本發明涉及園林工具，特別是涉及一種履帶式割草機及其轉向方法。

背景技術：

履帶式割草機在遇到障礙或邊界線時會后退一段距離然后原地調整一個新的方向繼續進行割草。履帶式割草機在原地轉彎或轉彎半徑很小時，履帶容易將草皮刮傷。

技術實現要素：

基于此，有必要提供一種原地轉彎或轉彎半徑很小時減小損傷草皮的履帶式割草機。

一種履帶式割草機，包括：

殼體，包括殼體頂部和相對的殼體底部；

行走機構，包括殼體兩側安裝的履帶，所述履帶用于帶動割草機行走及轉向；

切割機構，連接于所述殼體；

動力機構，用以向所述行走機構提供行走及轉向的動力，及用以驅動切割機構工作；

萬向輪，可升降地組配于所述殼體底部，所述萬向輪在殼體的高度方向上具有第一位置和第二位置，其中在所述第一位置，所述萬向輪的底部高于履帶的底部，在所述第二位置，所述萬向輪使所述履帶的一端相較于履帶的另一端被抬高；

控制系統，安裝于所述殼體，用以控制所述萬向輪由第一位置運動第二位置，并控制所述動力機構帶動行走機構使割草機轉向。

上述履帶式割草機，殼體底部設置有萬向輪，割草機轉向前控制萬向輪下降，以將履帶的一端抬高離地，改為利用萬向輪輔助支撐，然后再進行轉向，減小履帶著地面積，從而減小轉彎時履帶對于草皮的損傷。

在其中一個實施例中，所述控制系統包括安裝于殼體的界限偵測模塊，用以監測割草機與界限之間的位置信息，所述控制系統根據接收到的位置信息控制所述萬向輪由第一位置運動至第二位置。

在其中一個實施例中，所述界限偵測模塊為距離傳感器，當界限偵測模塊檢測到割草機與界限之間的距離達到預定標準時，所述控制系統控制所述萬向輪運動至第二位置，并控制所述動力機構帶動行走機構使割草機轉向。

在其中一個實施例中，所述界限偵測模塊為碰撞式檢測開關，當界限偵測模塊觸碰到界限時，所述控制系統控制所述萬向輪運動至第二位置，并控制所述動力機構帶動行走機構使割草機轉向。

在其中一個實施例中，所述界限為電子邊界，所述界限偵測模塊為一個或多個的位置傳感器，當任一個位置傳感器越過所述界限后，所述控制系統控制所述萬向輪運動至第二位置，并控制所述動力機構帶動行走機構使割草機轉向。

在其中一個實施例中，所述控制系統控制所述動力機構帶動行走機構使割草機轉向之前，先使所述動力機構帶動行走機構后退。

在其中一個實施例中，所述界限為障礙或為電子邊界。

在其中一個實施例中，所述動力機構帶動行走機構使割草機轉向為：所述動力機構使殼體兩側的履帶實現差速運動。

在其中一個實施例中，所述行走機構還包括引導輪和驅動輪，殼體兩側的履帶均對應設置有所述引導輪和驅動輪，所述動力機構包括驅動所述驅動輪的行走馬達；其中，所述一對行走馬達設有一對，分別用以驅動殼體兩側的驅動輪，或所述行走馬達設有一個，所述行走馬達與兩側的驅動輪之間設置有差速器。

在其中一個實施例中，所述控制系統包括接收外界的轉向指令的信號接收器，當所述信號接收器接收到轉向指令后，所述控制系統控制所述萬向輪運動至第二位置，并控制所述動力機構帶動行走機構使割草機轉向。

在其中一個實施例中，所述信號接收器為無線或有線信號接收器；或信號接收器為觸發開關，所述觸發開關被觸發時，所述控制系統控制所述萬向輪運動至第二位置，并控制所述動力機構帶動行走機構使割草機轉向。

在其中一個實施例中，所述殼體具有相對的前端和后端，所述割草機工作時的前進方向與所述后端至前端的方向一致，所述萬向輪偏心地設置于所述殼體底部，其偏向所述前端。

在其中一個實施例中，所述萬向輪設置有一個或多個，以在處于第二位置時提供一個或多個的支撐點。

還提出一種上述履帶式割草機的轉向方法，包括以下步驟：

所述控制系統接收轉向指令或與預設標準相符合的轉向信息，并控制萬向輪由第一位置運動至第二位置，使所述履帶的一端相較于履帶的另一端被抬高；

所述控制系統控制所述動力機構帶動行走機構使割草機轉向。

在其中一個實施例中，當所述轉向完成后，所述控制系統控制萬向輪由第二位置返回至第一位置。

在其中一個實施例中，所述控制系統控制所述動力機構帶動行走機構使割草機轉向的步驟之前：

控制系統控制所述動力機構帶動行走機構使割草機先后退預設距離。

在其中一個實施例中，所述控制系統控制所述動力機構帶動行走機構使割草機轉向為：

所述動力機構使殼體兩側的履帶的著地部分實現差速運動，進而帶動割草機轉向。

在其中一個實施例中，其中所述轉向指令或轉向信息為以下所述的任一種：

來自外界的轉向指令、達到預定標準的割草機與界限的距離信息、割草機與界限的觸碰信息、割草機與界限的相對位置信息，或控制系統中設置的轉向觸發開關被觸發的信息。

附圖說明

圖1為割草機前進狀態時的示意圖；

圖2為割草機轉向狀態時的示意圖。

圖中的相關元件對應編號如下：

100、履帶式割草機110、殼體112、殼體頂部

113、殼體底部120、行走機構122、履帶

123、引導輪124、驅動輪130、切割機構

132、刀盤133、切割刀片140、動力機構

142、切割馬達143、行走馬達150、萬向輪

160、控制系統162、界限偵測模塊

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。

下面結合附圖，說明割草機的較佳實施方式。

請參考圖1和圖2，本發明提供一種履帶式割草機100，包括殼體110、行走機構120、切割機構130、動力機構140、萬向輪150和控制系統160。

殼體110包括殼體頂部112和相對的殼體底部113。殼體110內中空形成收容腔，用以安裝割草機的其他的元件。殼體110具有前端和后端。如圖1所示，左側為殼體110的前端，右側為后端。履帶式割草機100前進時，其實時的前進方向與后端至前端的方向一致，即圖1中自右至左的方向。根據割草情況，隨著履帶式割草機100不斷的調整前進方向，就形成相應的割草路徑。

行走機構120用以帶動割草機100行走及轉向。行走機構120包括殼體110兩側安裝的履帶122、引導輪123和驅動輪124。履帶122連接引導輪123和驅動輪124，其是整個割草機的著地部分。驅動輪124在動力機構140的驅動下轉動，進而帶動履帶122不斷繞引導輪123和驅動輪124回轉前進，從而實現帶動割草機前進。

引導輪123設置為靠近殼體110的前端，而驅動輪124則設置為靠近殼體110的后端。可以理解為，履帶式割草機100為一后驅式的履帶割草機。當然，如果將引導輪123和驅動輪124的位置對調，同樣可以實現履帶122的前進功能。

切割機構130設置在殼體底部113的中央位置，用以執行切割作業。此處的切割機構130包括能夠繞自身中心軸線旋轉的刀盤132。刀盤132在其圓周方向上設置有多個的切割刀片133。多個的切割刀片133旋轉時形成圓形的工作區域。

動力機構140用以向行走機構120提供行走及轉向的動力，及用以驅動切割機構130工作。動力機構140包括用來驅動切割機構130工作的切割馬達142，及用來驅動行走機構120的驅動輪124轉動的行走馬達143。

行走馬達143帶動驅動輪124工作時，使履帶122作回轉運動的同時能夠帶動割草機前進。割草機的轉向同樣通過行走馬達143對驅動輪124的驅動來實現。方式至少包括以下兩種：

方式一、行走馬達143設置有一對。殼體110兩側的履帶122分別設置有引導輪123和驅動輪124。每個驅動輪124均獨立對應一個行走馬達143。當需要轉向時，兩個行走馬達143輸出不同的轉速，使得殼體110兩側的履帶122實現差速運動，進而實現割草機的轉向。

方式二、行走馬達143僅設置有一個，利用差速器使得殼體110兩側的履帶122實現差速運動，進而實現割草機的轉向。

殼體底部113還設置有萬向輪150。萬向輪150可升降地安裝在殼體底部113。在控制系統160的控制下，萬向輪150在殼體110的高度方向上具有如圖1所示的第一位置，及如圖2所示的第二位置。在第一位置，萬向輪150的底部高于履帶122的底部，不影響履帶122的正常行走。在第二位置，與第一位置相比，萬向輪150相對于殼體110下降，萬向輪150的底部低于履帶122的底部，使得履帶122的一端被抬高，另一端著地。換言之，萬向輪150下降后將代替履帶122的一端來支撐割草機。

控制系統160在接收到轉向指令或轉向信息時，控制萬向輪150的位置及控制動力機構140給予履帶122的動力輸出。具體地，當割草機需要轉向時，控制系統160使萬向輪150由第一位置下降到第二位置，同時控制系統160控制動力機構140使殼體110兩側的履帶122的著地部分實現差速運動，進而實現轉向。由于履帶122的一端被抬高，整個履帶122著地面積小，故履帶122差速運動帶動割草機轉向時，履帶122對草皮的損傷較小。轉向完成后，控制系統160使萬向輪150由第二位置升到第一位置，不影響繼續前進割草。

當驅動輪124設置為靠近殼體110后端時，由于割草機整體后部相對較重，萬向輪150偏心地設置在殼體底部113，其通常設置靠近殼體110的前端。萬向輪150下降到其第二位置時，萬向輪150將殼體110的前端抬高。萬向輪150的升降可以利用液壓機構實現，或用電動搖臂實現，或利用齒輪機構實現，或利用齒輪、齒條機構實現，或利用螺桿機構實現。但也可以是萬向輪150將殼體110的后端抬高。

另外，無論驅動輪124的位置靠近殼體110前端或后端，殼體110兩側的履帶122的著地部分都能實現差速運動。

萬向輪150的數量為一個，萬向輪150設置在殼體110的前端的中間位置，以便代替履帶122支撐割草機時有較好的穩定性。萬向輪150數量也可以是設置多個，如2個、3個及以上，與殼體110兩側的履帶122共同支撐割草機，使割草機有4個以上的支撐點，保證轉向時具有較好的穩定性。多個萬向輪150可以沿直線均布，也可以是幾個萬向輪150形成三角形或圓形的支撐。

本發明的履帶式割草機100可以是自動割草機，或稱智能割草機，能夠在界限限定的工作區域內自動巡航割草，并能根據界限的位置實現自動轉向。此外，履帶式割草機100的轉向也可以是在接收到外界的轉向指令后進行，即：可以是履帶式割草機100自動工作，但轉向由操作人員根據實際的工作區域的工況來干預控制。履帶式割草機100還可以是可供操作者乘騎的乘騎式割草機，其前進割草作業、轉向等均由操作人員根據割草情況來控制。下面分別予以介紹。

履帶式割草機100為自動割草機時，其是在界限限定的工作區域內自動巡航割草。其中，界限是邊界和障礙的統稱。邊界是整個工作區域的外圍，通常首尾相連，將工作區域封閉，邊界可以是實體的也可以是電子的，即可以由墻壁、籬笆，欄桿等形成邊界，也可以由邊界信號發生裝置發出虛擬邊界信號，如電磁信號或光信號。障礙是位于工作范圍內的無法在其上行走的部分或區域，如室內的沙發、床柜，或室外的水塘、花臺等，類似的，障礙也可以是實體的或者電子的，實體的障礙可以由前述的障礙物自身形成，電子的障礙可以由邊界信號發生裝置發出虛擬障礙信號形成。虛擬邊界信號和虛擬障礙信號可以為同一種信號也可以為不同的信號，由具體需求選擇。

控制系統160包括安裝在殼體110的界限偵測模塊162。界限偵測模塊162用以監測割草機與界限之間的位置信息。控制系統160根據界限偵測模塊162所接收到的位置信息控制萬向輪150在其第一位置與第二位置之間轉換。控制系統160判斷需要轉向時，控制萬向輪150由第一位置運動到第二位置，以輔助履帶122支撐殼體110，進而輔助完成轉向。

界限偵測模塊162用于偵測割草機和界限的相對位置關系，具體可能包括距離、角度，界限內外方位中的一種或幾種。界限偵測模塊162的組成和原理可以為多種，如可以為紅外線式、超聲波式、碰撞檢測式，磁感應式等等。

界限偵測模塊162可以是距離傳感器。當距離傳感器檢測到割草機與界限之間的距離達到預定標準時，控制系統160即控制萬向輪150由第一位置運動到第二位置，并控制動力機構140使殼體110兩側的履帶122實現差速運動，從而實現轉向。

界限偵測模塊162也可以是碰撞式檢測開關。當碰撞式檢測開關觸碰到界限時，控制系統160即控制萬向輪150由第一位置運動到第二位置，并控制動力機構140使殼體110兩側的履帶122實現差速運動，從而實現轉向。

當界限為電子邊界時，界限偵測模塊162還可以是成對設置在殼體110上的位置傳感器。割草機在界限附近工作時，控制系統160根據位置傳感器的信號判斷每個傳感器是位于界限內側還是外側，當任一個傳感器從位于界限內變為位于界限外，控制系統160就判斷該傳感器已經出界，即控制萬向輪150由第一位置運動到第二位置，并控制動力機構140使殼體110兩側的履帶122實現差速運動，從而實現轉向。

本發明中，在割草機轉向之前，控制系統160先控制動力機構140使行走機構120后退一定的距離，使割草機遠離界限，從而保證在不觸碰界限的情況下能有足夠的轉向空間。也可以不后退，如界限偵測模塊162為距離傳感器時，可以設置合適的感應距離，保證足夠的轉向空間。萬向輪150的下降可以在后退的過程中完成，以節約轉向的用時。

履帶式割草機100還可以是在接收到外界的轉向指令后進行轉向，不需要依賴于界限偵測模塊162的偵測結果，可以隨時轉向。

具體地，控制系統160包括接收外界的轉向指令的信號接收器。信號接收器可以為無線或有線信號接收器，以通過有線或無線的方式接收來自外界的控制指令。當所述信號接收器接收到轉向指令后，控制系統160即控制萬向輪150由第一位置運動到第二位置，并控制動力機構140使殼體110兩側的履帶122實現差速運動，從而實現轉向。

履帶式割草機100還可以是可供乘騎的乘騎式割草機。割草機的前進和轉向完全由操作者根據割草情況主動控制，此時割草機不需要設置界限偵測模塊162。

此時，信號接收器可以是轉向觸發開關。當需要轉向時，操作者按下該轉向觸發開關，控制系統160使萬向輪150由第一位置運動到第二位置，使萬向輪150著地接下來能夠發揮輔助轉向的作用。

本實施中，控制系統160包括一個控制器，用以控制萬向輪150的升降，同時還用以根據轉向信息或轉向指令控制割草機的轉向。

在其他的實施例中，也可以是控制系統160有多個控制器，其中萬向輪150的升降有一個控制器來專門控制，同時割草機的轉向另外有一個控制器來專門控制。

當萬向輪150有多個時，可以設置同樣數量的控制器來分別控制各萬向輪。也可以是利用一個控制器同時控制所有的萬向輪；此時，該控制器還可以同時控制割草機的轉向，當然也可以是另外設置一個控制器來專門控制割草機的轉向。本發明還提供了一種上述履帶式割草機的轉向方法，步驟如下：

s110、控制系統160接收轉向指令或符合預設標準的轉向信息，并控制萬向輪150由第一位置運動至第二位置，使履帶122的一端被抬高，另一端著地。

本步驟中，轉向指令或轉向信息可以是以下所述的任意一種：來自外界的轉向指令、達到預定標準的割草機與界限的距離信息、割草機與界限的觸碰信息、割草機與界限的相對位置信息，或控制系統中設置的轉向觸發開關被觸發的信息。

當履帶式割草機100為自動割草機時，轉向信息由界限偵測模塊162自動實時監測獲取。履帶式割草機100為非自動割草機時，轉向指令則由操作人員操控發出。

s120、控制系統160控制動力機構140帶動行走機構120使割草機轉向。

控制系統160控制動力機構140帶動行走機構120使割草機轉向為：動力機構140使殼體110兩側的履帶122的著地部分實現差速運動，進而帶動割草機轉向。

此外，在轉向前，控制系統160先控制動力機構140使行走機構120后退一定的距離，使割草機遠離界限，從而保證在不觸碰界限的情況下能有足夠的轉向空間。

當轉向完成后，控制系統160控制萬向輪150由第二位置運動至第一位置，使萬向輪150不影響履帶122接下來的正常行走。

綜上，本發明的履帶式割草機100及其轉向方法，殼體底部113設置有萬向輪150，割草機需要轉向時控制萬向輪150下降，并將履帶122的一端抬高離地，利用萬向輪150輔助支撐完成轉向，減小轉向時履帶122的著地面積，從而減小履帶122對于草皮的損傷。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。