智能割草机器人的机械结构装置制造方法
【专利摘要】本发明智能割草机器人的机械结构装置，其特征在于：包括割草机器人底盘、设在底盘上的行走驱动装置和割草高度调节装置；所述行走驱动装置包括两个驱动电机、分别与电机连接的减速器、分别与减速器连接的两行走后轮以及一个位于底盘前部的新型万向前轮；所述新型万向前轮包括卧式U形万向轮轮轴、万向轮轮胎和盖设在万向轮轮胎两侧的万向轮内盖与万向轮外盖；本发明割草机器人底盘下方设计有环形盘，能有效保护刀盘和割草刀片，也可防止由于石头、砖头、金属块等硬东西将割草刀片打坏。
【专利说明】智能割草机器人的机械结构装置
[0001]【技术领域】:
本发明涉及一种智能割草机器人，特别是割草机器人的机械结构装置，该割草机器人适用于家庭、公园、高尔夫球场等绿地场所。
[0002]【背景技术】:
随着经济的增长，城市建设步伐逐渐加快，随之也带动了绿化行业的繁荣发展。草坪具有吸尘、降噪、保湿、施工周期短和保持水土等诸多优点，在各种绿化工程和家庭庭院中得到了广泛应用。目前，草坪业已成为了一种新兴的绿色产业。
[0003]为了保证家庭花园、公园、酒店绿地等场所的草坪高度统一，定期修剪是一项非常重要的任务。草坪修剪得越均匀、平整，就越显得美观。修剪后的草坪，既可以提高草坪质地和抑制杂草生长，又能提高草坪的美观性及利用率。一般地，草坪的留茬高度要控制在4-15cm之间。所以，对于割草机器人来说，开发出一种割草调高装置是非常有必要的，以便更好地控制草坪留茬高度。
[0004]市场上的传统割草机器人需要人工进行操作，切割刀由电机或汽油机器的输出轴直接驱动。传统结构的割草机器人不能实现智能化的自主操作，且功耗高、噪音大，不利于节约能源和减少劳 动力强度。
[0005]目前，本领域已开发出一些能改变割草机器人高度的装置，其中中国知识产权CN200820082236.4号实用新型专利公开了一种通过行走轮来调节割草高度的割草机器人。该装置调节高度的方式不但需要考虑行走轮中大轮和小轮如何实现嵌套的问题，而且其只有两个高度可以调节，这样会使得调高范围受到了大大的局限，同时也增加了行走轮的复杂程度。CN200820058006.4号实用新型专利涉及了刀盘提升装置，通过旋转把手使得提升传动件垂直运动，并带动刀盘连接轴上升或下降来实现割草高度的变化。该专利只是简单地叙述了机构是如何工作的，但是没有具体说明如何提升及传动机构是什么。美国专利局US20120023880与欧洲专利局EP2412220这两个专利都是割草机器人高度调节装置，这两个专利是通过内部螺旋循环线程与外部的螺旋相啮合来进行高度调节的，但是这两个零件结构复杂，加工难度极大。
[0006]传统的万向轮多是采用上、下两片均带有滚珠轨道的金属片相对合拢，将滚珠固定在轨道上，实现360度旋转。该技术结构简单、制作及生产成本较低，是很多可移动设施的首选。但是，由于该产品是依靠两金属片合拢来固定滚珠的，其周沿并非严丝合缝，需要为滚珠运行留下空间。因此，极易导致灰尘等细碎物体进入轨道，密封性较差，甚至会使金属片和滚珠加速毁坏，缩短了万向轮的使用寿命。
[0007]
【发明内容】
:
本发明提供一种智能割草机器人的机械结构装置，该智能割草机器人的机械结构装置结构简单、设计合理，其行走灵活、割草方便及有利于提高割草效率。
[0008]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
本发明智能割草机器人的机械结构装置，其特征在于:包括割草机器人底盘33、设在底盘33上的行走驱动装置和割草高度调节装置；所述行走驱动装置包括两个驱动电机11、分别与电机连接的减速器10、分别与减速器连接的两行走后轮以及一个位于底盘前部的新型万向前轮；所述新型万向前轮包括卧式U形万向轮轮轴18、万向轮轮胎23和盖设在万向轮轮胎两侧的万向轮内盖22与万向轮外盖26，所述卧式U形万向轮轮轴18上部设有与底盘相连接的竖直轴杆36，卧式U形万向轮轮轴下部水平轴杆37与万向轮内盖上的轴承孔和万向轮外盖内部的轮轴孔配合连接；所述割草高度调节装置包括相对于底盘原地转动的传动丝杠7和相对底盘上、下往复升降的支撑板2，所述传动丝杆7与固定安装在支撑板中部的丝母9传动配合，支承板呈三角形状，支承板周侧部安装有三组割草电机6，割草电机下端连接有旋转割草刀片14，支承板周侧端设有导套1，导套I套置于固定在底盘的导柱35上。由于支承板呈三角形状，在支承板上设有三组割草电机6及旋转割草刀片14，使得割草更加全面、彻底。
[0009]上述万向轮外盖内部轮轴孔与万向轮内盖轴承孔同轴心，在万向轮轮轴下部水平轴杆上套置有六方轴套24和短轴套25,六方轴套套置在万向轮轮胎的内孔内，万向轮内盖与万向轮外盖固定设在万向轮轮胎的两侧，短轴套一侧与六方轴套贴合，另一侧在水平轴杆上套有弹性挡圈。 [0010]上述卧式U形万向轮轮轴竖直轴杆上设有一对凸起，凸起上设有卡环20，所述卡环20上面设有止推推力轴承21，止推推力轴承上面安装套有弹簧座17和弹簧16，弹簧16上面装有保护竖直轴杆的长轴套9。所述推力轴承、弹簧座、弹簧和长轴套都套在卧式U形万向轮轮轴上端的竖直轴杆上。
[0011]上述底盘下表面设有位于旋转割草刀片外围的环形盘38，所述环形盘的周边布设有穿孔39。
[0012]上述万向轮轮胎表面设有横向轮纹41，以增加与地面的摩擦力，所述万向轮轮胎表面密布有凸钉42。
[0013]本发明的工作原理:上述的驱动电机与减速器相连，水平固定在割草机器人底盘上，减速器与行走后轮相连，通过驱动电机的旋转，带动减速器旋转，而减速器的输出轴驱动行走后轮进行运动，实现了该割草机器人运动。新型万向前轮与割草机器人底盘前部万向连接，实现了割草机器人的万向转向等。割草高度调节装置可以通过旋动丝杆，调节了支撑板的上、下升降，也就实现了割草电机及割草旋转刀片的上、下升降，从而实现割草高度的调整。
[0014]本发明与现有技术相比，具有有益的效果是:
1.割草机器人底盘下方设计有环形盘，能有效保护刀盘和割草刀片，也可防止由于石头、砖头、金属块等硬东西将割草刀片打坏；
2.驱动电机、减速器和行走后轮安装在割草机器人底盘后侧，底盘前侧安装有新型万向轮，为后轮驱动，可减少割草机器人在转弯过程中所受到的阻力；
3.新型万向轮结构中的弹簧主要作用是:可以减少由于地面不平整给整个割草机器人所带来的震动；该新型万向轮能实现水平和垂直方向上360度的旋转；
4.割草高度调节装置是通过手动控制旋钮，使丝杠发生转动，从而带动丝母做往复直线运动，并且推动支撑板也做往复直线运动。另外，割草电机驱动刀盘上的割草刀片进行割草。
[0015]【专利附图】
【附图说明】:图1为割草机器人的新型结构；
图2为割草机器人的爆炸图；
图3是割草高度调节装置的立体图；图4是新型万向前轮的立体图。[0016]图中:
1.导柱用的导套
2.支撑板
3.弹性挡圈
4.旋钮
5.丝杠用的导套
6.割草电机
7.丝杠
8.丝母
9.长轴套
10.减速器
11.驱动电机
12.刀盘
13.紧定螺钉
14.六角螺钉
15.割草刀片
16.弹簧
17.弹簧座
18.万向轮轮轴
19.梯形套
20.卡环
21.止推推力轴承
22.万向轮内盖
23.万向轮轮胎
24.六方轴套
25.短轴套
26.万向轮外盖
27.行走后轮轮毂
28.行走后轮外盖
29.六方卡环
30.行走后轮内盖
31.法兰盘
32.垫片
33.割草机器人底盘
34.导柱用的轴承35.导柱
36.竖直轴杆
37.水平轴杆
38.环形盘
39.穿孔
40.横向轮纹
41.凸钉
【具体实施方式】:
下面结合图1、2和【具体实施方式】对本发明专利进一步说明。
[0017]本发明智能割草机器人的机械结构装置，包括割草机器人底盘、行走驱动装置、割草高度调节装置。
[0018]行走驱动装置包括两个驱动电机11、两个减速器10、两个行走后轮以及一个新型万向前轮。所述的割草高度调节装置包括丝杠丝母机构、支撑板2、三个个导柱35、三个导柱套I以及三个割草子系统所组成。所述的割草子系统是由三个割草电机6、三个刀盘12和三个割草刀片14所组成。
[0019]智能割草机器人的行走驱动装置，包括两个驱动电机11，两个减速器10，两个垫片32，两个法兰盘31，两个行走后轮。驱动电机11与减速器10相连，再将减速器10通过垫片32和法兰盘31与行走后轮相连，即通过驱动电机11的旋转，带动减速器10旋转，而减速器10的输出轴驱动行走后轮进行运动。所述的行走驱动装置的安装结构是:所述的驱动电机和减速器水平固定在割草机器人底盘33上。
[0020]本智能割草机器人的新型万向轮，包括万向轮轮胎23、万向轮内盖22、万向轮外盖26、万向轮轮轴18、固定万向轮轮轴等结构。万向轮轮轴18是通过六方轴套24、短轴套25和弹性挡圈3共同作用来起到水平轴向固定的作用；万向轮轮轴18上有2对凸起，其作用是用来定位的；在万向轮轮轴18的竖直方向上，用卡环20卡在万向轮轮轴18的凸起上，防止由于重力作用而下落；在卡环20上面有止推推力轴承21，其目的是为了承受轴向力；在止推推力轴承21上面装有弹簧座17用来卡住弹簧16，其作用是为了减振；增加一个长轴套9能起定位与保护轴的作用；在万向轮轮轴18上设置槽，用弹性挡圈3来固定竖直方向的移动。所述的新型万向轮的安装结构是:通过梯形套19固定在割草机器人底盘33上。
[0021]本智能割草机器人的割草高度调节装置，包括丝杠螺母机构、支撑板2、三个导柱
35、三个导柱套I以及三个割草机构所组成。三个割草电机11在支撑板2上，丝母9在支撑板2底部，通过手动控制旋钮4，使丝杠7发生转动，从而驱动丝母9做往复直线运动。同时，还会推动支撑板2做往复直线运动。另外，三个割草电机11驱动刀盘12及割草刀片14既可以做往复直线运动，又可以做高速转动，从而达到调节割草刀片14离地高度及割草的目的。所述的割草高度调节装置的安装结构是:整个割草调节高度装置固定在割草机器人底盘33上。
[0022]本实例具有如下的结构特征:
1.在智能割草机器人的行走驱动装置中，行走后轮是由行走后轮外盖28、后轮轮毂
27、六方轴套24、行走后轮内盖30所组成。用六方轴套24与减速器10的输出轴连接,而减速器10的输出轴设计成六方轴，这样可以防止轴向转动。
[0023]2.在智能割草机器人的新型万向轮中，万向轮外盖26嵌入万向轮轮胎23。拆卸的时候，用改锥撬下虎口处的螺丝，这样就可以拆卸下来。万向轮轮胎23的材料采用塑料材料，该结构可通过冲压工艺制造出来。万向轮轮胎23上面设计有轮纹，这样能有利于增加与地面的摩擦力，也在一定程度上起到降低胎噪的作用。在万向轮轮轴18竖直方向上，有I对凸起，用卡环20来固定，能防止上面的结构由于重力作用而下落。
[0024]3.在智能割草机器人的割草高度调节装置中，通过丝杠7和丝母9的啮合来传递运动和力。丝杠丝母机构本身具有自锁功 能，这样能防止丝母9由于重力作用而自由下落，从而导致高度的调节失败。
[0025]4.在智能割草机器人的割草高度调节装置中，丝杠7与丝母9的选型，均选用MiSUMi公司的30度梯形丝杠7。30度梯形丝杠用螺帽9的紧凑两面采用切割成双孔型的法兰。丝杠7的长度可根据调高的高度范围来做进一步的改变。
[0026]5.在智能割草机器人的割草高度调节装置中，丝杠7需要特殊定制。为了使旋钮4能带动丝杠7进行转动，所以在设计丝杠7时，需要在丝杠7与旋钮4的连接处，将丝杠7铣出两个扁位。同时，在设计旋钮4时，也需要铣出两个扁位，以防止其发生径向转动。
[0027]6.在智能割草机器人的割草高度调节装置中，旋钮4的材料为塑料，选用工程塑料ABS材料，其具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点。需要用模具加工，根据模具加工特点，特别要求其设计厚度应尽可能的均匀一致。在强度较弱处，可增加肋板或者筋板结构，以提高强度。
[0028]7.在智能割草机器人的割草高度调节装置中，支撑板2起到支撑割草机构的作用。为此，对支撑板2的设计强度、刚度及选材应具有较高的要求。支撑板2上加筋板的作用在于:提高支撑板2的强度与刚度。为了固定丝母9，在支撑板2的下面设计有凸台定位，以防止丝母9的转动，只能保持丝母9做往复直线运动。
[0029]8.在智能割草机器人的割草高度调节装置中，设计导柱35是为了更好地支承支撑板2 ;导柱用的导套I是使支撑板2与导柱35能更好地实现连接。当加工支撑板2时，将导柱用的导套I直接嵌入到支撑板2内。在导柱35上开有槽结构，将弹簧挡圈3安装在导柱35的槽轴上，用来固定导柱35，并使其沿着轴向进行运动。
[0030]9.在智能割草机器人的割草高度调节装置中，设计导套I是为了保护导柱35，以防止导柱35的快速磨损。使用时，只需更换导套1，可大大节约成本。
[0031 ] 10.在智能割草机器人的割草高度调节装置中，设计丝杠套5是为了使旋钮4旋到最高位置时，不能使整个调高装置再向上运动，这样就保证了调高装置的调高范围。
[0032]11.在智能割草机器人的割草高度调节装置中，设计丝杠用的导套5是为了使丝杠7与割草机器人底盘33有更好的连接，同时也防止割草碎屑直接进入到割草机器人内部，从而影响其正常工作。
[0033]12.在智能割草机器人的割草高度调节装置中，割草电机6用螺栓固定在支撑板2上。刀盘12和割草刀片14在割草机器人底盘33下部。在割草机器人底盘33上装有5个凸台，分别是:两个用于导柱中的导套I与底盘33的连接，一个用于丝杠用的导套5与底盘33的连接，两个用于刀盘12的保护。为此，还需要在保护底盘刀盘12的凸台上加有密封圈，以防止草屑直接进入割草机器人的内部。[0034]13.在智能割草机器人的 割草高度调节装置中，在割草电机6的输出轴与刀盘12的连接处需要钻个小孔，用紧定螺钉13固定刀盘12，以防止刀盘12作径向运动。刀盘12与割草刀片14的固定是用六角螺栓15来完成的，以防止刀盘12作轴向运动。
【权利要求】
1.一种智能割草机器人的机械结构装置，其特征在于:包括割草机器人底盘、设在底盘上的行走驱动装置和割草高度调节装置；所述行走驱动装置包括两个驱动电机、分别与电机连接的减速器、分别与减速器连接的两行走后轮以及一个位于底盘前部的新型万向前轮；所述新型万向前轮包括卧式U形万向轮轮轴、万向轮轮胎和盖设在万向轮轮胎两侧的万向轮内盖与万向轮外盖；所述卧式U形万向轮轮轴上部设有与底盘相连接的竖直轴杆，卧式U形万向轮轮轴下部水平轴杆与万向轮内盖上的轴承孔和万向轮外盖内部的轮轴孔配合连接；所述割草高度调节装置包括相对于底盘原地转动的传动丝杠和相对底盘上、下往复升降的支撑板，所述传动丝杆与固定安装在支撑板中部的丝母传动配合，支承板周侧部安装有三组割草电机，割草电机下端连接有旋转割草刀片，支承板周侧端设有导套，导套套置于固定在底盘的导柱上。
2.根据权利要求1所述智能割草机器人的机械结构装置，其特征在于:所述万向轮外盖内部轮轴孔与万向轮内盖轴承孔同轴心，在万向轮轮轴下部水平轴杆上套置有六方轴套和短轴套，六方轴套套置在万向轮轮胎的内孔内，万向轮内盖与万向轮外盖固定设在万向轮轮胎的两侧，短轴套一侧与六方轴套贴合，另一侧在水平轴杆上套有弹性挡圈。
3.根据权利要求1所述智能割草机器人的机械结构装置，其特征在于:所述卧式U形万向轮轮轴竖直轴杆上设有一对凸起，凸起上设有卡环，所述卡环上面设有止推推力轴承，止推推力轴承上面安装套有弹簧座和弹簧，弹簧上面装有保护竖直轴杆的长轴套，所述推力轴承、弹簧座、弹簧和长轴套都套在卧式U形万向轮轮轴上端的竖直轴杆上。
4.根据权利要求1所述智能割草机器人的机械结构装置，其特征在于:所述底盘下表面设有位于旋转割 草刀片外围的环形盘，所述环形盘的周边布设有穿孔。
5.根据权利要求1所述智能割草机器人的机械结构装置，其特征在于:所述万向轮轮胎表面设有横向轮纹，以增加与地面的摩擦力，所述万向轮轮胎表面密布有凸钉。
【文档编号】A01D34/78GK103999627SQ201410179764
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】刘晓敏, 贾媛, 陈智钦 申请人:福州大学