割草机、防撞装置及自移动设备 |
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| 申请号 | CN202211312218.1 | 申请日 | 2022-10-25 | 公开(公告)号 | CN117958038A | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
| 申请人 | 科沃斯机器人股份有限公司; | 发明人 | 陈鹏; 李晓菲; 吴永东; | ||||
| 摘要 | 本 申请 实施例 提供一种 割草机 、防撞装置及自移动设备。其中，割草机包括： 机体 ，其上设有行进轮及刀具；防撞板设置在所述机体的外侧；弹性件具有第一端、第二端及弹性段，第一端与机体连接，第二端与防撞板连接，使得防撞板能相对机体活动；弹性段位于第一端和第二端之间；限位件位于弹性件的一侧。防撞板受到第一方向作用 力 后，弹性段产生弹性形变；防撞板受到第二方向作用力后，弹性段的第一分段产生弹性形变，弹性段的第二分段的弹性形变受限位件的限制。使用本申请实施例提供的弹性件的割草机或自移动设备，可抵抗割草机或自移动设备周围不同方向上的碰撞力，满足割草机或自移动设备的实际使用需求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种割草机，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 割草机、防撞装置及自移动设备技术领域[0001] 本申请涉及割草机技术领域，尤其涉及一种割草机、防撞装置及自移动设备。 背景技术[0002] 割草机又可称为除草机、剪草机、草坪修剪机等。割草机是一种用于修剪草坪、植被等的机械工具。目前有手推式割草机、自移动割草机(或割草机器人)等等，可大大减轻人工负担。割草机在草坪上工作时，有时会因为碰撞到石头、墙壁等障碍物。 [0003] 割草机的机体上设有防撞板，防撞板是依靠弹性件来支撑的，通过弹性件的弹性形变力来抵抗障碍物碰撞机体的碰撞力。现有技术中弹性件在各个方向的弹性形变力都相同，其抵抗各个方向的碰撞力就相同。发明内容 [0004] 本申请各实施例提供一种不同方向的弹性形变力不同的技术，以抵抗不同方向上大小不一的碰撞力。具体的： [0005] 在本申请的一个实施例中，提供了一种割草机。该割草机包括： [0006] 机体，其上设有行进轮及刀具； [0007] 防撞板，设置在所述机体的外侧； [0008] 弹性件，具有第一端、第二端及弹性段，所述第一端与所述机体连接，所述第二端与所述防撞板连接，使得所述防撞板能相对所述机体活动；所述弹性段位于所述第一端和所述第二端之间； [0009] 限位件，位于所述弹性件的一侧； [0010] 其中，所述防撞板受到第一方向作用力后，所述弹性段产生弹性形变；所述防撞板受到第二方向作用力后，所述弹性段的第一分段产生弹性形变，所述弹性段的第二分段的弹性形变受所述限位件的限制。 [0011] 在本申请的另一实施例中，提供了一种防撞装置。该防撞装置包括： [0012] 防撞板，用于设置在所述割草机的机体外侧； [0013] 弹性件，具有第一端、第二端及弹性段，所述弹性段位于所述第一端和所述第二端之间；所述第一端用于与所述机体连接，所述第二端用于与所述防撞板连接； [0014] 限位件，位于所述弹性件的一侧； [0015] 其中，所述防撞板受到第一方向作用力后，所述弹性段产生弹性形变；所述防撞板受到第二方向作用力后，所述弹性段的第一分段产生弹性形变，所述弹性段的第二分段的弹性形变受所述限位件的限制。 [0016] 在本申请的又一个实施例中，提供了一种自移动设备。该自移动设备包括： [0017] 设备体，其上设有行进轮； [0018] 防撞板，设置在所述设备体的外侧； [0019] 弹性件，具有第一端、第二端及弹性段，所述第一端与所述机体连接，所述第二端与所述防撞板连接，使得所述防撞板能相对所述设备体活动；所述弹性段位于所述第一端和所述第二端之间； [0020] 限位件，位于所述弹性件的一侧； [0021] 其中，所述防撞板受到第一方向作用力后，所述弹性段产生弹性形变；所述防撞板受到第二方向作用力后，所述弹性段的第一分段产生弹性形变，所述弹性段的第二分段的弹性形变受所述限位件的限制。 [0022] 本申请实施例提供的技术方案中，在弹性件的一侧设置限位件，该限位件在防撞板受到第二方向作用力时起作用。防撞板受到第一方向作用力后，弹性件的弹性段产生弹性形变，但在防撞板受到第二方向作用力后，弹性间的第一分段产生弹性形变，第二分段的弹性形变受到限位件的限制。也就是说，限位件的限制，缩短了弹性件的弹性形变有效长度，使得弹性件的弹性系数增大，也就提高了弹性件在第二方向上的弹性形变力。可见，本申请实施例提供的方案，通过增加限位件，可使得弹性件在两个不同方向上具有不同的弹性形变力。使用本申请实施例提供的弹性件的割草机或自移动设备，可抵抗割草机或自移动设备周围不同方向上的碰撞力，满足割草机或自移动设备的实际使用需求。附图说明 [0023] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0024] 图1为本申请一实施例提供的弹性件的结构示意图； [0025] 图2为本申请一实施例提供的一种割草机的俯视图； [0026] 图3为现有技术中割草机内防撞装置的结构示意图； [0027] 图4a为本申请一实施例提供的防撞装置的结构框图； [0028] 图4b为本申请一实施例提供的防撞装置中弹性件形变的示意图； [0029] 图5为本申请另一个实施例提供的弹性件的另一种实现的结构示意图； [0030] 图6为本申请一实施例提供的割草机的外观示意图； [0031] 图7为图6所示割草的俯视示意图； [0032] 图8为图7所示A‑A向截面示意图。 具体实施方式[0033] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。 [0034] 在本申请的说明书、权利要求书及上述附图中描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行。操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0035] 目前，市场上的割草机已有相关的防碰撞装置，例如在割草机的外侧设置防撞板、防撞壳等，防撞板(或防撞壳)设置成活动式的，防撞板与机体之间通过橡胶柔性连接件实现连接，以起到缓冲和复位的作用来抵抗外部的碰撞力。橡胶柔性连接件也可成为橡胶弹簧。例如，图1所示的圆柱形橡胶弹簧在各个方向的变形力都是相同的。圆柱形橡胶弹簧的特点，如图1所示，圆柱形橡胶弹簧在图示截面1上各个方向的抗弯截面系数都是相同的，所以这种圆柱形的橡胶弹簧在各个方向上的单位位移的弯曲变形力都是相同。但是在机器使用过程中，机器在前方的碰撞力和左右方向的碰撞力是不同的，这种圆柱形橡胶弹簧所无法满足的。 [0036] 比如，图2和图3所示的割草机实例，割草机机体2的前侧、左侧和右侧均被防撞板3包围。机体2左侧和右侧与防撞板3之间均设置有两个弹性件。当然，割草机机体2的前方与防撞板3之间也可设置一个或两个弹性件。该举例中先忽略机体前方与防撞板件的弹性件。割草机前方遇障碍时，机体2左侧和右侧的四个弹性件4同时变形。但是机体2侧面遇障碍时，比如右侧发生碰撞，机体2右侧的两个弹性件4形变。但左侧的两个弹性件4不会形变，是不参与抵抗的。 [0037] 割草机前方遇障碍，四个弹性件4一同作用；但侧边遇障碍时，只有两个弹性件4在起作用。可见，割草机侧面能承受的碰撞力明显小于前方。割草机侧面较小的碰撞力就能触发机体碰撞机制(如转向、后退、停止等)。实际上产品需求是，机体各个方向的触发碰撞机制的碰撞力应该大体相同。 [0038] 因此，需要提供一种解决方案，在不改变弹性件的情况下，使得弹性件在不同方向上的弹性形变力不同，这样就可通过组合，设置位置的排布等，实现机体各个方向的触发碰撞机制的碰撞力大体相同的目的。 [0039] 图4a和4b示出了本申请一实施例提供的防撞装置的结构示意图。如图4a和4b所示，所述防撞装置包括：防撞板3、弹性件4及限位件6。其中，防撞装置可设置在自移动设备上，如割草机上。其中，自移动设备可以是各类机器人，如清洁机器人(如扫地机器人、洗地机器人等等)，服务机器人(如提供咨询、引导等服务的机器人)，本实施例对此不作限定。以割草机为例，防撞板用于设置在所述割草机的机体外侧。弹性件4具有第一端41、第二端42及弹性段43，所述弹性段43位于所述第一端41和所述第二端42之间；所述第一端41用于与所述机体连接，所述第二端42用于与所述防撞板连接。限位件6位于所述弹性件4的一侧。 [0040] 其中，所述防撞板3受到第一方向作用力后，所述弹性段43产生弹性形变。如图4b所示，所述防撞板3受到第二方向作用力F1后，所述弹性段43的第一分段L1产生弹性形变，所述弹性段43的第二分段L2的弹性形变受所述限位件6的限制。 [0041] 这里需要说明的是：第一方向作用力可以是垂直于图4b所示纸面的作用力。 [0042] 使用本申请实施例提供的防撞装置的割草机或自移动设备，可抵抗割草机或自移动设备周围不同方向上的碰撞力，满足割草机或自移动设备的实际使用需求。 [0043] 本实施例中的弹性件的结构可以是图1的结构，或是图5所示的结构。如图5所示，弹性件4包括第一端、第二端及弹性段。所述弹性件4类似于哑铃形结构。哑铃形结构的两个大端分别为第一端和第二端，中间为弹性段。本申请实施例对应弹性件的材质不作限定，可以是具有橡胶、具有弹性的柔性材料等等。图5中的第一端41的一侧有一个削平结构44。该削平结构44的设置，是为了保证弹性段43与限位件6的距离。若限位件6与弹性段43的间距过大，是起不到限制弹性形变的作用的。因此，本实施例中在弹性件的第一端设置该削平结构44。如图4a和4b所示，所述弹性段43与限位件6间的间距很小。在具体实施时，可根据实际情况来设定。例如，所述弹性段43与限位件6之间的间距小于0.5mm，这样限位件6可起到较好的限制弹性形变的作用。 [0044] 进一步的，所述限位件可以为筋板。如图4a和4b所示，所述筋板包括：固定部及板体。其中，固定部固定在所述第一端41或所述割草机的机体上。板体，在所述机体与所述第一端41之间，自所述固定部朝所述第二端42延伸。 [0045] 其中，所述筋板可以是可伸缩板，通过改变所述可伸缩板的长度，改变所述第一分段L1和所述第二分段L2的长度。第一分段L1越长，第二分段L2越短，弹性件4在如图4b所示的F1力方向上的弹性形变力越大，便能抵抗更大的碰撞力，更大的碰撞力才能触发割草机的碰撞机制(如转向、后退或停止行进等)。 [0046] 本申请实施例中弹性件4的使用状态是：第一端41和所述第二端42中的一个可位于另一个的上方，即弹性件4的弹性段43处于竖直状态。例如，图4a和4b所示的例子，第一端41位于第二端42的上方。 [0047] 本申请实施例中限位件6位于弹性件4的一侧，其只能改变弹性件4的一个方向上的弹性形变力，如图4b中所示的F1作用力所示的第二方向。而第一方向，如垂直纸面的方向，弹性件的弹性形变力是不受限位件6的影响的，还是保留其自有弹性特性。可见，本申请实施例提供的方案，通过增加限位件，可使得弹性件在两个不同方向上具有不同的弹性形变力。使用本申请实施例提供的弹性件的割草机或自移动设备，可抵抗割草机或自移动设备周围不同方向上的碰撞力，满足割草机或自移动设备的实际使用需求。 [0048] 图6、7和8示出了本申请一实施例提供的割草机的结构示意图。如图6、7和8所示，所述割草机包括机体、防撞板、弹性件及限位件。其中，机体2上设有行进轮5及刀具(图中未示出)。防撞板3设置在所述机体2的外侧。例如图5所示，弹性件4具有第一端41、第二端42及弹性段43。所述第一端41与所述机体2连接，所述第二端42与所述防撞板3连接，使得所述防撞板3能相对所述机体2活动；所述弹性段43位于所述第一端41和所述第二端42之间。限位件6位于所述弹性件4的一侧。 [0049] 其中，所述防撞板3受到第一方向作用力F2后，所述弹性段43产生弹性形变；所述防撞板3受到第二方向作用力F1或F3后，所述弹性段43的第一分段L1产生弹性形变，所述弹性段43的第二分段L2的弹性形变受所述限位件6的限制。 [0050] 进一步的，如图8所示，所述限位件6可以是筋板。所述筋板与所述第二分段L2间的距离d可小于0.5mm。 [0051] 所述筋板可包括：固定部及板体。其中，固定部可固定在所述第一端41或所述机体2上。板体，在所述机体2与所述第一端41之间，自所述固定部朝所述第二端42延伸。 [0052] 所述第一方向可与所述机体的行进方向平行；所述第二方向可与所述机体的行进方向垂直。如图7所示，作用力F1和F3所对应的方向可以第二方向。作用力F2对应的方向可以第一方向。 [0053] 如图7和8所示，所述机体2具有前端、后端、左侧和右侧。所述弹性件4的朝向所述机体2的一侧为内侧。如图8所示，位于所述机体2左侧和/或右侧的所述弹性件4的内侧设有所述限位件6。 [0054] 如图8所示，所述第一端41位于所述第二端42的上方；所述限位件6自上方向下延伸。 [0055] 在一个可实现的技术方案中，所述限位件为可伸缩板；通过改变所述可伸缩板的长度，改变所述第一分段和所述第二分段的长度。 [0056] 例如，本申请实施例提供的所述割草机的机体上可设置有控制装置及伸缩驱动装置，控制装置控制伸缩驱动装置输出伸缩动力，以驱动可伸缩板伸缩。其中，控制装置可按照用户输入的伸缩参数，控制所述伸缩驱动装置输出相应的伸缩动力。或者控制装置可按照用户输入的弹性形变力，计算出相应的伸缩参数，然后基于所述伸缩参数控制所述伸缩驱动装置输出相应的伸缩动力。其中，伸缩参数可以是可伸缩板需伸长长度或缩短的长度等。 [0057] 上述控制装置可以是割草机上的总控主板，该总控主板除可控制伸缩驱动装置外，还可接收割草机上的多个传感器(如视觉传感器、激光雷达、触碰开关等)的感测信息；并根据各传感器感测到的信息，控制割草机的行进驱动装置输出相应的驱动力，以驱动行进轮前进后退；还可控制割草机的刀具的抬升、启停等等，本申请实施例对此不作具体限定。 [0058] 在一具体的实施例中，所述第一分段L1和所述第二分段L2的比值为2～0.3。 [0059] 参见上文中的例子，如图7所示，割草机的左侧和右侧均设置有两个弹性件4。另外，通过上文的分析获知，割草机侧面能承受的碰撞力明显小于前方的。因此，在图7所示的割草机中，第一方向(如图7中的作用力F2对应的方向)与机体2的行进方向平行，第二方向(如图7中的作用力F1和F3方向)与所述机体2的行进方向垂直。这样，四个弹性件4在与机体2行进方向平行的方向上，弹性系数K1即为各自弹性件弹性段的自有属性。左侧两个弹性件及右侧两个弹性件，在垂直于行进方向上的弹性系数，因为限位件的作用，被提高到了K2。假设，K2＝2K1，弹性系数与弹性件的弹性形变力呈正比。相应的，弹性件在第二方向上的弹性形变力N2＝2N1；其中，N1为弹性件在第一方向上的弹性形变力。这样，割草机在受到如图 7中所示的第一方向F2，四个弹性件形成的弹性形变合力为4N1；割草机在受到如图7中所示的第二方向的F2或F3，侧向的两个弹性件形成的弹性形变合力为2N2。可见，2N2＝4N1。即割草机的两个方向上的弹性形变力相同或大体相同。由此，便可满足割草机的实际使用需求，各向在发生相同碰撞力时才触发碰撞机制；而不会发生前方大碰撞时才触发碰撞机制，侧向较小的碰撞便可触发碰撞机制的情况。 [0060] 这里需要说明的是：本实施例中的弹性件可使用上述弹性件实施例中描述的结构实现。另外，弹性件截面形状、尺寸、弹性件设置在机体上的位置，设置的数量等，可依据割草机的型号、产品定位(用户需求等)来定。比如，图2所示的例子，割草机左侧两个弹性件4，右侧两个弹性件4，且对称设置。如图7所示的设置，割草机在前方发生碰撞时，4个弹性件提供的弹性形变力为4N1，当前向碰撞力大于4N1时将触发碰撞机制(如割草机转向、后退或停止等)。割草机侧向发生碰撞时，2个弹性件提供的弹性形变力为2N2(2N2＝4N1),当侧向碰撞力大于2N2时将触发碰撞机制(如割草机转向、后退或停止等)。可见，采用本申请实施例的方案，可抵抗割草机或自移动设备周围不同方向上的碰撞力，满足割草机或自移动设备的实际使用需求。 [0061] 割草机在工作过程中，如遇到有障碍物时，障碍物首先会碰撞到防撞板，防撞板在承受大于弹性件的弹性形变力的情况下，弹性件形变，防撞板位移。传感器感测到产生碰撞信号。控制装置可控制行紧轮的驱动装置输出转向动力、后退动力或停止输出动力等等，还可控制割草机的刀具停止工作，等等，确保割草机在作业过程中的安全防护。 [0062] 本实施例中的传感器可以是电位器式位移传感器、霍尔式位移传感器或光电式位移传感器等等，本实施例对此不做限定。 [0063] 本实施例中的行进轮可具有独立的驱动。例如，每个行进轮对应有一套驱动装置，方便割草机进行转动和运动。 [0064] 进一步的，割草机的机体包括底盘；行紧轮可位于底盘两侧。底盘上还设置有刀盘。底盘的前端还可设有万向轮。 [0065] 防撞板的前端可嵌套有充电接口，充电接口内嵌套有接触片，接触片通过线束与割草机的电池电连接。当基站上的充电端与所述接触片电连接后，可对割草机的电池进行充电。底盘上还设有刀盘，刀盘可连接有刀盘升降组件，刀盘升降组件可以带动刀盘上下移动，根据割草需要进行调节。所述割草机上还可设有红外光电开关，红外光电开关设置在万向轮上方，对万向轮的运动状态进行监控，及时发现万向轮被卡状态，通知用户进行解决。 [0066] 再进一步的，所述机体的前侧、右侧、左侧和后侧中的至少一侧设有所述防撞板；所述防撞板与所述机体任一侧之间设有至少一个所述弹性件。 [0067] 图7示出的例子，机体2的前侧、右侧和左侧均设有防撞板3。即防撞板3为U形，包围了机体2的前侧、右侧和左侧。机体2前侧可与防撞板3之间设置至少一个弹性件4。机体2右侧与防撞板3之间设置有两个弹性件4，且两个弹性件4的内侧设有限位件6。机体2左侧与防撞板3之间设有两个弹性件4，且两个弹性件4的内侧设有限位件6。 [0068] 本申请实施例提供的弹性件也可使用在除割草机外的其他设备上，如清洁机器人(如扫地机器人、洗地机器人等等)、服务机器人(如提供咨询、引导等服务的机器人。即本申请又一个实施例提供一种自移动设备。该自移动设备包括：设备体、防撞板、弹性件及限位件。其中，设备体上设有行进轮。防撞板设置在所述设备体的外侧。弹性件具有第一端、第二端及弹性段，所述第一端与所述机体连接，所述第二端与所述防撞板连接，使得所述防撞板能相对所述设备体活动；所述弹性段位于所述第一端和所述第二端之间。限位件，位于所述弹性件的一侧。所述防撞板受到第一方向作用力后，所述弹性段产生弹性形变；所述防撞板受到第二方向作用力后，所述弹性段的第一分段产生弹性形变，所述弹性段的第二分段的弹性形变受所述限位件的限制。 [0069] 为解决这种问题，在撞板两侧的撞板机器侧添加限位件，此限位件不影响机器正前方遇障碍时的弹簧变形，在机器侧面遇障碍时，限位件会抵抗撞板弹簧的变形，从而增加了机器侧面的碰撞力。 [0070] 本申请各实施例中的弹性件可以是但不限于弹簧、橡胶弹簧、弹性机构等等。 [0071] 另外，本实施例中所述弹性件、机体及限位件的位置关系，以及各结构的具体实现，可参见上文中的描述，此次不作赘述。另外，弹性件的设置数量、位置等需基于设备体的具体结构来确定。 [0072] 本申请提供的技术方案，在不影响前方碰撞力的情况下，可依靠调整限位件高度来达到所需的侧面碰撞力。 [0073] 下面结合具体应用场景对本申请各实施例提供的技术方案进行说明。 [0074] 智能割草机中使用了上述实施例提供的防撞装置。割草机的左侧和右侧均设置了弹性件，且对称。弹性件的内侧设有限位件。 [0075] 智能割草机在草坪上工作。行进过程中，智能割草机的前方碰撞到未检测到的低矮石块，割草机左侧和右侧设置的弹性件均参与抵抗。若碰撞力大于左侧和右侧弹性件提供的弹性形变力的总和，触发碰撞机制。智能割草机后退、转向，以绕开该石块。 [0076] 智能割草机继续行进，割草机的左侧侧方碰撞一个不明物体。该物体对割草机产生的碰撞力由左侧的弹性件参与抵抗。因该碰撞力不大于左侧弹性件的弹性形变力，不触发碰撞机制，继续前行。 [0077] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。 |
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