本發明專利技術提供了一種智能化精密自動割草機及其控制裝置。所發明專利技術以直流蓄電池為動力源，將計算機圖像處理、分布式信標定位、激光掃描位移和角度測量、超聲波距離測量、無線通信和智能化軌跡運動控制有機地結合在一起，具有精密定位、自動糾偏、軌跡控制、自動防撞等功能，達到美化草坪和節能環保的目的。本發明專利技術結構精巧，制作成本低廉，界面友好、操作方便，節能環保。適合于對中、小草坪地塊的精整割草。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及精密割草機及其控制
，特別涉及割草機機械結構、分布式信標與激光自動定位測量、轉角位移定位、角度和位置坐標補償軌跡控制和超聲波自動測量與防撞控制等
，適合于智能化控制過程中的精密割草和草坪園林美化要求的場入口 ο
技術介紹
隨著人們生活的改善和審美水準的提高，手動割草機遠遠不能滿足人們對草坪修剪質量要求。需要一種具有實時位置測量和軌跡補償控制的智能化自動精密割草機，實現對草坪高度、平整度、形態等有高質量要求的精密割草，并將人們從重復、枯燥的體力勞動中解放出來。目前，傳統割草機以手扶式和機器牽引式為主，割草機動力大都采用汽油或柴油內燃機驅動系統，這種割草機需要人工操作，勞動強度大，工作效率低，噪音大、污染環境，割草質量差，無法適應人們對草坪美化的需要。本專利技術提供了一種智能化精密自動割草機，所專利技術具有圖形預處理、軌跡坐標自動生成、分布式定位、智能化補償軌跡控制、自動防撞避障和美化草坪等功能。達到美化草坪和節能環保的目的。
技術實現思路
1、專利技術目標本專利技術提供一種智能化自動精密割草機及其控制裝置，主要目標包括:(1)依據用戶草坪美化圖形方案，通過計算機圖像預處理，將圖形數字化，生成割草軌跡坐標，下載到智能化精密自動割草機本身的中央監控系統中；(2)通過分布式信標定位、自動激光導航位置測量、車體姿態轉角位移測量，實時計算出割草機在草坪上的實時坐標位置和轉角位移，生成軌跡糾偏補償控制算法，執行軌跡運動指令，控制割草機按預定軌跡坐標連續運動，在運動過程中實現精密割草，按預設的軌跡圖形，實現對草坪的精整和美化；(3)割草機還具有超聲波檢測防撞避障以及遙控功能。2、基本原理本專利技術保證智能化精密自動割草機軌跡控制的準確性，首先進行割草機機體位置坐標和轉角位移的準確測量，并把測量的結果及時反饋給割草機的中央監控模塊，由中央監控模塊實時跟蹤割草機的運動位置狀態，執行閉環運動控制算法，進行割草軌跡的及時糾正，實現割草機軌跡運動的智能化控制。本專利技術提出基于如下原理來實現:(1)激光水平掃描的割草機位置坐標測量原理(圖1)如圖1，割草機車體(1)放置在草坪地塊0ABC任一位置，將兩個遠程信標(50、51)分別被直立于坐標點0(0，0)和點A(0，c)，c為常數，事先測定。D(x，y)為割草機激光掃描收發器(36)回轉中心坐標，定義為割草機機體質點坐標，DO、DA分別是D點到兩個信標的水平距離，通過激光掃描測距方式實時獲取，DO = a,, DA = a2。在Λ OAD中，由余弦定理可得:Cos ( γ ^ = {c1+a.1-a.2) /2cal貝1J，割草機位置坐標:D(x,y) = (a1 X sin ( γ 1), aj X cos ( γ 1))DO和DA距離由激光測距獲取，由此可以計算D(x，y)坐標。(2)割草機機體水平轉角測量原理(圖1)如圖1，割草機機體中心軸線(52)通過點D(x，y)且與割草機機體兩側邊平行。割草機機體的轉角α定義為割草機機體中心軸線(52)與Υ軸垂直運動方向的夾角，其算法如下:β != 90°-γ!α = β 2-β 1這里，α〈0，表示割草機機體中心線逆時針轉動α角，α >0，表示割草機機體中心線順時針轉動α角，α = 0，表示割草機機體中心線和y軸垂直。β 2由云臺立式伺服電機上的旋轉編碼器Α、Β、Ζ脈沖實時獲取。(3)智能化軌跡運動控制原理中央監控模塊依據接收到的割草機的位置坐標和轉動角位移，結合割草機預設軌跡，生成智能化軌跡糾偏算法指令，發送給運動控制模塊，實現割草機自動割草功能。(3)超聲波防撞控制原理車體前后各安裝一個超聲波傳感器，進行前后障礙物距離測量，超聲波測控模塊定時采集前后超聲波傳感器所測得的距離，進行閾值分析，判斷距離是否超限，將處理結果發送給中央監控模塊，以便執行防撞和避障指令。3、技術方案(圖2)本專利技術根據智能化精密自動割草機的工作目標和基本原理，制訂技術方案，并從功能角度分析和整合，對系統集成和封裝，建立了智能化精密自動割草機結構模型。模型分為物理、通信、控制、功能4個層次:(1)物理層本專利技術由計算機和割草機本體及其相關附件組成。優選地，所述計算機設有割草機圖形和軌跡預處理軟件，將用戶訂制的圖形載體，轉化為割草機所需要的割草機運動軌跡坐標，下載到割草機中央控制系統的存儲器中。優選地，所述割草機本體由機械裝置和控制裝置組成。優選地，所述機械裝置包括割草機機體、差動行走機構、主運動機構、刀盤自動升降機構、超聲波傳感器、激光掃描云臺、控制箱和電源等。優選地，所述控制裝置分為三個部分7個模塊。第一部分安裝在割草機的車體上，包括中央監控、運動控制、激光定位導航和超聲波測控4個模塊，各模塊之間通過RS485總線組成主從式通信接口，其中，中央監控模塊為主機，其余為從機；第二部分包括手持遙控模塊1個，通過紅外接口和中央監控模塊通信；第三部分包括遠程信標控制模塊2個，兩個遠程信標控制模塊功能結構相同。每個遠程信標控制模塊通過各自的無線射頻接口與激光定位導航模塊實現分布式數據通信。優選地，所述附件包括:遠程分布式信標裝置2個、信標裝置所用電源2個。(2)通信層優選地，以RS485和射頻無線通信等接口構成的分布式總線通信結構，實現各個控制模塊之間的數據傳輸。優選地，所述分布式結構通信結構，各模塊既相互獨立，又有統一、開放的數據通信接口，保證了通信和控制算法的可靠性。優選地，所述各模塊內部算法獨立運行，模塊之間只交換指令和數據處理結果，大大減少了系統數據通信量，減少了通信堵塞，提高了系統處理速度。優選地，所述分布式總線通信結構，便于軟件結構規范化，減輕了開發的工作量。(3)控制層優選地，所述控制層由智能測量算法、通信協議、智能軌跡算法、任務分配、智能診斷例程等控制單元所組成的控制構件。優選地，所述控制單元采用庫函數封裝，理論算法及其程序相互獨立，共享標準通信接口，方便數據通信和編程。(4)功能層所述功能層通過外部人機交互和內部控制驅動實現參數設置、刀具升降、軌跡運動、刀盤旋轉、超聲波防撞、數據監控，實現精密割草機自動割草功能，達到精密割草和美化草坪的目的。3、專利技術效果和現有技術相比，本專利技術的有益效果是:(1)草坪圖像到運動軌當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種智能化精密自動割草機及其控制裝置，其特征在于，包括智能化精密自動割草機機械本體和控制裝置。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：閆夙，王云成，董穎，
申請(專利權)人：閆夙，
類型：發明
國別省市：吉林;22
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