CN107972758A

CN107972758A - 一种园林作业机器人

Info

Publication number: CN107972758A
Application number: CN201711241204.4A
Authority: CN
Inventors: 傅清辉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2018-05-01

Abstract

本发明公开了一种园林作业机器人，包括机架，所述机架上沿同一水平面的从前往后方向上依次设有第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴、第四转动轴，所述第一转动轴、第二转动轴的一侧连接有第一行走机构，另一侧连接有第二行走机构，所述第三转动轴、第四转动轴的一侧连接有第三行走机构，另一侧连接有第四行走机构，所述第一行走机构包括垂直连接于第一转动轴一端的第一曲柄、垂直连接于第二转动轴一端的第二曲柄，所述第一曲柄、第二曲柄等长且平行，所述第一曲柄和第二曲柄的另一端通过第一连杆相连。本发明的机器人通过单电机的输出就可以实现行走功能，结构设计合理；机械手装置运动多样化，可满足多种作业需求。

Description

一种园林作业机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是指一种园林作业机器人。

背景技术

现有技术的行走机构结构设计复杂，需要多个电机配合才能驱动机器人前进，成本高；另外机械手灵活性不够，结构设计不合理，难以适应作业任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种园林作业机器人，以解决现有技术中行走机构结构设计复杂，需要多个电机配合才能驱动机器人前进，成本高；另外机械手灵活性不够，结构设计不合理，难以适应作业任务的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种园林作业机器人，包括机架，所述机架上沿同一水平面的从前往后方向上依次设有第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴、第四转动轴，所述第一转动轴、第二转动轴的一侧连接有第一行走机构，另一侧连接有第二行走机构，所述第三转动轴、第四转动轴的一侧连接有第三行走机构，另一侧连接有第四行走机构，所述第一行走机构包括垂直连接于第一转动轴一端的第一曲柄、垂直连接于第二转动轴一端的第二曲柄，所述第一曲柄、第二曲柄等长且平行，所述第一曲柄和第二曲柄的另一端通过第一连杆相连，所述第一连杆的两端还转动连接有前摇杆和后摇杆，所述前摇杆和后摇杆等长且平行设置，所述前摇杆和后摇杆的另一端通过第二连杆相连，所述第二连杆位于第一连杆上方，所述前摇杆靠近机架前端，所述第二连杆的中部垂直向下连接有支撑杆，所述支撑杆下端处连接有着地部，所述第一、第二、第三、第四行走机构的结构相同，所述第一行走机构上的前摇杆中部通过第一导杆连接于机架前端处，所述第二行走机构上的前摇杆中部通过第二导杆连接于机架前端处，所述第三行走机构上的后摇杆中部通过第三导杆连接于机架后端处，所述第四行走机构上的后摇杆中部通过第四导杆连接于机架后端处，所述机架中部设有行走电机，所述行走电机的输出端通过带轮传动连接于第二、第三转动轴，所述第二转动轴通过带轮传动连接于第一转动轴，所述第三转动轴通过带轮传动连接于第四转动轴；

先在所述机架表面涂上纳米合金涂料，然后进行烘干，烘干温度为250℃，时间为30min；所述纳米合金涂料包括成分及各种成分所占质量份数如下：50份环氧树脂、10份锌铬黄、10份磷铬酸锌、20份云母氧化铁红、5份蓖麻油衍生物、3份气相二氧化硅以及1份聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚；

然后在机架表面涂上阻锈涂料，所述阻锈涂料包括相互混合的固体料和液体料；所述固体料包括成分及各种成分所占质量份数如下：30份水泥、30份粉煤灰以及30份水滑石，所述固体料混合均匀后在500℃的环境中煅烧4h，并粉碎过筛；所述液体料包括成分及各种成分所占质量份数如下：20份二乙醇胺、20份二甲基乙醇胺以及20份氢氧化钙水溶液。

所述机架前端设有机械手装置，所述机械手装置包括固定于机架上的转轴安装座，所述转轴安装座上由外至内依次转动套接有第一转轴、第二转轴、第三转轴，所述第一转轴的前端设有旋转支架，所述旋转支架的两端分别转动连接有第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮平行且相对设置，所述第二转轴的前端固定连接有第三齿轮，所述第三齿轮与第一齿轮相垂直设置且啮合传动，所述第一齿轮和第三齿轮形状相同，所述第三转轴的前端固定连接有第四齿轮，所述第四齿轮和第二齿轮相垂直设置且啮合传动，所述第一齿轮的底部连接有机械手转轴支架，所述机械手转轴支架上转动连接有第四转轴，所述第四转轴的内侧端设有第五齿轮，外侧端设有机械手，所述第五齿轮与第二齿轮相垂直设置且啮合传动，所述第二齿轮、第四齿轮、第五齿轮形状相同，所述第一转轴、第二转轴、第三转轴的后端分别设有一传动齿轮，每一所述传动齿轮啮合一传动齿条，每一所述传动齿条受一气缸驱动以使所述传动齿条来回直线运动。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，本发明的机器人通过单电机的输出就可以实现行走功能，结构设计合理；机械手装置运动多样化，可满足多种作业需求。

附图说明

图1为本发明的行走机构的状态图一。

图2为本发明的行走机构的立体图。

图3为本发明的行走机构的部分结构图一。

图4为本发明的行走机构的部分结构图二。

图5为本发明的行走机构的状态图二。

图6为本发明的行走机构的状态图三。

图7为本发明的行走机构的运动轨迹图。

图8为本发明的机械手装置的安装图。

图9为本发明的机械手装置的结构图。

图10为本发明的机械手装置的结构爆炸图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

为方便描述，图1中左侧为前，右侧为后。

如图1至图6所示，本发明实施例提供一种园林作业机器人，包括机架100，所述机架100上沿同一水平面的从前往后方向上依次设有第一转动轴31、第二转动轴32、第三转动轴33、第四转动轴34，所述第一转动轴31、第二转动轴32的一侧连接有第一行走机构35，另一侧连接有第二行走机构36，所述第三转动轴33、第四转动轴34的一侧连接有第三行走机构37，另一侧连接有第四行走机构38，所述第一行走机构35包括垂直连接于第一转动轴31一端的第一曲柄41、垂直连接于第二转动轴32一端的第二曲柄42，所述第一曲柄41、第二曲柄42等长且平行，所述第一曲柄41和第二曲柄42的另一端通过第一连杆43相连，所述第一连杆43的两端还转动连接有前摇杆44和后摇杆45，所述前摇杆44和后摇杆45等长且平行设置，所述前摇杆44和后摇杆45的另一端通过第二连杆46相连，所述第二连杆46位于第一连杆43上方，所述前摇杆44靠近机架100前端，所述第二连杆46的中部垂直向下连接有支撑杆47，所述支撑杆47下端处连接有着地部48；所述第一、第二、第三、第四行走机构的结构相同，所述第一行走机构35上的前摇杆44中部通过第一导杆51连接于机架100前端处，所述第二行走机构36上的前摇杆44中部通过第二导杆52连接于机架100前端处，所述第三行走机构37上的后摇杆45中部通过第三导杆53连接于机架100后端处，所述第四行走机构38上的后摇杆45中部通过第四导杆54连接于机架100后端处，曲柄和转动轴固定相连，连杆、导杆两端均为转动连接，所述机架100中部设有行走电机30，所述行走电机30的输出端通过带轮传动连接于第二、第三转动轴，所述第二转动轴32通过带轮传动连接于第一转动轴31，所述第三转动轴33通过带轮传动连接于第四转动轴34，因此第一、二、三、四转动轴同步转动；四个导杆的长度相同，前摇杆44的长度大于第一导杆51的长度，第一导杆51的长度大于第一连杆43的长度，第一连杆43的长度大于第一曲柄41的长度。第一导杆长度为前摇杆的一半。第一行走机构和第三行走机构的初始转动角度相同，第二行走机构和第四行走机构的初始转动角度相同，第一行走机构和第二行走机构的初始转动角度相差180°。

第一转动轴和第二转动轴之间的连线、第一曲柄、第二曲柄、第一连杆组成一个平行四边形机构，第一连杆、第一摇杆、第二摇杆、第二连杆组成另一个平行四边形机构。

如图1所示，显示为第一行走机构和第四行走机构离地，第二行走机构和第三行走机构着地；如图5所示，行走电机带动各个转动轴逆时针转动，四个行走机构上的着地部同时短暂的触地，完成交替动作，实现类似小狗的行走方式，如图6所示，第二行走机构和第三行走机构离地，第一行走机构和第四行走机构着地。

如图7所示，图中虚线为着地部的运动轨迹，标记49为地面，单个着地部48在着地后由前向后运动，带动机架100前进，然后在后方处离地腾空向前运动，最前方再次着地。

如图8至图10所示，所述机架100前端设有机械手装置10，所述机械手装置10包括固定于机架100上的转轴安装座11，所述转轴安装座11上由外至内依次转动套接有第一转轴12、第二转轴13、第三转轴14，即第一转轴12、第二转轴13、第三转轴14同轴设置，第三转轴14转动设置于第二转轴13内，第二转轴13转动设置于第一转轴12内，第一转轴12转动设置于转轴安装座11内，第三转轴14与第二转轴13之间、第二转轴13与第一转轴12之间、第一转轴12与转轴安装座11之间可通过轴承(未图示)转动相连，以使第一转轴12、第二转轴13、第三转轴14的转动互不干涉，第三转轴14的长度大于第二转轴13的长度，第二转轴13的长度大于第一转轴12的长度，所述第一转轴12的前端设有旋转支架15，所述旋转支架15的两端分别转动连接有第一齿轮16和第二齿轮17，所述第一齿轮16和第二齿轮17平行且相对设置，所述第二转轴13的前端固定连接有第三齿轮18，即第二转轴13和第三齿轮18同步转动，所述第三齿轮18与第一齿轮16相垂直设置且啮合传动，所述第一齿轮16和第三齿轮18形状相同，所述第三转轴14的前端固定连接有第四齿轮19，即第三转轴14和第四齿轮19同步转动，所述第四齿轮19和第二齿轮17相垂直设置且啮合传动，所述第一齿轮16的底部连接有机械手转轴支架20，机械手转轴支架20和第一齿轮16同步转动，所述机械手转轴支架20上转动连接有第四转轴21，第四转轴21与第三转轴14同轴设置，所述第四转轴21的内侧端设有第五齿轮22，外侧端设有机械手23，所述第五齿轮22与第二齿轮17相垂直设置且啮合传动，所述第二齿轮17、第四齿轮19、第五齿轮22形状相同，所述第一转轴12、第二转轴13、第三转轴14的后端分别设有一传动齿轮24，每一所述传动齿轮24啮合一传动齿条25，每一所述传动齿条25受一气缸(未图示)驱动以使所述传动齿条25来回直线运动。运动原理如下：单独驱动第三转轴转动时，通过第四齿轮、第二齿轮、第五次轮的传动，使第四转轴自转，其转动方向与第三转轴的转动方向相反；单独驱动第二转轴转动时，通过第三齿轮、第一齿轮的传动，以及第二齿轮、第五齿轮的啮合，使第四转轴在水平面方向上运动并使第四转轴自转；单独驱动第一转轴转动时，旋转支架发生旋转，带动第二齿轮运动，通过第二齿轮、第五齿轮的传动，使第四转轴向斜上方运动，并发生自转；同时驱动第三转轴和第二转轴时，可使第四转轴在水平面方向上运动，且不发生自转；因此机械手装置运动多样化，可满足多种作业需求。机械手可以具有剪枝工具、采摘工具等等多种工具，在此不作限制。

由于机架表面进行了防锈处理，且防锈性能突出，增加了机架的使用寿命。阻锈材料中的固体料所包含的适当含量的水泥和粉煤灰不仅具有增强表面碱性的特点，也具有活性效应和微粉填充作用，优化了阻锈材料结构，减少有害孔含量，还可以减少氯离子通道，提高阻锈材料的抗氯离子渗透能力。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种园林作业机器人，包括机架，其特征在于，所述机架上沿同一水平面的从前往后方向上依次设有第一转动轴、第二转动轴、第三转动轴、第四转动轴，所述第一转动轴、第二转动轴的一侧连接有第一行走机构，另一侧连接有第二行走机构，所述第三转动轴、第四转动轴的一侧连接有第三行走机构，另一侧连接有第四行走机构，所述第一行走机构包括垂直连接于第一转动轴一端的第一曲柄、垂直连接于第二转动轴一端的第二曲柄，所述第一曲柄、第二曲柄等长且平行，所述第一曲柄和第二曲柄的另一端通过第一连杆相连，所述第一连杆的两端还转动连接有前摇杆和后摇杆，所述前摇杆和后摇杆等长且平行设置，所述前摇杆和后摇杆的另一端通过第二连杆相连，所述第二连杆位于第一连杆上方，所述前摇杆靠近机架前端，所述第二连杆的中部垂直向下连接有支撑杆，所述支撑杆下端处连接有着地部，所述第一、第二、第三、第四行走机构的结构相同，所述第一行走机构上的前摇杆中部通过第一导杆连接于机架前端处，所述第二行走机构上的前摇杆中部通过第二导杆连接于机架前端处，所述第三行走机构上的后摇杆中部通过第三导杆连接于机架后端处，所述第四行走机构上的后摇杆中部通过第四导杆连接于机架后端处，所述机架中部设有行走电机，所述行走电机的输出端通过带轮传动连接于第二、第三转动轴，所述第二转动轴通过带轮传动连接于第一转动轴，所述第三转动轴通过带轮传动连接于第四转动轴；

2.根据权利要求1所述的机架，其特征在于，所述机架前端设有机械手装置，所述机械手装置包括固定于机架上的转轴安装座，所述转轴安装座上由外至内依次转动套接有第一转轴、第二转轴、第三转轴，所述第一转轴的前端设有旋转支架，所述旋转支架的两端分别转动连接有第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮平行且相对设置，所述第二转轴的前端固定连接有第三齿轮，所述第三齿轮与第一齿轮相垂直设置且啮合传动，所述第一齿轮和第三齿轮形状相同，所述第三转轴的前端固定连接有第四齿轮，所述第四齿轮和第二齿轮相垂直设置且啮合传动，所述第一齿轮的底部连接有机械手转轴支架，所述机械手转轴支架上转动连接有第四转轴，所述第四转轴的内侧端设有第五齿轮，外侧端设有机械手，所述第五齿轮与第二齿轮相垂直设置且啮合传动，所述第二齿轮、第四齿轮、第五齿轮形状相同，所述第一转轴、第二转轴、第三转轴的后端分别设有一传动齿轮，每一所述传动齿轮啮合一传动齿条，每一所述传动齿条受一气缸驱动以使所述传动齿条来回直线运动。