[發(fā)明專利]一種雙兩和單自由度變換的變胞式自動化整枝伐樹機器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710182209.8
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN107116619A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王汝貴;孫家興;袁吉偉;黃慕華;陳輝慶
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: B27C5/00
• 分類號: B27C5/00;A01G23/091;A01G3/08
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產(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)明涉及機器人領(lǐng)域，特別是一種雙兩和單自由度變換的變胞式自動化整枝伐樹機器人。

背景技術(shù)

中國專利201610396453.X公布了一種伐木機器人，通過四個驅(qū)動輪的移動，實現(xiàn)切割的定位，工作精度和柔性低，運動空間小，只能實現(xiàn)伐木任務(wù)；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，此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(tǒng)制造成本高，工作壽命不長，易漏油，也只能實現(xiàn)伐木任務(wù)；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。

變胞機構(gòu)是近年來學(xué)者提出的重要概念，具有多功能階段變化、多拓撲結(jié)構(gòu)變化、多自由度變化等特征，可根據(jù)功能需求或環(huán)境等變化，適應(yīng)不同任務(wù)，靈活應(yīng)用于不同場合。將變胞機構(gòu)應(yīng)用于樹木整枝伐樹機器人設(shè)計，將產(chǎn)生一類新型的變胞機構(gòu)式樹木整枝伐樹機器人，使樹木整枝伐樹機器人更大發(fā)揮其功能。

目前，尚未見到一種能全自動化作業(yè)，并能夠在兩個兩自由度和一個單自由度間靈活變換，兼具靈活實現(xiàn)三種不同構(gòu)態(tài)，大工作空間特征，并且電機均安裝在機架上，減少各構(gòu)件負載，使其運動高動態(tài)穩(wěn)定性，又具有自動化樹木整枝、伐樹和木材分段截取功能的雙兩和單自由度變換變胞式自動化整枝伐樹機器人的創(chuàng)新發(fā)明設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種雙兩和單自由度變換的變胞式自動化整枝伐樹機器人，它能全自動化作業(yè)，并能夠在兩個兩自由度和一個單自由度間靈活變換，兼具靈活實現(xiàn)三種不同構(gòu)態(tài)，大工作空間特征，并且電機均安裝在機架上，減少各構(gòu)件負載，使其運動高動態(tài)穩(wěn)定性，又具有自動化樹木整枝、伐樹和木材分段截取功能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種雙兩和單自由度變換的變胞式自動化整枝伐樹機器人，包括傳感器、驅(qū)動電機、履帶式行走系統(tǒng)、機架、驅(qū)動連桿、傳動連桿、三角架、輸出連桿、銷軸、液壓缸、虎克鉸和整枝伐木裝置，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為：

所述傳感器包括角位移傳感器、距離傳感器和位移傳感器，所述角位移傳感器包括第一角位移傳感器、第二角位移傳感器和第三角位移傳感器，第一角位移傳感器與后搖桿下端固定連接，第二角位移傳感器與中搖桿下端固定連接，第三角位移傳感器與前搖桿下端固定連接；所述距離傳感器與整枝伐木裝置下端固定連接；所述位移傳感器與整枝伐木裝置固定連接；

所述驅(qū)動電機包括第一驅(qū)動電機、第二驅(qū)動電機、第三驅(qū)動電機、第四驅(qū)動電機和第五驅(qū)動電機，第一驅(qū)動電機和機架固定連接，驅(qū)動后搖桿，第二驅(qū)動電機和機架固定連接，驅(qū)動中搖桿，第三驅(qū)動電機和機架固定連接，驅(qū)動前搖桿，第四驅(qū)動電機和電機支座固定連接，驅(qū)動曲柄，第五驅(qū)動電機和整枝伐木裝置固定連接，驅(qū)動絲桿；

所述履帶式行走系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)動副與機架連接；

所述驅(qū)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，另一端通過第十三銷軸與前連桿連接，所述中搖桿一端通過第七銷軸與機架連接，另一端通過第五銷軸與中連桿、三角架連接，所述后搖桿一端通過第六銷軸與機架連接，另一端通過第四銷軸與后連桿連接；

所述傳動連桿包括前連桿、支架桿、中連桿、后連桿和長桿，所述前連桿一端通過第十三銷軸與前搖桿連接，另一端通過第十一銷軸與支架桿連接，所述支架桿一端通過第八銷軸與機架連接，中部通過第十一銷軸與前連桿連接，另一端通過第十銷軸與長桿連接，所述中連桿一端通過第五銷軸與中搖桿、三角架連接，中部通過第二銷軸與三角架連接，另一端通過第一銷軸與輸出連桿連接，所述后連桿一端通過第四銷軸與后搖桿連接，另一端通過第三銷軸與長桿連接，所述長桿一端通過第三銷軸與后連桿連接，中部通過第十銷軸與支架桿連接，另一端通過第十二銷軸與輸出連桿連接；

所述三角架一端通過第五銷軸與中搖桿、中連桿連接，另一端通過第二銷軸與中連桿連接；

所述輸出連桿一端通過第一銷軸與中連桿連接，中部通過第十二銷軸與長桿連接，另一端通過第十四銷軸與虎克鉸連接，輸出連桿通過第一球副機構(gòu)與液壓缸連接；所述整枝伐木裝置通過轉(zhuǎn)動副與虎克鉸連接，整枝伐木裝置通過第二球副機構(gòu)與液壓缸連接；