过行走电机驱动模块31驱动左行走电机与右行走电机实现机器人的直线运动，所述主控模块1通过行走电机驱动模块31驱动平移行走电机实现机器人的平移运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平行运动的智能割草机器人，包括主控模块（１）以及连接在主控模块（１）上的割草机构（４）、行走机构（３），其特征在于：还包括信息采集机构（２），所述信息采集机构（２）包括采集机器人方向信息的方向采集模块（２１）及采集机器人边界信息的边界信号采集模块（２２），所述主控模块（１）以方向信息、边界信息为反馈控制行走机构（３）动作实现机器人的直线运动及平移运动。

【技术特征摘要】
1.一种平行运动的智能割草机器人，包括主控模块(1)以及连接在主控模块(1)上的割草机构(4)、行走机构(3)，其特征在于：还包括信息采集机构(2)，所述信息采集机构(2)包括采集机器人方向信息的方向采集模块(21)及采集机器人边界信息的边界信号采集模块(22)，所述主控模块(1)以方向信息、边界信息为反馈控制行走机构(3)动作实现机器人的直线运动及平移运动。2.根据权利要求1所述的一种平行运动的智能割草机器人，其特征在于：所述行走机构(3)包括行走电机组合(32)及行走电机驱动模块(31)，所述主控模块(1)通过行走电机驱动模块(31)控制行走电机组合(32)的运动状态实现机器人的直线运动及平移运动。3.根据权利要求2所述的一种平行运动的智能割草机器人，其特征在于：所述行走电机组合(32)包括左行走电机与右行走电机，所述主控模块(1)通过行走电机驱动模块(31)驱动左行走电机与右行走电机，使机器人的运动方向稳定在目标运动方向上；所述主控模块(1)通过行走电机驱动模块(31)控制左行走电机与右行走电机差速运行实现机器人的平移运动。4.根据权利要求2所述的一种平行运动的智能割草机器人，其特征在于：所述行走电机组合(32)包括左行走电机、右行走电机以及沿机器人平移方向运动的平移行走电机，所述主控模块(1)通过行走电机驱动模块(31)驱动左行走电机与右行走电机实现机器人的直线运动，所述主控模块(1)通过行走电机驱动模块(31)驱动平移行走电机实现机器人的平移运动。5.根据权利要求2或3或4所述的一种平行运动的智能割草机器人，其特征在于：所述的割草机构(4)包括割草电机(42)及割草电机驱动模块(41)，所述的割草电机驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱兴桂，顾勇，沈勇，王长宝，
申请(专利权)人：浙江亚特电器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]