一种智能割草机的工作方法
阅读说明：本技术 一种智能割草机的工作方法 (Working method of intelligent mower ) 是由 吴庭俊 陈永杰 钱伟淋 陈冠宇 郑兴强 于 2021-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种智能割草机的工作方法,包括车体,车体包括外壳、底盘、电源、割草系统、运动系统、感知系统和控制系统,所述外壳和底盘之间形成有容腔,容腔用于安装割草系统、运动系统、感知系统、控制系统和电源,所述割草系统运动系统、感知系统和控制系统分别与电源电性连接；本方法通过电子罗盘输出的倾斜角,控制器判断电子罗盘输出的相邻的两个倾斜角是否落入预设的需要进行姿态调整的角度值区间内,从而判断车体是否需要进行姿态调整；本发明能够根据自身姿态进行调整,大大减少了出现割草机翻侧的情况。(The invention provides a working method of an intelligent mower, which comprises a mower body, wherein the mower body comprises a shell, a chassis, a power supply, a mowing system, a motion system, a sensing system and a control system, a cavity is formed between the shell and the chassis and used for mounting the mowing system, the motion system, the sensing system, the control system and the power supply, and the mowing system motion system, the sensing system and the control system are respectively and electrically connected with the power supply; according to the method, through the inclination angle output by the electronic compass, the controller judges whether two adjacent inclination angles output by the electronic compass fall into a preset angle value interval needing posture adjustment or not, so that whether the vehicle body needs posture adjustment or not is judged; the invention can be adjusted according to the posture of the mower, thereby greatly reducing the side turning situation of the mower.)
技术领域
本发明涉及割草设备技术领域，具体涉及一种智能割草机的工作方法。
背景技术
近年来，随着科技的不断进步，人们的生活方式不断更新，人们则不断的提高对绿化环境的要求,这样就会导致公共绿化带草坪、足球草坪、公园绿色场地等场地需要大量的人员进行打理与维护，为了分担人类的劳动力，降低传统的割草机尾气对空气的污染，人们提成了智能割草机的概念，智能割草机与传统割草机相比较更加环保、智能,控制更加简单方便，不需要大量的人员进行操作。智能割草机运用了机器人技术和传感器技术，能够在无人干预的情况下对环境进行感知、判断、决策的行为，将人们从繁杂的劳动力中解放出来，并降低了维护本钱与劳动力。
为解决上述技术问题，在中国专利号为201720904337.4，公告日为2018.05.01的专利文献中公开了一种新能源智能割草机，包括割草机机体、左电机、右电机和割草电机，还包括传感系统和导航系统；左电机通过减速器连接有左车轮；右电机通过减速器连接有右车轮；割草电机通过转轴连接有刀片；传感系统包括位置传感器、边缘检测传感器、倾斜检测器以及抬起检测传感器；导航系统包括电子罗盘，电子罗盘通过通信接口与主控芯片连接。
但是，根据该专利文献中公开的割草机，只能根据传感器检测割草机是否翻侧，割草机翻侧后再将割草电机关闭，该割草机本不能够自主的调整割草机的姿态，每次翻侧都需要人工将割草机复位，使用不便。
发明内容
本发明提供一种能够自主调整姿态的，智能割草机的工作方法，利用本发明的方案，割草机能够根据自身姿态进行调整，大大减少了出现割草机翻侧的情况。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种智能割草机的工作方法，包括车体，车体包括外壳、底盘、电源、割草系统、运动系统、感知系统和控制系统，所述外壳和底盘之间形成有容腔，容腔用于安装割草系统、运动系统、感知系统、控制系统和电源，所述割草系统运动系统、感知系统和控制系统分别与电源电性连接；
割草系统包括刀片、割草电机，割草电机安装在容腔内，刀片与割草电机的输出端连接；
运动系统、驱动轮、驱动电机和万向轮，所述万向轮安装在底盘的一侧，在底盘的两侧对称设置有两个驱动轮，驱动轮分别连接有驱动电机，驱动电机安装在容腔内；
感知系统包括超声波传感器、红外线传感器和速度传感器，超声波传感器设置在外壳的前侧上，红外线传感器和速度传感器分别设置在外壳上；
控制系统包括控制器和电子罗盘，控制器和电子罗盘分别设置在容腔内；所述割草电机、驱动电机、电子罗盘和感知系统分别与控制器电性连接；
所述智能割草机的工作方法包括以下步骤：
（1）电子罗盘对路线进行规划：
（2）控制器根据路线驱动割草系统和运动系统，进行割草；
（3）避障系统判断车体前方是否有障碍物；
（3.1）若检测到障碍物，电子罗盘重新规划割草路线，控制器控制运动电机带动车体进行转向并通过PID算法修正路线，进入步骤（2）；
（3.2）若没有检测到障碍物，继续按原路线割草；
（4）检测车体倾斜角θ，判断是否需要对车体进行姿态调整；
（4.1）电子罗盘检测并输出的倾斜角θ倾斜角θ到控制器，倾斜角θ为车身与水平面所成的角度，控制器判断倾斜角θ的角度值是否落入需要进行姿态调整的角度值区间[x,y]；
（4.1.1）若倾斜角θ落入该角度值区间，进入步骤（4.2）；若倾斜角θ小于该角度值区间的最小值，进入步骤（4.1.2）；若倾斜角θ大于该角度值区间的最大值，进入步骤（4.2）；
（4.1.2）不需要对车体姿态进行调整，继续按原路线割草；
（4.2）控制器对电子罗盘输出的相邻的下一倾斜角θ与需要进行姿态调整的角度值区间进行比较；若当前倾斜角θ的角度值再次落入该角度值区间，进入步骤（4.2.1）；若当前倾斜角θ的角度值小于所述角度值区间的最小值，进入步骤（4.2.2）；若当前倾斜角θ的角度值大于所述角度值区间的最大值，步骤（4.2.3）；
（4.2.1）控制器控制驱动电机对车体进行调整，车体向原路线的相反方向移动距离d，原路线的相反方向移动距离d， d=斜坡长度D/tanθ；斜坡长度D=t*v，t为当θ>3°至控制器判断车体存在翻侧风险而停下的时间；v为车体行进的速度，v通过速度传感器获取；直至控制器相邻的两次倾斜角θ的角度值都没有落入该角度值区间，然后进入步骤（1）；
（4.2.2）继续按原路线割草；
（4.2.3）判断车体存在翻侧，控制器输出信号，关闭割草电机，同时车体发出翻侧警告。
上述方法，通过预设可能导致车体翻车的倾斜角θ角度值区间，控制器不断将电子罗盘输出的倾斜角θ与预设的角度值区间进行比较，当前一角度值落入该角度值区间，下一角度值小于该角度值区间的最小值，则车体继续按照原路线进行割草；当输出的两个相邻的角度值都落入该角度值区间，则判断车体具有翻侧的风险，控制器进而控制驱动电机对车体进行姿态调整；当前一角度值落入该角度值区间，下一角度值大于该角度值区间的最大值，则判断车体已经翻侧。
进一步地，所述步骤（4.2.1）当车体进行姿态调整时，割草电机关闭，这样，一方面能够解决电源，提高续航能力，另一方面，防止车体在调整时意外翻侧，刀片伤人的可能性。
进一步地，所述车体在容腔内设有微动开关，微动开关的传动元件设置在外壳内壁的一侧，微动开关与控制器电性连接，微动开关输出信号到控制器后，控制器关闭割草电机，进入步骤（3）；以上设置，当车体发生碰撞后，为了防止刀片伤人，关闭割草电机，并判断是否存在障碍物，提高工作效率。
进一步地，所述电子罗盘输出倾斜角θ的频率为1~5次/秒；以上设置，在电子罗盘输出倾斜角θ的频率过高的情况下，在外界环境中石头等其他因素导致车体倾斜时，在短时间内电子罗盘输出的相邻的两次倾斜角θ可能都会落入需要进行姿态调整的角度值区间，从而出现误判；将电子罗盘输出倾斜角θ的频率进行调节，能够降低出现误判的可能性。
进一步地，所述运动系统还包括蜗轮蜗杆，蜗轮蜗杆一端与驱动轮连接，蜗轮蜗杆的另一端与驱动电机的输出端连接；以上设置，当车体在倾斜的位置停留时，能够防止车体由于重力原因出现滑移的情况。
进一步地，所述刀片为滚轮式刀片，所述刀片活动设置在容腔内，所述底盘对应刀片设有避让槽，所述刀片穿过避让槽伸出车体，这样，滚轮式刀片割草效果较好。
进一步地，所述外壳的前侧、左前侧、左侧、右前侧和右侧分别设有超声波传感器，所述红外线传感器设置在相邻两超声波传感器之间；这样，能够大大提高避障系统检测时的准确性。
进一步地，所述需要进行姿态调整的角度值区间为[18°，37°]。
附图说明
图1为本发明中车体去除底盘状态的仰视结构示意图。
图2为本发明中车体的俯视结构示意图。
图3为本发明中车体的仰视结构示意图。
图4为本发明中割草机的工作方法流程框图。
附图标记中：
1-外壳、10-容腔、2-底盘、3-电源、31-刀片、32-割草电机、33-齿轮组件、41-驱动轮、42-驱动电机、43-万向轮、44-蜗轮蜗杆、51-超声波传感器、52-红外线传感器、6-控制系统。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1-图4所示，一种智能割草机的工作方法，包括车体，车体包括外壳1、底盘2、电源3、割草系统、运动系统、感知系统和控制系统6，所述外壳1和底盘2之间形成有用于安装割草系统、运动系统、感知系统、控制系统6和电源3的容腔10，所述割草系统运动系统、感知系统和控制系统6分别与电源3电性连接。
割草系统包括刀片31、割草电机32，割草电机32安装在容腔10内，刀片31与割草电机32的输出端连接。
运动系统、驱动轮41、驱动电机42和万向轮43，所述万向轮43安装在底盘2的一侧，在底盘2的两侧对称设置有两个驱动轮41，驱动轮41分别连接有驱动电机42，驱动电机42安装在容腔10内。
感知系统包括超声波传感器51和红外线传感器52，超声波传感器51设置在外壳1上，红外线传感器52设置在外壳1上。
控制系统6包括控制器和电子罗盘，控制器和电子罗盘分别设置在容腔10内；所述割草电机32、驱动电机42、电子罗盘和感知系统分别与控制器电性连接。
所述智能割草机的工作方法包括以下步骤：
（1）电子罗盘对路线进行规划。
（2）控制器根据路线驱动割草系统和运动系统，进行割草。
（3）避障系统判断车体前方是否有障碍物。
（3.1）若检测到障碍物，电子罗盘重新规划割草路线，控制器控制运动电机带动车体进行转向并通过PID算法修正路线，进入步骤（2）。
（3.2）若没有检测到障碍物，继续按原路线割草。
（4）检测车体倾斜角θ，判断是否需要对车体进行姿态调整。
（4.1）电子罗盘检测并输出倾斜角θ到控制器，倾斜角θ为车身与水平面所成的角度，控制器判断倾斜角θ的角度值是否落入需要进行姿态调整的角度值区间，本实施例中姿态调整的倾斜角θ角度值区间为[18°，37°]。
（4.1.1）若倾斜角θ落入该角度值区间，进入步骤（4.2）；若倾斜角θ小于该角度值区间的最小值，进入步骤（4.1.2）；若倾斜角θ大于该角度值区间的最大值，进入步骤（4.2）。
（4.1.2）不需要对车体姿态进行调整，继续按原路线割草。
（4.2）控制器对电子罗盘输出的相邻的下一倾斜角θ的角度值与需要进行姿态调整的角度值区间进行比较；若当前倾斜角θ的角度值再次落入该角度值区间，进入步骤（4.2.1）；若当前倾斜角θ的角度值小于所述角度值区间的最小值，进入步骤（4.2.2）；若当前倾斜角θ的角度值大于所述角度值区间的最大值，步骤（4.2.3）。
（4.2.1）控制器控制驱动电机对车体进行调整，车体向原路线的相反方向移动距离d，原路线的相反方向移动距离d， d=斜坡长度D/tanθ；斜坡长度D=t*v，t为当θ>3°至控制器判断车体存在翻侧风险而停下的时间；v为车体行进的速度，v通过速度传感器获取；通过速度传感器获取速度为现有技术，在此不再累述；直至控制器相邻的两次倾斜角的角度值都没有落入该角度值区间，然后进入步骤（1）。
（4.2.2）继续按原路线割草。
（4.2.3）判断车体存在翻侧，控制器输出信号，关闭割草电机，同时车体发出翻侧警告。
上述方法，通过预设可能导致车体翻车的倾斜角角度值区间，控制器不断将电子罗盘输出的倾斜角与预设的角度值区间进行比较，当前一角度值落入该角度值区间，下一角度值小于该角度值区间的最小值，则车体继续按照原路线进行割草；当输出的两个相邻的角度值都落入该角度值区间，则判断车体具有翻侧的风险，控制器进而控制驱动电机42对车体进行姿态调整；当前一角度值落入该角度值区间，下一角度值大于该角度值区间的最大值，则判断车体已经翻侧。
当在正常行驶的过程检测到障碍物时，根据障碍物的位置相对于车体行进的路线的左侧或右侧，控制器根据障碍物的位置，控制车体向行进路线远离障碍物的一侧进行转向行驶；此时已偏离原路线，通过PID算法修正行进路线；通过PID算法修正路线为现有技术，再次不再累述。在本实施例中，割草电机32的输出端通过齿轮组件33与刀片31传动连接。
所述步骤（4.2.1）当车体进行姿态调整时，割草电机32关闭，这样，一方面能够解决电源3，提高续航能力，另一方面，防止车体在调整时意外翻侧，刀片31伤人的可能性。
所述车体在容腔10内设有微动开关，微动开关的传动元件设置在外壳1内壁的一侧，微动开关与控制器电性连接，微动开关输出信号到控制器后，控制器关闭割草电机32，进入步骤（3）；以上设置，当车体发生碰撞后，为了防止刀片31伤人，关闭割草电机32，并判断是否存在障碍物，提高工作效率。
所述电子罗盘输出倾斜角的频率为1~5次/秒；以上设置，在电子罗盘输出倾斜角的频率过高的情况下，在外界环境中石头等其他因素导致车体倾斜时，在短时间内电子罗盘输出的相邻的两次倾斜角可能都会落入需要进行姿态调整的角度值区间，从而出现误判；将电子罗盘输出倾斜角的频率进行调节，能够降低出现误判的可能性。
所述运动系统还包括蜗轮蜗杆，蜗轮蜗杆一端与驱动轮41连接，蜗轮蜗杆的另一端与驱动电机42的输出端连接；以上设置，当车体在倾斜的位置停留时，能够防止车体由于重力原因出现滑移的情况。
所述刀片31为滚轮式刀片，所述刀片31活动设置在容腔10内，所述底盘2对应刀片31设有避让槽，所述刀片31穿过避让槽伸出车体，这样，滚轮式刀片割草效果较好。
所述外壳1的前侧、左前侧、左侧、右前侧和右侧分别设有超声波传感器51，所述红外线传感器52设置在相邻两超声波传感器51之间；这样，能够大大提高避障系统检测时的准确性。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：割草机器人