Riding lawn mower, working vehicle and operating assembly thereof

Abstract

A riding lawn mower includes a first six-axis gyroscope accelerometer sensor attached to a non-movable component of the riding lawn mower and a pair of operating assemblies configured to be operable by the user, each operating assembly including: a bracket mounted to the chassis; a pivot bar rotatable relative to the bracket; and a second six-axis gyroscope accelerometer sensor attached to the pivot bar. The riding lawn mower further includes a controller in communicational connection with the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensors. The controller receives acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower and the pivot bars respectively from the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensors to determine operational amounts of the pair of operating assemblies; and sets target rotational speeds of second motors based on the operational amounts.

Description

RIDING LAWN MOWER, WORKING VEHICLE AND OPERATING ASSEMBLY THEREOFTECHNICAL FIELD

[0001] The present disclosure relates to a lawn mower, for example, a riding lawn mower and an operating assembly thereof.BACKGROUND

[0002] Riding lawn mower and other working vehicles greatly save user’s labor by adding walking functions to power tools. Some riding lawn mowers have an operating assembly comprising an operating lever, the operating lever being configured to be rotatable in at least one direction, the position of the operating lever in each direction may correspond to different motor drive states and different walking states of the riding mower.

[0003] In order to enable the control module to accurately know the position of the operating lever to control the riding mower to enter the target state corresponding to the operating lever position, a position sensor is needed. The prior art generally uses magnetic sensors to detect the position of the operating lever; however, magnetic sensors are sensitive to environmental interference such as external magnetic fields and temperature. Also, magnetic sensor's output is usually dependent on the distance to the magnetic field source, so precise measurements require a controlled distance, which may add constraints on the structural design of the operating assembly.SUMMARY

[0004] In order to solve the deficiencies of the prior art, an object of the present disclosure is to provide a riding mower having a simple structure and a reliable detection result, and an operating assembly thereof.

[0005] In order to achieve the above objectives, the present disclosure adopts the following technical solutions:

[0006] A riding lawn mower, including: a chassis; a carrier mounted to the chassis to support a user; a power output assembly including a blade configured to use in a mowing function and a first motor configured to drive the blade; a walking assembly including a plurality of walking wheels and a pair of second motors configured to drive respective walking wheels; a power supply assembly configured to supply power to the first motor and the pair of second motors;

[0007] a first six-axis gyroscope accelerometer sensor attached to a non-movable component of the riding lawn mower; a pair of operating assemblies configured to be operable by the user, each operating assembly of the pair of operating assemblies including: a bracket mounted to the chassis; a pivot bar configured to rotate relative to the bracket between a forward position, a neutral position, and a rear position about a first axis and between an operative position and a stopped position about a second axis; and a second six-axis gyroscope accelerometer sensor attached to the pivot bar. The riding lawn mower further includes a control module in communicational connection with the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensors, the control module being configured to: receive acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower and the pivot bars respectively from the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensors; determine operational amounts of the pair of operating assemblies based on the acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower and the pivot bars; and set target rotational speeds of the pair of second motors based on the operational amounts.

[0008] In one embodiment, the pair of operating assemblies includes a left lap bar and a right lap bar.

[0009] In one embodiment, the walking control module is configured to compare a measurement of the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and a measurement of a left / right second six-axis gyroscope accelerometer sensor to get the operational amount of the left / right lap bar, and the measurement of each axis is compared.

[0010] In one embodiment, the operational amount of the operating assembly includes an actual rotation angle of the pivot bar, and the actual rotation angle of the pivot bar about each axis is calculated as an integration of the angular velocity of the axis over time.

[0011] In one embodiment, the pair of second motors includes a left second motor and a right second motor.

[0012] In one embodiment, the operational amount of the left / right lap bar independently decides the target rotational speed of the left / right second motor.

[0013] In one embodiment, the operational amounts of the left lap bar and the right lap bar are used together to generate the target rotational speeds of the left second motor and the right second motor.

[0014] In one embodiment, the first six-axis gyroscope accelerometer sensor is mounted to a printed circuit board or a circuit box fixedly installed to the chassis.

[0015] In one embodiment, the second six-axis gyroscope accelerometer sensor is disposed level or vertical.

[0016] In one embodiment, the first six-axis gyroscope accelerometer sensor, the second six-axis gyroscope accelerometer sensors and the control module communicate through a bus module.

[0017] In one embodiment, the second six-axis gyroscope accelerometer sensor is indirectly connected to the control module through a lap bar printed circuit board assembly (PCBA) .

[0018] In one embodiment, the first six-axis gyroscope accelerometer sensor is directly connected to the control module.

[0019] In one embodiment, the data sampling rate of the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensors are the same.

[0020] A working vehicle, including: a chassis; a carrier mounted to the chassis to support a user; a power output assembly including an working head and a first motor configured to drive the working head; a walking assembly including a walking wheel and a second motor configured to drive the walking wheel; a power supply assembly configured to supply power to the first motor and the second motor; a first six-axis gyroscope accelerometer sensor attached to a non-movable component of the riding lawn mower; an operating assembly configured to be operable by the user, the operating assembly including: a bracket mounted to the chassis; a pivot bar configured to rotate relative to the bracket; and a second six-axis gyroscope accelerometer sensor attached to the pivot bar. The working vehicle further includes a control module in communicational connection with the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensor, the control module being configured to: receive acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower and the pivot bar respectively from the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensor; determine an operational amount of the operating assembly based on the acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower and the pivot bar; and set a target rotational speed of the second motor based on the operational amount.

[0021] In one embodiment, the operating assembly is a joystick.

[0022] In one embodiment, wherein the control module is further configured to compare a measurement of each axis of the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensor.

[0023] In one embodiment, wherein the operational amount of the operating assembly includes an actual rotation angle of the pivot bar, and the actual rotation angle of the pivot bar about each axis is calculated as an integration of the angular velocity of the axis over time.

[0024] In one embodiment, wherein the control module is configured correct the drift of the angular velocity information with the acceleration information.

[0025] An operating assembly for a working vehicle, including: a bracket configured to mount to a chassis of the working vehicle; a pivot bar configured to rotate relative to the bracket between a forward position, a neutral position, and a rear position about a first axis, and between an operative position and a stopped position about a second axis; and a six-axis gyroscope accelerometer sensor attached to the pivot bar to detect an acceleration and angular velocity information of the pivot bar.

[0026] In one embodiment, the six-axis gyroscope accelerometer sensor is disposed level or vertical.

[0027] The six-axis gyroscope accelerometer sensors mounted on the riding lawn mower allow for a simple structure of the operating assembly and output a reliable detection result in spite of environmental interferences.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

[0028] FIG. 1 is a perspective view of a riding lawn mower according to an embodiment of the present application;

[0029] FIG. 2 is a front view of the riding lawn mower in FIG. 1;

[0030] FIG. 3 is a top view of the riding lawn mower in FIG. 1;

[0031] FIG. 4 is a schematic diagram of a communication system of the riding lawn mower;

[0032] FIG. 5 is a perspective view of a pair of operating assemblies of the riding lawn mower;

[0033] FIG. 6 is a perspective view of an operating assembly of the riding lawn mower;

[0034] FIG. 7 is a sectional view of the operating assembly shown in FIG. 6;

[0035] FIG. 8 is a perspective view of the operating assembly shown in FIG. 6 without bracket;

[0036] FIG. 9 is a schematic diagram of measurements detected by a six-axis gyroscope accelerometer sensor according to an embodiment of the present application;

[0037] FIG. 10 is a schematic diagram of a target speed calculation unit of the left walking motor control module according to one embodiment;

[0038] FIG. 11 is a schematic diagram of a walking control module and its input sources;

[0039] FIG. 12 is a flow chart of the walking control module shown in FIG. 11;

[0040] FIG. 13 is a perspective view of a riding lawn mower according to another embodiment of the present application;

[0041] FIG. 14 is a schematic diagram of another walking control module and its input sources; and

[0042] FIG. 15 is a flow chart of the walking control module shown in FIG. 14.DETAILED DESCRIPTION

[0043] Before any examples of this application are explained in detail, it is to be understood that this application is not limited to its application to the structural details and the arrangement of components set forth in the following description or illustrated in the above drawings.

[0044] In this application, the terms "comprising" , “including” , "having" or any other variation thereof are intended to cover an inclusive inclusion such that a process, method, article or device comprising a series of elements includes not only those series of elements, but also other elements not expressly listed, or elements inherent in the process, method, article, or device. Without further limitations, an element defined by the phrase "comprising a ... " does not preclude the presence of additional identical elements in the process, method, article, or device comprising that element.

[0045] In this application, the term "and / or" is a kind of association relationship describing the relationship between associated objects, which means that there can be three kinds of relationships. For example, A and / or B can indicate that A exists alone, A and B exist simultaneously, and B exists alone. In addition, the character " / " in this application generally indicates that the contextual associated objects belong to an "and / or" relationship.

[0046] In this application, the terms "connection" , "combination" , "coupling" and "installation" may be direct connection, combination, coupling or installation, and may also be indirect connection, combination, coupling or installation. Among them, for example, direct connection means that two members or assemblies are connected together without intermediaries, and indirect connection means that two members or assemblies are respectively connected with at least one intermediate members and the two members or assemblies are connected by the at least one intermediate members. In addition, "connection" and "coupling" are not limited to physical or mechanical connections or couplings, and may include electrical connections or couplings.

[0047] In this application, it is to be understood by those skilled in the art that a relative term (such as "about" , "approximately" , and "substantially" ) used in conjunction with quantity or condition includes a stated value and has a meaning dictated by the context. For example, the relative term includes at least a degree of error associated with the measurement of a particular value, a tolerance caused by manufacturing, assembly, and use associated with the particular value, and the like. Such relative term should also be considered as disclosing the range defined by the absolute values of the two endpoints. The relative term may refer to plus or minus of a certain percentage (such as 1%, 5%, 10%, or more) of an indicated value. A value that did not use the relative term should also be disclosed as a particular value with a tolerance. In addition, "substantially" when expressing a relative angular position relationship (for example, substantially parallel, substantially perpendicular) , may refer to adding or subtracting a certain degree (such as 1 degree, 5 degrees, 10 degrees or more) to the indicated angle.

[0048] In this application, those skilled in the art will understand that a function performed by an assembly may be performed by one assembly, multiple assemblies, one member, or multiple members. Likewise, a function performed by a member may be performed by one member, an assembly, or a combination of members.

[0049] In this application, the terms "up" , "down" , "left" , "right" , "front" , and "rear" and other directional words are described based on the orientation or positional relationship shown in the drawings, and should not be understood as limitations to the examples of this application. In addition, in this context, it also needs to be understood that when it is mentioned that an element is connected "above" or "under" another element, it can not only be directly connected "above" or "under" the other element, but can also be indirectly connected "above" or "under" the other element through an intermediate element. It should also be understood that orientation words such as upper side, lower side, left side, right side, front side, and rear side do not only represent perfect orientations, but can also be understood as lateral orientations. For example, lower side may include directly below, bottom left, bottom right, front bottom, and rear bottom.

[0050] It should be noted that the terms "first" , "second" , etc. in the detailed description and claims of the present application and the above-mentioned drawings are used to distinguish similar objects, and are not necessarily used to describe a specific order or sequence. It should be understood that the data used in this way can be interchangeable where appropriate, so that the embodiments of the present application described herein can be implemented in an order other than those illustrated or described herein. In addition, the term "comprising" and any variation thereof are intended to cover non-exclusive inclusions, for example, a process, method, system, product or device comprising a series of steps or units is not necessarily limited to those steps or units clearly listed, but may include other steps or units that are not clearly listed or inherent to these processes, methods, products or devices.

[0051] In this application, the terms "controller" , "processor" , "central processor" , "CPU" and "MCU" are interchangeable. Where a unit "controller" , "processor" , "central processing" , "CPU" , or "MCU" is used to perform a specific function, the specific function may be implemented by a single aforementioned unit or a plurality of the aforementioned unit.

[0052] In this application, the term "device" , "module" or "unit" may be implemented in the form of hardware or software to achieve specific functions.

[0053] In this application, the terms "computing" , "judging" , "controlling" , "determining" , "recognizing" and the like refer to the operations and processes of a computer system or similar electronic computing device (e.g., controller, processor, etc. ) .

[0054] As shown in FIG. 1, a riding lawn mower 100 can be operated by a user sitting on the riding lawn mower 100 to effectively and quickly trim the lawn, vegetation, etc. Comparing with hand push / walk behind lawn mowers, the riding lawn mower 100 of the present disclosure does not require the user to push the machine, nor does it require the user to walk on the ground. Further, because of its large size, the riding lawn mower 100 is able to carry larger or more batteries, which brings a longer working time, so that the user can trim larger lawn areas, and trim for a longer time effortlessly. Furthermore, in terms of energy source, unlike existing riding lawn mowers, the riding lawn mower 100 uses electric energy rather than gasoline or diesel, thus the riding lawn mower 100 is more environmental friendly, cheaper in usage cost, and less prone to leakage, failure and maintenance.

[0055] It is appreciated that aspects of this disclosure are also applicable to riding machines or working vehicles of other types, as long as the riding machine or working vehicle can output power in other forms besides walking power in order to realize other functions besides walking, such as, for example, riding snow blowers, riding agricultural machines, and riding sweepers. In fact, as long as these working vehicles include the substance described below in this disclosure, they all fall within the scope of this disclosure.

[0056] Referring to FIGS. 1-3, the riding lawn mower 100 includes: a cutting assembly 11, a walking assembly 12, a plurality of operating assemblies 13, a power supply assembly 14, a seat 15, a chassis 16, and a deck 17. The chassis 16 is the main supporting frame of the riding lawn mower 100, and the chassis 16 at least partially extends in a front-rear direction. The seat 15 is configured for a user to sit thereon, and the seat 15 is mounted on the chassis 16. In other embodiments, the riding lawn mower 100 may be a stand-on lawn mower and may include a standing board as the carrier. The deck 17 is configured to accommodate the cutting assembly 11, and the deck 17 is installed under the chassis 16.

[0057] According to FIG. 1, the direction toward which the user faces is defined as the front or the front side of the riding lawn mower 100; and the direction opposite to the front is defined as the rear or rear side of the riding lawn mower 100. The user’s left hand direction is defined as the left or left side of the riding lawn mower 100; and the user's right hand direction is defined as the right or right side of the riding lawn mower 100. The direction toward the plane on which the riding lawn mower 100 walks is defined as the down or lower side of the riding lawn mower 100; and the direction opposite to the down is defined as the up or upper side of the riding lawn mower 100.

[0058] Referring to FIG. 3, a power output assembly 11 of the riding lawn mower 100 is the cutting assembly 11, and the cutting assembly 11 includes a cutting member 111, such as, for example, a blade 111, for realizing a mowing function. The cutting assembly 11 is mounted to the chassis 16, under the deck 17. In other words, the deck 17 forms a semi-opening accommodating cavity to accommodate the cutting member. The cutting assembly 11 further includes a first motor 112 for driving the cutting member to rotate. The cutting assembly 11 may include more than one cutting members and more than one first motors 112. In one embodiment, the riding lawn mower 100 includes two cutting members 111 and two first motors 112. The cutting assembly 11 may further include a cutting control module 113 to control the first motor 112. For working vehicles of other types, the power output assembly 11 may be of other forms. In general, the power output assembly 11 includes a working head and a first motor 112 for driving the working head.

[0059] The walking assembly 12 is configured to enable the riding lawn mower 100 to walk on the ground. The walking assembly 12 includes a plurality of wheels, wherein some wheels rotate freely and some wheels are driven by respective motors. In this embodiment, the walking assembly 12 includes at least one first walking wheel 121 and at least two second walking wheels 122, for example, two second walking wheels 122, namely a left second walking wheel 122L and a right second walking wheel 122R. The first walking wheel 121 is configured to rotate freely. The first walking wheel 121 has a first diameter; the second walking wheel 122 has a second diameter larger than the first diameter. The walking assembly 12 may also include at least one second motor 123, for example, two second motors 123, namely a left second motor 123L and a right second motor 123R, for driving the second walking wheels 122. In this way, when the two second motors 123 drive respective second walking wheels 122 to rotate at different speeds, a speed difference is generated between the two second walking wheels 122, so as to steer the riding lawn mower 100. The second motors 123 are controlled by a walking control module 124. In some embodiments, the walking control module 124 includes a control chip, such as VCU, MCU, ARM, and so on. In one embodiment, two control chips control the two second motors 123 respectively, and there are a left walking control module 124L that controls the left second motor 123L and a right walking control module 124R that controls the right second motor 123R; however, in order to explain the current disclosure more briefly, the above cases are all referred to as one walking control module 124.

[0060] The power supply assembly 14 is configured to supply electric power to the riding lawn mower 100. In some embodiments, the power supply assembly 14 includes a plurality of battery packs 141 capable of supplying electric power to the riding lawn mower 100. The power supply assembly 14 is configured to at least supply electric power to the first motor 112 and the second motor 123. The power supply assembly 14 may also supply electric power to other electronic components in the riding lawn mower 100, such as a lighting assembly, the cutting control module 113 and the walking control module 124. The power supply assembly 14 may include a power supply management module 144 to coordinate and control the discharge process of at least one battery packs 141. In some embodiments, the power supply assembly 14 is provided on the rear side of the seat 15 on the chassis 16. In other embodiments, the power supply assembly 14 is provided on the front portion of the riding lawn mower 100.

[0061] The plurality of operating assemblies 13 are operable by the user, and the user sends control instructions through the operating assemblies 13 to control the operation of the riding lawn mower 100. The plurality of operating assemblies 13 can be operated by the user to set the cutting speed, the deck height, the walking speed, the walking direction, etc. of the riding lawn mower 100. The plurality of operating assemblies 13 may include a combination of one or more devices in the following incomplete list: a power on / off switch, a blade mode switch, a deck lift lever, an acceleration pedal, a parking brake, a lighting switch, a steering wheel, a joystick and a pair of lap bars.

[0062] In one embodiment, the plurality of operating assemblies 13 include a pair of lap bars 131 operable by the user to control the walking direction and walking speed of the riding lawn mower 100. The walking control module 124 is configured to determine the operational amounts of the pair of lap bars 131 and control the second motors 123 based on the operational amounts. In one embodiment, as shown in FIGS. 1-4, the pair of lap bars 131 includes a left lap bar 131L and a right lap bar 131R. The left lap bar 131L is operable by the user to generate a left operational amount, the right lap bar 131R is operable by the user to generate a right operational amount. These operational amounts are used by the walking control module 124 to control the left second motor 123L and the right second motor 123R, so as to drive the second walking wheels 122.

[0063] Each lap bar 131 of the pair of lap bars 131 includes a bracket 134, a pivot bar 135, and a sensor 133. The bracket 134 is mounted to the chassis 16 and support the installation the pivot bar 135. As shown in FIG. 5, the bracket 134 is mounted to a cross bar 161 of the chassis 16.The pivot bar 135 pivots as the user operates, so the operational amount of the lap bar 131 is essentially the operational amount of its pivot bar 135, although there may be some hard connection between the holding portion gripped by the user and the pivot bar 135. As shown in FIGS. 6-7, the pivot bar 135 is rotatably mounted to the bracket 134 and is configured to rotate relative to the bracket 134 between a forward position, a neutral position, and a rear position about a first axis 001 and between an operative position and a stopped position about a second axis 002. The first axis 001 is in a front-rear direction, and the second axis 002 is in a left-right direction. The pivot bar 135 shown in FIG. 6 is currently in the neutral position. The sensor is in communicational connection with the walking control module 124; the sensor is configured to detect a motion of the pivot bar 135 and pass the measurement result to the walking control module 124. It should be understood that, the measurement result may or may not directly be the operational amount of the lap bar 131. The measurement result may be a signal representing a value related to the position and / or angle of the pivot bar 135, such that based on the measurement result, the walking control module 124 is able to determine the operational amount of the lap bar 131. In addition, the walking control module 124 may rely on other variables or parameters to calculate the operational amount of the pivot bar 135.

[0064] In one embodiment, the sensor is a six-axis gyroscope accelerometer sensor. A six-axis gyroscope accelerometer sensor is an inertial measurement unit (IMU) that combines three-axis accelerometer and three-axis gyroscope measurements into a single package. It provides a comprehensive set of data about an object's motion in three-dimensional space. The six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 (also referred to as the second six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 in this application) shall be rigidly and securely mounted or attached to the pivot bar 135. Any movement of the sensor relative to the pivot bar 135 may introduce errors into the measurement result. Strong adhesive, screws, or a custom bracket may be used to ensure a firm connection.

[0065] In one embodiment, if the six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 is located nearby the walking control module 124, it may be directly connected to the walking control module 124 through Inter-Integrated Circuit (IIC) communication protocol. IIC is suitable for connecting low-speed peripherals to microcontrollers; however, the signal integrity can degrade over longer distances. Therefore, in another embodiment, a lap bar PCBA 132 is connected in-between the six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 and the walking control module 124, and the lap bar PCBA 132 relay the velocity and angular information received from the six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 to the walking control module 124. The lap bar PCBA 132 may be located in peripheral to the six-axis gyroscope accelerometer sensor 133, so that the two can use IIC communication protocol. In one embodiment, the lap bar PCBA 132 communicates with the walking control module 124 through RS-485 communication standard or Controller Area Network (CAN) communication protocol.

[0066] In one embodiment, as shown in FIG. 4, the riding lawn mower 100 may further include a bus module 18, and the bus module 18 is connected with a variety of modules, which can send data to the bus module 18, and receive data from the bus module 18. In this way, the lap bar PCBA 132 can send measurement data to the bus module, and the walking control module 124 can receive measurement data from the bus module 18.

[0067] As shown in FIG. 9, the three-axis accelerometer of the six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 measures linear acceleration (ax, ay, az) along three mutually perpendicular axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis) . It senses changes in velocity, like a sensitive scale that measures how strongly gravity and other forces are pushing on the sensor. The three-axis gyroscope of the six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 measures angular velocity (ωx, ωy, ωz) around three mutually perpendicular axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis) . It senses rotation speed and determines how fast the sensor is rotating about each axis.

[0068] The six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 may be disposed level, so that the coordinate system of the six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 is the same as the coordinate system of the riding lawn mower. Specifically, the X-axis is in a front-rear direction and is the same as the first axis 001, about which the pivot bar 135 can rotate relative to the bracket 134 between a forward position, a neutral position, and a rear position; the Y-axis is in a left-right direction and is the same as the second axis 002, about which the pivot bar 135 can rotate relative to the bracket 134 between an operative position and a stopped position; and the Z-axis is in an up-down direction and is the same as gravity.

[0069] Other orientations are also acceptable, but some data conversion might be needed to convert the measured data to the coordinate system of the riding lawn mower. As shown in FIG. 8, the six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 is disposed vertically. In this case, the X-axis is still in a front-rear direction and is the same as the first axis 001, about which the pivot bar 135 can rotate relative to the bracket 134 between a forward position, a neutral position, and a rear position; the Z-axis is in a left-right direction and is the same as the second axis 002, about which the pivot bar 135 can rotate relative to the bracket 134 between an operative position and a stopped position; and the Y-axis is in an up-down direction and is the same as gravity. Placing the six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 vertically allows for a larger attaching area between the sensor and the pivot bar 135, and saves space around the pivot bar 135.

[0070] The three-axis gyroscope measures rotational rate of the pivot bar 135, thus the actual angle of the pivot bar 135 can be calculated by integrating that rate over time. The three-axis gyroscope is excellent at detecting rapid changes in orientation. However, the three-axis gyroscope readings drift over time, meaning the error in the angle estimation accumulates. On the other hand, the three-axis accelerometer can't distinguish between being still and moving at a constant velocity. That is, if the pivot bar 135 is moving at a constant velocity with no acceleration, the reading corresponding to such movement will be zero. In addition, the three-axis gyroscope does not have an origin point, whereas the three-axis accelerometer will register a constant reading if the pivot bar 135 is held still due to gravity. By combining the data of the three-axis accelerometer and three-axis gyroscope, the gyroscope provides accurate short-term angular information of the pivot bar 135; the accelerometer provides accurate long-term orientation and gravity information, which helps to correct for the gyroscope's drift and provide an origin point during initialization.

[0071] As the user operates the lap bars, the riding lawn mower will be moving and might go uphill or downhill, therefore, the velocity and angular information of the pivot bar 135 contains the motion of the pivot bar 135 in addition to the motion of the riding lawn mower. It is essential to decouple the motion of the riding lawn mower to get the pure motion of the pivot bar 135 with respect to the riding lawn mower. One solution is to mount another six-axis gyroscope accelerometer sensor 101 to a non-movable component of the riding lawn mower to detect the motion of the riding lawn mower. A non-movable component of the riding lawn mower might be the chassis, a printed circuit board or a circuit box fixedly installed to the chassis, a seat base (the seat itself might be adjustable, but the seat base supporting the seat may be non-movable) . Note that the non-movable component may be dissembled from the riding lawn mower with some tools, the point is that during the driving process, the non-movable component should not move by itself or prone to be moved by user action. All the sensors should be rigidly and securely mounted.

[0072] In order to explain the embodiment more clearly, the six-axis gyroscope accelerometer sensor 101 mounted to a non-movable component of the riding lawn mower is called first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101; and the six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 mounted to the lap bars are called second six-axis gyroscope accelerometer sensors 133. It is preferred that the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101 is disposed in peripheral to the walking control module 124, so that the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101 can directly connect to the walking control module 124 through IIC communication protocol.

[0073] While the six-axis gyroscope accelerometer sensor primarily measures acceleration, it can also be used to infer tilt or inclination indirectly through the effects of gravity. Especially, by analyzing the gravity vector sum of the accelerometer readings of the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101, the tilt angle of the riding lawn mower 100 can be calculated. Caution information may be sent to the user and other control strategies may be applied to prevent rollover.

[0074] As shown in FIG. 10, the walking control module 124 is communicational connected to the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101, the left second six-axis gyroscope accelerometer sensor 133L mounted to the left lap bar 131L, and the right second six-axis gyroscope accelerometer sensor 133R mounted to the right lap bar 131R.

[0075] The walking control module 124 compares the measurement of the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101 and the measurement of the left second six-axis gyroscope accelerometer sensor 133L to get the operational amount of the left lap bar 131L; and compares the measurement of the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101 and the measurement of the right second six-axis gyroscope accelerometer sensor 133R to get the operational amount of the right lap bar 131R. Specifically, the measurement of each axis is compared, that is, X-axis acceleration (ax) , X-axis angular velocity (ωx) , Y-axis acceleration (ay) , Y-axis angular velocity (ωy) , Z-axis acceleration (az) and Z-axis angular velocity (ωz) are independently compared. For example, the measurement of the left second six-axis gyroscope accelerometer sensor 133L distracted by the measurement of the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101 represents the motion of the left pivot bar 135L with respect to the riding lawn mower 100. The operational amount of the pivot bar 135 includes its actual rotation angle, and the actual rotation angle of the pivot bar 135 about each axis can be calculated by integrating the angular velocity of the axis over time. Further, the three-axis acceleration measurements provide accurate long-term orientation and gravity information, which help to correct for the gyroscope's drift and provide an origin point during initialization.

[0076] Note that the measurements being compared should be simultaneous, meaning the measurements from different sensors having a same timestamp or having a time difference small enough to be negligible. In order to easily maintain time consistency, the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101 and the second six-axis gyroscope accelerometer sensor 133 may be set with a same data sampling rate. The data sampling rate may be static or dynamically adjusted. For example, the data sampling rate while the riding lawn mower is moving fast may be set to be higher than the data sampling rate while the riding lawn mower is moving slow. Faster movements require a higher sampling rate to capture accurate data.

[0077] Raw sensor data often contains noise. Applying digital filters can help to remove some of this noise and improve the accuracy of the measurements. For example, the six-axis gyroscope accelerometer sensor 101 / 133 itself may be equipped with a low-pass filter, or the walking control module 124 is equipped with a low-pass filter to filter the sensor data before comparing the data between different six-axis gyroscope accelerometer sensors 101, 133. When the lap bar PCBA 132 exist, the lap bar PCBA 132 may be equipped with a low-pass filter. Other data preprocessing, such as data conversion from one coordinate system to another, may also be arranged on the lap bar PCBA 132.

[0078] Other solutions are also possible, for example, to save cost, the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101 might be replaced by a mobile device such as a smart phone that is equipped with a six-axis gyroscope accelerometer sensor. In this case, the user needs to mount the mobile device tightly to a mounting bracket on the riding lawn mower. The velocity and angular information of the mobile device should be timely transmitted to the walking control module 124 through wired or wireless means, so that the walking control module 124 can compare the measurements of the pivot bars and the mobile device.

[0079] FIG. 11 shows a flow chart of the walking control module 124, as illustrated in the following three steps:

[0080] S1: receive acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower and the pivot bars 135 respectively from the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101 and the second six-axis gyroscope accelerometer sensors 133;

[0081] S2: determine operational amounts of the pair of operating assemblies 131 based on the acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower and the pivot bars 135;

[0082] S3: set target rotational speeds of the pair of second motors based on the operational amounts.

[0083] Once the operational amounts of the pair of lap bars have been determined, the walking control module 124 can control the walking speed and walking direction of the riding lawn mower by setting the target rotational speeds of the pair of second motors. Note that the target rotational speed might be a positive value, a negative value, or zero. When the user wants the riding lawn mower to go forwardly, he or she rotates the pivot bars 135 to a forward position, and such operational amount may be mapped to a positive target rotational speed for the second motor (s) . When the user wants the riding lawn mower to go backwardly, he or she rotates the pivot bars 135 to a rear position, and such operational amount may be mapped to a negative target rotational speed for the second motor (s) . When the user wants the riding lawn mower to stop, he or she rotates the pivot bars 135 to a neutral position, and such operational amount may be mapped to a zero target rotational speed for the second motor (s) .

[0084] In one embodiment, the operational amount of the left lap bar decides the target rotational speed of the left second motor; and the operational amount of the right lap bar decides the target rotational speed of the right second motor. That is, the left second motor and the right second motor are independently controlled by the left lap bar and the right lap bar. In the case when a left walking control module 124L and a right walking control module 124R exist, the two control modules may independently control respective lap bars. That is, the left walking control module 124L determines the operational amount of the left lap bar and set the target rotational speed of the left second motor; the right walking control module 124L determines the operational amount of the right lap bar and set the target rotational speed of the right second motor. Specifically, there may a table or a function mapping the left / right operational amount to the target rotational speed of the left / right second motor. When the riding lawn mower has more than one driving modes to cater user preferences, the mapping relationships in different driving modes may differ.

[0085] In another embodiment, the operational amounts of the pair of lap bars are considered integrally to control the two second motors. For example, the operational amounts of the pair of lap bars are used together to generate a linear velocity and an angular velocity, then the linear velocity and the angular velocity are further processed or optimized to generate the target rotational speeds for the left second motor and the right second motor. Further details of this control strategy is not explained in this application and can be found in PCT International Application Number PCT / CN2022 / 133095, published on Mar. 30, 2023, International publication number WO2023044767A.

[0086] FIG. 12 shows another riding lawn mower 100’ using a joytick 139 instead of a pair of lap bars as the operating assembly to control the walking direction and the walking speed of the machine. This riding lawn mower 100’a lso has a basket 119 located in the back to collect grass debris, other components similar to the riding lawn mower 100 will not be repeated here. The joystick 139 include a bracket, a pivot bar and a sensor. The pivot bar can rotate relative to its bracket about a first axis and a second axis. The first axis extends in a front-rear direction and the second axis extends in a left-right direction. A forward / backward movement of the joystick 139 would control the forward and reverse speed of the riding lawn mower 100’ . Pushing the joystick 139 forward would increase forward speed, pulling it backward would increase reverse speed. A neutral position would stop the mower. A left / right movement of the joystick 139 would control steering. Pushing the joystick 139 to the left would turn the mower left, and pushing it to the right would turn it right. The turning radius might be proportional to how far the joystick 139 is pushed.

[0087] In one embodiment, a first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101’ is attached to a non-movable component of the riding lawn mower 100’ ; and a second six-axis gyroscope accelerometer sensor 133’ is attached to the pivot bar of the joystick 139. As shown in FIG. 13, the walking control module 124’ is communicational connected to the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101’ and the second six-axis gyroscope accelerometer sensor 133’ .

[0088] FIG. 14 shows a flow chart of the walking control module 124’ , as illustrated in the following three steps:

[0089] A1: receive acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower 100’ and the pivot bar respectively from the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101’ and the second six-axis gyroscope accelerometer sensors 133’ ;

[0090] A2: determine an operational amount of the operating assembly 131’ based on the acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower and the pivot bar;

[0091] A3: set target rotational speed (s) of the second motor (s) based on the operational amount.

[0092] The installation, communication and data processing of the first six-axis gyroscope accelerometer sensor 101’ and the second six-axis gyroscope accelerometer sensor 133’ are similar to those aforementioned and will not be repeated again. The riding lawn mower 100’ may have one or two or more second motors, which are controlled by the joystick. The walking control module 124’ is configured to set the target rotational speed (s) of these motor (s) at least based on the operational amount of the joystick.

[0093] FIG. 15 shows a riding snow blower 200. The riding snow blower 200 has a stand pedal 25 that user can stand on. The riding snow blower 200 is equipped with a pair of lever bars 231 configured to be gripped by the user for walking speed and direction control. The motion of the pair of lever bars 231 may be detected by a pair of six-axis gyroscope accelerometer sensors in the same manner as the pair of lap bars 131. Again, as comparison, another six-axis gyroscope accelerometer sensor that detects the motion of the riding snow blower 200 is applicable. The control logic of the lever bars 231 is similar to the control logic of the lap bars 131, and will not be repeated again.

[0094] In one embodiment, the riding snow blower 200 has a chute joystick 239 which controls the orientation of the chute 210. The chute joystick 239 may also be two-axis, with each axis controlling one degree of freedom of the chute. In a vertical axis, moving the joystick forward would raise the chute, and moving it backward would lower the chute. In a horizontal axis, moving the joystick left would turn the chute left, and moving it right would turn the chute right. The motion of the chute joystick 239 may also be detected by a six-axis gyroscope accelerometer sensor in the aforementioned approach. It can be understood that, controlling the chute 210 requires less precision and immediacy than controlling the walking speed and direction of a working vehicle, so in order to save cost, another six-axis gyroscope accelerometer sensor that detects the motion of the riding snow blower 200 may not be necessary for the chute adjustment situation. Alternatively, one six-axis gyroscope accelerometer sensor mounted to a non-movable component of the riding snow blower 200 may be used as a comparison to both the chute joystick 239 and the lever bars 231.

[0095] In the description of the specification, the description of reference terms "one embodiment" , "some embodiments" , "example" , "specific example" , "some examples" , and the like means a specific feature, a structure, a material, or a characteristic described in conjunction with the embodiment or the example is included in at least one embodiment or example of the present application. In this detailed description, the illustrative description of the preceding terms does not necessarily refer to the same embodiment or example. Moreover, the described specific feature, structure, material, and characteristic may be combined in an appropriate manner in any one or more embodiments or examples.

[0096] The basic principles, main features, and advantages of this application are shown and described above. It is to be understood by those skilled in the art that the aforementioned examples do not limit the present application in any form, and all technical solutions obtained through equivalent substitutions or equivalent transformations fall within the scope of the present application.

Claims

1.A riding lawn mower, comprising:a chassis;a carrier mounted to the chassis to support a user;a power output assembly comprising a blade configured to use in a mowing function and a first motor configured to drive the blade;a walking assembly comprising a plurality of walking wheels and a pair of second motors configured to drive respective walking wheels;a power supply assembly configured to supply power to the first motor and the pair of second motors;a first six-axis gyroscope accelerometer sensor attached to a non-movable component of the riding lawn mower;a pair of operating assemblies configured to be operable by the user, each operating assembly of the pair of operating assemblies comprising:a bracket mounted to the chassis;a pivot bar configured to rotate relative to the bracket between a forward position, a neutral position, and a rear position about a first axis and between an operative position and a stopped position about a second axis; anda second six-axis gyroscope accelerometer sensor attached to the pivot bar;a control module in communicational connection with the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensors, the control module being configured to:receive acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower and the pivot bars respectively from the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensors;determine operational amounts of the pair of operating assemblies based on the acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower and the pivot bars; andset target rotational speeds of the pair of second motors based on the operational amounts.2.The riding lawn mower of claim 1, wherein the pair of operating assemblies comprises a left lap bar and a right lap bar.3.The riding lawn mower of claim 2, wherein the walking control module is configured to compare a measurement of the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and a measurement of a left / right second six-axis gyroscope accelerometer sensor to get the operational amount of the left / right lap bar, and the measurement of each axis is compared.4.The riding lawn mower of claim 3, wherein the operational amount of the operating assembly comprises an actual rotation angle of the pivot bar, and the actual rotation angle of the pivot bar about each axis is calculated as an integration of the angular velocity of the axis over time.5.The riding lawn mower of claim 2, wherein the pair of second motors comprises a left second motor and a right second motor.6.The riding lawn mower of claim 5, wherein the operational amount of the left / right lap bar independently decides the target rotational speed of the left / right second motor.7.The riding lawn mower of claim 5, wherein the operational amounts of the left lap bar and the right lap bar are used together to generate the target rotational speeds of the left second motor and the right second motor.8.The riding lawn mower of claim 1, wherein the first six-axis gyroscope accelerometer sensor is mounted to a printed circuit board or a circuit box fixedly installed to the chassis.9.The riding lawn mower of claim 1, wherein the second six-axis gyroscope accelerometer sensor is disposed level or vertical.10.The riding lawn mower of claim 1, wherein the first six-axis gyroscope accelerometer sensor, the second six-axis gyroscope accelerometer sensors and the control module communicate through a bus module.11.The riding lawn mower of claim 10, wherein the second six-axis gyroscope accelerometer sensor is indirectly connected to the control module through a lap bar printed circuit board assembly (PCBA) .12.The riding lawn mower of claim 10, wherein the first six-axis gyroscope accelerometer sensor is directly connected to the control module.13.The riding lawn mower of claim 1, wherein the data sampling rate of the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensors are the same.14.A working vehicle, comprising:a chassis;a carrier mounted to the chassis to support a user;a power output assembly comprising an working head and a first motor configured to drive the working head;a walking assembly comprising a walking wheel and a second motor configured to drive the walking wheel;a power supply assembly configured to supply power to the first motor and the second motor;a first six-axis gyroscope accelerometer sensor attached to a non-movable component of the riding lawn mower;an operating assembly configured to be operable by the user, the operating assembly comprising:a bracket mounted to the chassis;a pivot bar configured to rotate relative to the bracket; anda second six-axis gyroscope accelerometer sensor attached to the pivot bar;a control module in communicational connection with the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensor, the control module being configured to:receive acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower and the pivot bar respectively from the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensor;determine an operational amount of the operating assembly based on the acceleration and angular velocity information of the riding lawn mower and the pivot bar; andset a target rotational speed of the second motor based on the operational amount.15.The working vehicle of claim 14, wherein the operating assembly is a joystick.16.The working vehicle of claim 14, wherein the control module is further configured to compare a measurement of each axis of the first six-axis gyroscope accelerometer sensor and the second six-axis gyroscope accelerometer sensor.17.The working vehicle of claim 16, wherein the operational amount of the operating assembly comprises an actual rotation angle of the pivot bar, and the actual rotation angle of the pivot bar about each axis is calculated as an integration of the angular velocity of the axis over time.18.The working vehicle of claim 17, wherein the control module is configured correct the drift of the angular velocity information with the acceleration information.19.An operating assembly for a working vehicle, comprising:a bracket configured to mount to a chassis of the working vehicle;a pivot bar configured to rotate relative to the bracket between a forward position, a neutral position, and a rear position about a first axis, and between an operative position and a stopped position about a second axis; anda six-axis gyroscope accelerometer sensor attached to the pivot bar to detect an acceleration and angular velocity information of the pivot bar.20.The operating assembly of claim 19, wherein the six-axis gyroscope accelerometer sensor is disposed level or vertical.

Images