CN107027433A - 割草机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种割草机，包括壳体、切割机构、行走机构、控制装置，所述控制装置用于控制所述切割机构的工作，传感器，包括第一极板和第二极板；信号处理电路，具有输入端和输出端，其中输入端与所述传感器相连，输出端与所述控制装置相连；所述控制装置根据信号处理电路检测到的第一极板和第二极板之间的电容值变化向所述切割机构发出控制指令。上述割草机，传感器上的第一极板与第二极板之间形成压向草地的电场，当草丛高度变化时能够及时检测到高度变化，从而实现灵敏度的提升。

Description

割草机

技术领域

本发明涉及电动园林工具，特别是涉及一种割草机。

背景技术

随着计算机技术和人工智能技术的不断进步，类似于智能机器人的智能割草机已经开始慢慢的走进人们的生活。智能割草机能够自动在用户的草坪中割草、充电，无需用户干涉。这种自动工作***一次设置之后就无需再投入精力管理，将用户从清洁、草坪维护等枯燥且费时费力的家务工作中解放出来。

为了减少割草机的空转，提高工作效率，智能割草机大多设置有草地传感器。草地传感器通过检测草坪高度，判断是否为待割草丛，进而控制割草马达的工作情况。但是现有技术中的一些草地传感器，存在着灵敏度不高的不足，而其中的一些非接触式的草地传感器还容易受到空气等其他因素的干扰。

发明内容

基于此，有必要提供一种割草机，具有较高的检测草地高度的灵敏度。

一种割草机，包括壳体、切割机构、行走机构、控制装置，所述控制装置用于控制所述切割机构的工作，还包括：

传感器，包括第一极板和第二极板；

信号处理电路，具有输入端和输出端，其中输入端与所述传感器相连，输出端与所述控制装置相连；

所述控制装置根据信号处理电路检测到的第一极板和第二极板之间的电容值变化向所述切割机构发出控制指令。

上述割草机，传感器上的第一极板与第二极板之间形成压向草地的电场，当草丛高度变化时能够及时检测到高度变化，从而实现灵敏度的提升。

在其中一个实施例中，所述第一极板和第二极板位于同一平面。

在其中一个实施例中，所述第一极板和第二极板均沿水平方向布置。

在其中一个实施例中，所述传感器设置有一个或多个，所述一个或多个传感器在所述割草机的宽度方向上共同形成感应区域，所述感应区域的宽度大于或等于所述切割机构切割直径。

在其中一个实施例中，所述控制装置根据电容变化判断草高大于预设高度时，所述控制装置控制切割机构执行切割作业。

在其中一个实施例中，所述第一极板接入所述信号处理电路的输入端，所述第二极板与所述信号处理电路的公共接地端相连；或第一极板与所述信号处理电路的公共接地端相连，所述第二极板接入所述信号处理电路的输入端。

在其中一个实施例中，所述信号处理电路包括施密特触发器，所述第一极板或第二极板与所述施密特触发器的输入端相连接。

在其中一个实施例中，所述第一极板有两个，分别位于所述第二极板的两侧，两个第一极板之间通过导线连接；或所述第一极板和第二极板各设置有一个，二者并排布置。

在其中一个实施例中，所述第一极板和第二极板背对草地的一侧还设置有屏蔽板，所述屏蔽板与所述第二极板通过电压跟随器相连。

在其中一个实施例中，所述第一极板和第二极板与所述屏蔽板之间设有绝缘隔离板，所述绝缘隔离板中设有放置所述电压跟随器的通道。

在其中一个实施例中，所述传感器安装于所述壳体，且在所述壳体上的高度可调。

在其中一个实施例中，所述传感器还包括连接于所述壳体的支撑板，所述第一极板和第二极板在所述支撑板上并排布置。

在其中一个实施例中，所述切割机构的两侧均设置有所述传感器。

在其中一个实施例中，所述控制装置还用于控制所述行走机构，所述控制装置根据信号处理电路检测到的第一极板和第二极板之间的电容值变化向所述行走机构发出控制指令。

附图说明

图1为本发明割草机的示意图；

图2本发明草地传感器的原理图；

图3为实施例一的草地传感器的示意图；

图4为实施例一的草地传感器的示意俯视图；

图5为实施例一的草地传感器的示意侧视图；

图6为实施例一的草地传感器的另一种连线方式的示意图；

图7为实施例二的草地传感器的示意俯视图；

图8为实施例二的草地传感器的示意侧视图；

图9为实施例二的草地传感器的示意图；

图10为实施例二的草地传感器的另一种连线方式的示意图。

图中的相关元件对应编号如下：

100、割草机 110、壳体 120、切割机构

130、行走机构 140、控制装置 150、草地传感器

152、第一极板 154、第二极板 156、导线

158、支撑板 160、信号处理电路 162、施密特触发器

250、传感器 252、第一极板 254、第二极板

256、导线 257、屏蔽板 258、电压跟随器

259、绝缘隔离板 260、信号处理电路 262、施密特触发器

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在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，说明割草机的较佳实施方式。

实施例一

参图1，提出一种割草机100，包括壳体110、切割机构120、行走机构130、控制装置140，其中控制装置140用于控制切割机构120和行走机构130的工作。为了减少割草机的空转，提高工作效率，割草机100还于切割机构120的两侧分别设置有草地传感器150，还设有与草地传感器150和控制装置140相连的信号处理电路160。

本发明的草地传感器150是依靠传感器150与控制装置140之间形成电容C，当草高变化时，影响电容极板周围的介质，从而引起电容变化的原理实现的。

参图2，草地传感器150采用电容原理实现对草高、草地或非草地的判断。有草无草时会使得图2中传感器150处的电容发生变化，从而改变信号处理电路160的输出信号S的变化。图2中，信号处理电路160包含施密特触发器162，传感器150处的电容值变化时，施密特触发器162输出信号S的振荡频率将发生改变，控制装置140的MCU通过读取信号频率的变化识别传感器150处电容的变化，从而实现草地或非草地、草高的识别，进而根据设定向切割机构120和行走机构130发出工作指令。

图2仅为草地传感器150的原理图，其示意了通过电容变化改变信号处理电路160中施密特触发器器162输出信号S的振荡频率，从而达到识别电容变化的目的。但电容变化当然也可以通过不同信号处理电路将电容变化转换为电压、电流信号的变化，然后记录判断，同样可以达到识别电容变化的目的。

参图3-5，传感器150包括三块位于同一平面的极板，自左至右分别为第一极板152、第二极板154、第一极板152。三块极板均用导电金属材料制成，第一极板152有两个，分别位于第二极板154的两侧，两个第一极板152之间通过导线156连接。这样，第二极板154左右两侧均形成电场E，形成较大的感应区域。当然也可以只设置一个第一极板152和一个第二极板154，二者并排布置于同一平面。

信号处理电路160具有输入端和输出端。其中，第一极板152接入信号处理电路160的输入端，第二极板154与信号处理电路160的公共接地端相连，从而第一极板152与第二极板154之间形成电容。具体到本实施例，第一极板152与施密特触发器162的输入端相连，第二极板154接入信号处理电路160的零电位。

参考图6，示意了传感器150与信号处理电路160的另一种连线方式。其中，两个第一极板152与信号处理电路160的公共接地端相连，第二极板154接入信号处理电路160的输入端。

根据平行板电容的计算公式C＝(εS)/d，其中，ε：极板间介质介电常数，S：极板正对面积，d：极板间距；要想改变C的大小，可以通过调整ε、S或d来实现。因此当草高度变化时，引起第一极板152、第二极板154附近介质变化，进而引起电容变化，即实现传感功能。

控制装置140根据电容变化判断草高大于预设高度时，控制装置140控制切割机构执行切割工作。草地传感器150的输出频率与草高度有一定的线性对应关系。例如，设定为草越高，信号处理电路160输出信号频率越低。一般信号频率可设置在1Mhz左右变化，通过设置传感器内部的电阻R的参数，可以使得当传感器下方草高大于4cm时，输出频率f<1Mhz，反之则f>1Mhz。控制装置140识别这一变化，从而驱动切割机构120割草或者不割草，控制行走机构130前进或者后退。

进一步地，控制装置140根据电容变化能完成草地与非草地的识别。原因在于非草地相当于草高度为零，变化超过预定变化时，即可确定草高度由4cm变为零，可判断为非草地。

传感器150安装在壳体110下方，以检测割草工作区域内草的高度。传感器150还包括连接于壳体110的支撑板158。第一极板152、第二极板154并排布置支撑板158上。

由于第一极板152、第二极板154均设置在传感器152，因此，第一极板152、第二极板154之间形成的电场E位于第一极板152、第二极板154下方，朝向草地一侧，比较接近草地，具有较高的检测灵敏度。

换言之，由于电场压向草地一侧，检测时，草高的变化将使得电容变化更加明显，检测更为灵敏。例如当频率设置为1M左右变化时，当传感器150下方草高为4cm时，采用本方案时，其输出频率为800khz，而如果采用向上的电场方案则输出频率为900khz，因此采用本方案时，传感器检测更加灵敏。

第一极板152、第二极板154均沿水平方向布置。割草机100工作时，第一极板152、第二极板154与草地平齐，保证感应电场是向下压向草地一侧。

传感器150在壳体110上设置为高度可调，以能够适应切割高度不同的草坪的要求，以配合信号处理电路160的调整，进而保证检测灵敏度。如，需要预留8cm草坪时，传感器160的位置如果仍停留在原来检测4cm草坪的位置时，可能会给信号处理电路160的调整增加难度，甚至无法检测，此时可以先调整传感器150在壳体110上的高度。

参图1，切割机构120的左右两侧，也是壳体110的前后两端处分别设置有若干个传感器150。割草机100工作时，这些传感器150在切割机构120前方和后方在割草机100宽度方向上分别形成感应区域。由于第一极板152、第二极板154布置于同一平面，当设置多个传感器150，多个传感器150的感应区域可衔接在一起，形成连续的感应区域。该连续的感应区域的宽度大于或等于切割机构120的切割直径。这样，可保证切割范围内的草均能被检测到，避免出现局部区域的草高度适当，但个别区域的草高度较大的情况。

切割机构120两侧均设置传感器150，左侧的传感器在割草前判断是否需要执行切割作业，右侧的传感器则具有复检功能，判断切割是否到位。

实施二

下面结合附图7-9，描述实施例二的草地传感器的构成。

传感器250包括三块由金属导电材料制成的极板。三块极板位于同一平面，形成向下的朝向草地的电场。两个第一极板252位于第二极板254的两侧，两个第一极板252通过导线256连接在一起，并与信号处理电路260中的施密特触发器262的输入端连接，第二极板254则接地。

传感器250还包括屏蔽板257。屏蔽板257设置在第一极板252和第二极板254的背面，即第一极板252和第二极板254背对草地的一侧。屏蔽板257通过电压跟随器258与第二极板254连接，实现屏蔽板257与第二极板254电位相同，从而实现避免由于草地上方空气变化引起的干扰。同时，屏蔽板257也起到将第一极板252与第二极板254之间的电场压向草地的作用，进一步增加草地传感器的灵敏度。

第一极板252和第二极板254与屏蔽板257之间设有绝缘隔离板259。绝缘隔离板259中设有放置电压跟随器258的通道。

参考图10，示意了传感器250与信号处理电路260的另一种连线方式。其中，两个第一极板252与信号处理电路260的公共接地端相连，第二极板254接入信号处理电路260的输入端。综上，本发明的割草机100，在传感器150或传感器250上形成可以压向草地的电场，因此能够快速检测到草地上草丛高度的变化，完成草丛高度识别，进一步地还能完成草地与非草地的识别。

本发明所述的割草机100，优先选用可自动行走的智能割草机。此外，也可以是带有扶手的手推式割草机或可供使用者乘骑的乘骑式割草机，此时，控制装置140除了不控制行走机构，其他的控制方式与智能割草机一致。使用者可以根据控制装置140的反馈，自主决定行走的时机和方向。

以上所述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，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。

Claims (14)

1.一种割草机，包括壳体、切割机构、行走机构、控制装置，所述控制装置用于控制所述切割机构的工作，其特征在于，还包括：

传感器，包括第一极板和第二极板；

信号处理电路，具有输入端和输出端，其中输入端与所述传感器相连，输出端与所述控制装置相连；

所述控制装置根据信号处理电路检测到的第一极板和第二极板之间的电容值变化向所述切割机构发出控制指令。

2.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于，所述第一极板和第二极板位于同一平面。

3.根据权利要求1或2所述的割草机，其特征在于，所述第一极板和第二极板均沿水平方向布置。

4.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于，所述传感器设置有一个或多个，所述一个或多个传感器在所述割草机的宽度方向上共同形成感应区域，所述感应区域的宽度大于或等于所述切割机构切割直径。

5.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于，所述控制装置根据电容变化判断草高大于预设高度时，所述控制装置控制切割机构执行切割作业。

6.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于，所述第一极板接入所述信号处理电路的输入端，所述第二极板与所述信号处理电路的公共接地端相连；或第一极板与所述信号处理电路的公共接地端相连，所述第二极板接入所述信号处理电路的输入端。

7.根据权利要求6所述的割草机，其特征在于，所述信号处理电路包括施密特触发器，所述第一极板或第二极板与所述施密特触发器的输入端相连接。

8.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于，所述第一极板有两个，分别位于所述第二极板的两侧，两个第一极板之间通过导线连接；或所述第一极板和第二极板各设置有一个，二者并排布置。

9.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于，所述第一极板和第二极板背对草地的一侧还设置有屏蔽板，所述屏蔽板与所述第二极板通过电压跟随器相连。

10.根据权利要求9所述的割草机，其特征在于，所述第一极板和第二极板与所述屏蔽板之间设有绝缘隔离板，所述绝缘隔离板中设有放置所述电压跟随器的通道。

11.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于，所述传感器安装于所述壳体，且在所述壳体上的高度可调。

12.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于，所述传感器还包括连接于所述壳体的支撑板，所述第一极板和第二极板在所述支撑板上并排布置。

13.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于，所述切割机构的两侧均设置有所述传感器。

14.根据权利要求1所述的割草机，其特征在于，所述控制装置还用于控制所述行走机构，所述控制装置根据信号处理电路检测到的第一极板和第二极板之间的电容值变化向所述行走机构发出控制指令。