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摘 要：介绍了一种油电混合动力割草机器人系统，其主要由油电混合动力底盘，导航系统，控制系统，遥控系统组成;油电混合系统由汽油发动机、发电机、AC/DC充电模块、电池组和电源管理模块组成，系统运行稳定可靠，可以在降低能耗的同时，提高割草效率。
一、引言
随着我国机械自动化水平不断提高，无论是大型农场和小型农田的收割与耕种，还是机场割草和大型公共领域的清洁，都已经使用了有人操作的机械化装备。然而，随着人工成本的不断增加，人工操作面临的压力越来越大，无人装备的使用需求越来越迫切，大型割草机器人的应用也越来越广泛[1-2]。
二、研究内容
本文介绍了一种油电混合动力的割草机器人，它是集环境感知、路径规划和行为控制等多种功能于一体的综合机器人系统。该割草车使用后驱前转向功能的车身底盘，并将割台嵌进几字形车身结构中中。采用混合式油电动力方案，由汽油发动机、发电机、AC/DC充电模块、电池组和电源管理模块组成，如图1所示。采用GPS—RTK导航设备获取割草车精确位置、航向信息，用于路径规划与导航[3-4]。采用雷达传感器获取割草机周边环境信息，用于实现避障功能。采用嵌入式智能控制器对整车进行控制，通過采集GPS导航信息、避障传感器信息等进行路径规划，实现行走、导航、纠偏循迹等功能，输出控制信号给相应执行机构。
割草车机器人油电混合系统主要组成部分有汽油发动机、交流发电机、锂电池组、智能充电机，如图2所示。汽油发动机单独提供割台动力进行割草，同时带动交流发电机产生交流电，发出的交流电经过智能充电机交-直流转换成电压可变直流电，智能充电机可控输出两路直流电，一路为锂电池组充电回路，一路为伺服电机驱动供电回路。智能充电机同时具有统一整个无人割草车电压平台作用。另外，锂电池组为无人割草车补充动力，当智能充电机一路提供给行走伺服驱动电机动力不足时，可提供补充动力;当智能充电机功率富足时，锂电池组处于浮充状态。当发动机未启动或者发电机无法供电时。锂电池组处于应急供电状态，保障行走电机及其他电气设备正常供电。
三、未来发展方向
（1）引入远程监控系统。能够在监控站实时获取割草机器人的工作状态，包括位置信息，割台高度，油量，工作时间等等;
（2）能够多台割草机器人协同作业。一台监控站可以控制多台割草机器人，每台机器人能够在自己的割草区域按要求割草，互不干涉;
（3）基于4G或5G的数字通讯网络割草机器人。利用现在的物联网技术，将割草机器人接入网络中，使得控制和监控割草机器人不受地域限制[5]。
（4）进一步提高割草机器人安全性。割草机器人的安全性永远是排在首位的，如何让割草机器人不仅能在结构化的环境中安全运行，也要让其在非结构化的复杂环境中安全作业，尤其是处理动态障碍物的应急能力。
参考文献：
[1] 牧草收货机械化装备介绍[J].柳琪.农业机械学报，2018.
[2] 甘肃牧草生产机械化现状和发展潜力[J].张中锋，石林雄，张陆海.农机科技推广，2019.
[3] 地理信息系统中GPS控制测绘技术的应用与研究[J].何晓亮.中国地名，2020
[4] 多传感器融合的无人船定位与导航[B].王梦旭.西南科技大学，2020
[5] 基于嵌入式Qt技术的车辆运行状况移动监控终端技术研究[B].李芳芳.西安石油大学，2020
一、引言
随着我国机械自动化水平不断提高，无论是大型农场和小型农田的收割与耕种，还是机场割草和大型公共领域的清洁，都已经使用了有人操作的机械化装备。然而，随着人工成本的不断增加，人工操作面临的压力越来越大，无人装备的使用需求越来越迫切，大型割草机器人的应用也越来越广泛[1-2]。
二、研究内容
本文介绍了一种油电混合动力的割草机器人，它是集环境感知、路径规划和行为控制等多种功能于一体的综合机器人系统。该割草车使用后驱前转向功能的车身底盘，并将割台嵌进几字形车身结构中中。采用混合式油电动力方案，由汽油发动机、发电机、AC/DC充电模块、电池组和电源管理模块组成，如图1所示。采用GPS—RTK导航设备获取割草车精确位置、航向信息，用于路径规划与导航[3-4]。采用雷达传感器获取割草机周边环境信息，用于实现避障功能。采用嵌入式智能控制器对整车进行控制，通過采集GPS导航信息、避障传感器信息等进行路径规划，实现行走、导航、纠偏循迹等功能，输出控制信号给相应执行机构。
割草车机器人油电混合系统主要组成部分有汽油发动机、交流发电机、锂电池组、智能充电机，如图2所示。汽油发动机单独提供割台动力进行割草，同时带动交流发电机产生交流电，发出的交流电经过智能充电机交-直流转换成电压可变直流电，智能充电机可控输出两路直流电，一路为锂电池组充电回路，一路为伺服电机驱动供电回路。智能充电机同时具有统一整个无人割草车电压平台作用。另外，锂电池组为无人割草车补充动力，当智能充电机一路提供给行走伺服驱动电机动力不足时，可提供补充动力;当智能充电机功率富足时，锂电池组处于浮充状态。当发动机未启动或者发电机无法供电时。锂电池组处于应急供电状态，保障行走电机及其他电气设备正常供电。
三、未来发展方向
（1）引入远程监控系统。能够在监控站实时获取割草机器人的工作状态，包括位置信息，割台高度，油量，工作时间等等;
（2）能够多台割草机器人协同作业。一台监控站可以控制多台割草机器人，每台机器人能够在自己的割草区域按要求割草，互不干涉;
（3）基于4G或5G的数字通讯网络割草机器人。利用现在的物联网技术，将割草机器人接入网络中，使得控制和监控割草机器人不受地域限制[5]。
（4）进一步提高割草机器人安全性。割草机器人的安全性永远是排在首位的，如何让割草机器人不仅能在结构化的环境中安全运行，也要让其在非结构化的复杂环境中安全作业，尤其是处理动态障碍物的应急能力。
参考文献：
[1] 牧草收货机械化装备介绍[J].柳琪.农业机械学报，2018.
[2] 甘肃牧草生产机械化现状和发展潜力[J].张中锋，石林雄，张陆海.农机科技推广，2019.
[3] 地理信息系统中GPS控制测绘技术的应用与研究[J].何晓亮.中国地名，2020
[4] 多传感器融合的无人船定位与导航[B].王梦旭.西南科技大学，2020
[5] 基于嵌入式Qt技术的车辆运行状况移动监控终端技术研究[B].李芳芳.西安石油大学，2020