[發(fā)明專利]一種伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹鋸式整枝機(jī)器人

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710182107.6
• 申請(qǐng)日: 2017-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN107409787A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王汝貴;袁吉偉;孫家興;黃慕華;陳輝慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號(hào): A01G3/08
• 分類號(hào): A01G3/08;B25J11/00
• 代理公司: 廣西南寧公平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司45104
• 代理人: 黃永校

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是一種伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹鋸式整枝機(jī)器人。

背景技術(shù)

樹木在生長(zhǎng)的過程中，修剪整枝是一項(xiàng)必不可少的工作，發(fā)明專利CN 102283026 A公布了一種果樹修剪機(jī)，所述果樹修剪機(jī)需要人工背負(fù)，對(duì)于高枝修剪，需要更換加長(zhǎng)鋁管，因此勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低。發(fā)明專利CN 105940975 A公布了一種果樹修剪機(jī)，所述修剪機(jī)的執(zhí)行部件安裝在動(dòng)力機(jī)車上，依靠機(jī)械臂進(jìn)行整枝工作，但是不能靈活避開分布散亂的枝干，進(jìn)行精確的整枝工作，其他公開的有關(guān)整枝機(jī)器人的專利與上述兩個(gè)專利類似。

中國(guó)專利ZL2012103468033公開了一種四足攀爬機(jī)器人，該機(jī)器人利用自重自鎖，而且每個(gè)抱緊臂都安裝三個(gè)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)較復(fù)雜，總體運(yùn)動(dòng)速度也較慢，不具適用性。

隨著機(jī)器人技術(shù)水平的不斷提高，仿生機(jī)器人的應(yīng)用漸為廣泛，其中仿生爬樹機(jī)器人的應(yīng)用在樹木整枝、病害防治、蟲害防治、果實(shí)采摘、野外探測(cè)監(jiān)控等方面也日益增多，因此將仿生機(jī)器人應(yīng)用于爬樹整枝工作，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。

伺服電機(jī)采用閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，可以根據(jù)外界反饋進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)速度、位置等精確控制，且速度響應(yīng)快，運(yùn)行穩(wěn)定，因此將伺服電機(jī)應(yīng)用于爬樹整枝機(jī)器人，可以更好的滿足工作要求。

目前，未見有驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，爬樹可靠安全，能適應(yīng)不同粗細(xì)、形狀樹木，移動(dòng)性能好、整枝方便靈活，工作效率高、整枝定位精確，控制精度高、工作穩(wěn)定的伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹鋸式整枝機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹鋸式整枝機(jī)器人，它能克服現(xiàn)有整枝技術(shù)的不足，該步進(jìn)爬樹鋸式整枝機(jī)器人，伺服電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)時(shí)，便能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜爬樹抱樹運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單；機(jī)械腿與樹干有傾斜角度，利用驅(qū)動(dòng)力的反作用力便可實(shí)現(xiàn)鎖死，爬樹抱樹工作安全可靠；機(jī)器人爬樹過程中，轉(zhuǎn)換自由度，可以改變抱緊角度，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人靈活適應(yīng)不同直徑樹木；模擬動(dòng)物身體構(gòu)造，使爬樹整枝機(jī)器人靈活適應(yīng)不同形狀樹木；多自由度整枝系統(tǒng)與爬樹機(jī)器人結(jié)合，移動(dòng)性能好，整枝方便靈活，工作效率高，整枝定位精確，可以完成復(fù)雜的整枝工作；采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)迅速，控制精確，通過編程獲得高程度柔性輸出，工作穩(wěn)定。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的：一種伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹鋸式整枝機(jī)器人，包括伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、鋸式整枝系統(tǒng)和機(jī)架桿組件，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為：

所述伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)包括第一伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、第二伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、第三伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)和第四伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)，所述第一伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)搖桿、從動(dòng)搖桿、連桿、機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)、連接架、滑套、滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸、機(jī)械腿驅(qū)動(dòng)液壓缸、機(jī)械腿、固定爪、弧形限位滑槽和滾動(dòng)軸承，驅(qū)動(dòng)搖桿一端與連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，另一端與機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)固連，機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)與第一桿相連，并驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)搖桿相對(duì)第一桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)搖桿一端與連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，另一端與第一桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，連接架既與連桿通過鉸鏈連接，又與滑套通過圓柱副連接，還與機(jī)械腿驅(qū)動(dòng)液壓缸連接，所述滑套與滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸連接，所述機(jī)械腿驅(qū)動(dòng)液壓缸與機(jī)械腿連接，所述滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸與第一桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，所述固定爪與連接架固連，所述從動(dòng)搖桿下方安裝了滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承在弧形限位滑槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，弧形限位滑槽固定在第一桿下方，第二伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、第三伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、第四伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)與第一伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系相同；

所述鋸式整枝系統(tǒng)包括第一鋸式整枝系統(tǒng)和第二鋸式整枝系統(tǒng)，所述第一鋸式整枝系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)動(dòng)座、伸縮桿、二級(jí)伸縮桿、整枝鋸連桿、整枝鋸、鋸式整枝系統(tǒng)第一液壓缸、鋸式整枝系統(tǒng)第二液壓缸和鋸式整枝系統(tǒng)第三液壓缸，所述伸縮桿與轉(zhuǎn)動(dòng)座通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，二級(jí)伸縮桿一端在伸縮桿內(nèi)滑動(dòng)，另一端與整枝鋸連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，整枝鋸固連在整枝鋸連桿上，所述鋸式整枝系統(tǒng)第一液壓缸一端與轉(zhuǎn)動(dòng)座通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，另一端與伸縮桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，所述鋸式整枝系統(tǒng)第二液壓缸一端與伸縮桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，另一端與二級(jí)伸縮桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，所述鋸式整枝系統(tǒng)第三液壓缸一端與二級(jí)伸縮桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，另一端與整枝鋸連桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，第二鋸式整枝系統(tǒng)與第一鋸式整枝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系相同；通過轉(zhuǎn)動(dòng)座、鋸式整枝系統(tǒng)第一液壓缸、鋸式整枝系統(tǒng)第二液壓缸和鋸式整枝系統(tǒng)第三液壓缸的驅(qū)動(dòng)，可以使鋸式整枝系統(tǒng)多自由度靈活的進(jìn)行整枝工作；