[發明專利]一種混合驅動三構態變胞機構式樹木整枝伐樹機器人

在審

• 申請號: 201710182174.8
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN107018856A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 王汝貴;孫家興;袁吉偉;黃慕華;陳輝慶
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: A01G23/083
• 分類號: A01G23/083;A01G23/099;A01G3/08;B27C5/00
• 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

本發明涉及機器人領域，特別是一種混合驅動三構態變胞機構式樹木整枝伐樹機器人。

背景技術

中國專利201610396453.X公布了一種伐木機器人，通過四個驅動輪的移動，實現切割的定位，工作精度和柔性低，運動空間小，只能實現伐木任務；中國專利201610419380.1公開了一種用于伐木機的全液壓自動伐木裝置，由全液壓元件組成，其液壓元件精度要求高，液壓系統制造成本高，工作壽命不長，易漏油，也只能實現伐木任務；中國專利201210335835.3公開了一種伐樹截木一體機，此伐樹截木機僅用于伐樹截木，不能用于樹木整枝、修剪，且此伐木機只能與工程機械配合使用；中國專利201310427637.4公開了一種電動植物整枝機，此植物整枝機，僅用于植物整枝，不能用于伐木、截木。現有有關伐樹機器人的設計，均功能單一，工作空間小，穩定性不足，精度低，不能根據功能需求或者環境的變化，靈活改變構型以適應不同任務和場合，柔性低。

目前，尚未見到一種兼具穩定輸出和柔性化、運動空間大、工作精度高、制造成本低、維護保養簡單，且能柔性混合驅動控制，又具有樹木整枝、伐樹和木材截取功能的樹木整枝伐樹機器人的創新發明設計。

發明內容

本發明的目的是提供一種混合驅動三構態變胞機構式樹木整枝伐樹機器人，它具有穩定輸出、柔性混合驅動控制、運動空間大、制造成本低、工作壽命長、維護保養簡單，且控制電機均安裝在機架上，動態穩定性能高，工作效率高的優點，又能夠以實現樹木整枝修整、整棵樹木伐鋸和木材分段截取功能。

本發明的技術方案是：一種混合驅動三構態變胞機構式樹木整枝伐樹機器人，包括大功率常規電機、小功率伺服電機、行走裝置、機架、驅動連桿、傳動連桿、輸出連桿、銷軸、液壓缸、虎克鉸和伐木頭組合機構，具體結構和連接關系為：

所述大功率常規電機和機架連接；

所述小功率伺服電機包括第一小功率伺服電機和第二小功率伺服電機，第一小功率伺服電機和機架連接，第二小功率伺服電機和機架連接；

所述行走裝置通過轉動副和機架連接；

所述驅動連桿包括前搖桿、中搖桿和后搖桿，所述前搖桿一端通過第九銷軸與機架連接，另一端通過第五銷軸與前連桿連接，所述中搖桿一端通過第四銷軸與機架連接，另一端通過第七銷軸與中連桿連接，所述后搖桿一端通過第八銷軸與機架連接，另一端通過第三銷軸與曲桿連接；

所述傳動連桿包括前連桿、中連桿和曲桿，前連桿一端通過第五銷軸與前搖桿連接，另一端通過第二銷軸與曲桿連接，中連桿一端通過第七銷軸與中搖桿連接，另一端通過第一銷軸與輸出連桿連接，曲桿一端通過第三銷軸與后搖桿連接，中部通過第二銷軸與前連桿連接，另一端通過第六銷軸與輸出連桿連接；

所述輸出連桿一端通過第一銷軸與中連桿連接，中部通過第六銷軸與曲桿連接，另一端通過第十銷軸與虎克鉸連接，輸出連桿通過第一球副機構與液壓缸連接；

所述伐木頭組合機構包括刀鋸機構、下夾抱機構、滾輪、上夾抱機構和打枝刀，所述伐木頭組合機構通過轉動副與虎克鉸連接，伐木頭組合機構通過第二球副機構與液壓缸連接，所述刀鋸機構在伐木頭組合機構的最下方，往上依次是下夾抱機構、滾輪、上夾抱機構和打枝刀；所述刀鋸機構由刀鋸、滑塊、導桿、第三連桿、第四連桿、曲柄、第四伺服電機、電機支座、絲桿和第五伺服電機組成，所述刀鋸和滑塊固定連接，滑塊和導桿通過圓柱副連接，所述第三連桿一端通過轉動副和滑塊連接，另一端通過轉動副和第四連桿連接，所述曲柄一端通過轉動副和第四連桿連接，另一端通過轉動副和第四伺服電機連接，所述電機支座和第四伺服電機固定連接，電機支座通過螺旋副和絲桿連接，所述第五伺服電機通過轉動副和絲桿連接；所述下夾抱機構包括螺桿、固定支座、第一連桿、活動支座、螺母和第二連桿，所述固定支座固定于伐木頭組合機構上，固定支座和活動支座通過螺桿連接，螺桿的一端連接螺母，所述第一連桿一端通過轉動副和固定支座連接，另一端通過轉動副和第二連桿連接，所述第二連桿一端通過轉動副和第一連桿連接，中部通過轉動副和活動支座連接；所述滾輪末端與原動機輸出軸連接，原動機與伐木頭組合機構固定連接，原動機設置于伐木頭組合機構內部，伐木頭組合機構有兩個滾輪，沿豎直中心線對稱分布與伐木頭組合機構兩側；所述上夾抱機構和下夾抱機構結構相同，其零部件和零部件之間的連接關系均相同；所述打枝刀設置于伐木頭組合機構上部，與伐木頭組合機構固定連接。