机驱动。割刀驱动电机在割草机中高速运转，因此割草机内部应该有足够的空间散热。
蓄电池为割草机另一个能量源，在外部光照不足时起到主要供能的作用，选择蓄电池的好坏会影响到割草机的寿命的长短。现在常用的蓄电池为镍福蓄电池、铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、铿电池。虽然镍福电池和铅酸电池制作简单价格便宜，但是福元素和铅元素会污染环境。镍氢电池具有较好的低温放电性，且报废后无污染，但是镍氢电池高温性能比较差，在阳光下易于氧化，使蓄电池寿命过短，因此镍氢电池不太适合本系统。铿电池具有容量高、质量轻、充放电效率高等优点;虽然价格相对其它三种高，但其性价比具有更大的优势，因此本系统采用铿电池作为蓄电池。
在太阳能割草机中，电机的用途主要分为两个种类:一种，电机用来驱动割草刀片的高速旋转，称为割草电机;另一种，电机用来驱动割草机车轮的行走，称为行走驱动电机。由于直流电机具有良好的起、制动性能，适于在大范围内平滑调速，因此本系统使用直流电机。直流电机又分为有刷直流电机和无刷直流电机，但是有刷直流电机易于磨损，所以本系统采用无刷直流电机。 2.2.2太阳能割草机部件分布
本割草机器人本体采用三轮小车机构的设计，前轮为其起导向作用的万向轮，两后轮为两个电机差动驱动的驱动轮，这种结构的优点是:控制实现简单，只需分别控制后两轮驱动电机的转速和转角，就
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能准确控制自动割草机器的动作，转弯非常灵活，特别是能实现零半径转弯，有利于移动机器人在行走过程中对障碍物进行实时避障。蓄电池为割草机最重的部件，由于要保证万向轮具有高的灵活度，不可以在万向轮上加载过大的力，因此将蓄电池放在割草机的后部。割草机的割刀安装在刀盘上这样可以增加转动惯量提高割草的质量。割草电机在高速旋转的过程中会产生大量的热能，为了避免人割草机内部的积累，将割刀放在割草机空间较大前半部分。具体的结构如图2.2所示。
1、万向轮2、刀盘3、割刀4、割草机外壳5、液晶显示器及键盘6、蓄电池7、驱动轮8、变速器9、驱动电机10、控制板11、割草电机
图2.2割草机的结构图
太阳能电池板采用帖附方式，将太阳能电池板薄片贴在割草机器人的表面，用导流槽将每块电池薄片串联起来。这样是割草机器人看起来比较美观简约，并且大大减小割草机的重量。考虑到太阳能割草机器人的一个要求一重量尽可能的小，因此割草机的支架结构采用铝
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合金材料，采用弯折成型与螺母链接将构架搭建起。割草机的外壳采用ASA塑料，其优点是:良好的物理性能，抗老化性能强，可以应对比较恶劣的气候变化，耐高温性能好，并且还可以防止静电，减少了车体静电对尘土的吸附和对电路板的噪声干扰。 2.3传感器的选择
割草机器人在随时变化的环境中自主工作，应具有感知环境的变化的能力。在家用太阳能割草机上利用的传感器应该具备以下特点:满足系统的要求;价格合理;技术成熟;结构简单等。但是现在市场上的传感器种类很多，但是它们各有优缺点，因此本系统采用几种传感器的组合。在内部，采用电子罗盘与编码器，在外部采用超声波传感器来感知障碍物。
市场上的运动方位传感器有很种，例如陀螺仪，倾角仪等。但是由于家庭草坪与公共绿地比较平坦对三维坐标要求不严，另外陀螺仪与倾角仪价格比较昂贵，因此在本系统只选用了二维电子罗盘CMPS03，来获得割草机的运动方位角，且结构简单易于实现。
现在比较常用的测距传感器有超声波传感器，红外传感器，激光传感器，但是激光传感器价格比较高，不太适合应用在家庭设备上，在本系统中不予考虑。红外传感器的有效测距范围为5cm- 80cm ,测得有效距离过短，使割草机反应时间减少，在高速情况下如果割草机反应过慢就有可能与发生障碍物碰撞。超声波传感器选择GH-311 RT模块，它的有效距离为10cm-800cm，虽然存在着盲区，但是对家庭
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割草机来说己经完全能够满足检测障碍物的要求。超声波传感器的分布如图2.3所示。
图2.3超声波传感器的分布
2.4系统控制体系结构的设计
太阳能割草机器人属于智能机器，它能感知外部环境，随着外部的环境对变化，割草机器人能做出及时的反应。在本系统中设计了能量管理决策系统，基站系统，环境感知系统，电机控制系统等。太阳能割草机的能量系统属于以太阳能为主要供能源蓄电池为辅助供能源的混合功能系统，但如何提供需要控制系统根据外部的环境进行决策，因此系统设计了能量管理系统。基站系统为定位系统，这里设计了超声波传感器、微波传感器及电子罗盘结合得出割草机在割草区域内的极坐标，对割草机进行定位，处理器根据割草机所在的位置进行指导割草机的行走方向并可以根据坐标判断割草机是否走过该区域。环境感知系统为将外部的环境进行简单处理，传送给中心处理器，中心处理器对外部环境进行分析，然后做出决策。电机控制系统用于对割草机的直行，加速，转向，倒退的控制。在电机控制系统中还设计对过流与过热保护系统，用于保护电机与控制器避免意外的事故的发
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生。
超声波避障传感器超声波避障处理器位置接受传感器位置处理器能量感知决策处理器运动控制中心处理器运动控制电机驱动模块左电机编码器电机驱动模块右电机编码器电子罗盘处理器过流电子罗盘过热 图2.4太阳能割草机器人控制结构
2.5控制系统的中的数据管理
在本系统中，牵扯到电子地图的建立、行走过程位置的记录、重复率的判断、边界的判断、是否有未走过的判断、在行走过程中障碍物位置的记录及割草机对障碍物的躲避计算，这些都需要控制器具有高时效性和高信息吞吐量，因此本系统引入数据库系统，负责全局的存储、处理和维护，整个系统的环境和工作过程位置的记录、推理知识以及融合传感器信息。
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