CN111602573A - 一种智能采伐修枝机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及伐木机械技术领域，且公开了一种智能采伐修枝机器人，包括轨道支架，所述轨道支架的外侧固定安装有外框架，所述外框架的顶部和底部均固定安装有齿圈，所述轨道支架的内部固定安装有等距离均匀分布的支柱，所述支柱的顶部固定安装有位于齿圈上方的护盖，所述外框架的外侧开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动安装有一端延伸至外框架外侧的安装座。该智能采伐修枝机器人，具备角度可调节的等优点，解决了伐木打枝机只能用于剪切树枝等容易锯断的支杆，对于直径较宽的支杆不适用该设备，容易使机器损坏或者掉落，且角度不能调节，对于一些结构复杂弯曲的树干，无法调节角度进行伐木的问题。

Description

一种智能采伐修枝机器人

技术领域

本发明涉及伐木机械设备技术领域，具体为一种智能采伐修枝机器人。

背景技术

伐木是森林采伐作业的第一道工序，又称伐树、放树，一般在指定的伐区上，首先确定立木伐倒方向，清理其周围的障碍物(灌木、杂草、积雪等)，开辟安全道，然后将立木伐倒，而伐木机械则是伐木所采用的设备。

根据中国专利(CN201610329242.4)一种可重构伐木打枝机，该可重构伐木打枝机具有使用灵活的特点，但是该设备结构简单，只能用于剪切树枝等容易锯断的支杆，对于直径较宽的支杆不适用该设备，容易使机器损坏或者掉落，且角度不能调节，对于一些结构复杂弯曲的树干，无法调节角度进行伐木，从而提出一种智能采伐修枝机器人解决上述所提出的问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能采伐修枝机器人，具备角度可调节的等优点，解决了伐木打枝机只能用于剪切树枝等容易锯断的支杆，对于直径较宽的支杆不适用该设备，容易使机器损坏或者掉落，且角度不能调节，对于一些结构复杂弯曲的树干，无法调节角度进行伐木的问题。

(二)技术方案

为实现上述角度可调节的目的，本发明提供如下技术方案：一种智能采伐修枝机器人，包括轨道支架，所述轨道支架的外侧固定安装有外框架，所述外框架的顶部和底部均固定安装有齿圈，所述轨道支架的内部固定安装有等距离均匀分布的支柱，所述支柱的顶部固定安装有位于齿圈上方的护盖，所述外框架的外侧开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动安装有一端延伸至外框架外侧的安装座，所述安装座远离外框架的一侧固定安装有第一旋转齿轮电机，所述安装座远离外框架的一侧固定安装有位于第一旋转齿轮电机下方的第二旋转齿轮电机，所述安装座的顶部固定安装有旋转座，所述旋转座的顶部固定安装有限位块，所述限位块的顶部固定安装有电池，所述限位块的内部活动安装有伸缩滑块，所述伸缩滑块的顶部固定安装有伸缩齿条，所述伸缩滑块的右侧固定安装有旋转组件，所述旋转组件的右侧固定安装有动力箱，所述动力箱的顶部活动安装有电锯，所述第一旋转齿轮电机和第二旋转齿轮电机的输出轴均固定安装有与齿圈啮合的旋转动力齿轮，所述外框架的底部固定安装有等距离均匀分布的压力伸缩管，所述压力伸缩管的底部固定安装有棘轮动力电池，所述压力伸缩管远离棘轮动力电池的一端固定安装有上棘轮电机，所述上棘轮电机的输出端固定安装有上棘轮，所述外框架的底部固定安装有等距离均匀分布的弹簧鼓，所述弹簧鼓的内部活动安装有一端延伸至弹簧鼓外侧的压力臂，所述压力臂远离弹簧鼓的一端固定安装有下棘轮电机，所述下棘轮电机的输出端固定安装有下棘轮。

优选的，所述轨道支架呈环形状设计，且轨道支架的内部为平面。

优选的，所述滑槽呈环形设计，且滑槽的外侧为开口状。

优选的，所述支柱的数量为三个，且支柱的顶部延伸至齿圈的顶部。

优选的，所述压力伸缩管的数量为三个，且压力伸缩管的长度小于外框架的半径。

优选的，所述弹簧鼓的顶部固定安装有安装杆，安装杆与外框架固定连接，安装杆的数量为三个，且弹簧鼓的数量与安装杆的数量相同。

优选的，三个所述压力伸缩管与三个所述弹簧鼓呈相互穿插分布，相邻两个压力伸缩管之间安装有一个弹簧鼓，相邻两个弹簧鼓之间安装有一个压力伸缩管。

优选的，所述外框架、轨道支架和护盖均分为左右两部分，且分为两部分的外框架、轨道支架和护盖之间通过锁止螺栓进行固定，锁止螺栓对半分离，且均与轨道支架的两部分固定连接，锁止螺栓的分离面分别设有插销和插销相匹配的插孔，插销的数量为三个且呈等距离均匀分布，插孔的数量与插销的数量相同，锁止螺栓的外侧螺纹连接有锁止螺母。

优选的，所述电池的输出端分别与第一旋转齿轮电机和第二旋转齿轮电机的输入端电连接，所述棘轮动力电池的输出端分别与上棘轮电机和下棘轮电机的输入端电连接。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种智能采伐修枝机器人，具备以下有益效果：

1、该智能采伐修枝机器人，通过旋转锁止螺栓将轨道支架拆分成两部分，与树干进行装夹，利用锁止螺栓重新将两部分的轨道支架进行固定，同时使插销插入销孔内，进行限位，将锁止螺母螺纹连接在锁止螺栓的外侧，完成安装，启动压力伸缩管和压力臂，使三个压力臂同时伸长，将树干稳定夹持，三个压力臂同时收缩，使下棘轮与树干接触，启动下棘轮电机和上棘轮电机可使下棘轮和上棘轮同时转动，带动智能采伐修枝机器人在树干上移动，无需人工爬上树进行安装，并且夹持稳定不会掉落，从而达到了固定稳定，使用方便的目的。

2、该智能采伐修枝机器人，通过启动电锯工作，电锯可对树干的支杆进行锯木，当树干的支杆角度过于倾斜或者需要锯断主树干时，可启动伸缩齿条使伸缩齿条带动伸缩滑块向外侧移动，直到电锯远离主树干后，启动旋转组件旋转，使旋转组件带动电锯转动，电锯与伸缩滑块水平时停止，启动动力箱带动电锯工作，同时启动伸缩齿条，伸缩齿条带动工作中的电锯向轨道支架内侧移动，进行锯木，也可通过第一旋转齿轮电机和第二旋转齿轮电机带动旋转动力齿轮转动，使安装座在滑槽内滑动，调整锯木角度和锯木方向，从而达到了角度可调节的目的，解决了伐木打枝机只能用于剪切树枝等容易锯断的支杆，对于直径较宽的支杆不适用该设备，容易使机器损坏或者掉落，且角度不能调节，对于一些结构复杂弯曲的树干，无法调节角度进行伐木的问题。

附图说明

图1为本发明提出的一种智能采伐修枝机器人结构示意图；

图2为本发明提出的一种智能采伐修枝机器人结构俯视图；

图3为本发明提出的一种智能采伐修枝机器人锁止螺栓结构剖面图。

图中：1轨道支架、2支柱、3护盖、4伸缩齿条、5齿圈、6滑槽、7外框架、8上棘轮、9弹簧鼓、10下棘轮电机、11下棘轮、12压力臂、13棘轮动力电池、14压力伸缩管、15旋转动力齿轮、16第一旋转齿轮电机、17伸缩滑块、18旋转座、19电池、20电锯、21动力箱、22第二旋转齿轮电机、23上棘轮电机、24安装座、25限位块、26锁止螺母、27旋转组件、28锁止螺栓、29插销。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种智能采伐修枝机器人，包括轨道支架1，轨道支架1呈环形状设计，且轨道支架1的内部为平面，轨道支架1的外侧固定安装有外框架7，外框架7的顶部和底部均固定安装有齿圈5，支柱2的数量为三个，且支柱2的顶部延伸至齿圈5的顶部，轨道支架1的内部固定安装有等距离均匀分布的支柱2，支柱2的顶部固定安装有位于齿圈5上方的护盖3，外框架7的外侧开设有滑槽6，滑槽6呈环形设计，且滑槽6的外侧为开口状，滑槽6的内部滑动安装有一端延伸至外框架7外侧的安装座24，安装座24远离外框架7的一侧固定安装有第一旋转齿轮电机16，安装座24远离外框架7的一侧固定安装有位于第一旋转齿轮电机16下方的第二旋转齿轮电机22，安装座24的顶部固定安装有旋转座18，旋转座18的内部安装有电机，电机可带动旋转座18与安装座24相对转动，调节电锯20的转动方向同时实现平切，旋转座18的顶部固定安装有限位块25，限位块25的顶部固定安装有电池19，限位块25的内部活动安装有伸缩滑块17，伸缩滑块17的顶部固定安装有伸缩齿条4，伸缩滑块17的右侧固定安装有旋转组件27，旋转组件27的右侧固定安装有动力箱21，动力箱21的顶部活动安装有电锯20，第一旋转齿轮电机16和第二旋转齿轮电机22的输出轴均固定安装有与齿圈5啮合的旋转动力齿轮15，外框架7的底部固定安装有等距离均匀分布的压力伸缩管14，三个压力伸缩管14与三个弹簧鼓9呈相互穿插分布，相邻两个压力伸缩管14之间安装有一个弹簧鼓9，相邻两个弹簧鼓9之间安装有一个压力伸缩管14，压力伸缩管14的数量为三个，且压力伸缩管14的长度小于外框架7的半径，弹簧鼓9的顶部固定安装有安装杆，安装杆与外框架7固定连接，安装杆的数量为三个，且弹簧鼓9的数量与安装杆的数量相同，压力伸缩管14的底部固定安装有棘轮动力电池13，压力伸缩管14远离棘轮动力电池13的一端固定安装有上棘轮电机23，电池19的输出端分别与第一旋转齿轮电机16和第二旋转齿轮电机22的输入端电连接，棘轮动力电池13的输出端分别与上棘轮电机23和下棘轮电机10的输入端电连接，上棘轮电机23的输出端固定安装有上棘轮8，外框架7的底部固定安装有等距离均匀分布的弹簧鼓9，弹簧鼓9的内部活动安装有一端延伸至弹簧鼓9外侧的压力臂12，压力臂12远离弹簧鼓9的一端固定安装有下棘轮电机10，下棘轮电机10和上棘轮电机23的型号可为40A2A01030-SCO，下棘轮电机10的输出端固定安装有下棘轮11，

外框架7、轨道支架1和护盖3均分为左右两部分，且分为两部分的外框架7、轨道支架1和护盖3之间通过锁止螺栓28进行固定，锁止螺栓28对半分离，且均与轨道支架1的两部分固定连接，锁止螺栓28的分离面分别设有插销29和插销29相匹配的插孔，插销29的数量为三个且呈等距离均匀分布，插孔的数量与插销29的数量相同，锁止螺栓28的外侧螺纹连接有锁止螺母26，通过旋转锁止螺栓28将轨道支架1拆分成两部分，与树干进行装夹，利用锁止螺栓28重新将两部分的轨道支架1进行固定，同时使插销29插入销孔内，进行限位，将锁止螺母26螺纹连接在锁止螺栓28的外侧，完成安装，启动压力伸缩管14和压力臂12，使三个压力臂14同时伸长，将树干稳定夹持，三个压力臂12同时收缩，使下棘轮11与树干接触，启动下棘轮电机10和上棘轮电机23可使下棘轮11和上棘轮8同时转动，带动智能采伐修枝机器人在树干上移动，无需人工爬上树进行安装，并且夹持稳定不会掉落，从而达到了固定稳定，使用方便的目的，通过启动电锯20工作，电锯20可对树干的支杆进行锯木，当树干的支杆角度过于倾斜或者需要锯断主树干时，可启动伸缩齿条4使伸缩齿条4带动伸缩滑块17向外侧移动，直到电锯20远离主树干后，启动旋转组件27旋转，使旋转组件27带动电锯20转动，电锯20与伸缩滑块17水平时停止，启动动力箱21带动电锯20工作，同时启动伸缩齿条4，伸缩齿条4带动工作中的电锯20向轨道支架1内侧移动，进行锯木，也可通过第一旋转齿轮电机16和第二旋转齿轮电机22带动旋转动力齿轮15转动，使安装座24在滑槽6内滑动，调整锯木角度和锯木方向，从而达到了角度可调节的目的，解决了伐木打枝机只能用于剪切树枝等容易锯断的支杆，对于直径较宽的支杆不适用该设备，容易使机器损坏或者掉落，且角度不能调节，对于一些结构复杂弯曲的树干，无法调节角度进行伐木的问题，该智能采伐修枝机器人同时可配合控制装置进行使用，控制装置可分为智能控制系统和遥控系统，智能控制系统和遥控系统可集成电池19外侧，通过接触面板进行参数的设置，设置参数包括下棘轮电机10和上棘轮电机23的旋转速度控制机器人单位时间内爬升的速度和距离，工作装置围绕树干的旋转速度，使安装座24安装设定在滑槽6内部的旋转速度和圈数，电池19的顶部可安装针孔摄像头，装针孔摄像头实时监控工作进度，将树干的弯曲幅度和分布情况纳入控制系统，以帮助机器人自主选择最佳锯木角度，同时避让树枝防止触碰，机器人内部具有自动平衡系统，在伐木过程中，制动随着主干的弯曲度调整不同位置的上棘轮8旋转以调整整体的位置，使滑槽6的平面始终与树干保持垂直，当受到断枝的碰撞产生位移或者倾斜时，也能通过该系统自动修复位置，确保机器人的正常运行，当锯断树木的枝杈或者主干时，机器人的摄像头数据以及树干的弯曲情况会自动旋转到树枝或树干的掉落方向另一端，以避免受到受到树枝或者树干的碰撞。

综上所述，该智能采伐修枝机器人，通过旋转锁止螺栓28将轨道支架1拆分成两部分，与树干进行装夹，利用锁止螺栓28重新将两部分的轨道支架1进行固定，同时使插销29插入销孔内，进行限位，将锁止螺母26螺纹连接在锁止螺栓28的外侧，完成安装，启动压力伸缩管14和压力臂12，使三个压力臂14同时伸长，将树干稳定夹持，三个压力臂12同时收缩，使下棘轮11与树干接触，启动下棘轮电机10和上棘轮电机23可使下棘轮11和上棘轮8同时转动，带动智能采伐修枝机器人在树干上移动，无需人工爬上树进行安装，并且夹持稳定不会掉落，从而达到了固定稳定，使用方便的目的，通过启动电锯20工作，电锯20可对树干的支杆进行锯木，当树干的支杆角度过于倾斜或者需要锯断主树干时，可启动伸缩齿条4使伸缩齿条4带动伸缩滑块17向外侧移动，直到电锯20远离主树干后，启动旋转组件27旋转，使旋转组件27带动电锯20转动，电锯20与伸缩滑块17水平时停止，启动动力箱21带动电锯20工作，同时启动伸缩齿条4，伸缩齿条4带动工作中的电锯20向轨道支架1内侧移动，进行锯木，也可通过第一旋转齿轮电机16和第二旋转齿轮电机22带动旋转动力齿轮15转动，使安装座24在滑槽6内滑动，调整锯木角度和锯木方向，从而达到了角度可调节的目的，解决了伐木打枝机只能用于剪切树枝等容易锯断的支杆，对于直径较宽的支杆不适用该设备，容易使机器损坏或者掉落，且角度不能调节，对于一些结构复杂弯曲的树干，无法调节角度进行伐木的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种智能采伐修枝机器人，包括轨道支架(1)，其特征在于：所述轨道支架(1)的外侧固定安装有外框架(7)，所述外框架(7)的顶部和底部均固定安装有齿圈(5)，所述轨道支架(1)的内部固定安装有等距离均匀分布的支柱(2)，所述支柱(2)的顶部固定安装有位于齿圈(5)上方的护盖(3)，所述外框架(7)的外侧开设有滑槽(6)，所述滑槽(6)的内部滑动安装有一端延伸至外框架(7)外侧的安装座(24)，所述安装座(24)远离外框架(7)的一侧固定安装有第一旋转齿轮电机(16)，所述安装座(24)远离外框架(7)的一侧固定安装有位于第一旋转齿轮电机(16)下方的第二旋转齿轮电机(22)，所述安装座(24)的顶部固定安装有旋转座(18)，所述旋转座(18)的顶部固定安装有限位块(25)，所述限位块(25)的顶部固定安装有电池(19)，所述限位块(25)的内部活动安装有伸缩滑块(17，)所述伸缩滑块(17)的顶部固定安装有伸缩齿条(4)，所述伸缩滑块(17)的右侧固定安装有旋转组件(27)，所述旋转组件(27)的右侧固定安装有动力箱(21)，所述动力箱(21)的顶部活动安装有电锯(20)，所述第一旋转齿轮电机(16)和第二旋转齿轮电机(22)的输出轴均固定安装有与齿圈(5)啮合的旋转动力齿轮(15)，所述外框架(7)的底部固定安装有等距离均匀分布的压力伸缩管(14)，所述压力伸缩管(14)的底部固定安装有棘轮动力电池(13)，所述压力伸缩管(14)远离棘轮动力电池(13)的一端固定安装有上棘轮电机(23)，所述上棘轮电机(23)的输出端固定安装有上棘轮(8)，所述外框架(7)的底部固定安装有等距离均匀分布的弹簧鼓(9，)所述弹簧鼓(9)的内部活动安装有一端延伸至弹簧鼓(9)外侧的压力臂(12，)所述压力臂(12)远离弹簧鼓(9)的一端固定安装有下棘轮电机(10)，所述下棘轮电机(10)的输出端固定安装有下棘轮(11)。

2.根据权利要求1所述的一种智能采伐修枝机器人，其特征在于：所述轨道支架(1)呈环形状设计，且轨道支架(1)的内部为平面。

3.根据权利要求1所述的一种智能采伐修枝机器人，其特征在于：所述滑槽(6)呈环形设计，且滑槽(6)的外侧为开口状。

4.根据权利要求1所述的一种智能采伐修枝机器人，其特征在于：所述支柱(2)的数量为三个，且支柱(2)的顶部延伸至齿圈(5)的顶部。

5.根据权利要求1所述的一种智能采伐修枝机器人，其特征在于：所述压力伸缩管(14)的数量为三个，且压力伸缩管(14)的长度小于外框架(7)的半径。

6.根据权利要求1所述的一种智能采伐修枝机器人，其特征在于：所述弹簧鼓(9)的顶部固定安装有安装杆，安装杆与外框架(7)固定连接，安装杆的数量为三个，且弹簧鼓(9)的数量与安装杆的数量相同。

7.根据权利要求6所述的一种智能采伐修枝机器人，其特征在于：三个所述压力伸缩管(14)与三个所述弹簧鼓(9)呈相互穿插分布，相邻两个压力伸缩管(14)之间安装有一个弹簧鼓(9)，相邻两个弹簧鼓(9)之间安装有一个压力伸缩管(14)。

8.根据权利要求1所述的一种智能采伐修枝机器人，其特征在于：所述外框架(7)、轨道支架(1)和护盖(3)均分为左右两部分，且分为两部分的外框架(7)、轨道支架(1)和护盖(3)之间通过锁止螺栓(28)进行固定，锁止螺栓(28)对半分离，且均与轨道支架(1)的两部分固定连接，锁止螺栓(28)的分离面分别设有插销(29)和插销(29)相匹配的插孔，插销(29)的数量为三个且呈等距离均匀分布，插孔的数量与插销(29)的数量相同，锁止螺栓(28)的外侧螺纹连接有锁止螺母(26)。

9.根据权利要求1所述的一种智能采伐修枝机器人，其特征在于：所述电池(19)的输出端分别与第一旋转齿轮电机(16)和第二旋转齿轮电机(22)的输入端电连接，所述棘轮动力电池(13)的输出端分别与上棘轮电机(23)和下棘轮电机(10)的输入端电连接。

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