本發(fā)明涉及一種割草機(jī)的動(dòng)力控制系統(tǒng)，具體涉及一種用于自行走割草機(jī)的助力轉(zhuǎn)向控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的割草機(jī)，在遇到障礙物或已經(jīng)走到草坪的盡頭時(shí)，需要人用力轉(zhuǎn)動(dòng)把手從而使機(jī)器轉(zhuǎn)向，操作不便。尤其針對(duì)自行走割草機(jī)，其兩后輪同時(shí)等速驅(qū)動(dòng)機(jī)器前進(jìn)，在自行走過程中，由于后輪的驅(qū)動(dòng)，人力很難直接轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器。通常，自行走割草機(jī)在需要轉(zhuǎn)向操作時(shí)，需要操作人員首先關(guān)閉自行走功能，即停止割草機(jī)后輪的驅(qū)動(dòng)，然后才能轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器轉(zhuǎn)彎。這樣的設(shè)計(jì)，使得現(xiàn)有自行走割草機(jī)轉(zhuǎn)彎時(shí)操作繁瑣，操作連貫性較差。

2、尤其，由于現(xiàn)有的自行走割草機(jī)在進(jìn)行轉(zhuǎn)彎操作時(shí)需要先關(guān)閉后輪驅(qū)動(dòng)，對(duì)于不熟悉割草機(jī)操作的用戶而言，轉(zhuǎn)彎操作時(shí)容易誤觸發(fā)割草機(jī)的主開關(guān)，從而造成誤關(guān)機(jī)。實(shí)際用戶體驗(yàn)并不理想。

3、介于此，目前honda在us9616893b2申請(qǐng)中提出了在割草機(jī)轉(zhuǎn)向過程中自動(dòng)降低驅(qū)動(dòng)速度的方案。然而，該方案僅通過控制單元對(duì)傳感器的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)自走機(jī)器在轉(zhuǎn)向過程中對(duì)地面速度的調(diào)整。其目的僅在于簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)向過程中對(duì)后輪驅(qū)動(dòng)開關(guān)的操作，避免誤觸開關(guān)。該方案在智能性方面仍然存在欠缺。尤其，其在降低地面速度后，仍然需要人工推動(dòng)機(jī)器，才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)器行進(jìn)方向的調(diào)整。由于草地摩擦系數(shù)較大且機(jī)器自重較大，即使在機(jī)器的行進(jìn)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)關(guān)閉的情況下，人力調(diào)整機(jī)器行進(jìn)方向仍然較難實(shí)現(xiàn)精確控制，很難確保割草機(jī)轉(zhuǎn)向后的行進(jìn)方向與原先方向平齊，很可能需要人力反復(fù)調(diào)整。而在人力的反復(fù)調(diào)整過程中，容易出現(xiàn)割草機(jī)構(gòu)反復(fù)在同一位置來回運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況，影響轉(zhuǎn)彎處的割草效果。

4、與此同時(shí)，割草機(jī)行進(jìn)過程中，由于路面不平整，有可能由于地勢(shì)原因造成割草機(jī)在自行走過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)向。上述honda申請(qǐng)中，同樣并未解決因地面凹凸或誤操作而對(duì)割草機(jī)運(yùn)動(dòng)傳感器帶來干擾，進(jìn)而無法解決錯(cuò)誤控制機(jī)器驅(qū)動(dòng)的問題。在割草機(jī)使用中，即使操作者盡力保持平衡，有時(shí)也會(huì)推出一道弧線，割草效率較低，還會(huì)影響草坪的美觀。

5、上述問題，均難以通過現(xiàn)有技術(shù)予以克服。因此，目前急需一種通過簡(jiǎn)單操作即可在自行走過程中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向并能夠自動(dòng)保持機(jī)身行進(jìn)方向穩(wěn)定的自行走割草機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種通過簡(jiǎn)單操作即可在自行走過程中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向并保持機(jī)身行進(jìn)方向穩(wěn)定的自行走割草機(jī)、用于該割草機(jī)的助力轉(zhuǎn)向控制方法以及對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明首先提供一種用于自行走式割草機(jī)的助力轉(zhuǎn)向控制方法，步驟包括：

4、第一步，同步驅(qū)動(dòng)所述自行走式割草機(jī)兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪，測(cè)量所述自行走式割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)；第二步，若所述自行走式割草機(jī)具有轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，則控制所述自行走式割草機(jī)以行進(jìn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)向，且行進(jìn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)小于運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)；若所述運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)不具有轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，則保持或回到所述第一步；第三步，重復(fù)所述第一步至第二步，直至關(guān)閉所述自行走式割草機(jī)的驅(qū)動(dòng)。

5、可選的，所述運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)包括所述自行走式割草機(jī)的實(shí)際角加速度α1。?所述第二步中，若所述自行走式割草機(jī)具有轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，則控制所述自行走式割草機(jī)以行進(jìn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)向的步驟包括：

6、所述行進(jìn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)為行進(jìn)角加速度α2，驅(qū)動(dòng)所述自行走式割草機(jī)中以行進(jìn)角加速度α2行駛，所述行進(jìn)角加速度α2小于實(shí)際角加速度α1。

7、可選的，所述運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)包括所述自行走式割草機(jī)的實(shí)際角速度ω1；所述第二步中，若所述自行走式割草機(jī)具有轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，則控制所述自行走式割草機(jī)以行進(jìn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)向的步驟包括：所述行進(jìn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)為行進(jìn)角速度ω2，驅(qū)動(dòng)所述自行走式割草機(jī)中以行進(jìn)角速度ω2行駛，所述行進(jìn)角速度ω2小于實(shí)際角速度ω1。

8、可選的，所述第二步中，驅(qū)動(dòng)所述自行走式割草機(jī)中兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速之比根據(jù)如下步驟確定：步驟a1，測(cè)量所述自行走式割草機(jī)行進(jìn)時(shí)的實(shí)際角速度ω1與實(shí)際速度v1，計(jì)算自行走式割草機(jī)行進(jìn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)半徑r=?v1/ω1，確定所述自行走式割草機(jī)行進(jìn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)中心o;步驟a2，計(jì)算所述自行走式割草機(jī)兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪至所述旋轉(zhuǎn)中心o的距離之比k；步驟a3，驅(qū)動(dòng)所述自行走式割草機(jī)中兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的速度之比不大于所述自行走式割草機(jī)兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪至所述旋轉(zhuǎn)中心o的距離之比k。

9、可選的，驅(qū)動(dòng)所述自行走式割草機(jī)中兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速之比跟隨所述行進(jìn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的大小變化。

10、可選的，所述自行走式割草機(jī)包括預(yù)設(shè)值，當(dāng)所述運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)大于預(yù)設(shè)值時(shí)，判斷所述自行走式割草機(jī)具有轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，在所述運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)小于預(yù)設(shè)值時(shí)，所述自行走式割草機(jī)被控制直行?？蛇x的，所述運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)還包括自行走式割草機(jī)在行進(jìn)方向上的第一加速度a1；所述實(shí)際加速度a1對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)值為加速度預(yù)設(shè)值a0；所述第二步中，協(xié)同控制所述自行走式割草機(jī)中兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)所述自行走式割草機(jī)的行進(jìn)狀態(tài)跟進(jìn)所述運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)的步驟還包括：同步以第二加速度a2驅(qū)動(dòng)所述自行走式割草機(jī)兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪，其中，所述第二加速度a2小于所述第一加速度a1，所述第二加速度a2和所述第一加速度a1具有函數(shù)關(guān)系?？蛇x的，所述運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)還包括自行走式割草機(jī)在行進(jìn)方向上的第一加速度a1；所述實(shí)際加速度a1對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)值為加速度預(yù)設(shè)值a0；

11、所述第二步中，協(xié)同控制所述自行走式割草機(jī)中兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)所述自行走式割草機(jī)的行進(jìn)狀態(tài)跟進(jìn)所述運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)的步驟還包括：同步以第二加速度a2驅(qū)動(dòng)所述自行走式割草機(jī)兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪，其中，所述第二加速度a2小于所述第一加速度a1，所述第二加速度a2為定值。

12、本發(fā)明還提供一種用于自行走式割草機(jī)的助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，包括：分別設(shè)于所述自行走式割草機(jī)兩側(cè)的至少2個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，至少2個(gè)電機(jī)，所述電機(jī)分別連接并驅(qū)動(dòng)所述自行走式割草機(jī)一側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪；還包括：至少1個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器，所述運(yùn)動(dòng)傳感器設(shè)于所述自行走式割草機(jī)上，用于測(cè)量所述自行走式割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)；控制模塊，所述控制模塊同時(shí)連接所述運(yùn)動(dòng)傳感器以及所述電機(jī)；所述控制模塊用于在所述自行走式割草機(jī)具有轉(zhuǎn)向趨勢(shì)時(shí)，協(xié)同控制所述自行走式割草機(jī)中兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪所連接電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制所述自行走式割草機(jī)以行進(jìn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)向，且行進(jìn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)小于運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)。

13、可選的，所述電機(jī)與其連接的驅(qū)動(dòng)輪之間還連接有雙向超越離合器。

14、可選的，所述運(yùn)動(dòng)傳感器包括加速度計(jì)、陀螺儀、重力感應(yīng)器、線性加速度計(jì)或旋轉(zhuǎn)向量傳感器中的一種或組合。

15、可選的，所述自行走式割草機(jī)包括預(yù)設(shè)值，當(dāng)所述運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)大于預(yù)設(shè)值時(shí)，判斷所述自行走式割草機(jī)具有轉(zhuǎn)向趨勢(shì)，在所述運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)小于預(yù)設(shè)值時(shí)，所述自行走式割草機(jī)被控制直行。

16、本發(fā)明還提供一種自行走式割草機(jī)，包括：機(jī)身，支撐輪，所述支撐輪設(shè)置于所述機(jī)身下，用于支撐所述機(jī)身；割草機(jī)構(gòu)，所述割草機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述機(jī)身下，用于割草；控制裝置，所述控制裝置用于控制所述自行走式割草機(jī)操作；還包括所述的助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)；其中，所述運(yùn)動(dòng)傳感器設(shè)置于所述自行走式割草機(jī)兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪之間；所述助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)內(nèi)的控制模塊與所述控制裝置連接，所述控制裝置包括用于設(shè)置所述控制模塊內(nèi)所述預(yù)設(shè)值的接口。

17、有益效果

18、首先，本發(fā)明自動(dòng)響應(yīng)割草機(jī)行進(jìn)過程中人為調(diào)整而造成的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，具體通過運(yùn)動(dòng)傳感器檢測(cè)所述自行走式割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)（至少包括實(shí)際角加速度α1、實(shí)際加速度a1）因人為調(diào)整割草機(jī)行進(jìn)方向或速度而產(chǎn)生的變化時(shí)，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)側(cè)或兩側(cè)電機(jī)加速或減速，從而調(diào)整割草機(jī)整體自主行進(jìn)的角速度或加速度（即第二角速度ω2或第二加速度a2），使其自主行進(jìn)的角速度或加速度趨向于人為調(diào)整所對(duì)應(yīng)的角速度或加速度。當(dāng)割草機(jī)到達(dá)需要的速度或轉(zhuǎn)角后，人為施加的調(diào)整量逐步減小至0，此時(shí)，割草機(jī)自身驅(qū)動(dòng)的行進(jìn)狀態(tài)跟進(jìn)所述運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)參數(shù)，隨之逐步減小調(diào)整量，逐步恢復(fù)第一步中對(duì)兩側(cè)電機(jī)的同步驅(qū)動(dòng)，使得割草機(jī)自動(dòng)恢復(fù)正直、勻速行進(jìn)。由此，本發(fā)明能夠保證割草機(jī)在行進(jìn)方向上主動(dòng)跟隨人工調(diào)整實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向或速度調(diào)整，而無需在轉(zhuǎn)向過程中關(guān)閉或減少對(duì)割草機(jī)的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自主轉(zhuǎn)向。應(yīng)用本發(fā)明的割草機(jī)，在轉(zhuǎn)向過程中，操作更為簡(jiǎn)便，人機(jī)交互體驗(yàn)更佳。尤其，轉(zhuǎn)向時(shí)，本發(fā)明的割草機(jī)能夠響應(yīng)人工調(diào)整割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，驅(qū)動(dòng)兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪產(chǎn)生速度差而自主驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，無需人工反復(fù)推拉機(jī)器調(diào)節(jié)方向，本發(fā)明割草機(jī)內(nèi)的割草機(jī)構(gòu)不會(huì)反復(fù)在同一位置來回運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，整體割草效果也更好。

19、進(jìn)一步，本發(fā)明在判斷所述自行走式割草機(jī)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，包括實(shí)際角加速度α1、實(shí)際加速度a1，還相應(yīng)地根據(jù)角加速度預(yù)設(shè)值α0和加速度預(yù)設(shè)值a0判斷是否發(fā)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的調(diào)整。未達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，判斷割草機(jī)并無行進(jìn)方向或速度上的變化。由此，可避免由于地面凹凸而對(duì)割草機(jī)運(yùn)動(dòng)傳感器所采集的數(shù)據(jù)的干擾，避免誤操作或?qū)Ω畈輽C(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的誤判。使用本發(fā)明技術(shù)的割草機(jī)，通過對(duì)角加速度預(yù)設(shè)值α0和加速度預(yù)設(shè)值a0的預(yù)設(shè)和修正，在遇顛簸路線時(shí)也能保證行進(jìn)方向穩(wěn)定、正直，割草效果更為美觀。

20、再進(jìn)一步，本發(fā)明還在電機(jī)與其連接的驅(qū)動(dòng)輪之間連接有雙向超越離合器。由于雙向超越離合器的主動(dòng)軸連接電機(jī)，從動(dòng)軸連接驅(qū)動(dòng)輪。因此，正常行進(jìn)過程中，通過電機(jī)連接主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)軸，為驅(qū)動(dòng)輪提供雙方向的驅(qū)動(dòng)；在調(diào)整割草機(jī)行進(jìn)時(shí)，電機(jī)所連接的主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速調(diào)整停止不動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸可以由驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)雙方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，平滑變速；主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，人為推動(dòng)割草機(jī)所產(chǎn)生的速度可通過驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)從動(dòng)軸，相對(duì)主動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)同方向超越。由此，電機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，可避免因驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速跟進(jìn)延時(shí)而對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生過大的扭矩，使得割草機(jī)行進(jìn)更為平穩(wěn)，轉(zhuǎn)向或調(diào)速時(shí)驅(qū)動(dòng)輪平滑變速，使得割草機(jī)機(jī)身行進(jìn)更為穩(wěn)定，從而進(jìn)一步提升割草效果。