[發明專利]一種伺服驅動步進式變胞爬樹機器人

在審

• 申請號: 201710182131.X
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN107117220A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 王汝貴;袁吉偉;孫家興;黃慕華;陳輝慶
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司45104
• 代理人: 黃永校

技術領域

本發明涉及機器人設計領域，特別是一種伺服驅動步進式變胞爬樹機器人。

背景技術

隨著機器人技術水平的不斷提高，仿生機器人的應用漸為廣泛，其中仿生爬樹機器人的應用在樹木整枝、病害防治、蟲害防治、果實采摘、野外探測監控等方面也日益增多，現有爬樹機器人主要有仿蛇形纏繞機器人，上下伸縮式機器人，翻轉式機器人等，存在驅動元件眾多，運動速度慢，負載能力小，而且對不同直徑樹木通用性差等問題，不能很好實現爬樹及工作任務。

中國專利ZL2012103468033公開了一種四足攀爬機器人，該機器人利用自重自鎖，而且每個抱緊臂都安裝三個電機，驅動較復雜，總體運動速度也較慢，不具適用性；中國專利CN105963931A公布了一種新型自動化爬樹設備，該專利利用液壓缸收縮履帶實現爬動，利用弧形桿件實現抱緊，在實際作業時，只適用于等截面直挺樹木，樹木粗細變化時不能完成抱緊，應用非常局限。其他公開的有關爬樹機器人的專利基本與上述兩類專利類似。

伺服電機采用閉環控制，驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，可以根據外界反饋進行實時調整，實現對速度、位置等精確控制，且速度響應快，運行穩定，因此將伺服電機應用于爬樹機器人，可以更好的滿足工作要求。

目前，未見有驅動簡單，爬樹可靠安全，又能靈活適應于不同直徑、不同形狀樹木的伺服驅動爬樹機器人。

發明內容

本發明的目的是提供一種伺服驅動步進式變胞爬樹機器人，它能克服現有爬樹機器人的不足，該爬樹機器人驅動簡單，伺服驅動電機單獨驅動時，便能實現復雜爬樹抱樹運動；機械腿與樹干有傾斜角度，利用驅動力便可實現鎖死，爬樹工作安全可靠；機器人爬樹過程中，轉換自由度，可以改變抱緊角度，實現機器人靈活適應樹木直徑的變化；模擬動物身體構造，使爬樹機器人靈活適應不同形狀樹木；采用伺服電機驅動響應迅速，控制精確，通過編程獲得高程度柔性輸出，工作穩定。

本發明通過以下技術方案達到上述目的：一種伺服驅動步進式變胞爬樹機器人，包括伺服驅動機械腿系統和機架桿組件，具體結構和連接關系為：

所述伺服驅動機械腿系統包括第一伺服驅動機械腿系統、第二伺服驅動機械腿系統、第三伺服驅動機械腿系統和第四伺服驅動機械腿系統，所述第一伺服驅動機械腿系統包括驅動搖桿、從動搖桿、連桿、機械腿伺服驅動電機、連接架、滑套、滑套驅動液壓缸、機械腿驅動液壓缸、機械腿、固定爪、滾動軸承和弧形限位滑槽，驅動搖桿一端與連桿鉸接，另一端與機械腿伺服驅動電機固定連接，機械腿驅動電機與第一桿通過轉動副連接，并驅動驅動搖桿相對第一桿轉動，從動搖桿一端與連桿鉸接，另一端與第一桿鉸接，連接架既與連桿鉸接，又與滑套通過圓柱副連接，還與機械腿驅動液壓缸連接，所述滑套與滑套驅動液壓缸通過螺紋連接，所述機械腿驅動液壓缸與機械腿通過螺紋連接，所述滑套驅動液壓缸與第一桿鉸接，所述固定爪與連接架固定連接，所述從動搖桿下方安裝了滾動軸承，滾動軸承在弧形限位滑槽內運動，弧形限位滑槽固定在第一桿下方，第二伺服驅動機械腿系統、第三伺服驅動機械腿系統、第四伺服驅動機械腿系統與第一伺服驅動機械腿系統結構及連接關系相同；

所述機架桿組件包括第一桿、第二桿、第三桿、第四桿、第五桿、第六桿、第七桿和第八桿，第一桿與第二桿通過第一虎克鉸連接，第二桿與第三桿通過第二鉸鏈連接，第三桿與第四桿通過連架桿第一伺服電機相連，第四桿與第五桿通過第三鉸鏈連接，第五桿與第六桿通過第二虎克鉸連接，第六桿與第七桿通過第四鉸鏈連接，第七桿與第八桿通過連架桿第二伺服電機連接，第八桿與第一桿通過第一鉸鏈連接，連架桿第一驅動液壓缸一端與第一桿鉸接，另一端與第二桿通過第三虎克鉸連接，連架桿第二驅動液壓缸一端與第六桿相連，另一端與第五桿通過第四虎克鉸相連，連架桿第三驅動液壓缸一端與第一桿鉸接，另一端與第八桿鉸接，連架桿第四驅動液壓缸一端與第六桿鉸接，另一端與第七桿鉸接，連架桿第五驅動液壓缸一端與第五桿鉸接，另一端與第四桿鉸接，連架桿第六驅動液壓缸一端與第二桿鉸接，另一端與第三桿鉸接。

所述弧形限位滑槽圓弧對應角度為100-105°，所述機械腿與連接架安裝角度為45-50°。

本發明的突出優點在于：