專利名稱：太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利提供了一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)，它屬于生產(chǎn)機(jī)具的發(fā)明領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)，節(jié)能、環(huán)保，倡導(dǎo)綠色生活已成為新時(shí)代的主題。隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加快，人們對(duì)能源的需求越來(lái)越大。大量化學(xué)燃料的使用，導(dǎo)致了能源的迅速短缺和環(huán)境污染日益突出。近年來(lái)，太陽(yáng)能的應(yīng)用與普及、草坪綠地面積的不斷增長(zhǎng)，促使割草機(jī)行業(yè)不斷改進(jìn)和更新。目前，市場(chǎng)上銷售的割草機(jī)大都用柴油或汽油提供動(dòng)力，并靠人力推動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)操作，雖可以完成對(duì)大面積草坪的修整，但存在污染環(huán)境、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性低(如有操作者緊握割草機(jī)扶手，在摔倒時(shí)割草機(jī)壓到操作者的腳上而造成人身傷害)、噪音大等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利的目的在于克服與改進(jìn)上述缺點(diǎn)，而設(shè)計(jì)的一種利用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)、人工遠(yuǎn)距離遙控、切割/收集一體化的割草機(jī).該割草機(jī)利用太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能以作為整機(jī)正常運(yùn)行的動(dòng)力能源，保證割草機(jī)的正常運(yùn)行；通過(guò)采用無(wú)線遙控操作代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工手推式操作方式，并以STC89C52單片機(jī)為控制核心部件，采用C語(yǔ)言編程， 實(shí)現(xiàn)對(duì)草坪修整機(jī)的遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)控制；通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)割草機(jī)的切割及收集方式，設(shè)計(jì)出切割-收集一體化裝置，利用刀片旋轉(zhuǎn)的離心力作用，將割下的草甩到收集箱，提高了工作效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明專利采用的技術(shù)方案如下本裝置采用MV/60W多晶硅材料的太陽(yáng)能電池板利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理作為整體裝置正常運(yùn)行的動(dòng)力能源，多晶硅材料穩(wěn)定性好，在高溫條件下不易發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)；具有強(qiáng)的光吸收型，它具有一定的電導(dǎo)率以降低電池內(nèi)阻提高轉(zhuǎn)換效率；另外，多晶硅材料的太陽(yáng)能電池板比單晶硅以及薄膜太陽(yáng)能電池板價(jià)格低廉，成本低。同時(shí)為了解決本裝置在長(zhǎng)時(shí)間或陰雨天工作時(shí)電量不足的問(wèn)題，我們采用鉛酸蓄電池作為剩余能源儲(chǔ)備裝置。在選擇鉛酸蓄電池的電池容量中，采用公式(1)
Q= Qi! U ^iN ^C -----------------------------------------------------
----------公式(1)
式中，Q為蓄電池的容量(Ah)，N為連續(xù)無(wú)日射保障天數(shù)(d)，U為系統(tǒng)的電壓，C為蓄電池的放電深度，一般為50 80%，Ql為割草機(jī)每天的耗電量(用電表測(cè)得)，已知太陽(yáng)能割草機(jī)選用的是鉛酸蓄電池，放電深度取75%，代入公式(1)得Q=15Ah ；則選擇蓄電池的額定電壓為12V，額定容量為12AH，其中割草機(jī)的負(fù)載電壓為MV，因此選用的電池電壓也需要MV，即需要2個(gè)鉛酸蓄電池串聯(lián)即可獲得2X 12V44V的電壓。為了合理選用光伏電池和蓄電池，有必要對(duì)它們進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算校核，以進(jìn)一步了解系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的情況，保證太陽(yáng)能電池組件的設(shè)計(jì)和蓄電池可以協(xié)調(diào)工作。1)校核太陽(yáng)能電池組件的工作電流
已知山東地區(qū)的太陽(yáng)能電池方陣面上全年輻射量為ISOkcal/cm2，全年峰值日照時(shí)數(shù)為180000 XO. 0116=2088h，因此平均每日峰值日照時(shí)數(shù)為2088/365=5. 72h/d
每日太陽(yáng)能割草機(jī)負(fù)載的耗電量為90Wh / MV=3.75Ah。則所需太陽(yáng)能電池組件的總充電電流為 3. 75Ah X 1. 0249/ (5. 72X0.9X0. 8) =0. 93A
式中，1. 0249為修正系數(shù)KD，0. 9為蓄電池的庫(kù)侖充電效率，0. 8為逆變器的效率。由上式計(jì)算結(jié)果知，太陽(yáng)能電池組件的總充電電流0. 93小于太陽(yáng)能電池組件的峰值電流 0. 97A，符合太陽(yáng)能電池組件的要求，不會(huì)對(duì)太陽(yáng)能電池組件造成損壞；
2)校核蓄電池平均每天的放電深度，保證蓄電池不會(huì)過(guò)放電；對(duì)蓄電池日放電深度的校核，采用公式(2):
蓄電池日放電深度的校核公式(2)為
α =Qt/Q0 --------------------------------------------------------------
-------公式(2)
式中隊(duì)一草坪割草裝置的日負(fù)載(取3.75Ah)
Qtl—蓄電池的總?cè)萘?取額定容量為12Ah) 已知太陽(yáng)能割草機(jī)的日負(fù)載為3. 75Ah，選用的蓄電池的容量為18Ah，則平均每天的放電深度校核計(jì)算如下3. 75Ah / 18Ah=0. 21<0. 75 所以該系統(tǒng)中蓄電池不會(huì)過(guò)放電。對(duì)太陽(yáng)能支撐架以及有機(jī)玻璃板材料的選取，太陽(yáng)能支撐架采用型號(hào)為不銹鋼型材，其厚度為3mm，采用不銹鋼型材不僅能明顯地減少原材料和人工的消耗、減低經(jīng)濟(jì)成本；殘余應(yīng)力低、外觀和表面質(zhì)量好，型材上設(shè)有許多安裝孔，可根據(jù)需要靈活的安裝和拆卸。型材做成的支撐架用來(lái)支撐太陽(yáng)能電池板，將型材26用螺栓將支撐架16與割草機(jī)的機(jī)身部位3的支撐板2連接，由型材18、19、25、26、27做成支撐架16支撐太陽(yáng)能電池板20， 用螺栓23、27將太陽(yáng)能電池板20與支撐架16連接，而支撐架安放在行走小車上面的支撐板2上，通過(guò)型材下部的螺栓將支撐架16與割草機(jī)的機(jī)身部位3的支撐板2連接，用螺栓將太陽(yáng)能電池板20與支撐架16連接，支撐架16兩側(cè)分別采用平行四桿機(jī)構(gòu)，以通過(guò)型材的前后擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板20的擺動(dòng)，可以根據(jù)太陽(yáng)光與地面的傾斜角來(lái)適當(dāng)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板20的斜度，增大了受光面積，提高了太陽(yáng)能的利用效率；支撐架16上面安裝有機(jī)玻璃板，太陽(yáng)能電池板20上部采用無(wú)色透明的有機(jī)玻璃罩1，用有機(jī)玻璃膠把罩頂和一邊側(cè)板粘合(前側(cè)板通過(guò)螺栓固定在支撐架上)，而有機(jī)玻璃的另一側(cè)也與后側(cè)板粘結(jié)(后側(cè)板通過(guò)連接塊與連接，該連接塊可以沿型材滑動(dòng)，這樣通過(guò)有機(jī)玻璃和前后側(cè)板就形成了一個(gè)半橢球形空間，增大了太陽(yáng)能電池板20的采光面積，提高了太陽(yáng)能的利用效率。利用金屬膠把有機(jī)玻璃制成的左右側(cè)板分別與頂部有機(jī)玻璃粘合(左右側(cè)板可隨頂部側(cè)板運(yùn)動(dòng))，操作者可以從側(cè)面調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板的傾斜度。與一般的玻璃板相比，有機(jī)玻璃板材透光率高，可達(dá)到92%以上，而且其耐候性強(qiáng)，對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，即使長(zhǎng)時(shí)間日光照射時(shí)性能也不會(huì)發(fā)生改變，長(zhǎng)時(shí)間使用對(duì)人體也不會(huì)產(chǎn)生危害?？刂葡到y(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)44作為核心部件，利用Keil軟件采用C語(yǔ)言編程， 采用紅外遙控，紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片進(jìn)行控制操作，當(dāng)按下遙控器48按鍵后，遙控器48發(fā)射紅外線并編譯成遙控碼，該遙控碼具有以下特征采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0. 565ms,間隔0. 56ms，周期為1. 125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”;以脈寬為0. 565ms,間隔1. 685ms，周期為2. 25ms的組合表示二進(jìn)制的“ 1 ”，遙控編碼是連續(xù)的32位二進(jìn)制碼組，其中前16位為用戶識(shí)別碼，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾；后16位包括8位操作碼(功能碼)及其反碼。遙控器48在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進(jìn)制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時(shí)間隨它包含的二進(jìn)制“0”和“1”的個(gè)數(shù)不同而不同，大約在45 63ms之間。接收電路采用集紅外線接收和放大于一體的一體化接收頭，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出TTL電平信號(hào)兼容的所有工作。 一體化接收頭對(duì)外只有3個(gè)引腳0UT、GND、VCC與單片機(jī)44接口相連，其中1號(hào)引腳為脈沖信號(hào)輸出端，直接接單片機(jī)44的IO 口 ；2號(hào)引腳為GND端，接系統(tǒng)的地線數(shù)據(jù)碼 ΚΓΚ8分別通過(guò)0x00，0x01, 0x02, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06,0x07經(jīng)紅外接收頭接收同時(shí)把信號(hào)傳送給單片機(jī)44，將單片機(jī)44的VCC引腳分別與驅(qū)動(dòng)模塊45的A、B的VCC引腳相連， GND引腳分別與驅(qū)動(dòng)模塊45的Α、Β的GND引腳相連，單片機(jī)44的Ρ2. 0、Ρ2. 1、Ρ2· 2、Ρ2· 3、 Ρ2. 4、Ρ2. 5引腳分別與驅(qū)動(dòng)模塊45的A、B的EN、RP麗、LP麗引腳相連；驅(qū)動(dòng)模塊45的 power正、負(fù)引腳通過(guò)熔斷器連接到24V直流電源49的正負(fù)極，驅(qū)動(dòng)模塊45引腳A的正負(fù)極連接到轉(zhuǎn)向電機(jī)39，驅(qū)動(dòng)模塊45的輸出引腳B的正、負(fù)極接驅(qū)動(dòng)電機(jī)30，直流電源49的正、負(fù)極與降壓器46的IN24V的正、負(fù)引腳相連，降壓器46把MV電壓轉(zhuǎn)化為5V電壓，降壓器46的0UT5V通過(guò)接線與單片機(jī)44的DC直流電源49接口相連，割草電機(jī)11通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)47與24V直流電源相連，然后通過(guò)L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊45控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)30、轉(zhuǎn)向電機(jī) 39的轉(zhuǎn)動(dòng)，不僅操作簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)靈活，而且工作效率高，而且降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，安全性能高。
其中控制部分利用C語(yǔ)言編制的程序?yàn)?#include〈reg52· h> #include〈intrins. h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int
sbitEN_A =P2"0;sbitRPWM_A=P2'■1sbitLPWM_A=P2'■2sbitEN_B =P2"3;sbitRPWM_B=P2'■4sbitLPWM_B=P2'■5sbithw=P3"2;sbitJDQ=P3"5;
uchar disdate [8] = {0，0，0，0，0，0，0，0}； uchar a[4]； bit fIag=I；
void delay(uint dat)
{while(dat—)
{
j
ι
ι
void hongwai (void) interrupt 3 { uchar i，j; TLl=O; THl=O; TRl=I;
while (!hw)
{
delay (10)； if (THlMO) return；
}
TRl=O; if(TH1<30) return； THl=O; TRl=I; while(hw) { delay (10)； if(TH1>25) return；
}
for(i=0;i<4;i++)
{
for(j=0;j<8;j++) { THl=O; TRl=I;
while(!hw)
{
delay (10)； if(TH1>15) return；
}
THl=O; while(hw){
delay (10)； if(TH1>15) return；
}
TRl=O;
a[i]=a[i] l; if (THlM) a[i]=a[i]
=a[2]/16; disdate[5]=a[2]%16;
}
if (disdate[4]==l)
{
if (disdate[5]==l)
{
Left_B ()；
}
}
if(disdate[4]==l)
{
if (disdate[5]==9)
{
Right—B()；
}
}
if (disdate[4]==l)
{if(disdate[5]==4)
{
Left_A ()；
}
}
if(disdate[4]==l)
{
if(disdate[5]==6)
{
Right_A()；
}
}
if (disdate[4]==0)
{
if (disdate[5]==8)
{
Stop_A ()；
}
}
if (disdate[4]==0)
{
if (disdate[5]==5)
{
Stop_B 0 ；
}
}
}
}
切割部分，太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)采用圓盤形切割器，利用高速旋轉(zhuǎn)的割刀對(duì)雜草進(jìn)行無(wú)支撐切割。它的工作部件由一個(gè)圓形刀盤9和用螺母連接在刀盤9上的刀片10 組成，在驅(qū)動(dòng)力的作用下，刀片10能夠很容易地將雜草切斷。切割器由刀具及其連接部分組成，刀具包括刀盤9和安裝在刀盤上的刀片10，連接部分包括電機(jī)軸套41、聯(lián)軸器40等。 電機(jī)軸通過(guò)聯(lián)軸器40與電機(jī)軸套41連接以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，軸套41上攻有螺紋，刀盤9通過(guò)上下兩個(gè)螺母8加以緊固，軸套41表面開(kāi)有一個(gè)縱向定位鍵槽43，刀盤9與軸套41用鍵42 配合，鍵42在鍵槽43內(nèi)的位置可滑動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)了刀片10高度的調(diào)節(jié)。該結(jié)構(gòu)方便拆卸更換，不易纏草。通過(guò)在電機(jī)軸套41的外圓弧表面上設(shè)置定位槽與鍵42配合后，就能起到防止刀片10與電機(jī)軸套41之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，并且能夠提高工作效率，保障使用者的安全。為了滿足用戶割草質(zhì)量的要求，在選用割草電機(jī)時(shí)，需要對(duì)電機(jī)的類型和參數(shù)作進(jìn)一步的比較分析，從而尋求最適合太陽(yáng)能割草機(jī)工作要求的電機(jī)。1.割草電機(jī)功率的確定 = VmBLnnooo -------------------------------------------公式(3)
=25. 5ff
式中K —工作時(shí)機(jī)器的前進(jìn)速度(取0.5 m / s) B—機(jī)器割幅(取1)
Ltl+切割每平方米面積雜草所需功，經(jīng)測(cè)定， =200—300J / m2?？紤]到割草機(jī)工作時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)纏草等情況，將加大電機(jī)的負(fù)載，因此選擇電機(jī)功率為35W。2.割草刀片切削刃長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)
設(shè)η為刀片的實(shí)際轉(zhuǎn)速，ν為機(jī)器的行走速度，則刀片旋轉(zhuǎn)半周時(shí)向前移動(dòng)的距離為
a=v/2n -----------------------------------------------公式(4)
=15mm
其中，n=1000(r/min)
v=l. 8 (km/h)。如用L表示刀片刃口的長(zhǎng)度，則有 當(dāng)L>a時(shí)，能夠正常切割草坪；
當(dāng)L<a時(shí)，不能正常切割草坪(非刃口部分參與切割)。因此，選用刀片刃口長(zhǎng)度30mm， 符合理論計(jì)算。3.刀片數(shù)的確定
圓盤式切割器的切割圖是由多條余擺帶所形成的，其帶寬近似為刀片長(zhǎng)度h，刀片數(shù)是根據(jù)割刀進(jìn)距H(圓盤轉(zhuǎn)一周時(shí)機(jī)器前進(jìn)距離)與在一個(gè)進(jìn)距中各刀片余擺帶的縱向
寬度之和而定。由于 H=mh-----------------------------------------公
式(5)
H=60 Vm / η 綜合公式(9) (10)則得
m=60Vm / hn -----------------------------------公式(6)
=3.6 (最小刀片數(shù))
式中
Vm+機(jī)器最大前進(jìn)速度，Vm=L 8Km / h
h—余擺帶縱寬(即刀片工作刃線長(zhǎng)度=0. 03m) η 一割刀轉(zhuǎn)速，n=1000r / min 因此，該裝置選用5片刀，符合理論計(jì)算。
4.刀片的選材及安裝
刀片10在工作過(guò)程中，需要高的強(qiáng)度和韌性。因此刀片10材料選用20#鋼進(jìn)行低碳馬氏體淬火，提高了刀片10的耐磨性和抗變形能力。此外，鋒利的刀片10的刃口不僅能減小刀片10的受力，還能使被切割的草茬獲得較高的平滑度，而鈍的刃口增大了刀片10與草之間的阻力，降低了切割效率，還會(huì)使草茬分叉、粗糙不平。因此，保持刃口的鋒利也是非常重要的。同時(shí)，刀片10均勻的布置在刀盤9上，即五個(gè)刀片的間隔均為72度。刀片10在工作時(shí)轉(zhuǎn)速很高，其上每個(gè)微小質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的離心慣性力若不能相互抵消，離心慣性力作用到刀片上，引起振動(dòng)，產(chǎn)生噪音，加速磨損，將大大縮短了刀片10的壽命。而采用這種安裝方式，就可以減小因質(zhì)量分布不均而造成的振動(dòng)，保護(hù)了刀具，減小了噪音，使割草過(guò)程運(yùn)行更加平穩(wěn)。
5.收集部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的集草方式一般由割草機(jī)直接拖動(dòng)集草袋，這樣不僅不安全，如人踩到集草袋上造成摔傷，而且工作時(shí)摩擦力很大，過(guò)多地消耗了割草機(jī)的功率，故該草坪割草機(jī)的收集裝置采用推拉式。收集箱支撐架7通過(guò)螺栓聯(lián)接固定于割草機(jī)機(jī)身3上，支撐架7選用帶安裝孔的角鋼材料，便于固定，收集箱6像抽屜一樣安放在收集箱支撐架7上，僅收集箱6的下底面與支撐架7接觸，因此收集箱6可自由推拉，當(dāng)雜草集滿收集箱6時(shí)，方便清理，因收集箱支撐架7的兩塊底面支撐板與地面有一個(gè)3°的傾斜角，使收集箱6受一個(gè)傾斜的重力， 故在工作過(guò)程中不會(huì)掉出。收集箱6通過(guò)框架結(jié)構(gòu)固定安裝在機(jī)身上，通過(guò)調(diào)節(jié)前后框桿的高度差可以調(diào)節(jié)收集箱的傾斜角度，以便調(diào)節(jié)割草器割草空間和割下雜草的儲(chǔ)存容積。 利用刀盤()旋轉(zhuǎn)的離心力作用將雜草甩進(jìn)收集箱6，可以對(duì)雜草的收集，實(shí)現(xiàn)了切割-收集一體化。6.收集部分的材料選擇
考慮到整體的重量，集草箱6采用1. 5mm厚的鋁合金板件拼接而成，板件之間采用螺栓連接，支撐架7采用型號(hào)為Z 3#的角鋼，采用該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是使用方便，易操作，并且鋁合金材料強(qiáng)度適中、比重小，也便于拆卸，能滿足設(shè)計(jì)的質(zhì)量和剛度要求。


本裝置的能源動(dòng)力系統(tǒng)采用太陽(yáng)能電池板20的光伏發(fā)電原理，當(dāng)光線照射太陽(yáng)電池板20的表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了躍遷，成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程，也就是光生伏特效應(yīng)。在光生伏特效應(yīng)的作用下，太陽(yáng)能電池板20的兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，將光能轉(zhuǎn)換成電能，是能量轉(zhuǎn)換的器件(太陽(yáng)能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池和非晶硅太陽(yáng)能電池)。若干太陽(yáng)能電池組件整體固定連接在一起，按電池陣列的方式排布，引線采用并聯(lián)或串聯(lián)的方式將電池組件產(chǎn)生的直流電并配合蓄電池等為草坪割草機(jī)提供動(dòng)力。當(dāng)光照充足時(shí)，首先由太陽(yáng)能電池板20將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，再由太陽(yáng)能充放電控制器對(duì)轉(zhuǎn)化的電能進(jìn)行收集和分配，其中太陽(yáng)能充放電控制器可智能調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板20的工作電壓，使太陽(yáng)能電池板20始終保持工作在最大功率點(diǎn)，對(duì)太陽(yáng)能電池板20發(fā)電功率的利用率提高了 10—30%，同時(shí)太陽(yáng)能控制器還具備完善的控制和保護(hù)功能，它可以防止鉛酸蓄電池12過(guò)度充電、防止鉛酸蓄電池12過(guò)度放電、防止夜間鉛酸蓄電池12向太陽(yáng)能電池板20反向放電、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、電池防反等作用。通過(guò)太陽(yáng)能控制器收集和分配的電能既可以帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)30、轉(zhuǎn)向電機(jī)39以及割草電機(jī)11的轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)又可以把多余的電能儲(chǔ)存到鉛酸蓄電池12中；當(dāng)光照不足時(shí)，主要由鉛酸蓄電池12中儲(chǔ)存的電能為各個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力；控制部分由遙控器48發(fā)射紅外線并進(jìn)行編碼，通過(guò)降壓器46將24V直流電壓降為5V電壓，為單片機(jī)44提供能源，通過(guò)遙控器 48發(fā)出的紅外線，經(jīng)1838紅外接收頭接收、解碼并把相應(yīng)的方波信號(hào)輸送給單片機(jī)44，再由單片機(jī)44通過(guò)L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊45控制各個(gè)電機(jī)的起、停和正、反轉(zhuǎn)。從而實(shí)現(xiàn)整體裝置的前進(jìn)、后退、拐彎及變速等操作；收集部分由于電機(jī)主軸帶動(dòng)刀片10高速旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，充分利用離心力的作用，將割下的雜草甩到收集箱6，實(shí)現(xiàn)雜草的收集，既減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，又提高了工作效率。
結(jié)合附圖及實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明專利太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)的具體結(jié)構(gòu)特征。圖1 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)主視圖； 圖2 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)控制電路接線圖； 圖3 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)太陽(yáng)能電池板及支撐架俯視圖； 圖4 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)切割部位主視圖； 圖5 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)收集部位的立體視圖； 圖6 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)收集部位的俯視圖； 圖7 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)減速箱正視圖； 圖8 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)減速箱左視圖； 圖9 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)前輪轉(zhuǎn)向減速箱正視圖； 圖10 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)前輪轉(zhuǎn)向減速箱左視圖；
具體實(shí)施例方式
1 一太陽(yáng)能電池板罩2—支撐板3—割草機(jī)機(jī)身4一后輪5—后輪輪軸6—收集箱 7—收集箱支撐架8—緊固螺母9一刀盤10—刀片11 一割草電機(jī)12—鉛酸蓄電池13— 前輪14一前輪輪軸15—轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)16—太陽(yáng)能板固定支架17—支撐架螺栓①18 —支撐架螺栓② 19一太陽(yáng)能板支撐架①20—太陽(yáng)能電池板21—支撐架螺栓③ 22—太陽(yáng)能板支撐架② 23—太陽(yáng)能板緊固螺栓① 24—太陽(yáng)能板支撐架③ 25—太陽(yáng)能板支撐架④ 26—支撐架螺栓④ 27—太陽(yáng)能板緊固螺栓② 觀一驅(qū)動(dòng)減速箱箱蓋 ① 四一驅(qū)動(dòng)減速箱箱蓋② 30—驅(qū)動(dòng)電機(jī) 31—齒輪① 32—齒輪② 33—齒輪③ 34—轉(zhuǎn)向減速箱箱蓋① 35—轉(zhuǎn)向減速箱箱蓋② 36—齒輪④ 37—齒輪⑤ 38—齒輪 ⑥ 39—轉(zhuǎn)向電機(jī)40—聯(lián)軸器41 一軸套42—鍵43—鍵槽44一STC89C52單片機(jī)45— 驅(qū)動(dòng)模塊46—降壓器47—空氣開(kāi)關(guān)48—遙控器49一直流電源50—收集部分51—切割部分52—太陽(yáng)能支撐架部分53—收集箱前支撐架54—收集箱后支撐架
具體實(shí)施例方式
太陽(yáng)能板固定支架16 —邊通過(guò)支撐架螺栓17、18、21J6分別與支撐板2、太陽(yáng)能支撐架19、22、M、25聯(lián)接，另一邊焊接在機(jī)身上，起支撐作用；太陽(yáng)能電池板20通過(guò)太陽(yáng)能板緊固螺栓23、27固定于太陽(yáng)能支撐架19、22、24、25上，我們可根據(jù)光照情況來(lái)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板20的位置，以便更好的吸收、轉(zhuǎn)化光能；采用有機(jī)玻璃制成的太陽(yáng)能電池板罩1通過(guò)玻璃膠固定在割草機(jī)的機(jī)身3上，起防塵、防水、保護(hù)太陽(yáng)能電池板20的作用。當(dāng)按下紅外遙控器48上的左按鍵時(shí)，程序執(zhí)行P2. 0=1 (高電平)、P2. 1=0 (低電平)、P2. 2=1，轉(zhuǎn)向電機(jī)39 正轉(zhuǎn)，整體裝置實(shí)現(xiàn)左拐彎；按下紅外遙控器48上的右按鍵時(shí)，程序執(zhí)行P2. 0=1，P2. 1=1， P2. 2=0并保持，轉(zhuǎn)向電機(jī)39反轉(zhuǎn)，整體裝置右拐彎；按下紅外遙控器48上的上按鍵時(shí)，程序執(zhí)行？2.3=1沖2.4=1，？2.5=0，驅(qū)動(dòng)電機(jī)30正轉(zhuǎn)，整體裝置實(shí)現(xiàn)前進(jìn)操作；按下紅外遙控器48上的下按鍵時(shí)，程序執(zhí)行P2. 3=1，P2. 4=0，P2. 5=1，驅(qū)動(dòng)電機(jī)30反轉(zhuǎn)，整體裝置實(shí)現(xiàn)后退操作；按下紅外遙控器48上的“1”按鍵時(shí)，程序執(zhí)行P2. 0=1，P2. 1=1，P2. 2=1，轉(zhuǎn)向電機(jī) 39停止轉(zhuǎn)動(dòng)，按下紅外遙控器48上的“3”按鍵時(shí)，程序執(zhí)行P2. 3=1，P2. 4=1，P2. 5=1，此時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)30停止轉(zhuǎn)動(dòng)，整體裝置實(shí)現(xiàn)停止操作。前輪輪軸14與前輪13、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)15聯(lián)接； 轉(zhuǎn)向電機(jī)39的輸入齒輪依次與齒輪38、37、36嚙合，從而將轉(zhuǎn)向電機(jī)39的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給齒輪 36，，齒輪36的輸出軸又聯(lián)接于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)15上，形成平行四桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)前輪的轉(zhuǎn)向。驅(qū)動(dòng)
13電機(jī)30的輸入齒輪依次與齒輪33、32、31嚙合，從而將驅(qū)動(dòng)電機(jī)30的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給齒輪31， 齒輪31的輸出軸聯(lián)接于后輪(右)4上，后輪輪軸5分別與驅(qū)動(dòng)減速箱箱蓋四、后輪(左)4 聯(lián)接，因此齒輪31的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而又傳遞給了左、右后輪，實(shí)現(xiàn)后輪4的驅(qū)動(dòng)。切割電機(jī)11、鉛酸蓄電池12固定在割草機(jī)的機(jī)身槽內(nèi)，其上部支撐板2固定于機(jī)身3上，起到防塵、支撐作用，支撐太陽(yáng)能支架16和太陽(yáng)能電池板20 ；刀盤9通過(guò)緊固螺母8聯(lián)接于切割電機(jī)11上， 刀片10固定于刀盤9的凹槽內(nèi)；收集箱支撐架7通過(guò)螺栓聯(lián)接固定于割草機(jī)的機(jī)身部位3 上，收集箱6像抽拉抽屜一樣安放在收集箱支撐架7內(nèi)，因收集箱支撐架7的兩塊底面支撐板與地面有一個(gè)3°的傾斜角(從主視圖看)，使收集箱6受一個(gè)傾斜的重力，故在工作過(guò)程中不會(huì)掉出；通過(guò)切割電機(jī)11的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀盤9的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)雜草的修整作用，最后利用草的離心力的作用將雜草甩入收集箱6中，實(shí)現(xiàn)對(duì)雜草的收集。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)，其特征在于利用太陽(yáng)能提供動(dòng)力能源；太陽(yáng)能電池板的支撐架采用不銹鋼型材，用螺栓將支撐架與割草機(jī)的機(jī)身部位連接，可利用由型材組成的平行四桿機(jī)構(gòu)根據(jù)太陽(yáng)光與地面的傾斜角來(lái)適當(dāng)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板的斜度；上部采用有機(jī)玻璃罩，內(nèi)部形成半橢球形空間；利用單片機(jī)進(jìn)行控制，C語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)人工遠(yuǎn)距離紅外遙控；采用切割/收集一體化裝置，利用刀片旋轉(zhuǎn)的離心力作用將割下的雜草甩進(jìn)收集箱收集、儲(chǔ)存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)，其特征在于利用太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能以作為整機(jī)正常運(yùn)行的動(dòng)力能源，并采用鉛酸蓄電池作為剩余能源儲(chǔ)備裝置；利用太陽(yáng)能充放電控制器將太陽(yáng)能電池板分別與直流電機(jī)和蓄電池連接，當(dāng)光照充足時(shí)，首先由太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能，再由太陽(yáng)能充放電控制器對(duì)轉(zhuǎn)化的電能進(jìn)行收集和分配，太陽(yáng)能充放電控制器可智能調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板的工作電壓， 使太陽(yáng)能電池板始終保持工作在最大功率點(diǎn)，對(duì)太陽(yáng)能電池板發(fā)電功率的利用率提高了 10—30%，通過(guò)太陽(yáng)能充放電控制器收集和分配的電能既可以帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)以及割草電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)又可以把多余的電能儲(chǔ)存到鉛酸蓄電池中；當(dāng)光照不足時(shí)，主要由鉛酸蓄電池中儲(chǔ)存的電能為各個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)了電能使用、儲(chǔ)存一體化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)，其特征在于支撐太陽(yáng)能電池板的支撐架采用不銹鋼型材，型材上有設(shè)有多個(gè)安裝孔，以便實(shí)現(xiàn)靈活的安裝和拆卸；型材做成的支撐架用來(lái)支撐太陽(yáng)能電池板，而支撐架安放在行走小車上面的支撐板上，通過(guò)型材下部的螺栓將支撐架與割草機(jī)的機(jī)身部位的支撐板連接，用螺栓將太陽(yáng)能電池板與支撐架連接，支撐架兩側(cè)分別采用平行四桿機(jī)構(gòu)，以通過(guò)型材的前后擺動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板的擺動(dòng)，這樣就可以根據(jù)太陽(yáng)光與地面的傾斜角來(lái)適當(dāng)調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板的斜度，以增大受光面積，提高了太陽(yáng)能的利用效率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)，其特征在于支撐架上面安裝有機(jī)玻璃板；太陽(yáng)能板上部采用無(wú)色透明的有機(jī)玻璃罩，用有機(jī)玻璃膠把罩頂與放在支撐架的前側(cè)板粘合(前側(cè)板通過(guò)螺栓固定在支撐架上)，而有機(jī)玻璃的另一側(cè)也與后側(cè)板粘結(jié)(后側(cè)板通過(guò)連接塊與連接，該連接塊可以沿型材滑動(dòng)，這樣通過(guò)有機(jī)玻璃和前后側(cè)板就形成了一個(gè)半橢球形空間，增大了太陽(yáng)能電池板的采光面積，提高了太陽(yáng)能的利用效；利用金屬膠把有機(jī)玻璃制成的左右側(cè)板分別與頂部有機(jī)玻璃粘合(左右側(cè)板可隨頂部側(cè)板運(yùn)動(dòng))，操作者可以從側(cè)面調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板的傾斜度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)，其特征在于利用單片機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)C語(yǔ)言編程，可進(jìn)行人工遠(yuǎn)距離紅外遙控，實(shí)現(xiàn)割草機(jī)的前進(jìn)、后退、拐彎、變速等各種操作；割草機(jī)采用單片機(jī)作為核心控制元件，將太能能轉(zhuǎn)化的電能驅(qū)動(dòng)單片機(jī)工作，單片機(jī)與直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊連接，驅(qū)動(dòng)模塊接收來(lái)自單片機(jī)的運(yùn)動(dòng)指令并將該指令轉(zhuǎn)化成電信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)直流電機(jī)按照指令進(jìn)行動(dòng)作，單片機(jī)采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，編制的程序?qū)崿F(xiàn)了電機(jī)的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向和割草啟停等功能；通過(guò)變壓器把太陽(yáng)能電池板的24V 電壓轉(zhuǎn)化為5V電壓，變壓器的0UT5V引腳通過(guò)接線與單片機(jī)的DC直流電源接口相連，而割草電機(jī)通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)與直流電源相連，然后通過(guò)L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)整體裝置的前進(jìn)、后退、拐彎、變速等各種操作；工作時(shí)，操作者按遙控器發(fā)送動(dòng)作指令，紅外線接收頭收到信號(hào)后將信息傳給單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)處理后發(fā)送信號(hào)給驅(qū)動(dòng)模塊以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)電機(jī)動(dòng)作，完成操作者的意愿；即當(dāng)操作者按下遙控器按鍵后， 遙控器發(fā)射紅外線并編譯成遙控碼，接收電路(接收頭)完成從紅外線接收到輸出TTL電平信號(hào)，并同時(shí)把信號(hào)傳送給單片機(jī)；接線方法是將單片機(jī)的引腳分別與驅(qū)動(dòng)模塊的引腳相連，驅(qū)動(dòng)模塊的power正、負(fù)引腳通過(guò)熔斷器連接到直流電源的正負(fù)極，驅(qū)動(dòng)模塊引腳A的正負(fù)極連接到轉(zhuǎn)向電機(jī)，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出引腳B的正、負(fù)極接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，直流電源的正、負(fù)極與降壓器的的正、負(fù)引腳相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)，其特征在于采用圓盤形切割器，利用高速旋轉(zhuǎn)的割刀對(duì)雜草進(jìn)行無(wú)支撐切割；它的工作部件由一個(gè)圓形刀盤和數(shù)個(gè)用螺母連接在刀盤上的刀片組成；在驅(qū)動(dòng)力的作用下，刀片能夠很容易地將雜草切斷；圓盤形切割器由刀具及其連接部分組成，刀具包括刀盤和安裝在刀盤上的刀片，連接部分包括傳動(dòng)軸套、聯(lián)軸器等；傳動(dòng)軸通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)軸套連接以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，軸套上攻有螺紋， 刀盤通過(guò)上下兩個(gè)螺母加以緊固，軸套表面開(kāi)有一個(gè)縱向定位鍵槽，刀盤與軸套用鍵配合， 鍵在鍵槽內(nèi)的位置可滑動(dòng)，通過(guò)旋進(jìn)或旋出螺母即可實(shí)現(xiàn)了割草刀片的工作高度調(diào)節(jié)；該結(jié)構(gòu)方便拆卸更換，不易纏草；通過(guò)在電機(jī)軸套的外圓弧表面上設(shè)置定位槽與鍵配合后，就能起到防止刀片與電機(jī)軸套之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，并且能夠提高工作效率，保障使用者的安全；收集箱通過(guò)框架結(jié)構(gòu)固定安裝在機(jī)身上，通過(guò)調(diào)節(jié)前后框桿的高度差可以調(diào)節(jié)收集箱的傾斜角度，以便調(diào)節(jié)割草器割草空間和割下雜草的儲(chǔ)存容積；利用刀盤旋轉(zhuǎn)的離心力作用將雜草甩進(jìn)收集箱，可以對(duì)雜草的收集，實(shí)現(xiàn)了切割-收集一體化。
全文摘要
為了解決傳統(tǒng)割草機(jī)污染嚴(yán)重、噪音大、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)遙控移動(dòng)式割草機(jī)。它屬于生產(chǎn)機(jī)具的發(fā)明領(lǐng)域。該裝置主要由太陽(yáng)能能源動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、四輪驅(qū)動(dòng)部分和切割收集部分組成。其主要特征是利用太陽(yáng)能作為動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)割草裝置的正常運(yùn)行；以STC89C52單片機(jī)為控制核心部件,采用無(wú)線遙控代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手推式操作方式，利用C語(yǔ)言編制控制程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)割草機(jī)的遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)控制；通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)割草機(jī)的切割收集方式，設(shè)計(jì)切割-收集一體化裝置，利用刀片旋轉(zhuǎn)的離心力作用，將割下的草甩到收集箱，提高了工作效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)H02N6/00GK102511245SQ20111040345
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者侯榮國(guó), 馮延森, 劉春秀, 姜鵬鵬, 張明嬌, 魏克香 申請(qǐng)人:侯榮國(guó)