【CN109673242A】智能割草机割草控制方法及割草控制系统【专利】

智能化割草机控制系统的设计与实现一、引言智能化割草机是一种可以自动完成割草任务的设备。

通过将传感器与控制系统结合，可以实现割草机的智能化操作，提高割草效率和减轻用户的工作负担。

本文将针对智能化割草机控制系统的设计与实现进行详细的介绍和讨论。

二、系统需求分析1. 割草路径规划：通过传感器收集的环境信息，包括草坪的大小、形状、障碍物位置等，设计割草路径，以确保割草机能够覆盖所有区域并避开障碍物。

2. 自动化割草操作：根据割草路径规划，控制割草机按照设定好的路径进行割草操作，包括启动/停止割草机、调整割草速度、割草刀片的旋转速度等。

3. 安全功能：智能化割草机应该具备安全功能，如障碍物检测与回避、电池电量不足时的自我充电等。

4. 远程控制：用户可以通过手机或者其他远程设备对割草机进行控制和监控，可以实现远程开关、路径调整、故障报警等功能。

三、系统设计与实现1. 硬件设计智能化割草机的硬件设计主要包括以下几个方面：(1) 传感器：使用超声波传感器和红外传感器等，以便割草机能够获取周围环境的信息。

(2) 执行器：通过控制电机和割草刀片，使割草机按照路径进行割草操作。

(3) 控制器：采用单片机或嵌入式系统作为控制器，负责接收传感器信号、处理算法逻辑并控制执行器的动作。

2. 软件设计智能化割草机的软件设计主要包括以下几个方面：(1) 路径规划算法：根据传感器获取的信息，设计路径规划算法，确保割草机能够覆盖整个割草区域。

(2) 运动控制算法：根据路径规划算法的结果，结合割草机的运动参数，设计运动控制算法，包括转向、加减速度控制等。

(3) 安全算法：设计障碍物检测算法，以及相应的回避策略，确保割草机能够安全运行并避开障碍物。

(4) 远程控制算法：通过网络连接和通信协议，设计远程控制算法，实现用户对割草机的远程控制和监控。

3. 系统实现系统实现需要进行硬件的搭建和软件的编程。

(1) 硬件实现：按照硬件设计的要求，搭建相应的电路和机械结构，将传感器、执行器和控制器等连接起来。

割草机智能控制系统设计与优化分析一、引言割草机作为现代农业生产中的重要设备，广泛应用于农田、公园、高尔夫球场等地。

为了提高割草机的性能和效率，本文将设计并优化一套割草机智能控制系统。

本系统将结合传感技术、智能算法和自动化控制技术，实现割草机的自主导航、智能割草和自动化任务管理，以提高割草机的工作效率、降低操作难度和人力成本。

二、割草机智能控制系统设计1. 传感技术应用割草机智能控制系统首先需要搭载适当的传感技术，例如GPS定位系统、惯性测量单元（IMU）、超声波传感器等。

通过GPS定位系统可以实时获取割草机的位置信息，IMU可以提供割草机的姿态和加速度信息，而超声波传感器可以用于避障和距离测量。

这些传感器将为智能控制系统提供必要的数据支持。

2. 智能算法的应用基于传感器提供的数据，智能控制系统将运用机器学习和图像处理等算法，对环境信息进行实时分析和处理。

例如，通过对摄像头捕捉到的图像进行图像识别和目标检测，智能控制系统可以识别出草坪边界、障碍物等，并生成相应的路径规划。

3. 自主导航和路径规划在智能割草机的设计中，路径规划是至关重要的一部分。

通过使用机器学习算法，智能控制系统可以根据传感器数据和地图信息，生成割草机的最优路径，并规划绕过障碍物的策略。

此外，系统还可以根据割草机当前的位置和草坪作为目标区域，进行自主导航，从而实现无人值守的割草作业。

4. 智能割草和作业管理割草机智能控制系统可以自动感知草坪的草长，并根据设定的割草规则和算法，智能调整割草机的割草参数，以达到最佳割草效果。

同时，系统还可以通过监测割草机的状况，提前发现异常情况，并及时进行维修和保养，以保证割草机的稳定运行。

三、割草机智能控制系统优化分析1. 算法优化在设计智能控制系统时，算法的优化是提高性能和效率的关键。

可使用深度学习、模型优化和并行计算等方法，进一步提高系统的计算速度和准确性。

此外，还可以考虑将割草机的割草行为与周边环境的实时变化关联起来，使系统更加智能化。

基于智能控制系统的割草机设计与实现智能控制系统在各个领域都有广泛的应用，其中智能割草机也是其中之一。

本文将详细介绍基于智能控制系统的割草机的设计与实现。

一、引言割草是人们日常生活中不可避免的家庭任务之一，但传统的割草方式需要人们花费大量时间和体力。

为了解决这一问题，智能割草机应运而生。

基于智能控制系统的割草机能够自动完成割草任务，使人们能够轻松地享受绿色空间。

二、设计原理基于智能控制系统的割草机的设计原理主要包括机械结构设计、电子控制系统设计以及传感器技术应用。

1. 机械结构设计智能割草机需要具备良好的机械结构设计，以便在割草过程中能够高效、精确地完成任务。

合理的刀具设计以及优化的割草路径规划是机械结构设计的重要方面。

2. 电子控制系统设计智能割草机通过电子控制系统来实现自主割草功能。

电子控制系统需要包括合适的处理器、电池、驱动电路以及通信模块等元件。

通过这些元件的协同工作，割草机能够实现自主导航、割草和安全保护等功能。

3. 传感器技术应用为了能够更好地适应各种环境，智能割草机需要配备多种传感器。

例如，光线传感器可以用于环境亮度检测，超声波传感器可以用于障碍物检测，红外线传感器可以用于安全保护等。

合理应用传感器技术可以提高割草机的可靠性和安全性。

三、实现方法基于智能控制系统的割草机可以通过如下步骤进行实现：1. 机械结构设计与制造：根据割草机的需求和设计原理，进行机械结构设计，并结合材料和工艺进行制造。

2. 电子控制系统设计与制造：根据割草机的需求，选择合适的处理器、电池、驱动电路以及通信模块等元件，并进行电子控制系统的设计和制造。

3. 传感器应用：根据割草机的需求，选择合适的传感器，并将其与电子控制系统连接，实现环境感知和安全保护功能。

4. 软件开发：根据割草机的需求，编写相应的软件程序，实现割草机的自主导航、割草和安全保护等功能。

5. 系统调试与优化：对整个系统进行调试和优化，确保其性能和功能都达到设计要求。

智能割草机控制系统设计与实现智能割草机是一种能够自动割草、避开障碍物并且具备智能控制的机器。

它采用各类传感器和控制系统，能够实现精准割草，提高工作效率。

本文将详细介绍智能割草机控制系统的设计与实现。

一、系统概述智能割草机控制系统主要由以下几个模块组成：1. 感知模块：通过激光传感器、摄像头等设备感知割草区域的形状、障碍物的位置等信息。

2. 定位与导航模块：利用GPS、惯性导航、编码器等技术，确定割草机的位置并进行路径规划。

3. 运动控制模块：负责控制割草机的运动，包括前进、后退、转弯等动作。

4. 割草刀控制模块：控制割草机的割草刀启动与停止，保证割草机在割草区域内进行割草。

5. 系统管理模块：负责割草机的状态监测与报警、电池管理、数据存储等功能。

二、感知模块设计感知模块是智能割草机控制系统的核心部分，它通过激光传感器、摄像头等设备感知周围环境，并将感知到的数据传输给控制模块。

感知模块的设计需要考虑以下几个方面：1. 传感器选择：根据割草机的使用环境和功能需求，选择合适的传感器。

例如，利用激光传感器可以获取割草区域的形状和距离信息，利用摄像头可以感知障碍物的位置和形状。

2. 数据处理：通过对传感器获取的数据进行处理和分析，提取出有用的信息。

例如，利用图像处理算法可以检测出障碍物的位置与大小。

3. 数据传输：将处理后的数据传输给控制模块，使其能够根据环境信息做出相应的决策。

可以利用无线通信技术（如Wi-Fi、蓝牙等）将数据传输给控制模块。

三、定位与导航模块设计定位与导航模块的设计主要目的是确定割草机的位置，并规划其路径，以实现高效的割草。

以下是模块设计的要点：1. GPS定位：利用全球定位系统（GPS）获取割草机的经度、纬度等位置信息。

2. 惯性导航：结合加速度计、陀螺仪等设备，通过计算运动学模型确定割草机的姿态和加速度等运动信息。

3. 编码器反馈：通过编码器获取割草机车轮的转动信息，进一步确定割草机的位置和运动状态。

割草机智能控制系统设计与应用智能割草机控制系统设计与应用一、引言割草机是一种用于修剪草坪的机械设备，传统的割草机需要人工操作，效率低且耗时，对操作者的体力要求也较高。

随着科技的进步，智能割草机逐渐成为人们关注的焦点，其可以通过自主导航、智能控制等功能实现自动割草，从而提高工作效率，减轻人力负担。

本文旨在探讨智能割草机控制系统的设计原理与应用。

二、智能割草机的设计原理1. 自主导航技术自主导航是智能割草机的核心技术之一。

通常采用利用激光雷达、红外线等传感器进行环境感知，并结合地图建立算法实现路径规划和障碍物避障。

具体包括定位、建图、路径规划和姿态控制等步骤。

2. 智能感知与检测技术智能割草机内置多种传感器，如倾斜度传感器、草坪湿度传感器、温度传感器等，用于感知与检测环境信息。

这些传感器可以提供丰富的数据，通过智能算法进行分析与处理，进而做出相应的决策，如调整行驶速度、启动割刀等。

3. 人机交互与远程控制技术智能割草机通常配备触摸屏或遥控器等交互界面，用户可以通过界面设定割草区域、工作时间等参数。

此外，还可以通过手机APP等远程控制方式对割草机进行监控和控制，提供更加便捷的使用体验。

三、智能割草机的应用场景1. 家庭草坪智能割草机是家庭修剪草坪的理想选择。

用户可以在设备上预设割草区域和工作时间，智能割草机会自动进行路径规划和避障，提高割草效率，节省用户的时间和精力。

2. 公共绿地对于公共绿地、公园等大面积的草坪，传统的人工修剪显然效率低下。

智能割草机可以通过自主导航技术进行智能化的割草作业，快速高效地完成任务，减轻人力负担。

同时，智能割草机还可以进行定时巡检和报警，实时监测草坪的状态，提高绿地的管理水平。

3. 农田在大面积的农田中，用智能割草机进行割草作业可以减少人力成本，提高工作效率。

同时，智能割草机内置的多种传感器可以监测农田的土壤湿度、温度等参数，帮助农民科学地进行农田管理，提高农作物的产量和质量。

智能化割草机系统设计与控制智能化割草机系统是一种集成了人工智能和自动化控制技术的创新产品。

它通过传感器和算法来感知和分析周围环境，从而能够自主地进行割草操作，并有效地追踪草坪的状态，确保草坪保持整洁、均匀和美观。

一、传感器与感知技术智能化割草机系统中的传感器负责感知周围环境，以便进行精确的草坪割草操作。

常用的传感器包括激光传感器、超声波传感器、倾斜传感器、触摸传感器等。

这些传感器可实时测量草坪的高度、坡度、障碍物的距离等数据，并将这些数据发送给控制系统进行分析和处理。

二、自动化控制系统智能化割草机系统依靠自动化控制系统来实现割草操作的自主性。

该系统包括微处理器、执行机构（电机、刀片等）和电池等组件。

微处理器根据传感器的数据进行实时分析，然后通过控制执行机构的工作，使割草机能够自主地在草坪上行走并完成割草操作。

三、路径规划与避障算法为了确保智能化割草机系统能够有效地割草并避免碰撞障碍物，路径规划和避障算法是至关重要的。

路径规划算法可以根据草坪的形状和大小，在最短时间内完成割草任务。

避障算法则可以利用传感器数据，实时检测周围障碍物，并采取相应的措施，避免与障碍物发生碰撞。

四、智能化控制功能除了基本的割草操作外，智能化割草机系统还可以具备一些智能化的控制功能，以进一步提升用户体验。

例如自动充电功能，割草机在电池电量低时能自动返回充电站进行充电；区域划分功能，用户可以通过指定划定区域，让割草机只在特定区域进行工作；手机远程控制功能，用户可以通过手机App实时监控和控制割草机的工作状态等。

五、能源管理与环境保护智能化割草机系统应采用高效的能源管理策略，以提高电池的使用效率并延长电池寿命。

例如，通过智能化的充放电控制策略，割草机可以根据草坪大小和任务进度，合理调节电池的使用，以保证割草机在工作时间内能完成割草任务。

此外，割草机还可以利用太阳能等可再生能源进行充电，减少对传统能源的依赖，实现环境友好型割草系统。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911018673.9(22)申请日 2019.10.24(71)申请人 深圳拓邦股份有限公司地址 518000 广东省深圳市南山区粤海街道高新技术产业园清华大学研究院B区413房(72)发明人 不公告发明人　(74)专利代理机构 深圳盛德大业知识产权代理事务所(普通合伙) 44333代理人 贾振勇(51)Int.Cl.A01D 34/00(2006.01)G05B 15/02(2006.01)(54)发明名称割草机器人割草控制方法、系统及装置(57)摘要本发明适用于割草机器人技术领域，提供了一种割草机器人割草控制方法、系统及装置，该方法包括：当接收到割草任务指令时，生成默认起点位置；根据所述默认起点位置作为起始点进行割草操作，根据所述默认起点位置作为起始点进行割草操作，当完成割草操作后重新生成不同所述默认起点位置，并将所述默认起点位置设置为下次割草操作的起始点。

本发明可以对起始点的位置选择做随机化处理，使割草机器人可以在指定区域内的任何地方开始执行割草，以避免设备在同一个地方被多次阻断，提高了割草质量和割草效率。

权利要求书2页 说明书9页 附图5页CN 110663345 A 2020.01.10C N 110663345A1.一种割草机器人割草控制方法，其特征在于，所述方法包括：当接收到割草任务指令时，生成默认起点位置；根据所述默认起点位置作为起始点进行割草操作，当完成割草操作后重新生成不同所述默认起点位置，并将所述默认起点位置设置为下次割草操作的起始点。

2.如权利要求1所述的割草机器人割草控制方法，其特征在于，所述当完成割草操作后重新生成不同所述默认起点位置的步骤包括：当完成割草操作后，记录终点位置；根据所述终点位置生成目标起点位置，并将所述目标起点位置设置为下次割草操作的所述默认起点位置。

智能化割草机的设计与控制系统优化智能化割草机作为一种自动化的园艺设备，可以自主地完成草坪的修剪工作。

为了实现割草机的高效工作和智能化控制，设计与控制系统的优化变得至关重要。

本篇回复将从设计和控制两个方面进行讨论，以达到优化智能化割草机的工作性能和用户体验。

1. 设计优化1.1 强化机械结构：智能化割草机的机械结构是其工作的基础。

在设计中，应考虑使用高强度材料以增加割草机的结构稳定性和耐久性，确保其在不同草坪条件下的可靠性和稳定性。

1.2 优化刀片系统：刀片是割草机的核心部件，对割草效果有着直接影响。

为了提高效率和质量，可以采用多刀片系统来增大割草宽度，并增加刀片的旋转速度以提高修剪的精度。

此外，定期检查、清洁和磨刀，以保持刀片的锐利度。

1.3 加强安全系统：智能化割草机使用时应注重安全。

在设计中，应添加传感器来检测障碍物，以便割草机能够及时避免碰撞。

此外，还可以考虑添加密码或指纹识别系统，以确保只有授权人员可以操作割草机。

1.4 考虑人体工程学：智能化割草机的设计应考虑用户的人体工程学需求，以提供更好的使用体验。

例如，割草机的手柄和控制面板应设计合理、易于操作，使用户能够轻松控制割草机的运作。

2. 控制系统优化2.1 引入智能化控制算法：智能化割草机的控制系统需要有一个智能化的算法来指导其运行。

可以采用机器学习算法和传感器技术，对割草机进行训练和监测，以实现更智能、高效的草坪修剪。

通过不断学习和优化，割草机能够适应不同草坪的特性，并根据需求进行割草规划。

2.2 远程控制功能：为了提高用户的便利性和灵活性，可以将智能化割草机的控制系统与无线通信技术相结合，实现远程控制功能。

用户可以使用手机或智能设备通过应用程序控制割草机的启停、路径规划和割草策略，而不需要亲自操作割草机。

2.3 自动化充电系统：为了确保割草机的长时间工作，应配置自动化充电系统。

割草机在电量低下时，应能够自动返回充电桩进行充电，并在充电完成后继续工作。