一種割草機(jī)器人基本原理及應(yīng)用特點(diǎn)

杜宏霏

摘要：本文敘述了機(jī)器人割草機(jī)的原理與前景分析，深入探討了割草機(jī)器人的應(yīng)用范圍和特點(diǎn)以及操作方法。

關(guān)鍵詞：割草；機(jī)器人；應(yīng)用；特點(diǎn)

1. 機(jī)器人割草機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

機(jī)器人割草機(jī)可以自主工作，不論是較為傳統(tǒng)的以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)的割草機(jī)還是較為新型的以蓄電池作為動(dòng)力系統(tǒng)的割草機(jī)，二者都因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)與原理簡(jiǎn)單，科技含量低，自動(dòng)化程度低，必須由人來(lái)操控，相對(duì)于原始的人力工作來(lái)說(shuō)只是提高了一定的效率，但并不能完全的解放人力。而機(jī)器人割草機(jī)由智能系 統(tǒng)自動(dòng)化控制，可以獨(dú)立完成割草作業(yè)，極大地節(jié)約了人力資源。可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行分析機(jī)器人割草機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)：

圖1 割草機(jī)器人

（1）機(jī)器人割草機(jī)污染小，傳統(tǒng)的以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)的割草機(jī)需要耗油，而由于設(shè)備的特性使得能源轉(zhuǎn)化率低，造成許多不必要的能源浪費(fèi)，傳統(tǒng)的割草機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣污染。并且，傳統(tǒng)的割草機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生極大的噪音，這種聲污染會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成很大的弊處，且對(duì)于工作者的心理健康有一定的負(fù)面影響。而機(jī)器人割草機(jī)采用清潔能源，且不需要人與機(jī)器直接接觸，對(duì)于環(huán)境和人的危害較小。

（2）機(jī)器人割草機(jī)效率高，這里的效率分為工作效率以及能量利用效率兩個(gè)方面。較為傳統(tǒng)的以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)的割草機(jī)由于笨重，不靈活，極易受地形限制而造成工作效率低下。較為新型的以蓄電池作為動(dòng)力系統(tǒng)的割草機(jī)由于電池體積的影響，電量受到限制，因此在一次工作中可能需要多次進(jìn)行充電，機(jī)器人割草機(jī)的原理與前景分析實(shí)際上也會(huì)降低工作效率。機(jī)器人割草機(jī)內(nèi)部置有地形探測(cè)器與傳感器，能自動(dòng) 分析地形調(diào)整最佳工作路線以保持較高的效率；而且機(jī)器人割草機(jī)內(nèi)置有自動(dòng)返 回程序，當(dāng)能源不足時(shí)會(huì)自動(dòng)返回基座充電，不需要人工干預(yù)。

（3）機(jī)器人割草機(jī)安全性高，較為傳統(tǒng)的割草機(jī)均屬于高功率機(jī)械，若工作時(shí)發(fā)生故障極易對(duì)工作者造成傷害。而新型割草機(jī)完全解放人力，也使得人從這樣的危險(xiǎn)中解放出來(lái)。

2. 機(jī)器人割草機(jī)所運(yùn)用到的技術(shù)

2.1 傳感系統(tǒng)的應(yīng)用

傳感器是以感應(yīng)到的物理變化為激勵(lì)而使效應(yīng)器產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng)的一種設(shè)備。一個(gè)功能完備的割草機(jī)器人必須需要多種傳感器協(xié)調(diào)工作，包括：超聲波傳 感器、紅外線傳感器、溫度傳感器、熱釋電紅外傳感器、接觸傳感器等。其中，超聲波傳感器可用于測(cè)量機(jī)器人與障礙物之間的距離，當(dāng)此距離在超聲波檢測(cè)的盲區(qū)之內(nèi)時(shí)則會(huì)啟用紅外線傳感器，由于超聲波傳感器的使用還會(huì)受到溫度的影響，因此需要使用溫度傳感器對(duì)距離計(jì)算公式進(jìn)行修正從而能得到準(zhǔn)確的結(jié)果，利于機(jī)器人對(duì)現(xiàn)狀作出正確反應(yīng)。熱釋電紅外傳感器則是為了割草機(jī)使用時(shí)能保護(hù)人或動(dòng)物的安全，當(dāng)它捕捉到一定范圍的溫度變化的時(shí)候會(huì)觸發(fā)預(yù)警裝置而暫停工作。接觸傳感器的設(shè)置則是為了當(dāng)割草機(jī)碰到物體時(shí)能迅速反應(yīng)，停止工作，提高其安全性能的考慮。

2.2 轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用

模數(shù)轉(zhuǎn)換器又稱(chēng)A/D轉(zhuǎn)換器（數(shù)模轉(zhuǎn)換器又稱(chēng)D/A轉(zhuǎn)換器），它是能把數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)相互轉(zhuǎn)換的元器件。在智能機(jī)器人的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)中，首先是信號(hào)采集器采集到信號(hào)，然后通過(guò)強(qiáng)弱的電流把采集到的信息轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，最后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算器可讀的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)一系列的計(jì)算與分析得出解決方式。

2.3 智能化與續(xù)航能力

Worx割草機(jī)非常的智能化，它不僅能穿越狹窄的通道，更能輕松爬過(guò)超過(guò)20度的斜坡。另外，它還會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)割草深度。一般情況下用戶可以根據(jù)需求設(shè)置2-6cm的割草深度。如果是在坡上運(yùn)行，Worx會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)，將每一寸草都修剪得平整一致。并且它所經(jīng)過(guò)的每一寸地方都不會(huì)留下任何軌跡。

Worx配有一塊28V的鋰電池，充一次電可以割掉約1，000平方米的雜草。當(dāng)它的電快要用完時(shí)，Worx會(huì)自動(dòng)回到自己的充電基座進(jìn)行電力補(bǔ)充。這樣，它基本上可以連續(xù)工作七天，每天都會(huì)幫你修剪草坪。而且整個(gè)工作過(guò)程中零排放，無(wú)污染，非常環(huán)保。

3. 操作方法

操作上相比機(jī)器人吸塵器可能稍稍麻煩一點(diǎn)，使用前需要進(jìn)行預(yù)編程以及在草坪上鋪線規(guī)定好作業(yè)范圍（最好是將線埋在地下），定好充電基座。不過(guò)，一切準(zhǔn)備就緒后，Worx工作起來(lái)就非常簡(jiǎn)單了。每次只需啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，在機(jī)身的命令板上規(guī)定好工作行程，發(fā)出割草指令，它就可以開(kāi)始工作了。Worx 配有一塊28V的鋰電池，充一次電可以割掉約1，000平方米的雜草。當(dāng)它的電快要用完時(shí)，Worx會(huì)自動(dòng)回到自己的充電基座進(jìn)行電力補(bǔ)充。這樣，它基本上可以連續(xù)工作七天，每天都會(huì)幫你修剪草坪。而且整個(gè)工作過(guò)程中零排放，無(wú)污染，非常環(huán)保。