一种割草机器人基本原理及应用特点

杜宏霏

摘要：本文叙述了机器人割草机的原理与前景分析，深入探讨了割草机器人的应用范围和特点以及操作方法。

关键词：割草；机器人；应用；特点

1. 机器人割草机的优点

机器人割草机可以自主工作，不论是较为传统的以内燃机作为动力系统的割草机还是较为新型的以蓄电池作为动力系统的割草机，二者都因为结构与原理简单，科技含量低，自动化程度低，必须由人来操控，相对于原始的人力工作来说只是提高了一定的效率，但并不能完全的解放人力。而机器人割草机由智能系 统自动化控制，可以独立完成割草作业，极大地节约了人力资源。可以从以下几点进行分析机器人割草机的主要优点：

图1 割草机器人

（1）机器人割草机污染小，传统的以内燃机作为动力系统的割草机需要耗油，而由于设备的特性使得能源转化率低，造成许多不必要的能源浪费，传统的割草机工作时会产生大量的废气污染。并且，传统的割草机工作时会产生极大的噪音，这种声污染会对周围环境造成很大的弊处，且对于工作者的心理健康有一定的负面影响。而机器人割草机采用清洁能源，且不需要人与机器直接接触，对于环境和人的危害较小。

（2）机器人割草机效率高，这里的效率分为工作效率以及能量利用效率两个方面。较为传统的以内燃机作为动力系统的割草机由于笨重，不灵活，极易受地形限制而造成工作效率低下。较为新型的以蓄电池作为动力系统的割草机由于电池体积的影响，电量受到限制，因此在一次工作中可能需要多次进行充电，机器人割草机的原理与前景分析实际上也会降低工作效率。机器人割草机内部置有地形探测器与传感器，能自动 分析地形调整最佳工作路线以保持较高的效率；而且机器人割草机内置有自动返 回程序，当能源不足时会自动返回基座充电，不需要人工干预。

（3）机器人割草机安全性高，较为传统的割草机均属于高功率机械，若工作时发生故障极易对工作者造成伤害。而新型割草机完全解放人力，也使得人從这样的危险中解放出来。

2. 机器人割草机所运用到的技术

2.1 传感系统的应用

传感器是以感应到的物理变化为激励而使效应器产生相应反应的一种设备。一个功能完备的割草机器人必须需要多种传感器协调工作，包括：超声波传 感器、红外线传感器、温度传感器、热释电红外传感器、接触传感器等。其中，超声波传感器可用于测量机器人与障碍物之间的距离，当此距离在超声波检测的盲区之内时则会启用红外线传感器，由于超声波传感器的使用还会受到温度的影响，因此需要使用温度传感器对距离计算公式进行修正从而能得到准确的结果，利于机器人对现状作出正确反应。热释电红外传感器则是为了割草机使用时能保护人或动物的安全，当它捕捉到一定范围的温度变化的时候会触发预警装置而暂停工作。接触传感器的设置则是为了当割草机碰到物体时能迅速反应，停止工作，提高其安全性能的考虑。

2.2 转换器的应用

模数转换器又称A/D转换器（数模转换器又称D/A转换器），它是能把数字信号和模拟信号相互转换的元器件。在智能机器人的计算机处理系统中，首先是信号采集器采集到信号，然后通过强弱的电流把采集到的信息转换为模拟信号，最后通过模数转换器把模拟信号转换为计算器可读的数字信号，通过一系列的计算与分析得出解决方式。

2.3 智能化与续航能力

Worx割草机非常的智能化，它不仅能穿越狭窄的通道，更能轻松爬过超过20度的斜坡。另外，它还会自动调节割草深度。一般情况下用户可以根据需求设置2-6cm的割草深度。如果是在坡上运行，Worx会自动调节参数，将每一寸草都修剪得平整一致。并且它所经过的每一寸地方都不会留下任何轨迹。

Worx配有一块28V的锂电池，充一次电可以割掉约1，000平方米的杂草。当它的电快要用完时，Worx会自动回到自己的充电基座进行电力补充。这样，它基本上可以连续工作七天，每天都会帮你修剪草坪。而且整个工作过程中零排放，无污染，非常环保。

3. 操作方法

操作上相比机器人吸尘器可能稍稍麻烦一点，使用前需要进行预编程以及在草坪上铺线规定好作业范围（最好是将线埋在地下），定好充电基座。不过，一切准备就绪后，Worx工作起来就非常简单了。每次只需启动开关，在机身的命令板上规定好工作行程，发出割草指令，它就可以开始工作了。Worx 配有一块28V的锂电池，充一次电可以割掉约1，000平方米的杂草。当它的电快要用完时，Worx会自动回到自己的充电基座进行电力补充。这样，它基本上可以连续工作七天，每天都会帮你修剪草坪。而且整个工作过程中零排放，无污染，非常环保。