[发明专利]一种基于激光扫描雷达传感器的智能割草机及其控制方法

权利要求书

1.一种基于激光扫描雷达传感器的智能割草机的控制方法，其特征在于，所述基于激光扫描雷达传感器的智能割草机，包括：可移动车体、图像采集装置、转向机构、驱动机构、激光扫描雷达传感器(2)、控制器、切割电机(9)和高度调节机构；图像采集装置设置在可移动车体上，用于采集草坪的图像信息；激光扫描雷达传感器(2)设置在可移动车体上，用于待修剪草坪的高度、割草高度及草坪内障碍物的信息采集；转向机构设置在可移动车体上，用于智能割草机的转向；驱动机构设置在可移动车体上，用于为智能割草机的行走提供动力；切割电机(9)的输出轴通过传动装置安装有切割线(11)；高度调节机构设置在可移动车体上，切割电机(9)设置在高度调节机构上，通过高度调节机构可调节切割线(11)的高度；控制器设置在可移动车体上，图像采集装置和激光扫描雷达传感器(2)的信号输出端均与控制器的信号输入端相连接，控制器的信号输出端分别与转向机构、驱动机构、切割电机(9)和高度调节机构相连接；

所述控制方法包括以下步骤：

步骤1，通过激光扫描雷达传感器(2)对待割草区域进行预先扫描，确定待割草区域的边界及障碍物的形状及分布，然后采用栅格法对待割草区域进行区域划分；

步骤2，通过驱动机构驱动智能割草机移动，通过切割电机(9)驱动切割线(11)进行割草，通过高度调节结构调节割草线的高度，通过激光扫描雷达传感器(2)采集智能割草机前进方向的草坪高度情况、需要割草高度情况和障碍物情况，草坪高度有变化时跳转至步骤3，割草高度有变化时跳转至步骤4，有障碍物出现时跳转至步骤5，直至整个待割草区域割草完毕；

步骤3，根据采集的草坪高度的情况，通过控制器控制驱动机构降低智能割草机的行驶速度，草坪高度变化越大，智能割草机的行驶速度越低，调节完毕后跳转至步骤2；

步骤4，根据需要割草高度的实时情况，通过控制器控制切割电机(9)的转速，割草高度越大，切割电机(9)的转速越快，调节完毕后跳转至步骤2；

步骤5，出现障碍物时，通过控制器控制转向机构进行避障，避障完毕后跳转至步骤2。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描雷达传感器的智能割草机的控制方法，其特征在于，步骤3中，智能割草机的行驶速度的调节范围为25m/min～15m/min；智能割草机的行驶速度的调节公式为：

其中，h_d为采集的草坪地形高度，单位mm；H为车身高度，单位mm；d为底盘高度，单位mm；v为智能割草机的行驶速度，单位m/min。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描雷达传感器的智能割草机的控制方法，其特征在于，步骤4中，切割电机(9)的转速的调节范围为3000r/min～4000r/min，切割电机(9)的转速调节计算公式为：

其中，n为切割电机的转速，单位r/min；h为割草高度，单位mm；D为前后割草质量，其取值范围为0-1，v为智能割草机的行驶速度，单位m/min。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描雷达传感器的智能割草机的控制方法，其特征在于，步骤5的避障具体包括：

步骤5.1，判断障碍物的类别：障碍物连续五秒未移动认为是固定障碍物，否则认为是移动障碍物；若为固定障碍物则跳转至步骤5.2，若为移动障碍物则跳转至步骤5.3；

步骤5.2，通过控制器控制转向机构，使智能割草机绕开障碍物，完成避障；

步骤5.3，通过控制器控制驱动机构，使智能割草机停止运动，等待障碍物离开割草路径，完成避障。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光扫描雷达传感器的智能割草机的控制方法，其特征在于，所述图像采集装置包括前摄像头(1)和后摄像头(4)，前摄像头(1)设置在可移动车体的前端，后摄像头(4)设置在可移动车体的后端。