CN107135742B - 一种林业用低能耗攀爬采摘机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械领域，具体地说是一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，包括攀转体和连接体，攀转体包括中轴、电机、中架、外伸缩架和攀爪，中轴为攀转体的转轴及外连接装置，电机为固结于中轴上的带有输出齿轮的电机，用于驱动攀转体的转动，中架为套接于中轴中间位置的八角支架，外伸缩架用于控制攀爪外缘的收张，以使本装置更牢靠地贴紧树干表面，攀爪为八个与中架和外伸缩架连接的带有固定板的橡胶垫，用于贴合树干表面，并在电机带动下顺着树干向上转动，连接体用于将三个攀转体两两连接起来，本装置能够实现对树干的攀爬，并能够利用八爪攀爪的结构使本装置停留在指定高度，便于操作处理。

Description

一种林业用低能耗攀爬采摘机器人
技术领域
本发明涉及机械领域，具体地说是一种林业用低能耗攀爬采摘机器人。
背景技术
对于树的修剪或者树脂、树果的采摘问题，首当其冲的都要解决树干攀爬的问题，但相对于光滑均匀杆的攀爬而言，树干的攀爬较为困难，因为需要考虑树干的表面不均匀性，尤其是树干高度方向的直径变动，除此之外，大多树干都是带有一定的弯曲走向的，因此，目前对于树干攀爬的解决办法都是使用梯子，但是并不是所有场合都适用于梯子，而且对于自动化的机械采摘而言，使用梯子也是不现实的，也需要一种自动化的攀爬装置，因此，设计出一种具有广泛适用性的树干攀爬装置显得很有必要。
发明内容
针对现有技术中的树干自动攀爬不便的问题，本发明提供了一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，它结构简单明了，使用方便，适用性强，能够实现对树干的可靠性攀爬，且为全自动装置，除此之外，由于八爪攀转体的攀爪角间距的存在，使得本装置能够在树干上不依靠动力而停住，从而能够节约能源耗费，本装置能够为树的修剪、树脂和树果的采摘提供极大的便利，并为以上需求的自动化处理提供可能。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，包括攀转体和连接体；所述的攀转体和连接体各有相同的三个；所述的攀转体包括中轴、电机、中架、外伸缩架和攀爪，用于向上攀转；所述的中轴包括中轴主体和中轴耳，为攀转体的转轴；所述的中轴主体为固结有控制装置的圆柱杆，用于提供转轴，并控制整个装置；所述的中轴耳为固结于中轴主体两端的处于同一平面的两个圆环板，为与连接体的连接端；所述的电机为输出端带有齿轮的电机，为转动驱动装置；所述的中架包括固定杆、中筒和齿轮；所述的中筒为通过轴承配合于中轴中间的圆环筒，用于与中轴形成转动副；所述的固定杆为八根等角间距固结于中筒外圆的相同的圆柱杆，用于固定攀爪；所述的齿轮为位于中筒两端外圆上的齿，用于与电机连接；所述的外伸缩架包括伸缩筒Ⅰ、伸缩杆Ⅰ弹簧Ⅰ和外伸缩架耳，用于约束攀爪的移动；所述的伸缩筒Ⅰ为八根等角间距固结于中轴主体两端外圆的中轴耳内侧的圆环筒；所述的伸缩杆Ⅰ为与伸缩筒Ⅰ配合的圆柱杆；所述的弹簧Ⅰ为与伸缩杆Ⅰ配合的螺旋弹簧，用于为伸缩筒Ⅰ与伸缩杆Ⅰ之间提供弹性伸缩力；所述的外伸缩架耳为固结于伸缩杆Ⅰ自由端的圆环筒，用于与攀爪连接；所述的攀爪包括中板、外板、连接销Ⅰ和橡胶垫，用于与树干接触；所述的中板为两端带有圆环筒形的连接耳的矩形板，且该中板的中央垂直固结于固定杆的自由端，用于固定橡胶垫；所述的外板为与中板配合连接的相同的矩形板，用于固定橡胶垫；所述的连接销Ⅰ为与中板、外板和外伸缩架耳的连接耳配合的连接销，用于连接；所述的橡胶垫为固结贴合于中板和外板的无连接耳的表面的弧形橡胶垫，用于与树干接触。
所述的连接体包括伸缩筒Ⅱ、伸缩杆Ⅱ、连接杆、连接螺栓、弹簧Ⅱ、连接耳和连接销Ⅱ，用于连接相邻两个攀转体；所述的伸缩筒Ⅱ为圆环筒；所述的伸缩杆Ⅱ为与伸缩筒Ⅱ配合的自由端带有圆环连接耳的圆柱杆；所述的连接杆为与伸缩杆Ⅱ配合的相同的圆柱杆，用于安装或拆卸本装置时使用；所述的连接螺栓为与伸缩杆Ⅱ和连接杆的连接耳配合的螺栓；所述的弹簧Ⅱ为与伸缩杆Ⅱ配合的螺旋弹簧，且该弹簧Ⅱ始终处于拉伸工作状态，以使本装置连接可靠；所述的连接耳为两个相同的与中轴耳配合的圆环连接耳，且该两个连接耳分别固结于伸缩筒Ⅱ和连接杆的自由端；所述的连接销Ⅱ为与中轴耳和连接耳配合的连接销，用于连接。
优选的，所述的固定杆为圆环截面杆，以在满足强度和刚度需求的前提下减轻装置质量。
优选的，所述的中筒和中轴主体与其连接轴承的配合方式为过盈配合，以提高定位可靠性。
优选的，所述的攀爪沿攀转体圆周方向的厚度不大于三公分，以减小攀爬阻力。
优选的，所述的中板和外板均为铝合金材质，以减小整体质量。
优选的，所述的橡胶垫表面涂有防滑层，以提高与树干的接触可靠性。
优选的，所述的伸缩筒Ⅱ与伸缩杆Ⅱ的配合表面经光滑处理，以减小摩擦损失。
优选的，所述的连接螺栓为带有弹簧垫圈的螺栓，以实现防松目的。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，通过三个攀转体与三个连接体的配合，使得本装置牢牢抱紧树干，能够有效提高攀爬的可靠性。
(2)本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，通过弹簧Ⅰ和弹簧Ⅱ的弹性作用，使得本装置对树干具有一定的径向收缩空间，从而使本装置能够适应树干直径的不均匀性。
(3)本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，通过攀爪的刚性板与橡胶垫的组合方式，使得本装置能够有效贴合树干表面，提高其攀爬的可靠性。
(4)本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，由于八爪攀转体的的攀爪的角间距的存在，使得本装置能够在树干指定位置不依靠动力而悬停，提高其工作适应性。
(5)本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，结构简单，成本低廉，操作容易，便于推广使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人整体的俯视视角的结构示意图；
图2是本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人整体的俯视图；
图3是本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人中攀转体的立体结构示意图；
图4是本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人中攀转体的主视图；
图5是本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人中攀转体的部分构件的立体结构示意图；
图6是本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人中攀爪的立体结构示意图；
图7是本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人中连接体的立体结构示意图；
图8是本发明的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人中连接体的部分构件的立体结构示意图；
图中：1.攀转体，2.连接体，11.中轴，12.电机，13.中架，14.外伸缩架，15.攀爪，21.伸缩筒Ⅱ，22.伸缩杆Ⅱ，23.连接杆，24.连接螺栓，25.弹簧Ⅱ，26.连接耳，27.连接销Ⅱ，111.中轴主体，112.中轴耳，131.固定杆，132.中筒，133.齿轮，141.伸缩筒Ⅰ，142.伸缩杆Ⅰ，143.弹簧Ⅰ，144.外伸缩架耳，151.中板，152.外板，153.连接销Ⅰ，154.橡胶垫。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1、图2、图3所示，本实施例的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，包括攀转体1和连接体2；所述的攀转体1和连接体2各有相同的三个；所述的攀转体1包括中轴11、电机12、中架13、外伸缩架14和攀爪15；所述的中轴11包括中轴主体111和中轴耳112；所述的中轴主体111为固结有控制装置的圆柱杆；所述的中轴耳112为固结于中轴主体111两端的处于同一平面的两个圆环板；所述的电机12为输出端带有齿轮的电机；所述的中架13包括固定杆131、中筒132和齿轮133；所述的中筒132为通过轴承配合于中轴11中间的圆环筒，且中筒132和中轴主体111与其连接轴承的配合方式为过盈配合；所述的固定杆131为八根等角间距固结于中筒132外圆的相同的圆柱杆，该固定杆131为圆环截面杆；所述的齿轮133为位于中筒132两端外圆上的齿；所述的外伸缩架14包括伸缩筒Ⅰ141、伸缩杆Ⅰ142弹簧Ⅰ143和外伸缩架耳144；所述的伸缩筒Ⅰ141为八根等角间距固结于中轴主体111两端外圆的中轴耳112内侧的圆环筒；所述的伸缩杆Ⅰ142为与伸缩筒Ⅰ141配合的圆柱杆；所述的弹簧Ⅰ143为与伸缩杆Ⅰ142配合的螺旋弹簧；所述的外伸缩架耳144为固结于伸缩杆Ⅰ142自由端的圆环筒；所述的攀爪15包括中板151、外板152、连接销Ⅰ153和橡胶垫154，且该攀爪15沿攀转体1圆周方向的厚度不大于三公分；所述的中板151为两端带有圆环筒形的连接耳的矩形板，且该中板151的中央垂直固结于固定杆131的自由端；所述的外板152为与中板151配合连接的相同的矩形板，且该外板152和中板151的材质为铝合金；所述的连接销Ⅰ153为与中板151、外板152和外伸缩架耳144的连接耳配合的连接销；所述的橡胶垫154为固结贴合于中板151和外板152的无连接耳的表面的弧形橡胶垫，且橡胶垫154表面涂有防滑层。
如图1、图7、图8所示，所述的连接体2包括伸缩筒Ⅱ21、伸缩杆Ⅱ22、连接杆23、连接螺栓24、弹簧Ⅱ25、连接耳26和连接销Ⅱ27；所述的伸缩筒Ⅱ21为圆环筒；所述的伸缩杆Ⅱ22为与伸缩筒Ⅱ21配合的自由端带有圆环连接耳的圆柱杆，该伸缩筒Ⅱ21与伸缩杆Ⅱ22的配合表面经光滑处理；所述的连接杆23为与伸缩杆Ⅱ22配合的相同的圆柱杆；所述的连接螺栓24为与伸缩杆Ⅱ22和连接杆23的连接耳配合的螺栓，且该连接螺栓24为带有弹簧垫圈的螺栓；所述的弹簧Ⅱ25为与伸缩杆Ⅱ22配合的螺旋弹簧；所述的连接耳26为两个相同的与中轴耳112配合的圆环连接耳，且该两个连接耳分别固结于伸缩筒Ⅱ21和连接杆23的自由端；所述的连接销Ⅱ27为与中轴耳112和连接耳26配合的连接销。
本实施例的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人在具体使用时，将一处的连接螺栓24拆卸下来，然后将本装置围绕调整在树干上，再锁紧连接螺栓24，通过控制装置对电机12进行控制，从而实现对树干的攀爬，当树干直径发生变化时，由于弹簧Ⅰ143的伸缩，使得橡胶垫154在两个外板152的压紧作用下紧紧包裹树干，且由于弹簧Ⅱ25的可伸缩的拉紧作用，使得三个攀转体1始终紧紧相互连接，并进一步提高抱紧树干的强度，当攀转体1转动到相邻两个攀爪15同时与树干接触时，相邻两个攀爪15只能够与树干点接触，从而使得中轴11与树干的距离较短，因此若再转动攀转体1便需要克服拉伸各处弹簧的力，也正是因为这个约束力，使得本装置能够不依靠动力而悬停在树干指定位置。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，包括攀转体(1)和连接体(2)，其特征在于：所述的攀转体(1)和连接体(2)各有相同的三个；
所述的攀转体(1)包括中轴(11)、电机(12)、中架(13)、外伸缩架(14)和攀爪(15)；所述的中轴(11)包括中轴主体(111)和中轴耳(112)；所述的中轴主体(111)为固结有控制装置的圆柱杆；所述的中轴耳(112)为固结于中轴主体(111)两端的处于同一平面的两个圆环板；所述的电机(12)为输出端带有齿轮的电机；所述的中架(13)包括固定杆(131)、中筒(132)和齿轮(133)；所述的中筒(132)为通过轴承配合于中轴(11)中间的圆环筒；所述的固定杆(131)为八根等角间距固结于中筒(132)外圆的相同的圆柱杆；所述的齿轮(133)为位于中筒(132)两端外圆上的齿；所述的外伸缩架(14)包括伸缩筒Ⅰ(141)、伸缩杆Ⅰ(142)、 弹簧Ⅰ(143)和外伸缩架耳(144)；所述的伸缩筒Ⅰ(141)为八根等角间距固结于中轴主体(111)两端外圆的中轴耳(112)内侧的圆环筒；所述的伸缩杆Ⅰ(142)为与伸缩筒Ⅰ(141)配合的圆柱杆；所述的弹簧Ⅰ(143)为与伸缩杆Ⅰ(142)配合的螺旋弹簧；所述的外伸缩架耳(144)为固结于伸缩杆Ⅰ(142)自由端的圆环筒；所述的攀爪(15)包括中板(151)、外板(152)、连接销Ⅰ(153)和橡胶垫(154)；所述的中板(151)为两端带有圆环筒形的连接耳的矩形板，且该中板(151)的中央垂直固结于固定杆(131)的自由端；所述的外板(152)为与中板(151)配合连接的相同的矩形板；所述的连接销Ⅰ(153)为与中板(151)、外板(152)和外伸缩架耳(144)的连接耳配合的连接销；所述的橡胶垫(154)为固结贴合于中板(151)和外板(152)的无连接耳的表面的弧形橡胶垫；
所述的连接体(2)包括伸缩筒Ⅱ(21)、伸缩杆Ⅱ(22)、连接杆(23)、连接螺栓(24)、弹簧Ⅱ(25)、连接耳(26)和连接销Ⅱ(27)；所述的伸缩筒Ⅱ(21)为圆环筒；所述的伸缩杆Ⅱ(22)为与伸缩筒Ⅱ(21)配合的自由端带有圆环连接耳的圆柱杆；所述的连接杆(23)为与伸缩杆Ⅱ(22)配合的相同的圆柱杆；所述的连接螺栓(24)为与伸缩杆Ⅱ(22)和连接杆(23)的连接耳配合的螺栓；所述的弹簧Ⅱ(25)为与伸缩杆Ⅱ(22)配合的螺旋弹簧；所述的连接耳(26)为两个相同的与中轴耳(112)配合的圆环连接耳，且该两个连接耳分别固结于伸缩筒Ⅱ(21)和连接杆(23)的自由端；所述的连接销Ⅱ(27)为与中轴耳(112)和连接耳(26)配合的连接销。
2.根据权利要求1所述的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，其特征在于：所述的固定杆(131)为圆环截面杆。
3.根据权利要求1所述的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，其特征在于：所述的中筒(132)和中轴主体(111)与其连接轴承的配合方式为过盈配合。
4.根据权利要求1所述的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，其特征在于：所述的攀爪(15)沿攀转体(1)圆周方向的厚度不大于三公分。
5.根据权利要求1所述的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，其特征在于：所述的中板(151)和外板(152)均为铝合金材质。
6.根据权利要求1所述的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，其特征在于：所述的橡胶垫(154)表面涂有防滑层。
7.根据权利要求1所述的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，其特征在于：所述的伸缩筒Ⅱ(21)与伸缩杆Ⅱ(22)的配合表面经光滑处理。
8.根据权利要求1所述的一种林业用低能耗攀爬采摘机器人，其特征在于：所述的连接螺栓(24)为带有弹簧垫圈的螺栓。
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