轮式作业工具的制作方法

1.本发明涉及防碰撞技术领域，特别是涉及轮式作业工具。


背景技术：

2.随着科技的迅速发展，在农业、林业、工业等各个领域中，轮式作业工具(比如：割草机、清扫机、播种机、吸尘机、agv小车等)逐步替代传统的机械化作业或者手工作业方式，不仅减小人工投入成本，而且还节省作业时间，提高作业效率。
3.传统的轮式作业工具，为了缓解与障碍物的碰撞，通常将浮动盖通过橡胶柱连接在主机上，利用橡胶柱的变形，抵消部分对障碍物的冲击力。然而，当主机与障碍物发生碰撞时，即便及时触发刹车，橡胶柱随主机的前移继续变形，这样，主机对浮动盖的推力继续增大，浮动盖对障碍物的碰撞力也增大，从而危及障碍物的安全。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种轮式作业工具，发生碰撞时，有效减弱或者避免主机对浮动盖的推力继续增大，保证障碍物的碰撞安全。
5.一种轮式作业工具，所述轮式作业工具包括：主机；浮动盖，所述浮动盖套设在所述主机上，且所述浮动盖能相对所述主机移动；缓冲结构，所述缓冲结构设置于所述主机与所述浮动盖之间，所述浮动盖相对所述主机移动达到预设位移前，所述缓冲结构对所述浮动盖的阻力呈增大趋势，所述浮动盖相对所述主机移动超出所述预设位移后，所述缓冲结构对所述浮动盖的阻力呈不变或者减小趋势；安全组件，所述安全组件与所述主机电性连接，所述浮动盖相对所述主机移动时，触发所述安全组件运行，所述安全组件中至少一部分用于控制所述主机进行刹车动作。
6.上述的轮式作业工具，采用双浮动技术降低碰撞力。当主机与障碍物发生碰撞时，浮动盖在撞击力的作用下，与主机之间发生相对移动。浮动盖与主机发生相对移动后会触发安全组件工作，并通过安全组件控制主机进行刹车动作，以实现第一段浮动触发开关功能。由于惯性力的作用下，刹车后的主机会继续向前移动，使得浮动盖相对主机移动位移增大，此时，缓冲结构对浮动盖的阻力也随之增大，增加主机刹车消耗的动能，减小对障碍物的碰撞力，以实现第二段浮动增加缓冲距离功能。当浮动盖相对主机移动位移超过预设位移后，缓冲结构对于浮动盖的阻力呈现不变或者减小趋势，因此，随着主机继续朝障碍物冲击时，缓冲结构作用在浮动盖上的阻力保持相对不变或者减小趋势，这样使得浮动盖对障碍物的压力也保持相对不变或者减小趋势，有效减弱或者避免主机对浮动盖的推力继续增大，保证障碍物的碰撞安全。
7.在其中一个实施例中，所述缓冲结构包括活动件与缓冲件，所述浮动盖通过所述活动件相对所述主机移动，所述缓冲件设置所述主机与所述浮动盖之间，所述浮动盖相对所述主机移动达到所述预设位移前，所述缓冲件对所述浮动盖的阻力呈增大趋势，所述浮动盖相对所述主机移动超出所述预设位移后，所述缓冲件对所述浮动盖的阻力呈不变或者
减小趋势。
8.在其中一个实施例中，所述活动件为弹性件，所述缓冲结构还包括滑动座，所述滑动座滑动式装设在所述主机上，所述弹性件连接于所述浮动盖与所述滑动座之间，所述缓冲件连接于所述主机与所述滑动座之间。
9.在其中一个实施例中，所述缓冲结构还包括导轨，所述导轨设置于所述主机上，所述滑动座与所述导轨滑动配合。
10.在其中一个实施例中，所述活动件为转轴，所述转轴一端转动连接于所述浮动盖上，所述转轴另一端转动连接于所述主机上，所述缓冲件连接于所述主机与所述浮动盖之间。
11.在其中一个实施例中，所述浮动盖上设有第一限位部，所述主机上设有第二限位部，所述第一限位部在所述主机的移动方向上与所述第二限位部限位配合，所述缓冲件一端连接于所述主机上，所述缓冲件另一端连接于所述第一限位部或者所述浮动盖上。
12.在其中一个实施例中，所述缓冲件为恒力弹簧或者自恢复式阻尼器。
13.在其中一个实施例中，所述缓冲结构为两个以上，两个以上所述缓冲结构间隔设置在所述浮动盖与所述主机之间。
14.在其中一个实施例中，所述安全组件包括均与所述主机电性连接的感应端与第一触发端，所述感应端与所述第一触发端两者中，任一个设置于所述浮动盖上，另一个设置于所述主机上，所述感应端与所述第一触发端错位或者相对时，控制所述主机进行刹车动作。
15.在其中一个实施例中，所述安全组件还包括与所述主机电性连接的第二触发端，所述第一触发端与所述第二触发端均设置于所述浮动盖或者所述主机上，且所述第一触发端与所述第二触发端沿着所述主机的移动方向依次间隔设置，所述感应端与所述第二触发端错位或者相对时，控制所述主机进行减速移动，以使所述感应端与所述第一触发端配合时，所述主机的移动速度降至预设速度。
附图说明
16.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
18.图1为一个实施例中所述的具有滑动座的轮式作业工具结构示意图；
19.图2为图1中所述的轮式作业工具发生碰撞过程的示意图；
20.图3为一个实施例中所述的具有变刚度弹簧的轮式作业工具结构示意图；
21.图4为一个实施例中所述的具有转轴的轮式作业工具结构示意图；
22.图5为另一个实施例中所述的具有转轴的轮式作业工具结构示意图；
23.图6为一个实施例中所述的具有减速功能的轮式作业工具结构示意图。
24.100、轮式作业工具；110、主机；111、第二限位部；112、限位块；120、浮动盖；121、第一限位部；130、缓冲结构；131、缓冲件；132、活动件；1321、弹性件；1322、转轴；133、滑动座；
134、导轨；1341、第三限位部；135、拉绳；136、变刚度弹簧；140、安全组件；141、感应端；142、第一触发端；143、第二触发端；200、障碍物。
具体实施方式
25.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。
26.在一个实施例中，请参考图1，一种轮式作业工具100，轮式作业工具100包括：主机110、浮动盖120、缓冲结构130及安全组件140。浮动盖120套设在主机110上，且浮动盖120能相对主机110移动。缓冲结构130设置于主机110与浮动盖120之间。浮动盖120相对主机110移动达到预设位移前，缓冲结构130对浮动盖120的阻力呈增大趋势，浮动盖120相对主机110移动超出预设位移后，缓冲结构130对浮动盖120的阻力呈不变或者减小趋势。安全组件140与主机110电性连接。浮动盖120相对主机110移动时，触发安全组件140运行。安全组件140中至少一部分用于控制主机110进行刹车动作。
27.上述的轮式作业工具100，采用双浮动技术降低碰撞力。当主机110与障碍物200发生碰撞时，浮动盖120在撞击力的作用下，与主机110之间发生相对移动。浮动盖120与主机110发生相对移动后会触发安全组件140工作，并通过安全组件140控制主机110进行刹车动作，以实现第一段浮动触发开关功能。由于惯性力的作用下，刹车后的主机110会继续向前移动，使得浮动盖120相对主机110移动位移增大，此时，缓冲结构130对浮动盖120的阻力也随之增大，增加主机110刹车消耗的动能，减小对障碍物200的碰撞力，以实现第二段浮动增加缓冲距离功能。当浮动盖120相对主机110移动位移超过预设位移后，缓冲结构130对于浮动盖120的阻力呈现不变或者减小趋势，因此，随着主机110继续朝障碍物200冲击时，缓冲结构130作用在浮动盖120上的阻力保持相对不变或者减小趋势，这样使得浮动盖120对障碍物200的压力也保持相对不变或者减小趋势，有效减弱或者避免主机110对浮动盖120的推力继续增大，保证障碍物200的碰撞安全。其中，为了便于理解本实施例中主机110的移动方向，以图6为例，主机110的移动方向为图6中s0表示的方向。
28.需要说明的是，缓冲结构130对浮动盖120的阻力呈增大趋势应理解为：随着浮动盖120与主机110之间的相对位移增大，缓冲结构130对浮动盖120的阻力可逐渐增大，也可为阶段性增大，比如先增大，再不变，后继续增大等，但整体趋势是呈现增大效果。同样，缓冲结构130对浮动盖120的阻力呈不变趋势也应理解为：在施力过程中，因外界各种因素，如外界震动或者材料性质本身不稳定等因素，导致受力过程中呈一定范围内的小波动，比如：当移动位移超过预设位移后，阻力会在一定阻力值内轻微增加或者轻微减小，但总体趋势表现为不变状态或者减小状态。此外，预设位移需根据实际产品的防撞性能以及所采用的缓冲结构130性能而定。
29.还需说明的是，缓冲结构130的双段不同阻力实现方式有多种，本实施例不作具体限定，只需满足预设位移之前，阻力呈增大趋势；预设位移之后，阻力呈不变或者减小趋势即可。例如：缓冲结构130为恒力弹簧、自恢复式阻尼器、变刚度弹簧、自恢复式阻力器或者弹簧与卷线组合结构等。其中，当缓冲结构130为弹簧与卷线组合结构时，弹簧一端卡接在
主体上，并与卷线连接；或者，弹簧直接与卷线连接，卷线上具有一定的阻尼转动。当弹簧弹力达到一定受力时，弹簧一端与主机110发生脱开连接，并拉动卷线转动；或者弹簧上的弹力克服了卷线的转动阻尼，并拉动卷线开始转动，此时，弹簧上的弹力呈不变或者减小趋势。
30.另外，浮动盖120能相对主机110移动的实现方式可在浮动盖120与主机110之间额外增设浮动结构，也可直接利用缓冲结构130实现浮动连接，比如：请参考图3，当缓冲结构130为变刚度弹簧136时，浮动盖120通过变刚度弹簧136支撑在主机110上。
31.可选地，轮式作业工具可为割草机、清扫机、播种机、吸尘机、agv小车或者其他轮式设备。
32.具体地，轮式作业工具为自动割草机。主机110包括壳体、移动模块和工作模块。移动模块和工作模块安装于壳体。移动模块用于带动自动割草机移动。本实施例中移动模块包括轮组，由驱动马达驱动。当然在其他实施例中，移动模块也可以包括履带。工作模块用于执行工作任务。
33.在本实施例中，工作模块包括切割组件，由切割马达驱动执行工作任务，具体的包括刀盘和安装于刀盘的刀片。主机110还包括能量模块，具体包括一个或多个电池包，安装于壳体，为自动割草机提供移动和工作的能量。电池包固定或可拆卸的安装于壳体。当然，自动割草机还可以包括各种传感器，用于实现碰撞检测、抬起检测等多种功能。自动割草机还包括控制模块，控制模块用于控制移动模块带动自动割草机移动，并控制工作模块执行工作任务。
34.进一步地，请参考图1，缓冲结构130包括活动件132与缓冲件131。浮动盖120通过活动件132相对主机110移动，如此，通过活动件132，使得浮动盖120在主机110上呈活动状态。当主机110发生碰撞时，浮动盖120能相对主机110前后、左右相对移动，这样便于浮动盖120能及时触发安全组件140工作和增加缓冲距离功能，为实现双浮动技术提供活动基础。同时，缓冲件131设置主机110与浮动盖120之间。浮动盖120相对主机110移动达到预设位移前，缓冲件131对浮动盖120的阻力呈增大趋势。当浮动盖120相对主机110移动超出预设位移后，缓冲件131对浮动盖120的阻力呈不变或者减小趋势，如此，通过缓冲件131使得浮动盖120在相对移动过程中，依次经历阻力增大和阻力不变或者减小过程，有效减弱或者避免主机110对浮动盖120的推力继续增大，保证障碍物200的碰撞安全。
35.可选地，活动件132可为弹性件1321，也可为轴结构。其中，当活动件132为弹性件1321时，弹性件1321可选用弹性橡胶、弹性金属片、弹簧或者扭簧等弹性结构。
36.在另一个实施例中，请参考图3，缓冲件131为变刚度弹簧136时，缓冲结构130可不包括活动件132，此时，变刚度弹簧136连接在浮动盖120与主机110之间。由此可知，变刚度弹簧136在浮动盖120与主机110之间既充当增加缓冲距离和保持阻力恒定或者减小的作用，又保持浮动盖120稳定浮动支撑在主机110上。其中，变刚度弹簧136为一种弹力随着形变量增大而增大，且弹力达到一定值时，不随形变量增大而继续增大，此时弹力则保持相对恒定不变的弹簧。
37.进一步地，请参考图1，活动件132为弹性件1321。缓冲结构130还包括滑动座133。滑动座133滑动式装设在主机110上。弹性件1321连接于浮动盖120与滑动座133之间。缓冲件131连接于主机110与滑动座133之间。由此可知，当主机110发生碰撞时，浮动盖120在碰
撞力的作用下与主机110发生相对移动，此时，弹性件1321受拉变形，对浮动盖120的弹性阻力呈增大趋势。当浮动盖120与主机110之间的相对位移超过预设位移后，由于缓冲件131对浮动盖120的阻力呈不变或者减小趋势，因此，缓冲件131作用在滑动座133上的阻力也呈不变或者减小趋势，此时，弹性件1321不再继续变形，对浮动盖120上的弹性力也呈不变状态，这样有效避免因主机110继续前行而导致浮动盖120对障碍物200的压力随之增加。同时，当浮动盖120相对主机110移动后，安全组件140被触发，控制主机110进行刹车动作，使得主机110在刹车和浮动盖120的共同作用及时降速，直至移动停止。
38.需要说明的是，本实施例不限定安全组件140在浮动盖120相对移动过程中的触发时间，比如：安全组件140的触发时间可设定在浮动盖120开始发生相对移动时；或者，安全组件140的触发时间设定在浮动盖120的相对位移小于预设位移时；又或者，安全组件140的触发时间设定在浮动盖120的相对位移等于预设位移时等。
39.具体地，请参考图2中图2(a)、图2(b)及图2(c)，安全组件140的触发时间设定在浮动盖120的相对位移等于预设位移。当主机110发生碰撞时，主机110的前端位于s1处，浮动盖120在撞击力的作用下与主机110发生反向位移。此时，弹性件1321发生变形。随着主机110继续前进，弹性件1321的变形随之增大，对浮动盖120的弹力也随之增大。当浮动盖120与主机110之间的位移达到预设位移，主机110的前端位于s2处，安全组件140被触发，控制主机110进行刹车动作。此时，缓冲件131对浮动盖120的阻力达到恒力，此时弹性件1321不再继续形变，使得浮动盖120对障碍物200的力度呈不变或者减小趋势。最后，主机110在刹车和浮动盖120的共同作用下，最终停止在s3处。
40.在一个实施例中，请参考图1，缓冲结构130还包括导轨134。导轨134设置于主机110上，滑动座133与导轨134滑动配合，如此，通过导轨134，使得滑动座133在主机110上的移动更加平稳，以便缓冲结构130为浮动盖120更好增大缓冲距离。
41.进一步地，请参考图1，导轨134上设有第三限位部1341。滑动座133在主机110的移动方向上与第三限位部1341限位配合，如此，当主机110后退时，浮动盖120在缓冲件131的作用下与主机110发生相对移动，使得滑动座133与第三限位部1341限位配合，这样保证浮动盖120复位至初始状态，保证轮式作业工具100结构保持一致。同时在未发生碰撞时，滑动座133在缓冲件131的作用下限位在第三限位部1341上，使得浮动盖120在主机110上保持相对的稳定。
42.在另一个实施例中，请参考图4与图5，活动件132为转轴1322。转轴1322一端转动连接于浮动盖120上，转轴1322另一端转动连接于主机110上。缓冲件131连接于主机110与浮动盖120之间。由此可知，本实施例的活动件132只为浮动盖120提供活动状态，不发生形变。当浮动盖120相对主机110发生相对移动时，浮动盖120在主机110上方发生转动，并拉动缓冲件131。随着相对移动增大，缓冲件131对浮动盖120的阻力增大。当相对位移等于预设位移时，缓冲件131对浮动盖120的阻力呈不变或者减小趋势，使得浮动盖120对障碍物200的压力也呈不变或者减小趋势，有效降低碰撞对障碍物200的伤害。
43.具体地，转轴1322的相对两端均通过球关节与关节轴承对应连接于浮动盖120和主机110上。
44.可选地，缓冲件131一端可直接方式连接在浮动盖120上，也可间接方式连接在浮动盖120上。比如：缓冲件131一端与浮动盖120之间通过拉绳135连接；或者，缓冲件131一端
与浮动盖120之间通过块状、板状、杆状等中间结构连接等。同样，缓冲件131另一端也可直接方式连接在主机110上，也可间接方式连接在主机110上。
45.具体地，请参考图5，缓冲件131一端通过拉绳135连接在浮动盖120上，缓冲件131另一端直接连接在主机110上。同时，当缓冲件131与浮动盖120之间采用拉绳135连接时，主机110上间隔设有两个限位块112，拉绳135穿过两个限位块112之间，并连接在浮动盖120上。这样使得两侧限位块112支撑拉绳135，避免浮动盖120轻易向左右两侧发生晃动。
46.进一步地，请参考图4，浮动盖120上设有第一限位部121。主机110上设有第二限位部111。第一限位部121在主机110的移动方向上与第二限位部111限位配合。缓冲件131一端连接于主机110上。缓冲件131另一端连接于第一限位部121或者浮动盖120上，如此，当主机110后退时，浮动盖120在缓冲件131的作用下沿主机110的移动方向移动，使得第一限位部121与第二限位部111限位配合，这样，保证浮动盖120复位至初始状态，保证轮式作业工具100结构保持一致。同时当主机110未发生碰撞时，第一限位部121在缓冲件131的作用下，与第二限位部111限位配合，使得浮动盖120在缓冲件131与第二限位部111共同作用下保持相对稳定。
47.在一个实施例中，请参考图1，缓冲件131为恒力弹簧或者自恢复式阻尼器。其中，恒力弹簧为一种随变形量增大时，其弹力随之增大，当弹力增大至一定值时，变形量继续增大，其弹力保持恒力或者轻微减小的弹簧。同时，自恢复式阻尼器为普通弹簧和阻尼设备组合结构，即，弹簧一端连接在阻尼设备上，当弹簧的形变弹力超过阻尼设备的最大阻力时，阻尼设备被拉伸，且弹簧上的形变弹力保持不变或者呈减小状态。
48.在一个实施例中，请参考图1，缓冲结构130为两个以上。两个以上缓冲结构130间隔设置在浮动盖120与主机110之间，如此，通过增加缓冲结构130的数量，保证浮动盖120在主机110上方的缓冲效果更好。
49.在一个实施例中，请参考图6，安全组件140包括均与主机110电性连接的感应端141与第一触发端142。感应端141与第一触发端142两者中。任一个设置于浮动盖120上，另一个设置于主机110上。感应端141与第一触发端142错位或者相对时，控制主机110进行刹车动作，如此，当浮动盖120相对主机110发生移动时，感应端141会与第一触发端142错位或者相对，使得感应端141与第一触发端142配合，触使主机110进行刹车动作，保证主机110及时降速。
50.可选地，安全组件140可为红外线感应开关、霍尔开关、电容感应开关、压电感应开关等。当安全组件140为霍尔开关时，感应端141可为磁铁，第一触发端142为金属片或者半导体薄片。
51.进一步地，请参考图6，安全组件140还包括与主机110电性连接的第二触发端143。第一触发端142与第二触发端143均设置于浮动盖120或者主机110上，且第一触发端142与第二触发端143沿着主机110的移动方向依次间隔设置。感应端141与第二触发端143错位或者相对时，控制主机110进行减速移动，以使感应端141与第一触发端141配合时，主机110的移动速度降至预设速度。由此可知，主机110进行刹车前会先触发减速动作。当浮动盖120发生相对移动时，感应端141会与主机110之间发生相对移动，此时，第二触发端143会先于第一触发端142作用在感应端141，使得主机110进行减速移动，这样主机110以较小的速度工作，避免了误触发刹车的问题，不影响正常工作。其中，为了便于理解本实施例中主机110的
移动方向，以图6为例，主机110的移动方向为图6中s0表示的方向。
52.需要说明的是，预设速度可根据实际产品性能和用户需求而定，本实施例不作具体限定，只需满足主机110降速移动时，不会使得感应端141停止在第一触发端142之前，保证感应端141在主机110发生降速时依然能与第一触发端142作用配合，即，预设速度至少大于0。
53.具体地，请参考图6，安全组件140为霍尔开关时，感应端141可为磁铁，第一触发端142与第二触发端143均为金属片或者半导体薄片。
54.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。
55.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。
56.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
57.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
58.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
59.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
60.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。