本公開一般涉及自動化農(nóng)業(yè)園林設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及智能除草設(shè)備，尤其涉及智能除草機。

背景技術(shù)：

除草機又稱割草機、剪草機、草坪修剪機等。除草機是一種用于修剪草坪、植被等的機械工具，由于其給園林、農(nóng)業(yè)或者家庭綠化的除草工作帶來了極大的便利，因此使用廣泛。

按行進方式劃分除草機可以分為智能化半自動式、拖行式、后推行式、坐騎式、拖拉機懸掛式。這些除草機都需要人工輔助推動操作才能完成割草，割草人員的工作量依然很大的，尤其是在炎熱的夏天。

目前市面上也有一些智能的除草機，已有的智能除草機器人產(chǎn)品隨機路線工作，遇到邊界及障礙物就避讓或者返回，隨機產(chǎn)生另一條工作路徑，由此出現(xiàn)大量重復性工作路徑，效率非常低下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種自動化程度高、效率高的智能除草機。

第一方面，本實用新型提供一種智能除草機，該智能除草機包括多傳感器信息采集模塊、中央處理器、除草機車輪驅(qū)動裝置、除草機割草刀驅(qū)動裝置；所述中央處理器通過接收多傳感器信息采集模塊的信息控制所述除草機車輪驅(qū)動裝置和除草機割草刀驅(qū)動裝置運轉(zhuǎn)；所述多傳感器信息采集模塊包括分別獨立安裝在除草機上的用于識別草坪邊界的邊界識別傳感器、用于識別除草機是否碰撞到障礙物的障礙物識別傳感器、用于計算除草機航程的航程計數(shù)器、用于實時感應除草機的水平度、速度和方向的方位識別傳感器組和輔助傳感器組。

本實用新型的上述技術(shù)方案采用多傳感器融合技術(shù)，中央處理器將大量傳感器采集回的信息進行分析，首先構(gòu)建電子地圖：除草機器人以充電站為原點出發(fā)，利用邊界識別傳感器沿工作場地邊界行走一圈返回原點。依據(jù)這一過程中方位識別傳感器記錄小車的運行姿態(tài)，航程計數(shù)器記錄的距離信息中央處理系統(tǒng)芯片組繪制整個工作區(qū)域的以坐標數(shù)值標記的電子地圖。然后按照電子地圖信息使用最優(yōu)路徑計算法進行運算，選擇一條區(qū)域內(nèi)最短路的徑控制除草機器人進行工作。

在一優(yōu)選實施例中，所述輔助傳感器組包括分別獨立安裝在除草機上的用于感應是否下雨的落雨檢測傳感器、用于感應除草機運行狀態(tài)的驅(qū)動狀態(tài)檢測傳感器、用于監(jiān)測除草機電源狀態(tài)的電源管理監(jiān)控器和用于檢測障礙物距離除草機距離的測距傳感器。

在一優(yōu)選實施例中，所述方位識別傳感器組包括集成的三維電子陀螺儀、三維加速傳感器和三維地磁傳感器。

在一優(yōu)選實施例中，智能除草機還包括安裝在除草機上的人機界面LCD觸摸板。

本實用新型的上述技術(shù)方案通過多傳感器組傳回的相關(guān)信息進行判斷該電機何時運行或者停止，驅(qū)動狀態(tài)檢測傳感器檢測到除草機車輪在原地轉(zhuǎn)彎時停止。減少不必要情況下的電池電能消耗。除草機車輪驅(qū)動裝置可以通過安裝在行走輪上的航程計數(shù)器進行航程測量，并且對比方位識別傳感器組所傳回的三維角度信息、加速度信息，地磁場信息，實現(xiàn)除草機車輪驅(qū)動裝置PID閉環(huán)控制，并且保證長距離航程中不會因為電機個體的細微差異而造成行走路徑彎曲。

綜上所述，本實用新型的有益效果是：減少除草機的充電和工作的次數(shù)，達到節(jié)約電能的目的，可以在最少的時間內(nèi)完成最大的工作效率，并且全區(qū)域覆蓋可以實現(xiàn)無切割盲區(qū)。增加機載電池的使用壽命，減少電能的損耗。在同類型產(chǎn)品中，本實用新型應用的新技術(shù)可以節(jié)約30％-40％的電能。并且整個工作過程完全不用人工干預，完全實現(xiàn)了除草機的全自動化。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1是本實用新型智能除草機的原理框圖；

圖2是本實用新型智能除草的除草方法的流程圖；

圖中：

10、中央處理器；

20、除草機車輪驅(qū)動裝置；

30、除草機割草刀驅(qū)動裝置；

41、邊界識別傳感器；

42、障礙物識別傳感器；

43、航程計數(shù)器；

44、方位識別傳感器組；

45、輔助傳感器組；

45-1、落雨檢測傳感器；

45-2、驅(qū)動狀態(tài)檢測傳感器；

45-3、電源管理監(jiān)控器；

45-4、測距傳感器；

44-1、三維電子陀螺儀；

44-2、三維加速傳感器；

44-3、三維地磁傳感器；

50、人機界面LCD觸摸板；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對該發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關(guān)的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本申請。

請參考圖1為智能除草機一種實施例的原理框圖，該除草機包括多傳感器信息采集模塊、中央處理器10、除草機車輪驅(qū)動裝置20、除草機割草刀驅(qū)動裝置30；多傳感器信息采集模塊包括分別獨立安裝在除草機上的用于識別草坪邊界的邊界識別傳感器41、用于識別除草機是否碰撞到障礙物的障礙物識別傳感器42、用于計算除草機航程的航程計數(shù)器43、用于實時感應除草機的水平度、速度和方向的方位識別傳感器組44和輔助傳感器組45；中央處理器10通過接收多傳感器信息采集模塊的信息控制所述除草機車輪驅(qū)動裝置20和除草機割草刀驅(qū)動裝置30運轉(zhuǎn)。

邊界識別傳感器41利用超低頻信號識別技術(shù)，檢測標記于工作場地邊界處的信標，用于場地邊界的識別，可以保證除草機不超出邊界工作。航程計數(shù)器43為一個利用電磁霍爾感應原理的傳感器，安裝在除草機驅(qū)動輪軸的輔助裝置上，采集除草機驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)速度，通過計算將其轉(zhuǎn)化為直線距離，用于測繪除草機行進的航程數(shù)據(jù)。障礙物識別傳感器42為安裝于除草機殼體內(nèi)的一種壓力檢測傳感器，可以感應到除草機外殼受到的碰撞，用于識別工作場地中可能會影響除草機正常工作的障礙物。

在一優(yōu)選實施例中，上述輔助傳感器組45包括分別獨立安裝在除草機上的用于感應是否下雨的落雨檢測傳感器45-1、用于感應除草機運行狀態(tài)的驅(qū)動狀態(tài)檢測傳感器45-2、用于監(jiān)測除草機電源狀態(tài)的電源管理監(jiān)控器45-3和用于檢測障礙物距離除草機距離的測距傳感器45-4。

落雨檢測傳感器45-1如果檢測到雨水信號則關(guān)閉除草機割草刀驅(qū)動裝置30避免因其高速運行導致除草機內(nèi)部進水受損。測距傳感器45-4用于配合障礙物識別傳感器42檢測障礙物的最小位置信息，看給中央處理器10提供障礙物在地圖上的詳細信息。驅(qū)動狀態(tài)檢測傳感器45-2，為一組專用集成電路，在其內(nèi)部通過程序預設(shè)電機的額定參數(shù)，在電機運行時可以采集電機的運行參數(shù)跟預設(shè)參數(shù)進行比對，超過預設(shè)值發(fā)出警告信息，并自動停機。電源管理監(jiān)控器45-3用于檢測除草機工作時電池的電壓、電流、容量等信息，在電池充電時還檢測充電電流，電池容量判斷等信息，可以保證電池不會過放電不會過充電。

在一優(yōu)選實施例中，所述方位識別傳感器組44包括集成的三維電子陀螺儀44-1、三維加速傳感器44-2和三維地磁傳感器44-3。

這三種傳感器被設(shè)計成一種集成狀態(tài)，通過信息接口為中央處理系統(tǒng)芯片組傳輸數(shù)據(jù)，其中三維電子陀螺儀44-1可以提供除草機的水平狀態(tài)信息，如果工作時機身超出設(shè)計傾斜度會發(fā)出警告信息，并自動停機。三維加速傳感器44-2可以提供除草機前進的方向和速度信息，正常工作時可以配合航程計數(shù)器43確定除草機的運行狀態(tài)，如果底盤被卡住，驅(qū)動輪出現(xiàn)原地打轉(zhuǎn)或空轉(zhuǎn)除草機失去速度或速度異常時會發(fā)出警告信息，并自動停機。三維地磁場傳感器為除草機提供準確的運行方向，結(jié)合三維加速度傳感器提供的信息可以使除草機具有很好的長距離運行的直線度。三者綜合輸出的信息可以為中央處理系統(tǒng)芯片組準確的判斷除草機實時的水平度、速度、方向信息。

在一優(yōu)選實施例中，智能除草機還包括安裝在除草機上的人機界面LCD觸摸板50。

人機界面可以完成對智能除草機一些必要參數(shù)的設(shè)定，啟動和停止的操作，直觀的顯示當前智能除草機的狀態(tài)信息。

下面結(jié)合圖2詳細描述本實用新型智能除草機的除草方法：

(a)除草機以充電站為原點出發(fā)，充電站被裝置在將要除草的草坪的邊界，中央處理器10接收識別邊界識別傳感器41的信息控制除草機車輪驅(qū)動裝置20沿著工作場地的邊界行走一圈返回充電站；在此步驟中，除草機割草刀驅(qū)動裝置30為不工作的狀態(tài)；

(b)在步驟(a)運行的過程中，中央處理器10同時接收方位識別傳感器組、航程計數(shù)器43的信息繪制以工作場地的坐標數(shù)值標記的電子地圖；

(c)中央處理器10以電子地圖的信息計算除草機的最優(yōu)行走路徑；

(d)中央處理器10控制所述除草機車輪驅(qū)動裝置20根據(jù)最優(yōu)行走路徑行走，同時控制除草機割草刀驅(qū)動裝置30運轉(zhuǎn)，開始進行除草工作；

(e)在步驟(d)的運行過程中，中央處理器10同時接收障礙物識別傳感器42的信息，若遇到障礙物，則中央處理器10在電子地圖中標記障礙物的位置信息，同時重新計算最優(yōu)行走路徑；

(f)在步驟(d)的運行過程中，中央處理器10同時接收障礙物識別傳感器42、方位識別傳感器組44和輔助傳感器組的信息控制除草機的運轉(zhuǎn)。

所述步驟(e)中還包括，中央處理器10根據(jù)障礙物識別傳感器42和測距傳感器45-4的信息精確計算障礙物的位置信息。

所述步驟(f)中具體包括以下分步驟：

(f-1)中央處理器10接收方位識別傳感器組44中的三維電子陀螺儀44-1的信息判斷除草機的機身是否超出預設(shè)的傾斜度，若超出則發(fā)出報警信息并控制除草機車輪驅(qū)動裝置20和除草機割草刀驅(qū)動裝置30停止運行，若否執(zhí)行下一步驟；

(f-2)中央處理器10接收方位識別傳感器組44中的三維加速度傳感器的信息識別除草機的運行方向和運行速度；

(f-3)中央處理器10接收航程計數(shù)器43和方位識別傳感器組44中的三維加速度傳感器的信息判斷除草機的底盤是否被卡住，若是則發(fā)出警告信息，并控制除草機車輪驅(qū)動裝置20和除草機割草刀驅(qū)動裝置30停止運行，若否執(zhí)行下一步驟；

(f-4)中央處理器10接收方位識別傳感器組44中的三維加速度傳感器和三維地磁傳感器44-3的信息精確判斷除草機的運行方向，并矯正除草機車輪驅(qū)動裝置20的運行方向與最優(yōu)行走路徑相吻合；

(f-5)中央處理器10接收輔助傳感器組中的額落雨檢測傳感器45-1的信息判斷是否有下雨、噴淋的情況，若是則控制除草機割草刀驅(qū)動裝置30停止運行，并控制除草機車輪驅(qū)動裝置20運行至充電站充電并執(zhí)行步驟(7-9)，若否執(zhí)行下一步驟；

(f-6)中央處理器10接收輔助傳感器組中的驅(qū)動狀態(tài)檢測傳感器45-2的信息判斷控制除草機車輪驅(qū)動裝置20和除草機割草刀驅(qū)動裝置30的運行參數(shù)和預設(shè)的參數(shù)是否一致，若否則發(fā)出警告信息并控制除草機車輪驅(qū)動裝置20和除草機割草刀驅(qū)動裝置30停止運行，若是執(zhí)行下一步驟；

(f-7)中央處理器10接收輔助傳感器組中的電源管理監(jiān)控器45-3的信息讀取除草機工作時候電池的電壓、電流、容量信息，中央處理器10判斷除草機電源達到過放臨界點，若是控制除草機割草刀驅(qū)動裝置30停止運轉(zhuǎn)，并控制除草機車輪驅(qū)動裝置20運行至充電站充電并執(zhí)行步驟(f-9)，若否則執(zhí)行下一步驟；

(f-8)中央處理器10判斷除草機是否運行至最優(yōu)路徑的終點，若是則中央處理器10控制除草機割草刀驅(qū)動裝置30停止運轉(zhuǎn)，并控制除草機車輪驅(qū)動裝置20在充電站充電，若否則執(zhí)行步驟(c)。

(f-9)中央處理器10判斷除草機電源是否達到過沖臨界點，若是控制除草機停止充電，若否則執(zhí)行步驟(f-8)。

本實用新型的智能除草機使用了多傳感器融合控制技術(shù)，工作區(qū)域識別和電子地圖生成技術(shù)，路線規(guī)劃技術(shù)，根據(jù)移動機器人運動控制特性，通過多傳感器信息融合技術(shù)感知機器人周圍的局部環(huán)境信息，將最短路徑算法和地圖信息相結(jié)合對移動機器人的避障動作與路徑規(guī)劃進行相應的控制，使得除草機擁有自主學習能力，實時的更新電子地圖并且隨時更新規(guī)劃路線的?？梢宰詣訌某潆娬境霭l(fā)運動到預先自行測定好電子地圖的目標區(qū)域內(nèi)，按照最短路徑算法自動規(guī)劃路線運行并且自動規(guī)避障礙物，可以有效的減少重復路徑，高效的進行除草工作。

以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，本申請中所涉及的實用新型范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時也應涵蓋在不脫離所述實用新型構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進行互相替換而形成的技術(shù)方案。