一種割草機器人基本原理及應(yīng)用特點

杜宏霏

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

關(guān)鍵詞：割草；機器人；應(yīng)用；特點

1. 機器人割草機的優(yōu)點

機器人割草機可以自主工作，不論是較為傳統(tǒng)的以內(nèi)燃機作為動力系統(tǒng)的割草機還是較為新型的以蓄電池作為動力系統(tǒng)的割草機，二者都因為結(jié)構(gòu)與原理簡單，科技含量低，自動化程度低，必須由人來操控，相對于原始的人力工作來說只是提高了一定的效率，但并不能完全的解放人力。而機器人割草機由智能系 統(tǒng)自動化控制，可以獨立完成割草作業(yè)，極大地節(jié)約了人力資源?？梢詮囊韵聨c進行分析機器人割草機的主要優(yōu)點：

圖1 割草機器人

（1）機器人割草機污染小，傳統(tǒng)的以內(nèi)燃機作為動力系統(tǒng)的割草機需要耗油，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，傳統(tǒng)的割草機工作時會產(chǎn)生大量的廢氣污染。并且，傳統(tǒng)的割草機工作時會產(chǎn)生極大的噪音，這種聲污染會對周圍環(huán)境造成很大的弊處，且對于工作者的心理健康有一定的負面影響。而機器人割草機采用清潔能源，且不需要人與機器直接接觸，對于環(huán)境和人的危害較小。

（2）機器人割草機效率高，這里的效率分為工作效率以及能量利用效率兩個方面。較為傳統(tǒng)的以內(nèi)燃機作為動力系統(tǒng)的割草機由于笨重，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力系統(tǒng)的割草機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行充電，機器人割草機的原理與前景分析實際上也會降低工作效率。機器人割草機內(nèi)部置有地形探測器與傳感器，能自動 分析地形調(diào)整最佳工作路線以保持較高的效率；而且機器人割草機內(nèi)置有自動返 回程序，當能源不足時會自動返回基座充電，不需要人工干預。

（3）機器人割草機安全性高，較為傳統(tǒng)的割草機均屬于高功率機械，若工作時發(fā)生故障極易對工作者造成傷害。而新型割草機完全解放人力，也使得人從這樣的危險中解放出來。

2. 機器人割草機所運用到的技術(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而使效應(yīng)器產(chǎn)生相應(yīng)反應(yīng)的一種設(shè)備。一個功能完備的割草機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量機器人與障礙物之間的距離，當此距離在超聲波檢測的盲區(qū)之內(nèi)時則會啟用紅外線傳感器，由于超聲波傳感器的使用還會受到溫度的影響，因此需要使用溫度傳感器對距離計算公式進行修正從而能得到準確的結(jié)果，利于機器人對現(xiàn)狀作出正確反應(yīng)。熱釋電紅外傳感器則是為了割草機使用時能保護人或動物的安全，當它捕捉到一定范圍的溫度變化的時候會觸發(fā)預警裝置而暫停工作。接觸傳感器的設(shè)置則是為了當割草機碰到物體時能迅速反應(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A/D轉(zhuǎn)換器（數(shù)模轉(zhuǎn)換器又稱D/A轉(zhuǎn)換器），它是能把數(shù)字信號和模擬信號相互轉(zhuǎn)換的元器件。在智能機器人的計算機處理系統(tǒng)中，首先是信號采集器采集到信號，然后通過強弱的電流把采集到的信息轉(zhuǎn)換為模擬信號，最后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬信號轉(zhuǎn)換為計算器可讀的數(shù)字信號，通過一系列的計算與分析得出解決方式。

2.3 智能化與續(xù)航能力

Worx割草機非常的智能化，它不僅能穿越狹窄的通道，更能輕松爬過超過20度的斜坡。另外，它還會自動調(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。如果是在坡上運行，Worx會自動調(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)過的每一寸地方都不會留下任何軌跡。

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。當它的電快要用完時，Worx會自動回到自己的充電基座進行電力補充。這樣，它基本上可以連續(xù)工作七天，每天都會幫你修剪草坪。而且整個工作過程中零排放，無污染，非常環(huán)保。

3. 操作方法

操作上相比機器人吸塵器可能稍稍麻煩一點，使用前需要進行預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，一切準備就緒后，Worx工作起來就非常簡單了。每次只需啟動開關(guān)，在機身的命令板上規(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。當它的電快要用完時，Worx會自動回到自己的充電基座進行電力補充。這樣，它基本上可以連續(xù)工作七天，每天都會幫你修剪草坪。而且整個工作過程中零排放，無污染，非常環(huán)保。