CN105941087B

CN105941087B - 树木捆草绳机器人

Info

Publication number: CN105941087B
Application number: CN201610499005.2A
Authority: CN
Inventors: 张付祥; 娄晨辉
Original assignee: Hebei University of Science and Technology
Current assignee: Hebei University of Science and Technology
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2021-10-08
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: CN105941087A

Abstract

树木捆草绳机器人，包括移动本体(1)，排绳器(2)和驱动传动器(3)。本发明装置安装在可移动的小车上，移动灵活方便，便于人工操作，整个传动装置依靠纯机械传动，稳定性高，可靠性较好维护简单、方便，可适应不同直径的树木，适应性较广。

Description

树木捆草绳机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其是涉及一种对树木进行捆草绳作业的机器人。

背景技术

城市绿化是当今环保必不可少的一部分，绿色环境理论逐渐深入人心，环境保护成为现代城市建设的重点项目，而树木是绿化的先锋。其中树木移栽又是城市绿化的一项重要举措，在移栽树木前，都需要利用草绳给树干进行捆扎包裹以此来减轻蒸腾作用给树干带来的危害，以便增加移栽树木的存活率。此外，我国北方地带冬天气候严寒多风、空气湿度小、昼夜温差大，一些的抗寒性较差的树种容易受到冻灾，轻则部分枝条干枯，重则导致全株坏死。因此，对树木采取一定捆扎包裹来保湿调温是十分必要。

目前，树木捆扎包裹作业主要是以人工对树干进行包裹，费时费力，效率极低，且作业成本较高。此外这种工作繁琐耗时，且至少需要两个工人同时配合工作，并且对于较高处的树干，捆扎包裹工作有一定的难度和危险性。鉴于此，一款替代人工劳作的树木防寒捆绑草绳机械产品急待开发。

发明内容

为实现安全、稳定、高效的树木捆扎包裹作业，本发明提供了一种树木捆草绳机器人，用来实现对树干进行自动的捆扎包裹。

本发明的树木捆草绳机器人由移动本体1，排绳器2和驱动传动器3组成。其中移动本体1是整个系统的移动和支撑装置，其它的装置都安装固定在移动本体1上；排绳器2安装在移动本体1上部的正中央，可以围绕树木做旋转运动，用来实现将草绳对树木进行围绕包裹；驱动传动器3安装在移动本体1上部的后端，为整个装置提供相应的运动和动力。

移动本体1由小车1-1，支撑柱1-2，支撑板1-3，定滑轨1-4，定齿条1-5和动齿条1-6组成。其中小车1-1的前端开有一个直径较大的U型口，在U型口的附近安装4根支撑柱1-2，4根支撑柱1-2的上端安装支撑板1-3。支撑板1-3同样开有与小车一样大小的U型口、且U型口的位置与小车U型口的位置一致。在支撑板1-3上U型口的外围安装定滑轨1-4，定滑轨1-4的内侧安装大半圆形的定齿条1-5，动齿条1-6可以与定齿条1-5组成一个圆形的齿条轨道。

排绳器2由转动座2-1，转动齿条2-2，绕绳器2-3，草绳存储器2-4，支撑杆2-5，丝杠2-6，上固定架2-7，动滑轨2-8，底锥齿轮2-9，下固定架2-10，连接轴2-11，侧锥齿轮2-12，光杠2-13，端盖2-14和直齿轮2-15组成。其中转动座2-1安装在移动本体1上，转动座2-1底部的动滑轨2-8与移动本体1上的定滑轨1-4相吻合，使转动座2-1可在移动本体1上自由的转动。转动齿条2-2安装在转动座2-1的外侧，可与传动齿轮3-7相啮合并将传动齿轮3-7的转矩传递到转动座2-1上。转动座2-1上侧安装草绳储存器2-4，草绳储存器2-4放置草绳并使草绳随着转动座2-1的旋转而旋转。在转动座2-1的上侧中后方安装4根支撑杆2-5，在支撑杆2-5的中下侧安装下固定架2-10，在支撑杆2-5的顶端安装上固定架2-7，4根支撑杆2-5通过上固定架2-7和下固定架2-10安装在转动座2-1上。在支撑杆2-5的后侧中间安装光杠2-13，光杠2-13固定在上固定架2-7和下固定架2-10之间。在上固定架2-7和下固定架2-10的中间开有轴承孔，且轴承孔里安装轴承。丝杠2-6两端通过轴承固定在4根支撑杆2-5所组成矩形的中央。底锥齿轮2-9安装在丝杠2-6的底端，并通过键、固定板、固定钉安装在丝杠2-6上。在丝杠2-6的中部有一个绕绳器2-3，绕绳器2-3内部开设一个螺纹孔和丝杠2-6形成丝杠螺母副，绕绳器2-3内部螺纹孔的一侧开设一个圆孔，并通过该圆孔与光杠2-13组成滑动副，绕绳器2-3在丝杠2-6的转动和光杠2-13的作用下可实现上下滑动。与底锥齿轮2-9相啮合的是侧锥齿轮2-12，侧锥齿轮2-12通过固定板、固定钉和键安装在连接轴2-11上。连接轴2-11通过轴承实现轴向定位，并通过端盖2-14固定在转动座2-1上。直齿轮2-15安装在连接轴2-11的前端，并通过键、固定板和固定钉紧固在连接轴2-11上。直齿轮2-15与移动本体1上的齿条轨道相啮合，在排绳器2旋转时直齿轮2-15产生自转，并将动力传递给丝杠2-6，使绕绳器2-3上下滑动。

驱动传动器3由固定座3-1，支撑轴承3-2，轴3-3，带轮3-4，传动带3-5，固定轴承3-6，传动齿轮3-7，齿轮固定板3-8，齿轮固定钉3-9，张紧轮3-10，驱动电机3-11和电机座3-12组成。其中，固定座3-1安装在移动本体1上，其上端开有轴承口，并安装支撑轴承3-2，支撑轴承3-2内圈安装轴3-3，轴3-3中上侧安装带轮3-4，在带轮上侧一定距离上轴3-3上安装固定轴承3-6。轴3-3下端通过支撑轴承3-2实现与移动本体1中的小车1-1固定，通过固定轴承3-6实现与上支撑板1-3的固定，轴3-3就通过两轴承固定在移动本体1上。在轴3的上端安装传动齿轮3-7，传动齿轮3-7通过齿轮固定板3-8和齿轮固定钉3-9固定在轴3-3上。带轮3-4与驱动电机3-11之间通过传动带3-5传递动力、并通过张紧轮3-10使传动带3-5保持一定的张紧度。固定座3-1、支撑轴承3-2、轴3-3、带轮3-4、传动带3-5、固定轴承3-6、传动齿轮3-7、齿轮固定板3-8、齿轮固定钉3-9和张紧轮3-10共同组成了皮带传动机构。驱动电机3-11通过电机座3-12固定在移动本体1上。在驱动电机3-11的两侧各有一套皮带传动机构，共同实现了动力的输出。

本发明的有益效果是：

（1）本装置安装在可移动的小车上，移动灵活方便，便于人工操作；

（2）本装置驱动电机与传动机构之间通过皮带传动，可实现对电机的过载保护，此外整个传动装置依靠纯机械传动，稳定性高，可靠性较好维护简单、方便；

（3）在一定的直径范围内，本装置可适应不同直径的树木，适应性较广。

附图说明

图1为本发明的树木捆草绳机器人俯视图；

图2为本发明的移动本体1主视图；

图3为本发明的移动本体1俯视图；

图4为本发明的排绳器2主视图；

图5为本发明的排绳器2剖视图；

图6为本发明的驱动传动器3主视图；

图7为本发明的驱动传动器3俯视图。

具体实施例

结合附图说明本发明结构和操作。

推动树木捆草绳机器人的小车使树干从装置的缺口处进入并基本处于大半圆的中心位置。转动动齿条1-6并将其放置于定齿条1-5的缺口处，使之组成一个完整的圆形齿条轨道。将树木捆草绳放置于草绳存储器2-4上并将草绳的一端拉出，使通过绕绳器2-3前端的圆孔并将其系在树干上。打开驱动电机3-11，驱动电机3-11通过皮带传动机构将动力传递给排绳器2，并带动其绕树干进行旋转。排绳器2上的直齿轮2-15通过与移动本体1上的圆形齿条导轨进行啮合而产生自转，并通过连接轴2-11、侧锥齿轮2-12、底锥齿轮2-9将转速以一定的传动比传递给丝杠2-6。绕绳器2-3在丝杠2-6的带动下实现了树木捆草绳的提升，树木捆草绳在绕绳器2-3的带动下实现了围绕树干的旋转和提升的螺旋运动。

当捆扎完成时，关闭驱动电机3-11，排绳器2停止旋转，割断树木捆草绳，并将树木捆草绳的末端系紧于树干，转动动齿条1-6使机器人形成U形缺口，拉走树木捆草绳机器人，就完成了对树木的捆扎包裹。当有多棵树木需要捆扎包裹时重复上述动作即可。

Claims

1.树木捆草绳机器人，用来实现对一定直径范围内的树干进行自动的捆扎包裹，所述机器人包括移动本体(1)，排绳器(2)和驱动传动器(3)，其特征在于，移动本体(1)是整个系统的移动和支撑装置，其它的装置都安装固定在移动本体(1)上；排绳器(2)安装在移动本体(1)上部的正中央；驱动传动器(3)安装在移动本体(1)上部的后端，所述移动本体(1)包括小车(1-1)，支撑柱(1-2)，支撑板(1-3)，定滑轨(1-4)，定齿条(1-5)和动齿条(1-6)，其中小车(1-1)的前端开有一个直径较大的U型口，在U型口的附近安装4根支撑柱(1-2)，4根支撑柱(1-2)的上端安装支撑板(1-3)，支撑板(1-3)同样开有与小车一样大小的U型口、且U型口的位置与小车U型口的位置一致，在支撑板(1-3)上U型口的外围安装定滑轨(1-4)，定滑轨(1-4)的内侧安装大半圆形的定齿条(1-5)，动齿条(1-6)可以与定齿条(1-5)组成一个圆形的齿条轨道，所述排绳器(2)包括转动座(2-1)，转动齿条(2-2)，绕绳器(2-3)，草绳存储器(2-4)，支撑杆(2-5)，丝杠(2-6)，上固定架(2-7)，动滑轨(2-8)，底锥齿轮(2-9)，下固定架(2-10)，连接轴(2-11)，侧锥齿轮(2-12)，光杠(2-13)，端盖(2-14)和直齿轮(2-15)，其中转动座(2-1)安装在移动本体(1)上，转动座(2-1)底部的动滑轨(2-8)与移动本体(1)上的定滑轨(1-4)相吻合，使转动座(2-1)可在移动本体(1)上自由的转动，转动齿条(2-2)安装在转动座(2-1)的外侧，可与传动齿轮(3-7)相啮合并将传动齿轮(3-7)的转矩传递到转动座(2-1)上，转动座(2-1)上侧安装草绳存储器(2-4)，草绳存储器(2-4)放置草绳并使草绳随着转动座(2-1)的旋转而旋转，在转动座(2-1)的上侧中后方安装4根支撑杆(2-5)，在支撑杆(2-5)的中下侧安装下固定架(2-10)，在支撑杆(2-5)的顶端安装上固定架(2-7)，4根支撑杆(2-5)通过上固定架(2-7)和下固定架(2-10)安装在转动座(2-1)上，在支撑杆(2-5)的后侧中间安装光杠(2-13)，光杠(2-13)固定在上固定架(2-7)和下固定架(2-10)之间，在上固定架(2-7)和下固定架(2-10)的中间开有轴承孔，且轴承孔里安装轴承，丝杠(2-6)两端通过轴承固定在4根支撑杆(2-5)所组成矩形的中央，底锥齿轮(2-9)安装在丝杠(2-6)的底端，并通过键、固定板、固定钉安装在丝杠(2-6)上，在丝杠(2-6)的中部有一个绕绳器(2-3)，绕绳器(2-3)内部开设一个螺纹孔和丝杠(2-6)形成丝杠螺母副，绕绳器(2-3)内部螺纹孔的一侧开设一个圆孔，并通过该圆孔与光杠(2-13)组成滑动副，绕绳器(2-3)在丝杠(2-6)的转动和光杠(2-13)的作用下可实现上下滑动，与底锥齿轮(2-9)相啮合的是侧锥齿轮(2-12)，侧锥齿轮(2-12)通过固定板、固定钉和键安装在连接轴(2-11)上，连接轴(2-11)通过轴承实现轴向定位，并通过端盖(2-14)固定在转动座(2-1)上，直齿轮(2-15)安装在连接轴(2-11)的前端，并通过键、固定板和固定钉紧固在连接轴(2-11)上，直齿轮(2-15)与移动本体(1)上的齿条轨道相啮合，在排绳器(2)旋转时直齿轮(2-15)产生自转，并将动力传递给丝杠(2-6)，使绕绳器(2-3)上下滑动，所述驱动传动器(3)包括固定座(3-1)，支撑轴承(3-2)，轴(3-3)，带轮(3-4)，传动带(3-5)，固定轴承(3-6)，传动齿轮(3-7)，齿轮固定板(3-8)，齿轮固定钉(3-9)，张紧轮(3-10)，驱动电机(3-11)和电机座(3-12)，其中固定座(3-1)安装在移动本体(1)上，其上端开有轴承口，并安装支撑轴承(3-2)，支撑轴承(3-2)内圈安装轴(3-3)，轴(3-3)中上侧安装带轮(3-4)，在带轮上侧一定距离上轴(3-3)上安装固定轴承(3-6)，轴(3-3)下端通过支撑轴承(3-2)实现与移动本体(1)中的小车(1-1)固定，通过固定轴承(3-6)实现与上支撑板(1-3)的固定，轴(3-3)就通过两轴承固定在移动本体(1)上，在轴(3-3 )的上端安装传动齿轮(3-7)，传动齿轮(3-7)通过齿轮固定板(3-8)和齿轮固定钉(3-9)固定在轴(3-3)上，带轮(3-4)与驱动电机(3-11)之间通过传动带(3-5)传递动力、并通过张紧轮(3-10)使传动带(3-5)保持一定的张紧度，固定座(3-1)、支撑轴承(3-2)、轴(3-3)、带轮(3-4)、传动带(3-5)、固定轴承(3-6)、传动齿轮(3-7)、齿轮固定板(3-8)、齿轮固定钉(3-9)和张紧轮(3-10)共同组成了皮带传动机构，驱动电机(3-11)通过电机座(3-12)固定在移动本体(1)上，在驱动电机(3-11)的两侧各有一套皮带传动机构，共同实现了动力的输出。