[發明專利]一種可傾式自動化大空間兩構態變胞式整枝伐樹機器人

在審

• 申請號: 201710182469.5
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN107097237A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 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: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/14;A01G23/091
• 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

本發明涉及樹木整枝伐樹機器人領域，特別是一種可傾式自動化大空間兩構態變胞式整枝伐樹機器人。

背景技術

中國專利201610396453.X公布了一種伐木機器人，如文獻(CN106003071A)所述，該專利是通過四個驅動輪的移動，實現切割的定位，工作柔性低，工作空間小，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，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，工作空間小，柔性更小；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，靈活改變構型和位姿以適應不同任務和場合，柔性低，更不能自動化作業。

將傳感技術及變胞機構應用于樹木整枝伐樹機器人設計，將產生一類新型的變胞機構式樹木整枝伐樹機器人，使樹木整枝伐樹機器人更大發揮其功能，完成自動化作業。

目前，尚未見有一種能夠全自動化作業，全方位調節位姿，并能實現兩種構態變換，其兼具大工作空間、高精度、低成本和養護簡單、高動態穩定性特征，又能具有樹木整枝、伐樹和分段截取功能的可傾式伺服驅動大空間兩構態變胞式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可傾式自動化大空間兩構態變胞式整枝伐樹機器人，它能夠全自動化作業，全方位調節位姿，并能實現兩種構態變換，其兼具大工作空間、高精度、低成本和養護簡單、高動態穩定性特征，又能具有樹木整枝、伐樹和分段截取功能。

本發明的技術方案是：一種可傾式自動化大空間兩構態變胞式整枝伐樹機器人，包括傳感器、驅動電機、舉升液壓缸、行走裝置、底盤、機架、驅動桿系、傳動桿系、任務桿、鉸鏈、液壓缸、虎克鉸和整枝伐木鋸組件，具體結構和連接關系為：

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第一連桿下端固性連接，第二角位移傳感器與第三連桿下端固性連接，第三角位移傳感器與第五連桿下端固性連接；所述距離傳感器與整枝伐木鋸組件下端固性連接；所述位移傳感器與整枝伐木鋸組件固性連接；

所述驅動電機包括第一驅動電機、第二驅動電機、第三驅動電機、第四驅動電機和第五驅動電機，第一驅動電機和機架固性連接，驅動第一連桿，第二驅動電機和機架固性連接，驅動第三連桿，第三驅動電機和機架固性連接，驅動第五連桿，第四驅動電機和電機支座固性連接，驅動曲柄，第五驅動電機和整枝伐木鋸組件固性連接，驅動絲桿；

所述舉升液壓缸包括第一舉升液壓缸和第二舉升液壓缸，所述第一舉升液壓缸一端通過第十六鉸鏈與底盤連接，另一端通過第十七鉸鏈與機架連接，所述第二舉升液壓缸一端通過第十八鉸鏈與底盤連接，另一端通過第十九鉸鏈與機架連接，通過兩個舉升液壓缸的相互作用，即第一舉升液壓缸伸展，第二舉升液壓缸壓縮，或者相反，達到整機傾斜狀態，實現樹木整枝伐樹機的三維空間內的全方位調節；

所述行走裝置通過轉動副與底盤連接；

所述底盤一端通過第十四鉸鏈與機架連接，另一端通過第十五鉸鏈與機架連接；

所述驅動桿系包括第五連桿、第三連桿和第一連桿，所述第五連桿一端通過第十二鉸鏈與機架連接，另一端通過第十一鉸鏈與第六連桿連接，所述第三連桿一端通過第六鉸鏈與機架連接，另一端通過第四鉸鏈與第四連桿連接，所述第一連桿一端通過第五鉸鏈與機架連接，另一端通過第三鉸鏈與第七連桿連接；

所述傳動桿系包括第六連桿、第四連桿、第二連桿、第八連桿和第七連桿，所述第六連桿一端通過第十一鉸鏈與第五連桿連接，另一端通過第九鉸鏈與第八連桿連接，所述第四連桿一端通過第四鉸鏈與第三連桿連接，另一端通過第一鉸鏈與任務桿連接，所述第二連桿一端通過第三鉸鏈與第一連桿連接，另一端通過第二鉸鏈與第七連桿連接，所述第八連桿一端通過第七鉸鏈與機架連接，中部通過第九鉸鏈與第六連桿連接，另一端通過第八鉸鏈與第七連桿連接，所述第七連桿一端通過第二鉸鏈與第二連桿連接，中部通過第八鉸鏈與第八連桿連接，另一端通過第十鉸鏈與任務桿連接；