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1，周骥平1，高龙琴1，柯钟煜2

(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)

    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。

    随着经济的发展和人们生活水平的不断提高，城市绿化迅猛发展，新增了大量的公园草坪、社区绿地、道路绿化等公共绿地，用于草坪维护的机械也随之得到了较快的发展，其中可大幅度降低草坪维护作业劳动强度的自动化草坪机械更是大量涌现。为确保草地修整机器人的使用安全，除了要有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、能量等的改变来实现，考虑到成本和方便应用等因素，目前草地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体的四周［1］，采用单独固定安装的方式，用于检测前后左右四向的碰撞。本文设计了一种新型的六向碰撞检测压力开关安装架，使压力开关都集中在此装置内，不仅可以方便检测前后左右的碰撞，还能检测来自草地修整机器人纵向的碰撞。

2结构设计与工作原理

2.1草地修整机器人总体结构

    草地修整机器人整体主要由控制模块1、驱动模块2、传感模块3和割草模块4等组成，如图1所示［2］。其压力开关安装架属于传感模块的一部分，它同时也起着连接外壳和车体的作用。

1—控制模块；2—驱动模块；3—压力开关安装架（传感模块）；4—割草模块

图1草地修整机器人总体结构

2.2压力开关安装架的结构设计

    压力开关安装架的外形是一个∅120mm×90mm的圆柱体，主要由底座、万向转动块、上下移动滑杆和弹簧等几部分组成，结构紧凑，拆装方便［3］，如图2所示。为了方便检测各个方向的碰撞，万向转动块一端设计成球形结构，与底座形成......

作者简介：刘宁发（1988—），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。
（文章来源《机械设计与制造工程》如需详细资料请联系江苏机械门户网025-83726289）