自主型草地修整机器人六向碰撞检测安装架的创新设计.pdfVIP

2014年 11月 机械设计与制造工程 N(IV．2014 第 43卷 第 11期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vo1．43No．11 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．11．006 自主型草地修整机器人 六 向碰撞检测安装架的创新设计 刘宁发 ，周骥平 ，高龙琴 ，柯钟煜 (1．扬州大学 机械工程学院，江苏 扬州 225127) (2．扬州维邦园林机械有限公司，江苏 扬州 225127) 摘要：为提高草地修整机器人工作的安全性能，避免检测碰撞 的压力开关分布散、安装繁琐的弊 端，在利用了球关节连接 自由度高和弹簧力复位特性的基础上，创新设计 了一款集 6个方向碰撞 检测于一体的压力开关安装架，使得草地修整机器人的整体结构更加紧凑，不仅节约了生产成 本 ，还提高了市场竞争力。 关键词：草地修整机器人；碰撞检测；安装架；六向运动；弹簧力 中图分类号：TH22 文献标识码 ：A 文章编号：2095—509X(2014)11—0025—03 随着经济的发展和人们生活水平的不断提高， 2 结构设计与工作原理 城市绿化迅猛发展，新增了大量的公园草坪、社区 2．1 草地修整机器人总体结构 绿地、道路绿化等公共绿地，用于草坪维护的机械 草地修整机器人整体主要 由控制模块 1、驱动 也随之得到了较快的发展，其中可大幅度降低草坪 模块2、传感模块3和割草模块4等组成，如图1所 维护作业劳动强度的自动化草坪机械更是大量涌 示 。其压力开关安装架属于传感模块的一部 现。为确保草地修整机器人的使用安全，除了要有 分，它同时也起着连接外壳和车体的作用。 大量的避障和导航设备外，还要求安装碰撞检测装 置，当草地修整机器人发生碰撞时，使切割装置 (刀片)能够实现快速制动，并且机器人能根据碰 撞位置 自动进行路径修正。 1 与传统设计的比较 检测碰撞主要基于形状、压力、能量等的改变 1一控制模块；2一驱动模块； 3一压力开关安装架 (传感模块)；4～割草模块 来实现，考虑到成本和方便应用等因素，目前草地 图1 草地修整机器人总体结构 修整机器人主要还是运用压力开关检测碰撞。传 统的方法是将压力开关分布于草地修整机器人车 2．2 压力开关安装架的结构设计 体的四周…，采用单独固定安装的方式，用于检测 压力开关安装架的外形是一个 120mm × 前后左右四向的碰撞 。本文设计 了一种新型的六 90mm的圆柱体，主要 由底座、万向转动块、上下移 向碰撞检测压力开关安装架，使压力开关都集中在 动滑杆和弹簧等几部分组成，结构紧凑，拆装方 此装置内，不仅可以方便检测前后左右的碰撞，还 便 ，如图2所示。为了方便检测各个方向的碰 能检测来 自草地修整机器人纵向的碰撞。 撞，万向转动块一端设计成球形结构，与底座形成 收稿 日期：2014—10—28 基金项目：扬州市一扬州大学科技合作资金计划项 目(C×201210006) 作者简介：刘宁发 (1988一)，男 ，江苏泰州人，扬州大学硕士研究生，主要研究方向为机电一体化。 · 25- 2014年第43卷 机械设计与制