割草机器人
机械结构设计与仿真
姓 名： 同组人：
目 录
1.背景介绍 2.总体方案设计 3.驱动电机选型 4.减速器结构设计 5.割草机构设计 6.万向轮选型 7.动画仿真
1.背景介绍
随着社会经济的发展，城区绿化程度也随之提高，大量的公园 草坪，足球场草坪等公共绿地需要进行维护，其中草坪修剪工作最 为繁重。
重约22 kg，体积为89 cm×65 cm×31.5 cm，驱动电源为两枚24V、17Ah的免维护 铅酸电瓶。采用三轮小车为本体，后轮用两个不同的直流电机驱动，前轮为起导向作用的 万向轮，前端搭载了3个150W的高速电机控制割刀，能形成宽53 cm左右的切割区域，割 刀的最大特点是可将割下来的草茎粉碎成3 mm以下的碎草沫,形成天然的肥料再释放回草 坪中去 Friendly Machines公司的 Robomow
传统做法：人工操作割草机器进行修剪。
缺点：劳动强度大 重复性强，工作枯燥 浪费人力、物力和财力
为了改变这一现状，一种全自动智能割草机顺势而生。
1.背景介绍
20世纪50~60年代 依靠人工遥控作业，具有一定智能性
为智能割草机器人的发展提供了基础
“智能割草机器人”概念的提出：1997年 OPEI年会
早期的割草机器人
3.驱动电机选型
3.2割草机构电机选型
割草机器人的割草机构所需转速大约 为600-1200rpm，选择直流伺服电机，基本 参数如下： 型 号：安川SGMJV-02ADD6S 额定输出：200W 额定转矩：0.637N•m 额定转速：3000r/min
4.减速器结构设计
选定割草机器人的移动速度约为0.5km/h，两驱动轮 直径为d=200mm，则后轮转速：
割草机构驱动电机的散热问题 割草刀盘还应具备高度调节，刀片更换等功能
6.万向轮选型
根据割草机器人的工 作环境，选择万向轮型号 为：403150S-43
7.动画仿真
1.背景介绍
国内研究现状
起步晚，参与研究的单位少，但仍取得一定成果。
南京理工大学MORO移动割草机器人
江苏大学研制的割草机器人

2.总体方案设计
2.1驱动方式的选 择
运动方式：轮式、履带式 轮式类型：三轮式、四轮式、六轮式等
驱动方式选择：三轮差动式
优点：结构简单 运动灵活 能实现零半径转弯
2.总体方案设计
瑞典Electrolux公司的Husquava Auto Mower
1.背景介绍
国外研究现状
带太阳能电池板的Husquava Auto Mower
已经进入到了第3代的研究 主要的研究领域是实现具有自主学习能力的智 能割草机器人，比如通过学习自动识别花、宠 物等障碍和学习全区域覆盖策略等方面。 佛罗里达大学的LawnNibbler
3.驱动电机选型
3.1后轮驱动电机选型
根据公式：
pt kM t v r1
经简单计算，单个电机所需电机功 率约为50W，转矩15kg•cm，另外根据电 机的实际工作环境，选择直流伺服电机， 基本参数如下： 型 号：安川SGMJV-01ADKD6S 额定输出：100W 额定转矩：0.318N•m 额定转速：3000r/min
10 6v nr 13.3r/ min 60πd
所选电机转速为3000r/min，故选择减速比约为225的 减速箱。 因同步带传动具有传动比恒定，效率高，轴间距离 自定等优点。所以采用同步带进行减速。
5.割草机构设计
1.电机外套 2.电机 3.电机和刀盘连接件 4.刀盘5.刀片
割草机构三维图
1.背景介绍
国外研究现状
1、采用四轮结构的驱动，后两轮差动驱动，前两轮 为万向导向轮。 2、采用了更多的适合于草坪切割作业的设计： a.带有齿状突起的大尺寸驱动轮可驱动AutoMower 更可靠地在粗糙的草坪上行驶。 b.外壳采用整体悬挂的安装方式，可以迅速捕捉到 任何对外壳的碰撞信号。 c.割草高度可直接通过机器人顶部调节。
割草机器人是集环境感知、路径动态规划和行为控制等多种功能 于一体的综合机器人系统。 与传统的草坪修剪机械相比，割草机器人的优点： 1.割草机器人可自主工作 2.割草机器人具有较高的安全性 3.割草机器人更利于环境保护
1.背景介绍
国外研究现状
已进行十几年的研究，并取得一定的成果，相关产品已投入市场， 但尚处于中等智能水平。
2.2总体机械结构设计
1.万向轮 2.割草机构 3.驱动轮 4.驱动电 机
三维模型
2.总体方案设计
2.3相关技术参数
1.整体尺寸长×宽×高=600×400×295mm 2.两驱动轮直径200mm，宽度20mm 3.万向轮直径150mm，宽度43mm 4.两驱动轮轮距为424mm 5.万向轮与两驱动轮间距为390mm 6.底盘距地面高度为82.5mm 7.小车车体重量约20kg，预计行走速度0.5km/h 8.车体材料：硬质铝合金（强度适中，密度小）