割草机器人调研报告Word下载.docx
- 文档编号:22434520
- 上传时间:2023-02-04
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:138.66KB
割草机器人调研报告Word下载.docx
《割草机器人调研报告Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《割草机器人调研报告Word下载.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
割草宽度(cm)
连续工作时间(h)
工作面积
(m2)
价格
Robomow(RL850)
Friendly
Machines(以色列)
22
89*65*31.5
24v,17Ah*2铅酸电瓶
150*3割刀
5800r/min
53
2.5~3
500
$1199.95
Robo-
Lawnmower
(Line50)
Zucchetti
(意大利)
41*19*36
锂/铅酸电池
25
3.5
(Line100)
51*33*43
29
2~5
300
(Line200)
57*42*26
2~4.5
300(max3000)
(Line300)
65*49*28
5000
HusqvarnaAutoMower
Electrolux
(瑞典)
8.6
71*60*26
18v,22Ah*1
2400
$2299.99
Bigmow
(中、大型草坪)
Belrobotics
(比利时)
48
120*120*50
24v,15Ah
镍铬电池
24v,3200r/min*5割刀
100
20000
$12799
MORO
理工大学
50
80*51*40
5000r/min
待设计机器人
锂/镍电池
24v,60~70w,3500r/min
2~3
最大1500实际建议
<
二割草机器人技术分析
1结构设计
设计要求:
割草宽度:
25cm,割草高度:
2-7cm(割刀距地面距离可调节)
按功能分割草机器人的机械结构可分为驱动机械结构和割草机械结构。
1驱动机械结构
现有的割草机器人大多采用轮式机构驱动(也有采用履带驱动,很少)。
常见的轮式结构为三轮(2个驱动轮,1个导向轮,如Robomow)和四轮(2个驱动轮,2个导向轮,如ElectroluxHusqvamaAutoMower)。
三轮方式结构简单,能满足一般要求。
四轮方式稳定性好、承载能力较大、结构相对复杂。
2割草机械结构
1)刀片:
刀片的设计直接影响割草机器人的性能,须考虑割草刀片在高速旋转时所产生气流的流场;
分析刀片在运行时的模态、不平衡离心力和动态响应等参数。
2)割草高度调节机构:
现有的割草机器人为手动调节。
Robomow通过调整前端万向轮、
车身相对后端驱动轮的高度来调整割草高度。
伊莱克斯的Automower通过调整割刀的
高度来实现割草高度的调节。
3)出草通道设计:
防止草屑的堵塞。
4)散热机构设计:
由于刀片处于高速旋转的状态,有较大的发热量,因而所设计的结构须有良好的散热性。
5)割草宽度:
可设计并列的双割刀,横向宽度为25cm.。
6)增加收集碎草功能(待讨论),Robomow割草机器人是将草剪碎至3mm,作为天然肥料留在草坪上。
2驱动系统
1割刀电机选型
直流电机
额定电压:
24V
功率:
60-70w
转速:
3500转/分±
10%
2行走电机选型
行走电机(可参照吸尘机器人)较强的爬坡能力,30度(行走电机功率要求较高)
3工作空间,时间围
最大割草面积:
1500m2,建议围500m2,额定工作时间:
120-180min
1)通过减轻重量,非割草状态下割草电机转速减缓等实现低功耗
2)大容量电池
3)选择合适的行走速度,使相同能耗下割草的效率最高。
4)工作面积超过建议的500m2时,设计多个充电站。
如以500m2为1个单位,当面积为1500m2可以设计3个充电站。
4充电器选型(外包)
INPUT:
100-240V,AC1500mA,50/60Hz
OUTPU:
T
DC29.4V2-2.5A充电时间:
180min锂电(或镍氢):
8Ah
5传感系统
避障
方案:
超声波传感器、红外传感器及碰撞传感器
雨天自动感知,并避雨
方案1:
湿度传感器原理:
利用雨天湿度大的特点来检测。
存在问题:
是否能够准确地区别出雾天和小雨天。
表2湿度传感器参数
西博臣CHTM-01系列温湿度传感器模块
输出
A型:
0~3VB型:
0~1V
敏感元件(湿度)
高分子湿敏电容“HS1101”
供电
5V±
5%
耗电电流
5mAmax.(2mAavg.)
工作围
温度0~60℃湿度10%~95%RH以下
储存条件
温度-20~70℃湿度95%RH以下
精度(湿度)
±
5%RH(在25℃,输入电压=5V)
方案2:
雨水传感器
原理:
当雨水滴落在传感器电路板上时,产生触发信号。
为克服易触发的缺点,应将传感器
封闭好,只留有一小孔让雨水可以滴落在传感器电路板上。
存在问题:
1、易触发,不确定是否可以避免因露水引起的触发;
2、在避雨后,须用户将传感器电路板擦干。
方案3:
雨量传感器
如图5所示的雨水收集装置,当装置中的雨水满到触发线时,便会产生触发信号。
该方法可有效克服方案2中易触发的缺点。
避雨后,如何将水排空。
图5雨量传感器检测原理示意图防跌落:
前视传感器,可参照吸尘机器人设计(该功能待讨论)
感知小动物,并进行驱赶
人体热释传感器
人体热释传感器是一种检测人或动物身体发射的红外线而输出电信号的传感器,其原理是利用热释电效应。
热释电效应同压电效应类似,是指由于温度的变化而引起的晶体表面荷电的现象。
热释电传感器是对温度敏感的传感器,由瓷氧化物或压电晶体元件组成,在元件两个表面做成电极,在传感器监测围温度有变化时,热释电效应会在两个电极上产生电荷,即在两电极之间产生微弱的电压。
由于它的输出阻抗极高,在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。
热释电效应所产生的电荷会被空气中的离子所结合而消失,即当环境温度稳定不变时,传感器无输出。
当人体进入检测区,因人体温度与环境温度有差别,产生温度变化,则产生输出信号。
当人体进入检测区后不动,则温度没有变化,传感器也没有输出。
所以该类型传感器用于检测人体或动物的活动情况。
当探测到动物后,采用黄色闪烁警示灯、蜂鸣声进行驱赶。
对人和动物都将产生报警(设计一按钮可手动解除报警)
CT-418
表3人体热释传感器参数
情况一:
当机器人行走的方向与边界线呈锐角时,左侧的传感器首先检测到信号,随后右侧的传感器也检测到信号。
然后走过一段距离,机器人顺时针旋转(见图7B)。
当转过一定角度,
右侧的传感器再次检测到信号时,机器人便处于“骑线”状态。
接下来,机器人便只要循线行走即可。
循线的方法是,当左侧的传感器检测到信号时,机器人便向左偏转;
右侧的传感器检测到信号时,机器人便向右偏转。
(A)(B)(C)
图7情况1
情况二:
机器人以与边界线垂直的方向朝边界线前进。
这时,前端的两个传感器同时检测到信号。
然后当机器人走过一段距离后,顺时针偏转(见图8B)。
当右侧的传感器再次检测到信号
时,机器人便处于了“骑线”的状态。
循线的方法与情况一相同。
(A)(B)(C)图8情况2
情况三:
当机器人行走的方向与边界线呈钝角时,右侧的传感器首先检测到信号,随后左侧的传感器也检测到信号。
然后走过一段距离,机器人顺时针旋转(见图9B)。
当转过一定角度,右侧的传感器再次检测到信号时,机器人便处于“骑线”状态。
7路径规划及边界控制
边界控制采用HMC1001磁场传感器(见杰师兄文件)。
路径规划采用吸尘机器人的路径规划方法。
8遥控功能
结合吸尘机器人进行设计,功能有:
1)前、后、左、右运动
2)割草:
停、开;
行走:
停、开
3)回归充电
4)电源开/关
9割草方式调节
根据草的长度,对割草速度和行走速度的自适应调节(待讨论)
1)参考吸尘机器人,设计不同的割草模式,如往复前进式、螺旋式等
10安全保护
1、若工作中发生割草刀片因为草屑而卡死、锁紧时,要及时切断电源,防止电机及驱动电路被烧毁。
2、超负荷保护:
负荷重(我们的理解是因草过长或过于浓密,割刀无法割动)时到退后前进,超负荷自动停机--到退--开机(在单位时间3次超负荷回到充电站)。
三割草机器人控制系统模块划分
割草机器人的控制系统按功能可以划分为下述的几个模块:
1电源模块
2MCU
3电机驱动模块(包括行走电机的驱动和割草电机的驱动)
4传感系统信号处理模块
传感系统信号处理模块包括各传感器的驱动;
传感器信号的预处理(将复杂的环境变量转化为相对简洁的反馈信号传递给电机控制单元);
充电器检测。
5人机交互模块(液晶显示)
6遥控信号的发射、接收模块
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 割草 机器人 调研 报告