通過網(wǎng)絡(luò)遠程遙控的割草機的制作方法
【專利摘要】通過網(wǎng)絡(luò)遠程遙控的割草機，包含一般割草機的運動承載結(jié)構(gòu)、動力及傳動系統(tǒng)、割草系統(tǒng)；安裝有攝取外部景象的攝像模塊；安裝有跟外界交換數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，其中數(shù)據(jù)所指包括攝像視頻和外部遙控指令，數(shù)據(jù)以數(shù)字電信號的方式存在；安裝有操縱動力及傳動系統(tǒng)、割草系統(tǒng)、攝像模塊、以及通訊模塊進行運轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)交換的控制模塊，包含遙控指令執(zhí)行電路，該電路以遙控指令為輸入，以動力控制信號和割草控制信號為輸出，相應(yīng)控制動力及傳動系統(tǒng)和割草系統(tǒng)的運行。本實用新型實現(xiàn)了割草機的遠程遙控，使用者可以在互聯(lián)網(wǎng)的任意一個節(jié)點上通過網(wǎng)端遙控器操縱割草機。
【專利說明】
通過網(wǎng)絡(luò)遠程遙控的割草機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 通過網(wǎng)絡(luò)遠程遙控的割草機屬于機電一體化技術(shù)，又是一項物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 從市場的角度看，割草機分為家用和商用，根據(jù)操控方式的不同，它們目前都存在 傳統(tǒng)割草機和機器人割草機兩個方向。傳統(tǒng)割草機基本分為電動和油氣驅(qū)動兩類，均需人 員現(xiàn)場操控機器進行移動和割草，其割草方式有轉(zhuǎn)盤式、滾筒式、往復(fù)式、懸掛式等。機器人 割草機基本是電動，可以完全不需要人員干預(yù)進行運動和割草，但價格遠高于傳統(tǒng)割草機， 而且其自身技術(shù)特別是導(dǎo)航方面尚處于完善階段。機器人割草機一般采用轉(zhuǎn)盤式割草。
[0003] 遙控割草機是上述二者之間的一個中間類型，它通過遙控的方式來操縱割草機進 行運動和割草。中國專利CN201020283771.3(2010，安繼榮）、中國專利CN201220034579.X (2012,汪賢女）、中國專利CN201510540979.6(2015,王大恒)分別公開了一種采用無線電遙 控的割草機產(chǎn)品方案，通過類似玩具遙控汽車的手持遙控器，使用者可以進行家用轉(zhuǎn)盤式 割草機的無線操縱。
[0004] 無線電遙控使用開放頻段載波，常用的是中國315mHz或者歐美433mHz。雖然這一 開放頻段可以不必經(jīng)過"無線電管理委員會"審批而自由使用，但設(shè)備發(fā)射功率必須小于10 毫瓦、覆蓋范圍必須小于100米。除了空間限制，采用無線電遙控還無法進行遙控器和遙控 割草機的雙向通訊，所以它限定操作人員要在現(xiàn)場一邊觀察一邊遙控機器，不適合視線阻 隔的應(yīng)用場合，而且人員不能真正從現(xiàn)場解脫出來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 通過網(wǎng)絡(luò)遠程遙控的割草機，包含一般割草機的運動承載結(jié)構(gòu)、動力及傳動系統(tǒng)、 割草系統(tǒng);安裝有攝取外部景象的攝像模塊;安裝有跟外界交換數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，其中 數(shù)據(jù)所指包括攝像視頻和外部遙控指令，數(shù)據(jù)以數(shù)字電信號的方式存在;安裝有操縱動力 及傳動系統(tǒng)、割草系統(tǒng)、攝像模塊、以及通訊模塊進行運轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)交換的控制模塊，包含遙 控指令執(zhí)行電路，該電路以遙控指令為輸入，以動力控制信號和割草控制信號為輸出，相應(yīng) 控制動力及傳動系統(tǒng)和割草系統(tǒng)的運行。
[0006] 上述網(wǎng)絡(luò)是局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、虛擬專屬網(wǎng)、或者它們當(dāng)中兩種以上的疊加或聯(lián)合。
[0007] 上述攝像模塊中的鏡頭可以是紅外夜視鏡頭。
[0008] 上述動力及傳動系統(tǒng)中的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向機構(gòu)可以由左驅(qū)動輪及其左驅(qū)動馬達、右驅(qū) 動輪及其右驅(qū)動馬達構(gòu)成；則上述控制模塊還相應(yīng)包含雙刀雙擲左驅(qū)開關(guān)電路和雙刀雙 擲右驅(qū)開關(guān)電路，分別控制左驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn);則上述動力控制信號 的構(gòu)成相應(yīng)包括左輪驅(qū)動信號和右輪驅(qū)動信號，分別控制左驅(qū)開關(guān)和右驅(qū)開關(guān)上擲、下擲、 空擲三個狀態(tài)的切換。
[0009] 上述動力及傳動系統(tǒng)可以是直流電動機系統(tǒng)，即上述各驅(qū)動馬達可以是直流電動 機;則上述各雙刀雙擲開關(guān)的動態(tài)端和對應(yīng)的電動機串聯(lián)成回路，在動力控制信號控制下 為電動機電樞兩極提供正向電源、反向電源、或者高阻態(tài)或零電勢差。
[0010] 上述控制模塊還包含割草開關(guān)電路來控制割草系統(tǒng)中割草馬達的轉(zhuǎn)動和不轉(zhuǎn)，而 上述割草控制信號控制割草開關(guān)的接通或斷開。
[0011] 上述各開關(guān)電路分別可以是繼電器、可控硅開關(guān)電路、CMOS開關(guān)電路、或者TTL開 關(guān)電路中的一種或多種的組合。
[0012] 本發(fā)明可以采用普通割草機三輪框架、四輪框架、或履帶框架等的任一種運動承 載結(jié)構(gòu)，可以采用電動或油氣動力等任一種動力及傳動系統(tǒng)，也可以采用轉(zhuǎn)盤式、滾筒式、 或往復(fù)式任一種割草方式。運動承載結(jié)構(gòu)、動力及傳動系統(tǒng)、割草方式的選擇對本發(fā)明的方 案無本質(zhì)影響，三個維度上任一類型割草機均可以施行本發(fā)明的技術(shù)方案，實現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò) 的遠程遙控。
[0013] 在本發(fā)明的前端安裝有一個具有紅外夜視功能的攝像模塊400。攝像模塊可以正 對前方固定安裝，鏡頭前傾以使豎向視角覆蓋靠近前輪230的前方地面。在實際應(yīng)用中如果 鏡頭視角無法同時滿足多個限定條件，比如當(dāng)需要后向視野或全景視角，則可以在需要的 位置加裝攝像模塊來擴展水平或豎向視角。攝像模塊也可以坐于一個具有上下左右搖頭功 能的云臺上，然后將云臺安裝于本發(fā)明上。
[0014] 本發(fā)明內(nèi)置有包含天線在內(nèi)的通訊模塊3 10,用以連接局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng) (Internet)、虛擬專屬網(wǎng)（VPN)、或者它們當(dāng)中兩種以上的疊加或聯(lián)合的情況。所以根據(jù)實 際需要其連網(wǎng)方式采用11^^/1丨^、36、3.56、3.756、46、或￥?_勺一種或幾種，技術(shù)協(xié)議相 應(yīng)采用如下標準的一個或多個 ：IEEE 802·ll、頂T-2000、IMTAdvanced、LTE、LTE-A、WiMAX、 WiMAX-R2、VPN-PPTP、VPN-L2TP、VPN-SSTP、VPN-IPs ec。
[00?5]網(wǎng)端遙控器是一個軟件，安裝于運行安卓（Android)、iOS、MacOS、黑莓 (BlackBerry)OS、Linux或Windows等操作系統(tǒng)的智能手機、iPod、智能穿戴設(shè)備、平板電腦、 電視機頂盒、或計算機等智能計算設(shè)備。網(wǎng)端遙控器實現(xiàn)兩大功能:接收本發(fā)明的視頻并放 映，傳遞操作人員輸入的遙控指令給本發(fā)明。
[0016] 通過網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)端遙控器和本發(fā)明建立虛擬通訊路徑。網(wǎng)端遙控器和本發(fā)明可以通 過域名解析分別找到并登錄一個預(yù)設(shè)的服務(wù)器，然后通過服務(wù)器建立間接通訊路徑。如果 本發(fā)明連入互聯(lián)網(wǎng)并且擁有一個靜態(tài)IP地址或域名，或者當(dāng)網(wǎng)端遙控器和本發(fā)明處于同 一網(wǎng)段，比如同一局域網(wǎng)，那么網(wǎng)端遙控器可以通過IP地址、域名或路由器中的登錄名找到 本發(fā)明并建立直接通訊路徑。
[0017] 攝像模塊400攝取的視頻數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)通道410到達通訊模塊310,再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸給 網(wǎng)端遙控器進行顯示。使用者操作網(wǎng)端遙控器，觀察視頻并輸入遙控指令。通訊模塊310通 過網(wǎng)絡(luò)接收網(wǎng)端遙控器發(fā)出的遙控指令?？刂颇K300是遙控的執(zhí)行機構(gòu)，將遙控指令解析 成電路控制信號去控制各個部件。
[0018] 割草控制信號132控制割草開關(guān)131的開啟和閉合，使割草馬達130轉(zhuǎn)動或不轉(zhuǎn)。左 輪驅(qū)動信號213控制雙刀雙擲左驅(qū)開關(guān)212的閉合方向：上擲、下擲或空擲，從而使左馬達 211向前轉(zhuǎn)、向后轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)，相應(yīng)使左輪210前進、后退或停止。右輪驅(qū)動信號223控制雙刀雙 擲右驅(qū)開關(guān)222的閉合方向：上擲、下擲或空擲，從而使右馬達221向前轉(zhuǎn)、向后轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)，相 應(yīng)使右輪220前進、后退或停止。左輪和右輪動作的組合形成本發(fā)明的前進、后退、前趨左 轉(zhuǎn)、原地左轉(zhuǎn)、后撤左轉(zhuǎn)、前趨右轉(zhuǎn)、原地右轉(zhuǎn)、后撤右轉(zhuǎn)、或駐停動作，其中各種左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn) 的具體動作分解如下表：
[0020] 割草開關(guān)131、左驅(qū)開關(guān)212、右驅(qū)開關(guān)222的實現(xiàn)采用繼電器、可控硅開關(guān)、CMOS開 關(guān)電路、或者TTL開關(guān)電路等技術(shù)的一種或多種手段的結(jié)合。
[0021] 本發(fā)明可以加裝調(diào)整攝像模塊取景方向的云臺，同時增加對云臺的控制電路，并 在網(wǎng)端遙控器上增加操縱云臺的遙控指令。本發(fā)明攝像模塊可以采用電動光學(xué)變焦鏡頭， 同時增加執(zhí)行鏡頭推拉的控制電路，并在網(wǎng)端遙控器上增加鏡頭推拉的遙控指令。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：
[0023](一）、真正的遠程遙控:操作人員可以通過網(wǎng)端遙控器在網(wǎng)絡(luò)空間的任意一個節(jié) 點上察看本發(fā)明拍攝的視頻，并遙控本發(fā)明的運動和割草，不因視線阻隔而失能。如果本發(fā) 明接入的是互聯(lián)網(wǎng)，那么操作人員可以在世界上的任何地方進行操縱。比如在有網(wǎng)絡(luò)覆蓋 的牧場，操作人員可以在控制室里操縱割草機群在廣闊的牧場進行割草作業(yè)。
[0024](二）、可以擔(dān)當(dāng)家庭戶外安全監(jiān)控任務(wù):通過網(wǎng)絡(luò)遙控本發(fā)明，設(shè)備主人可以在晚 上從室內(nèi)觀察戶外的紅外夜視多角度視頻，或離家遠行的時候通過視頻掌握家園的安全情 況。如果加裝運動傳感器(motion sensor)，可以按條件觸發(fā)并推送視頻信息給設(shè)備主人的 智能計算設(shè)備，比如手機，從而強化本發(fā)明的安全監(jiān)控能力。
[0025](三）、增加的成本易于控制:視頻功能和網(wǎng)絡(luò)功能都已經(jīng)成為模塊化、微型化、多 樣化的商品，在市場上可以分別選型、采購、和集成。本發(fā)明的產(chǎn)品方案可以基于簡潔易用 的入門要求，也可以基于功能豐富穩(wěn)健的高端要求。
【附圖說明】
[0026]圖1表達的是本發(fā)明采用三輪運動承載結(jié)構(gòu)、電驅(qū)動、輪盤割草方式時的俯視圖疊 加電路控制邏輯的示意圖，其中割草機的機殼101后部被剖開表現(xiàn)其內(nèi)部控制邏輯。在安全 罩110下面，割草馬達130帶動刀片120旋轉(zhuǎn)割草;左馬達211驅(qū)動左輪210轉(zhuǎn)動，右馬達221驅(qū) 動右輪220轉(zhuǎn)動;位于前端的輪子是一個從動萬向輪230;控制電路300控制上述三個馬達的 轉(zhuǎn)動方向和啟止。
[0027]圖2表達的是本發(fā)明的一個系統(tǒng)實施邏輯圖。本發(fā)明100通過網(wǎng)絡(luò)500和網(wǎng)端遙控 器600建立通訊連接，使用者通過網(wǎng)端遙控器察看本發(fā)明攝像模塊400攝取的景象，并操縱 本發(fā)明的運動和割草。
[0028]圖3表達的是本發(fā)明具體實施中攝像模塊400固定安裝時鏡頭前傾角度的計算。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù) 人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。
[0030]運動承載結(jié)構(gòu)、動力及傳動系統(tǒng)、割草方式的選擇對本發(fā)明的方案無本質(zhì)影響，這 三個維度上任一類型割草機均可以施行本發(fā)明的技術(shù)方案，實現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)的遠程遙控。圖1 和圖2以三輪框架電動輪盤式割草機為基礎(chǔ)來說明和解釋本實施例和本發(fā)明，并不代表本 發(fā)明受限于這一款式。
[0031]如圖1和圖3,本實施例內(nèi)置一個具有紅外夜視功能的1/3〃CCD 2.8mm定焦攝像模 塊400，鏡頭豎向視角Θ~80°、最佳視距D~5.6米，正對前方固定安裝在本發(fā)明的最前端，距 地面高度h~50厘米。因為期望最佳視距上物體可視高度Η~2米，于是攝像模塊400鏡頭的 前傾角度λ~Θ/2-180 · arCtan(1.5/5.6)Ai~25°。進一步可以算出鏡頭視角覆蓋的地面近 點位置d~23厘米，即鏡頭垂線前方約23厘米處地面。如果采用光學(xué)變焦鏡頭，計算中豎向 視角Θ和最佳視距D均應(yīng)取值近焦時數(shù)據(jù)。
[0032]如圖1和圖2,本實施例控制模塊300選用深圳華禹工控科技有限公司生產(chǎn)的一款 基于中國臺灣聯(lián)發(fā)科MTK6572處理器的安卓設(shè)備模塊，它包含一個Wi-Fi組件和一個W-CDMA3G組件，構(gòu)成通訊模塊310。本實施例自身形成一個安卓設(shè)備，并采用防水設(shè)計。本實施 例可以通過Wi-Fi接入局域網(wǎng)，如果該局域網(wǎng)已經(jīng)接入互聯(lián)網(wǎng)，則本發(fā)明可以進一步連接互 聯(lián)網(wǎng)。如果沒有可用的Wi-Fi，本實施例可以用3G方式連接互聯(lián)網(wǎng)。所以網(wǎng)絡(luò)500所指包括 局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。
[0033]網(wǎng)端遙控器600是一個軟件，本實施例情況下是安裝并運行于安卓設(shè)備、蘋果設(shè)備 或Windows設(shè)備上的一個應(yīng)用。網(wǎng)端遙控器實現(xiàn)兩大功能:接收本發(fā)明的視頻并放映，傳遞 操作人員輸入的遙控指令給本發(fā)明。
[0034] 通過網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)端遙控器600和本實施例100建立虛擬通訊路徑。網(wǎng)端遙控器和本發(fā) 明可以通過域名解析分別找到并登錄一個預(yù)設(shè)的服務(wù)器550,然后通過服務(wù)器建立間接通 訊路徑530。如果本發(fā)明連入互聯(lián)網(wǎng)并且擁有一個靜態(tài)IP地址或域名，或者當(dāng)網(wǎng)端遙控器和 本發(fā)明處于同一網(wǎng)段，比如同一局域網(wǎng)，那么網(wǎng)端遙控器可以通過IP地址、域名或路由中的 登錄名找到本發(fā)明并建立直接通訊路徑520。
[0035]攝像模塊400攝取的視頻數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)通道410到達通訊模塊310,再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸給 網(wǎng)端遙控器600進行顯示。
[0036]使用者操作網(wǎng)端遙控器600,觀察視頻并輸入遙控指令:選擇上箭頭621、下箭頭 622、左箭頭623、右箭頭624指示本發(fā)明100分別做前進、后退、原地左轉(zhuǎn)、原地右轉(zhuǎn)的運動， 同時選擇上并左箭頭表示做前趨左轉(zhuǎn)、上并右箭頭做前趨右轉(zhuǎn)、下并左箭頭做后撤左轉(zhuǎn)、下 并右箭頭做后撤右轉(zhuǎn)，不選任何箭頭表示讓本發(fā)明停止移動，點選割草圖標630指示本發(fā)明 啟動或停止割草。如果安裝網(wǎng)端遙控器的安卓設(shè)備或i〇S設(shè)備具有重力、水平等傳感器，則 可以通過設(shè)備的前后左右側(cè)傾動作來表達箭頭方向的選擇。所有這些遙控指令通過網(wǎng)絡(luò) 500反饋給通訊模塊310,然后經(jīng)控制模塊300解析成電路控制信號。
[0037]割草控制信號132控制割草開關(guān)131的開啟和閉合，使割草馬達130轉(zhuǎn)動或不轉(zhuǎn)。左 輪驅(qū)動信號213控制雙刀雙擲左驅(qū)開關(guān)212的閉合方向：上擲、下擲或空擲，從而使左馬達 211向前轉(zhuǎn)、向后轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)，相應(yīng)使左輪210前進、后退或停止。右輪驅(qū)動信號223控制雙刀雙 擲右驅(qū)開關(guān)222的閉合方向：上擲、下擲或空擲，從而使右馬達221向前轉(zhuǎn)、向后轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)，相 應(yīng)使右輪220前進、后退或停止。左輪和右輪動作的組合形成本發(fā)明的前進、后退、前趨左 轉(zhuǎn)、原地左轉(zhuǎn)、后撤左轉(zhuǎn)、前趨右轉(zhuǎn)、原地右轉(zhuǎn)、后撤右轉(zhuǎn)、或駐停動作。
[0038] 割草開關(guān)131、左驅(qū)開關(guān)212、右驅(qū)開關(guān)222的實現(xiàn)采用繼電器、可控硅開關(guān)、CMOS開 關(guān)電路、或者TTL開關(guān)電路等技術(shù)的一種或多種手段的結(jié)合。
【主權(quán)項】
1. 通過網(wǎng)絡(luò)遠程遙控的割草機，包含一般割草機的運動承載結(jié)構(gòu)、動力及傳動系統(tǒng)、割 草系統(tǒng)，其特征在于： C01:安裝有攝取外部景象的攝像模塊； C02:安裝有跟外界交換數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通訊模塊，其中數(shù)據(jù)所指包括攝像視頻和外部遙控 指令，數(shù)據(jù)以數(shù)字電信號的方式存在； C03:安裝有操縱動力及傳動系統(tǒng)、割草系統(tǒng)、攝像模塊、以及通訊模塊進行運轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù) 交換的控制模塊，包含遙控指令執(zhí)行電路，該電路以遙控指令為輸入，以動力控制信號和割 草控制信號為輸出，相應(yīng)控制動力及傳動系統(tǒng)和割草系統(tǒng)的運行。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過網(wǎng)絡(luò)遠程遙控的割草機，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)是局域 網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、虛擬專屬網(wǎng)、或者它們當(dāng)中兩種以上的疊加或聯(lián)合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過網(wǎng)絡(luò)遠程遙控的割草機，其特征在于，在特征C01中，攝像 模塊中的鏡頭可以是紅外夜視鏡頭。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過網(wǎng)絡(luò)遠程遙控的割草機，其特征在于，所述動力及傳動系 統(tǒng)中的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向機構(gòu)可以由左驅(qū)動輪及其左驅(qū)動馬達、右驅(qū)動輪及其右驅(qū)動馬達構(gòu)成； 而所述控制模塊還相應(yīng)包含雙刀雙擲左驅(qū)開關(guān)電路和雙刀雙擲右驅(qū)開關(guān)電路，分別控制左 驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn);而所述動力控制信號的構(gòu)成相應(yīng)包括左輪驅(qū)動信 號和右輪驅(qū)動信號，分別控制左驅(qū)開關(guān)和右驅(qū)開關(guān)上擲、下擲、空擲三個狀態(tài)的切換。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的通過網(wǎng)絡(luò)遠程遙控的割草機，其特征在于，所述動力及傳動系 統(tǒng)可以是直流電動機系統(tǒng)，即所述各驅(qū)動馬達可以是直流電動機;所述各雙刀雙擲開關(guān)的 動態(tài)端和對應(yīng)的電動機串聯(lián)成回路，在動力控制信號控制下為電動機電樞兩極提供正向電 源、反向電源、或者高阻態(tài)或零電勢差。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過網(wǎng)絡(luò)遠程遙控的割草機，其特征在于，所述控制模塊還包 含割草開關(guān)電路來控制割草系統(tǒng)中割草馬達的轉(zhuǎn)動和不轉(zhuǎn)，而所述割草控制信號控制割草 開關(guān)的接通或斷開。7. 根據(jù)權(quán)利要求4、5或6任一項所述的通過網(wǎng)絡(luò)遠程遙控的割草機，其特征在于，所述 各開關(guān)電路分別可以是繼電器、可控硅開關(guān)電路、CMOS開關(guān)電路、或者TTL開關(guān)電路中的一 種或多種的組合。
【文檔編號】H04N7/18GK205667123SQ201620146852
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年2月26日
【發(fā)明人】許小敏
【申請人】許小敏