تحتاج جزازة العشب الآلية عادةً إلى ثلاثة محركات: محرك قطع واحد ومحركين مستقلين لتشغيل العجلات. ويُستخدم هذا التكوين المكون من ثلاثة محركات على نطاق واسع لأنه يتيح التحكم المنفصل في دوران الشفرة، والحركة الأمامية، والحركة الخلفية، والانعطاف.

التكوينات النموذجية للمحركات

تصميم جزازة العشب الآلية	محركات القص	محركات الدفع	المحركات المساعدة	الإجمالي النموذجي
جزازة أساسية مدمجة	1	1–2	0	2–3
جزازة سكنية قياسية	1	2	0	3
جزازة ذات شفرتين	2	2	0	4
جزازة ذات دفع رباعي	1	4	0	5
جزازة متطورة مزودة بخاصية تعديل الارتفاع آليًا	1–2	2–4	1	4–7
جزازة تجارية متعددة الأقراص	2–3	2–4	0–2	4–9

بالنسبة لمعظم جزازات العشب الروبوتية المنزلية، توفر المحركات الثلاثة أفضل توازن بين القدرة على الحركة، وأداء القص، واستهلاك الطاقة، والتعقيد الميكانيكي، وتكلفة الإنتاج.

لماذا تستخدم معظم جزازات العشب الروبوتية ثلاثة محركات

تحتوي آلة جز العشب الروبوتية القياسية عادةً على:

• محركًا واحدًا لتشغيل قرص القص أو الشفرة
• محرك واحد للعجلة اليسرى
• محرك واحد للعجلة اليمنى

يعمل محركا العجلتين بشكل مستقل. ومن خلال تغيير سرعتهما واتجاههما، يمكن للجزازة أن تتحرك بشكل مستقيم، أو تتبع مسارًا منحنيًا، أو تتراجع، أو تنعطف في نطاق يماثل طول جسمها تقريبًا.

على سبيل المثال، عندما يدور محركا العجلتين للأمام بنفس السرعة، تتحرك آلة القص في خط مستقيم. وعندما تدور العجلة اليسرى أبطأ من العجلة اليمنى، تنعطف الآلة إلى اليسار. ويتيح دوران العجلتين في اتجاهين متعاكسين لآلة القص الانعطاف بحدة ضمن مساحة صغيرة جدًا.

يُزيل هذا التصميم الحاجة إلى نظام توجيه ميكانيكي منفصل. فمحور التوجيه التقليدي يتطلب وصلات ومفاصل ومساحة إضافية والمزيد من الأجزاء المتحركة. وعادةً ما يكون التحكم المستقل في المحركات أكثر ملاءمةً لآلة صغيرة ذاتية التشغيل تغير اتجاهها بشكل متكرر.

يعمل محرك القطع بشكل منفصل لأن سرعة الشفرة يجب أن تظل ثابتة حتى عند تغير سرعة العجلات. قد تبطئ آلة القص سرعتها بالقرب من حدود المساحة، أو تتوقف لتتجنب عائقًا، أو تنعطف على منحدر، لكن قد يظل من الضروري أن يحافظ قرص القطع على سرعة الدوران المستهدفة.

وبالتالي، فإن فصل نظامي القطع والدفع يحسن دقة التحكم ومرونة النظام.

محرك القطع

يقوم محرك القطع بتشغيل الشفرة أو قرص القطع أو حامل الشفرة المثبت أسفل آلة جز العشب. وتتمثل وظيفته الرئيسية في الحفاظ على سرعة دوران كافية لقطع العشب بشكل نظيف دون اهتزازات مفرطة أو ضوضاء أو استهلاك مفرط للطاقة.

تستخدم معظم جزازات العشب الروبوتية محرك قطع واحدًا. وعادةً ما يكون هذا كافيًا للمروج الصغيرة والمتوسطة الحجم لأن الجزازات الروبوتية تقص العشب بشكل متكرر بدلاً من إزالة كمية كبيرة في مرة واحدة.

قد تحتاج آلة القص التقليدية التي يتم دفعها يدويًا إلى قص العشب الطويل بعد عدة أيام أو أسابيع من نموه. غالبًا ما تعمل آلة القص الروبوتية عدة مرات في الأسبوع وتزيل كمية صغيرة فقط من أطراف العشب. وهذا يقلل من عزم الدوران المطلوب من نظام القص.

لا يزال يتعين على المحرك التعامل مع الأحمال المتغيرة الناتجة عن:

• العشب الكثيف
• العشب الرطب
• الفروع الصغيرة
• تراكم العشب حول قرص القص
• ارتفاع القص غير المتساوي
• التلامس المفاجئ مع النباتات الكثيفة

لا ينبغي اختيار محرك القطع المناسب بناءً على سرعة الدوران بدون حمل فقط. فالعزم المستمر للمحرك، والعزم الأقصى، والأداء الحراري، وتصميم العمود، ودعم المحامل، واستجابة وحدة التحكم، كلها عوامل مهمة أيضًا.

عند استخدام محركي قطع

تستخدم بعض جزازات العشب الروبوتية محركي قطع بدلاً من محرك واحد. وقد يقوم كل محرك بتشغيل قرص قطع منفصل.

يمكن لنظام القطع ثنائي المحرك أن يوفر:

• مسار قص أوسع
• تغطية أفضل تحت هيكل جزازة كبير الحجم
• توزيع أكثر توازناً للحمل
• قطر أصغر لقرص الشفرة
• مرونة أكبر في تصميم الهيكل

ومع ذلك، فإن إضافة محرك قص آخر يؤدي أيضًا إلى زيادة استهلاك الطاقة ومتطلبات وحدة التحكم والأسلاك ونقاط العزل المائي وتعقيد الصيانة.

لا يعني وجود محركي قص صغيرين بالضرورة أن كفاءتهما أعلى من محرك واحد أكبر. يجب تقييم هيكل القص بالكامل. يؤثر قطر الشفرة، وعدد الشفرات، وسرعة القرص، ومنطقة التداخل، وكثافة العشب، وتدفق الهواء أسفل الهيكل، جميعها على الأداء الفعلي.

يكون نظام القرصين مفيدًا للغاية عندما تحتاج آلة القص إلى مسار قص عريض دون استخدام قرص قص واحد كبير جدًا.

محركات الدفع بالعجلات

تستخدم معظم جزازات العشب الروبوتية محركي دفع، حيث يرتبط كل منهما بعجلة مدفوعة. تعمل هذه المحركات عادةً من خلال تروس تخفيض لتوفير عزم الدوران المطلوب للعجلات عند سرعة منخفضة نسبياً.

تتولى محركات الدفع المسؤولية عن:

• التحرك للأمام وللخلف
• ضبط السرعة
• تغيير الاتجاه
• اتباع الحدود
• تجنب العوائق
• تسلق المنحدرات
• تصحيح الموقع
• محاذاة الإرساء

تعتبر محركات العجلات المستقلة مهمة بشكل خاص لأن جزازات العشب الروبوتية نادراً ما تتحرك في خطوط طويلة ومستقيمة تماماً. فهي تقوم باستمرار بتعديل مسارها وفقاً لإشارات الحدود، وبيانات الخرائط، وردود فعل العجلات، ومعلومات الكاميرا، أو مستشعرات العوائق.

قد تقوم المحركات بمئات من التصحيحات الصغيرة في السرعة خلال دورة قص واحدة. ولذلك، فإن التشغيل المستقر بسرعة منخفضة قد يكون أكثر قيمة من السرعة القصوى العالية.

قد تترك آلة قص العشب التي تتحرك بسرعة ولكنها لا تستطيع إجراء تصحيحات محكومة مناطق غير مقطوعة، أو تتلف حواف العشب، أو تواجه صعوبة في الدخول إلى محطة الشحن.

هل يمكن لآلة جز العشب الروبوتية استخدام محرك دفع واحد فقط؟

من الناحية النظرية، يمكن لجزازة بسيطة أن تستخدم محركًا واحدًا لتشغيل كلتا العجلتين عبر محور مشترك أو ناقل حركة. ويمكن عندئذٍ أن يتم التوجيه بواسطة آلية ميكانيكية أو مشغل آخر.

قد يقلل هذا التصميم من عدد محركات الجر الرئيسية، لكنه يخلق تحديات أخرى. فقد يظل من الضروري وجود ترس تفاضلي، أو القابض، أو وصلة التوجيه، أو مشغل التوجيه. وقد لا يصبح النظام ككل أبسط بعد تضمين هذه الأجزاء.

كما أن محرك الدفع المشترك يجعل من الصعب التحكم في سرعات العجلتين اليمنى واليسرى بشكل مستقل. وهذا يحد من مرونة الانعطاف ويجعل التنقل الدقيق أكثر صعوبة.

لهذه الأسباب، يُعد محرك الدفع الفردي مناسبًا بشكل أساسي للآلات البسيطة ذات متطلبات التوجيه المحدودة. وهو أقل ملاءمة لآلات جز العشب ذاتية القيادة التي يجب أن تتجنب الأشجار وأحواض الزهور والممرات الضيقة وأثاث الحدائق والحدود غير المنتظمة.

لماذا تحتاج بعض جزازات العشب إلى أربعة محركات دفع

قد تستخدم جزازات العشب الروبوتية المصممة للأراضي شديدة الانحدار أو غير المستوية نظام الدفع الرباعي. في هذه الآلات، قد يكون لكل عجلة محركها الخاص، مما ينتج عنه إجمالي أربعة محركات دفع.

بعد إضافة محرك قطع واحد، قد تحتوي الجزازة على خمسة محركات على الأقل.

يمكن لأنظمة الدفع الرباعي تحسين:

• الجر على المنحدرات
• الحركة على الأرض الناعمة
• الثبات على المروج غير المستوية
• الخروج من الحفر الضحلة
• التحكم على العشب الرطب
• توزيع الوزن
• أداء الانعطاف على الأسطح الوعرة

ومع ذلك، فإن عدد المحركات وحده لا يضمن قدرة جيدة على المنحدرات. فنمط الإطارات وقطر العجلات ووزن الجزازة ومركز الثقل والارتفاع عن الأرض وبرنامج التحكم كلها عوامل لا تقل أهمية.

قد يكون أداء أربعة محركات عجلات ذات قوة منخفضة أسوأ من أداء محركين بحجم مناسب مع إطارات مناسبة وتوزيع وزن صحيح.

كما أن المحركات الإضافية تستهلك مساحة وتتطلب المزيد من قنوات التحكم الإلكترونية. ونظرًا لأن محركات العجلات يجب أن تنسق فيما بينها، فإن عدم دقة مطابقة السرعة قد يتسبب في احتكاك الإطارات، أو فقدان الطاقة، أو حركة غير مستقرة.

لذلك، فإن نظام الدفع بأربعة محركات يكون مبررًا عندما تتطلب التضاريس ذلك، وليس لمجرد أن عددًا أكبر من المحركات يبدو أكثر تقدمًا.

المحركات المساعدة

قد تشتمل جزازات العشب الروبوتية المتطورة على محركات صغيرة أو مشغلات لأداء وظائف لا تتعلق مباشرة بالقص أو حركة العجلات.

ضبط ارتفاع القص

تسمح بعض الطرازات بضبط ارتفاع القص إلكترونيًا. حيث يعمل محرك تروس صغير أو مشغل خطي على رفع أو خفض مجموعة القص.

تتيح هذه الميزة للجزازة تغيير ارتفاع القص من خلال تطبيق أو لوحة تحكم أو برنامج تلقائي. كما قد تدعم إعدادات ارتفاع مختلفة لمناطق مختلفة من الحديقة.

يعمل محرك الضبط لفترات قصيرة فقط، لذا فإن متطلباته من الطاقة عادةً ما تكون أقل بكثير من متطلبات محركات القص أو الدفع.

مشغلات التوجيه

تتولى معظم جزازات العشب الروبوتية عملية التوجيه من خلال اختلاف سرعات العجلات، ولكن الآلات الأكبر حجمًا أو المتخصصة قد تستخدم مشغل توجيه منفصل. ويمكن العثور على ذلك في التصميمات ذات العجلات الأمامية القابلة للتوجيه أو في تصميمات المركبات الأكثر تقليدية.

قد يحسّن هذا التصميم التحكم في المسار عند السرعات العالية، ولكنه يضيف مكونات إضافية ونقاط عطل محتملة.

أنظمة التنظيف أو ضبط موضع الشفرات

قد تحتوي جزازات العشب الروبوتية التجارية أو المتخصصة على فرش تنظيف كهربائية، أو آليات طي الشفرات، أو منصات قابلة للتعديل، أو أنظمة التحكم في التفريغ. وقد تضيف كل وظيفة كهربائية محركًا صغيرًا آخر.

لا تضف هذه الميزات إلا عندما تقدم فوائد واضحة. فكل محرك إضافي يزيد من متطلبات العزل، والتوصيلات الكهربائية، ومنطق التحكم، واحتياجات الصيانة.

العوامل التي تحدد عدد المحركات المطلوبة

يجب تحديد عدد المحركات بناءً على متطلبات تشغيل آلة القص بدلاً من نسخها من آلة أخرى.

عرض القص

قد تحتاج آلة القص الأوسع إلى أقراص قص متعددة لتغطية المساحة الكاملة أسفل الهيكل. وهذا قد يزيد من عدد محركات القص.

يعد القرص الواحد الكبير بسيطًا من الناحية الميكانيكية، ولكنه قد يتطلب مساحة أكبر ويولد عزم دوران أكبر. أما الأقراص الصغيرة المتعددة، فيمكنها تحسين مرونة التصميم ولكنها تتطلب مكونات أكثر.

التضاريس

يمكن عادةً التعامل مع المروج السكنية المسطحة باستخدام عجلتين مدفوعتين. أما المنحدرات الشديدة والتربة الرخوة والأسطح الرطبة والأرض غير المستوية فقد تستدعي استخدام الدفع الرباعي.

طريقة الدوران

يتطلب التوجيه التفاضلي عادةً محركي دفع يتم التحكم فيهما بشكل مستقل. قد يستخدم التوجيه الميكانيكي محرك جر واحدًا بالإضافة إلى مشغل توجيه واحد، لكن هذا الترتيب له متطلبات مختلفة من حيث التحكم والصيانة.

القدرة المطلوبة على المناورة

تحتاج آلة جز العشب التي تعمل في الممرات الضيقة إلى تحكم دقيق في العجلات. ويتيح محركا الدفع المستقلان للآلة الانعطاف بزاوية ضيقة وإجراء تصحيحات بسيطة في الموضع.

سعة البطارية

يستمد كل محرك الطاقة من البطارية. وقد تؤدي زيادة عدد المحركات إلى تقليل وقت التشغيل ما لم يتم تعديل البطارية واستراتيجية وحدة التحكم والكفاءة الميكانيكية وفقًا لذلك.

لا يعني وجود المزيد من المحركات دائمًا استهلاكًا أعلى بشكل متناسب لأن كل محرك قد يحمل حمولة أقل. ومع ذلك، يجب مراعاة خسائر وضع الاستعداد، وخسائر وحدة التحكم، واحتكاك علبة التروس، والوزن الإضافي.

هدف الموثوقية

قد يكون الهيكل الأبسط المكون من ثلاثة محركات أسهل في الإغلاق والتصنيع والاختبار والصيانة. قد تقدم آلة جز العشب الأكثر تعقيدًا أداءً أفضل، لكنها تحتوي أيضًا على المزيد من الموصلات والمحامل والتروس والكابلات والمحركات ونقاط الفشل المحتملة.

عادةً ما تكون المحركات الثلاثة نقطة انطلاق عملية

بالنسبة لجزازة العشب الروبوتية السكنية العامة، يُعد التكوين التالي نقطة انطلاق عملية:

• محرك قطع واحد بدون فرش
• محركان بتروس يتم التحكم فيهما بشكل مستقل
• لا يوجد محرك إضافي ما لم تكن هناك حاجة إلى وظيفة ضبط آلية

توفر هذه البنية تحكمًا كافيًا في الحديقة العادية مع الحفاظ على النظام صغير الحجم نسبيًا.

يمكن بعد ذلك توسيع التصميم وفقًا للمتطلبات الفعلية. قد يتطلب منصة قص أوسع إضافة محرك قص ثانٍ. وقد يتطلب الطراز المخصص للمنحدرات الشديدة إضافة محركي عجلات آخرين. وقد يتطلب التحكم التلقائي في ارتفاع القص إضافة مشغل صغير.

عادةً ما يؤدي البدء بأبسط تكوين يلبي الوظائف المطلوبة إلى تصميم أكثر موثوقية مقارنة بإضافة محركات قبل الفهم الكامل للمتطلبات الميكانيكية ومتطلبات التحكم.