CN108674509B - 一种爬树修枝的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人的技术领域，尤其是指一种爬树修枝的机器人，包括上机架和下机架，所述上机架和下机架结构一样，所述上机架包括主架体、活动架体、铰接轴和拉紧弹簧，所述主架体、活动架体、铰接轴和拉紧弹簧形成一个可开口的圆形环；所述上机架等间隔环设有至少三个爬行组件，所述爬行组件包括第一安装件、第一柱件和第一电动伸缩推杆；所述下机架等间隔环设有至少三个从动组件，所述从动组件包括第二安装件、第二柱件和第二电动伸缩推杆；本发明结构简单、设计合理，实现自动爬树修枝，节约人力成本，提高工作效率。

Description

一种爬树修枝的机器人

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，尤其是指一种爬树修枝的机器人。

背景技术

目前对于树木的侧枝修剪成为一个大难题，目前市场上常用的修枝方法比较落后，大多都是人工手持加长锯式来手动修剪，不仅工作量大而且效率低下，需耗费大量的人力，当今市场上尚无一款有效的自动爬树修枝机械。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种爬树修枝的机器人，结构简单、设计合理，实现自动爬树修枝，节约人力成本，提高工作效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种爬树修枝的机器人，包括上机架和下机架，所述上机架和下机架结构一样，所述上机架包括主架体、活动架体、铰接轴和拉紧弹簧，所述主架体、活动架体、铰接轴和拉紧弹簧形成一个可开口的圆形环，所述主架体的一端通过所述铰接轴与所述活动架体的一端铰接，所述活动架体的另一端与拉紧弹簧的一端连接，拉紧弹簧的另一端与主架体的另一端连接；所述上机架和下机架之间设置有至少三个连接柱，连接柱的一端与上机架固定连接，连接柱的另一端与下机架固定连接，三个连接柱等间隔设置；

所述上机架等间隔环设有至少三个爬行组件，所述爬行组件包括第一安装件、第一柱件和第一电动伸缩推杆，所述第一电动伸缩推杆活动套设于第一柱件内，所述第一电动伸缩推杆的输出端突伸出第一柱件的一端，所述第一柱件的另一端设置有第一压紧弹簧和第一压力传感器，所述第一压紧弹簧的一端与第一电动伸缩推杆连接，所述第一压紧弹簧的另一端与第一压力传感器连接；所述第一安装件设置有用于与第一柱件配合的第一安装孔，所述第一安装孔与第一柱件转动连接，所述第一安装件上设置有扭转电机，扭转电机的输出端连接有主动转轮，所述第一柱件外套设有从动转轮，从动转轮与第一柱件固定连接，所述主动转轮通过同步带与从动转轮传动连接；

所述第一电动伸缩推杆的输出端连接有第一爬行件，所述第一爬行件的一端设置有爬行齿轮，所述第一爬行件设置有爬行电机，爬行电机的输出端连接有动力齿轮，所述动力齿轮啮合连接有中间齿轮，所述中间齿轮与所述爬行齿轮啮合连接；

所述上机架的活动架体铰接有摇臂，所述摇臂的一端与活动架体铰接，所述摇臂的另一端设置有电动锯推杆，所述电动锯推杆的输出端连接有旋转电机，所述旋转电机的输出端连接有旋转锯刀；

所述下机架等间隔环设有至少三个从动组件，所述从动组件包括第二安装件、第二柱件和第二电动伸缩推杆，所述第二电动伸缩推杆活动套设于第二柱件内，所述第二电动伸缩推杆的输出端突伸出第二柱件的一端，所述第二柱件的另一端设置有第二压紧弹簧和第二压力传感器，所述第二压紧弹簧的一端与第二电动伸缩推杆连接，所述第二压紧弹簧的另一端与第二压力传感器连接；所述第二安装件设置有用于与第二柱件配合的第二安装孔，所述第二安装孔与第二柱件固定连接，所述第二电动伸缩推杆的输出端连接有从动件，从动件的前端设置有万向轮；

所述上机架和下机架之间设置有固定支架，所述固定支架上设置有控制器，所述第一电动伸缩推杆、第二电动伸缩推杆、第一压力传感器、第二压力传感器、扭转电机、旋转电机、电动锯推杆、爬行电机均与控制器电连接。

其中，所述固定支架上还设置有油泵发电机和备用电池，所述备用电池和油泵发电机均与控制器电连接。

其中，下机架的底部均匀间隔环设有至少三个支撑脚，所述支撑脚与所述下机架可拆卸连接。

其中，所述万向轮包括从内至外设置的第一钢圈和第二钢圈，所述第一钢圈和第二钢圈之间设置有减震机构。

其中，所述第二钢圈的外部设有橡胶圈。

其中，所述减震机构包括减震胶筒，所述减震胶筒内设置有弹性片。

其中，所述摇臂为L形。

其中，所述控制器内设置有无线传输装置，所述无线传输装置包括有蓝牙电路，所述蓝牙电路包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第一电阻、第一晶振、第一电感、第二电感、第三电感；

所述第一电容一端分别连接第一晶振一端和蓝牙芯片晶振输入端，所述第一电容另一端连接第二电容一端和接地，所述第二电容另一端分别连接第一晶振另一端和蓝牙芯片晶振输出端，所述第一电阻一端连接蓝牙芯片参考电压端，所述第一电阻另一端连接蓝牙芯片接地端，所述第一电阻另一端还连接第八电容一端，所述第八电容另一端连接电源端，所述第六电容一端分别连接外部天线和第五电容一端，所述第六电容另一端接地，所述第五电容另一端连接第三电感一端，所述第三电感另一端分别连接蓝牙芯片天线信号端和第一电感一端，所述第一电感另一端分别连接蓝牙芯片天线信号端和第二电感一端，所述第二电感另一端连接第四电容一端，所述第四电容另一端接地，所述第四电容一端还连接第三电容一端，所述第三电容另一端接地，所述第三电容一端还连接蓝牙芯片供电输出端，所述第十二电容一端连接蓝牙芯片低压供电端，所述第十二电容另一端接地，所述第十三电容一端连接第十四电容一端后接地，所述第十三电容另一端连接第二晶振一端，所述第十四电容另一端连接第二晶振另一端，所述第二晶振连接蓝牙芯片晶振端，所述第九电容一端连接蓝牙芯片电源端，所述第九电容另一端接地，所述第十电容一端连接蓝牙芯片稳压电源输出端，所述第十电容另一端接地，所述第十一电容一端连接稳压电源输出端，所述第十一电容另一端接地。

其中，所述蓝牙芯片为nRF8001。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种爬树修枝的机器人，结构简单、设计合理，实现自动爬树修枝，节约人力成本，提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的一种爬树修枝的机器人的结构示意图。

图2为本发明的一种爬树修枝的机器人的另一视角的结构示意图。

图3为本发明的爬行组件的结构示意图。

图4为本发明的万向轮的结构示意图。

图5为本发明的蓝牙电路的电路图。

在图1至图5中的附图标记包括：

1—上机架 2—下机架 3—主架体

4—活动架体 5—铰接轴 6—拉紧弹簧

7—连接柱 8—第一安装件 9—第一柱件

10—第一电动伸缩推杆 11—第一压紧弹簧 12—第一压力传感器

13—扭转电机 14—主动转轮 15—从动转轮

16—同步带 17—第一爬行件 18—爬行齿轮

19—爬行电机 20—动力齿轮 21—中间齿轮

22—摇臂 23—电动锯推杆 24—旋转电机

25—旋转锯刀 26—第二安装件 27—第二柱件

28—第二电动伸缩推杆 29—第二压紧弹簧 30—第二压力传感器

31—从动件 32—万向轮 33—固定支架

34—控制器 35—油泵发电机 36—备用电池

37—支撑脚 38—第一钢圈 39—第二钢圈

40—橡胶圈 41—减震胶筒 42—弹性片。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1至图5所示，本实施例所述的一种爬树修枝的机器人，包括上机架1和下机架2，所述上机架1和下机架2结构一样，所述上机架1包括主架体3、活动架体4、铰接轴5和拉紧弹簧6，所述主架体3、活动架体4、铰接轴5和拉紧弹簧6形成一个可开口的圆形环，所述主架体3的一端通过所述铰接轴5与所述活动架体4的一端铰接，所述活动架体4的另一端与拉紧弹簧6的一端连接，拉紧弹簧6的另一端与主架体3的另一端连接；所述上机架1和下机架2之间设置有至少三个连接柱7，连接柱7的一端与上机架1固定连接，连接柱7的另一端与下机架2固定连接，三个连接柱7等间隔设置；所述上机架1等间隔环设有至少三个爬行组件，所述爬行组件包括第一安装件8、第一柱件9和第一电动伸缩推杆10，所述第一电动伸缩推杆10活动套设于第一柱件9内，所述第一电动伸缩推杆10的输出端突伸出第一柱件9的一端，所述第一柱件9的另一端设置有第一压紧弹簧11和第一压力传感器12，所述第一压紧弹簧11的一端与第一电动伸缩推杆10连接，所述第一压紧弹簧11的另一端与第一压力传感器12连接；所述第一安装件8设置有用于与第一柱件9配合的第一安装孔，所述第一安装孔与第一柱件9转动连接，所述第一安装件8上设置有扭转电机13，扭转电机13的输出端连接有主动转轮14，所述第一柱件9外套设有从动转轮15，从动转轮15与第一柱件9固定连接，所述主动转轮14通过同步带16与从动转轮15传动连接；所述第一电动伸缩推杆10的输出端连接有第一爬行件17，所述第一爬行件17的一端设置有爬行齿轮18，所述第一爬行件17设置有爬行电机19，爬行电机19的输出端连接有动力齿轮20，所述动力齿轮20啮合连接有中间齿轮21，所述中间齿轮21与所述爬行齿轮18啮合连接；

所述上机架1的活动架体4铰接有摇臂22，所述摇臂22的一端与活动架体4铰接，所述摇臂22的另一端设置有电动锯推杆23，所述电动锯推杆23的输出端连接有旋转电机24，所述旋转电机24的输出端连接有旋转锯刀25；

所述下机架2等间隔环设有至少三个从动组件，所述从动组件包括第二安装件26、第二柱件27和第二电动伸缩推杆28，所述第二电动伸缩推杆28活动套设于第二柱件27内，所述第二电动伸缩推杆28的输出端突伸出第二柱件27的一端，所述第二柱件27的另一端设置有第二压紧弹簧29和第二压力传感器30，所述第二压紧弹簧29的一端与第二电动伸缩推杆28连接，所述第二压紧弹簧29的另一端与第二压力传感器30连接；所述第二安装件26设置有用于与第二柱件27配合的第二安装孔，所述第二安装孔与第二柱件27固定连接，所述第二电动伸缩推杆28的输出端连接有从动件31，从动件31的前端设置有万向轮32；

所述上机架1和下机架2之间设置有固定支架33，所述固定支架33上设置有控制器34，所述第一电动伸缩推杆10、第二电动伸缩推杆28、第一压力传感器12、第二压力传感器30、扭转电机13、旋转电机24、电动锯推杆23、爬行电机19均与控制器34电连接。

具体地，在使用时，先拉开活动架体4使其绕着铰接轴5转动，拉紧弹簧6被拉伸，将本发明置于需要修剪的树干下支撑好，使得上机架1和下机架2均套住需要修剪的树干，松开拉紧弹簧6，即可将主架体3和活动架体4拉紧套住树干，不易松动，可以应用于多种不同横截面积的树干，使用灵活；然后通过控制器34控制第一电动伸缩推杆10和第二电动伸缩推杆28，使得爬行齿轮18和万向轮32抵接需要修剪的树干，开始工作时，将爬行齿轮18和万向轮32的前进方向设置为与需要修剪的树干的轴向一致，通过控制器34启动爬行电机19，使其带动爬行齿轮18转动进而带动本发明沿着树干竖向直线爬行；当在爬行过程中遇到较大的凸起物时，可以通过控制器34控制扭转电机13带动主动转轮14转动，通过同步带16来带动从动转轮15转到，进而带动第一柱件9转动，使得爬行齿轮18随着第一柱件9的转动而调整前进的方向，万向轮32也随着爬行齿轮18前进的方向前进；在本发明移动时遇到有侧枝时，通过旋转电机24带动旋转锯刀25转动对树干的侧枝进行修剪，通过控制器34可以控制电动锯推杆23的伸出或者缩回，便于控制旋转锯刀25的切割位置；另外，控制器34预设了第一压力阔值和第二压力阔值，当爬行齿轮18受到的压力低于或者高于预设的第一阔值时，通过第一压紧弹簧11的作用反馈给第一压力传感器12，通过控制器34来控制第一电动伸缩推杆10伸出或者缩回，保证爬行齿轮18与树干的压紧力保持恒定；同理，当万向轮32受到的压力低于或者高于预设的第二阔值时，通过第二压紧弹簧29的作用反馈给第二压力传感器30，通过控制器34来控制第二电动伸缩推杆28伸出或者缩回，保证万向轮32与树干的压紧力保持恒定，本发明结构简单、设计合理，实现自动爬树修枝，节约人力成本，提高工作效率。

本实施例所述的一种爬树修枝的机器人，所述固定支架33上还设置有油泵发电机35和备用电池36，所述备用电池36和油泵发电机35均与控制器34电连接。具体地，所述油泵发电机35可以为第一电动伸缩推杆10、第二电动伸缩推杆28、第一压力传感器12、第二压力传感器30、扭转电机13、旋转电机24、电动锯推杆23、爬行电机19、控制器34提供电力；所述备用电池36可以在油泵发电机35损坏时提供电力。

本实施例所述的一种爬树修枝的机器人，下机架2的底部均匀间隔环设有至少三个支撑脚37，所述支撑脚37与所述下机架2可拆卸连接。具体地，通过支撑脚37的设置，便于机器人平放在地上或者桌面上，便于安置，其中支撑脚37与下机架2可拆卸连接，便于组装。

本实施例所述的一种爬树修枝的机器人，所述万向轮32包括从内至外设置的第一钢圈38和第二钢圈39，所述第一钢圈38和第二钢圈39之间设置有减震机构。具体地，万向轮32的减震机构可以减缓在本发明在移动时的震动，使得整体结构的颠簸程度降低，起到减震效果。

本实施例所述的一种爬树修枝的机器人，所述第二钢圈39的外部设有橡胶圈40。具体地，由于橡胶圈40自身具有一定的弹性，所以橡胶圈40可以起到减震的效果。

本实施例所述的一种爬树修枝的机器人，所述减震机构包括减震胶筒41，所述减震胶筒41内设置有弹性片42。具体地，所述减震胶筒41的一端与第一钢圈38连接，所述减震胶筒41的另一端与所述第二钢圈39连接，当万向轮32受到挤压时，即所述减震胶筒41和弹性片42在被挤压时，产生弹力反弹第一钢圈38或第二钢圈39，使得万向轮32整体结构的颠簸程度降低，起到减震效果，使得电路板在移动时平稳性好。

本实施例所述的一种爬树修枝的机器人，所述摇臂22为L形。具体地，L形的摇臂22与活动架体4铰接，一方面在调节活动架体4的位置时也可调节摇臂22的位置，也可单独调节摇臂22的位置，使用方便、可靠。

本实施例所述的一种爬树修枝的机器人，所述控制器34内设置有无线传输装置，所述无线传输装置包括有蓝牙电路，所述蓝牙电路包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第一电阻、第一晶振、第一电感、第二电感、第三电感；

所述第一电容一端分别连接第一晶振一端和蓝牙芯片晶振输入端，所述第一电容另一端连接第二电容一端和接地，所述第二电容另一端分别连接第一晶振另一端和蓝牙芯片晶振输出端，所述第一电阻一端连接蓝牙芯片参考电压端，所述第一电阻另一端连接蓝牙芯片接地端，所述第一电阻另一端还连接第八电容一端，所述第八电容另一端连接电源端，所述第六电容一端分别连接外部天线和第五电容一端，所述第六电容另一端接地，所述第五电容另一端连接第三电感一端，所述第三电感另一端分别连接蓝牙芯片天线信号端和第一电感一端，所述第一电感另一端分别连接蓝牙芯片天线信号端和第二电感一端，所述第二电感另一端连接第四电容一端，所述第四电容另一端接地，所述第四电容一端还连接第三电容一端，所述第三电容另一端接地，所述第三电容一端还连接蓝牙芯片供电输出端，所述第十二电容一端连接蓝牙芯片低压供电端，所述第十二电容另一端接地，所述第十三电容一端连接第十四电容一端后接地，所述第十三电容另一端连接第二晶振一端，所述第十四电容另一端连接第二晶振另一端，所述第二晶振连接蓝牙芯片晶振端，所述第九电容一端连接蓝牙芯片电源端，所述第九电容另一端接地，所述第十电容一端连接蓝牙芯片稳压电源输出端，所述第十电容另一端接地，所述第十一电容一端连接稳压电源输出端，所述第十一电容另一端接地。具体地，操作人员可以通过无线传输装置与控制器34实现信号连接，通过蓝牙电路进行数据传输，数据传输稳定，能够快速地将本发明的机器人的工作状况和数据及时发送到操作人员的智能终端上，便于操作人员及时、准确获取信息，该蓝牙电路设计合理，运行稳定，也便于操作人员使用智能终端通过控制器34来控制机器人工作。

本实施例所述的一种爬树修枝的机器人，所述蓝牙芯片为nRF8001。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种爬树修枝的机器人，其特征在于：包括上机架和下机架，所述上机架和下机架结构一样，所述上机架包括主架体、活动架体、铰接轴和拉紧弹簧，所述主架体、活动架体、铰接轴和拉紧弹簧形成一个可开口的圆形环，所述主架体的一端通过所述铰接轴与所述活动架体的一端铰接，所述活动架体的另一端与拉紧弹簧的一端连接，拉紧弹簧的另一端与主架体的另一端连接；所述上机架和下机架之间设置有至少三个连接柱，连接柱的一端与上机架固定连接，连接柱的另一端与下机架固定连接，三个连接柱等间隔设置；

所述上机架等间隔环设有至少三个爬行组件，所述爬行组件包括第一安装件、第一柱件和第一电动伸缩推杆，所述第一电动伸缩推杆活动套设于第一柱件内，所述第一电动伸缩推杆的输出端突伸出第一柱件的一端，所述第一柱件的另一端设置有第一压紧弹簧和第一压力传感器，所述第一压紧弹簧的一端与第一电动伸缩推杆连接，所述第一压紧弹簧的另一端与第一压力传感器连接；所述第一安装件设置有用于与第一柱件配合的第一安装孔，所述第一安装孔与第一柱件转动连接，所述第一安装件上设置有扭转电机，扭转电机的输出端连接有主动转轮，所述第一柱件外套设有从动转轮，从动转轮与第一柱件固定连接，所述主动转轮通过同步带与从动转轮传动连接；

所述第一电动伸缩推杆的输出端连接有第一爬行件，所述第一爬行件的一端设置有爬行齿轮，所述第一爬行件设置有爬行电机，爬行电机的输出端连接有动力齿轮，所述动力齿轮啮合连接有中间齿轮，所述中间齿轮与所述爬行齿轮啮合连接；

所述上机架的活动架体铰接有摇臂，所述摇臂的一端与活动架体铰接，所述摇臂的另一端设置有电动锯推杆，所述电动锯推杆的输出端连接有旋转电机，所述旋转电机的输出端连接有旋转锯刀；

所述下机架等间隔环设有至少三个从动组件，所述从动组件包括第二安装件、第二柱件和第二电动伸缩推杆，所述第二电动伸缩推杆活动套设于第二柱件内，所述第二电动伸缩推杆的输出端突伸出第二柱件的一端，所述第二柱件的另一端设置有第二压紧弹簧和第二压力传感器，所述第二压紧弹簧的一端与第二电动伸缩推杆连接，所述第二压紧弹簧的另一端与第二压力传感器连接；所述第二安装件设置有用于与第二柱件配合的第二安装孔，所述第二安装孔与第二柱件固定连接，所述第二电动伸缩推杆的输出端连接有从动件，从动件的前端设置有万向轮；

所述上机架和下机架之间设置有固定支架，所述固定支架上设置有控制器，所述第一电动伸缩推杆、第二电动伸缩推杆、第一压力传感器、第二压力传感器、扭转电机、旋转电机、电动锯推杆、爬行电机均与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种爬树修枝的机器人，其特征在于：所述固定支架上还设置有油泵发电机和备用电池，所述备用电池和油泵发电机均与控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的一种爬树修枝的机器人，其特征在于：下机架的底部均匀间隔环设有至少三个支撑脚，所述支撑脚与所述下机架可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的一种爬树修枝的机器人，其特征在于：所述万向轮包括从内至外设置的第一钢圈和第二钢圈，所述第一钢圈和第二钢圈之间设置有减震机构。

5.根据权利要求4所述的一种爬树修枝的机器人，其特征在于：所述第二钢圈的外部设有橡胶圈。

6.根据权利要求4所述的一种爬树修枝的机器人，其特征在于：所述减震机构包括减震胶筒，所述减震胶筒内设置有弹性片。

7.根据权利要求1所述的一种爬树修枝的机器人，其特征在于：所述摇臂为L形。

8.根据权利要求1所述的一种爬树修枝的机器人，其特征在于：所述控制器内设置有无线传输装置，所述无线传输装置包括有蓝牙电路，所述蓝牙电路包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第一电阻、第一晶振、第一电感、第二电感、第三电感；

所述第一电容一端分别连接第一晶振一端和蓝牙芯片晶振输入端，所述第一电容另一端连接第二电容一端和接地，所述第二电容另一端分别连接第一晶振另一端和蓝牙芯片晶振输出端，所述第一电阻一端连接蓝牙芯片参考电压端，所述第一电阻另一端连接蓝牙芯片接地端，所述第一电阻另一端还连接第八电容一端，所述第八电容另一端连接电源端，所述第六电容一端分别连接外部天线和第五电容一端，所述第六电容另一端接地，所述第五电容另一端连接第三电感一端，所述第三电感另一端分别连接蓝牙芯片天线信号端和第一电感一端，所述第一电感另一端分别连接蓝牙芯片天线信号端和第二电感一端，所述第二电感另一端连接第四电容一端，所述第四电容另一端接地，所述第四电容一端还连接第三电容一端，所述第三电容另一端接地，所述第三电容一端还连接蓝牙芯片供电输出端，所述第十二电容一端连接蓝牙芯片低压供电端，所述第十二电容另一端接地，所述第十三电容一端连接第十四电容一端后接地，所述第十三电容另一端连接第二晶振一端，所述第十四电容另一端连接第二晶振另一端，所述第二晶振连接蓝牙芯片晶振端，所述第九电容一端连接蓝牙芯片电源端，所述第九电容另一端接地，所述第十电容一端连接蓝牙芯片稳压电源输出端，所述第十电容另一端接地，所述第十一电容一端连接稳压电源输出端，所述第十一电容另一端接地。

9.根据权利要求8所述的一种爬树修枝的机器人，其特征在于：所述蓝牙芯片为nRF8001。