CN114228859A - 一种棕榈科爬树机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及爬树机器人技术领域，特别是涉及一种棕榈科爬树机器人。棕榈科爬树机器人包括固定装置、驱动装置、抱紧装置以及动力装置；使用过程中，抱紧装置中的电动推杆伸出，使固定装置中的两个弹性轮与抱紧装置中的弹性轮抱紧树干，从而使动力装置中的轮毂电机紧贴树干攀爬，当需要减速时，驱动装置中的控制板通过控制电流与动力装置中的舵机来控制所述机器人爬行速度；本发明可以提高攀爬的稳定性，适应性，攀爬速度以及安全性。

Description

一种棕榈科爬树机器人

技术领域

本发明涉及爬树机器人技术领域，具体而言，涉及一种棕榈科爬树机器人。

背景技术

近几十年来，中国乃至世界的槟榔、椰子等棕榈科作物种植面积和产量都呈现逐渐上升的趋势；然而，目前槟榔、椰子等果实的管理与采摘方式依赖人工攀爬；此过程涉及高空作业，农户的人身安全得不到保障；因此，发明一种代替人工作业的爬树机器人是非常有必要的。

目前，现有的爬树机器人可以实现上树攀爬，而现有技术的爬树机器人稳定性差，适应性弱，攀爬速度慢，安全性差，不适用于棕榈科作物。

发明内容

本发明提供一种棕榈科爬树机器人，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。

为达到上述技术目的，本发明一种棕榈科爬树机器人，包括：固定装置、驱动装置、抱紧装置以及动力装置；

所述固定装置包括主钢板、两个弹性轮固定架和两个弹性轮；两个所述弹性轮固定架前端分别与所述主钢板上方两侧固连，且两侧对称；所述弹性轮固定架后端分别与所述弹性轮相固连。

所述抱紧装置包括电动推杆、推杆连接件、抱紧臂、抱紧臂固定架和弹性轮；所述推杆连接件一端与所述电动推杆的内杆同轴心相嵌套，所述推杆连接件另一端与所述抱紧臂首端相连，所述抱紧臂末端与所述弹性轮固连，所述抱紧臂中间部分与所述抱紧臂固定架一端相嵌套；所述电动推杆固定在所述主钢板背侧中间位置，所述抱紧臂固定架另一端固定在所述主钢板侧边中间位置，以使所述抱紧装置固定在所述固定装置的中间部位。

所述动力装置包括轮毂电机、舵机、舵机支架和金属舵盘；所述轮毂电机固定在所述主钢板底部凹槽中间，所述金属舵盘与所述舵机传动齿相配合，所述舵机镶嵌于所述舵机支架，所述舵机支架固定在所述主钢板底部凹槽背面单侧；通过所述轮毂电机、所述舵机支架与所述主钢板的固连，使所述动力装置固定于所述固定装置底部。

所述驱动装置包括防水盒、控制板和电池；所述控制板和所述电池固定于所述防水盒内；通过将所述防水盒固定在所述主钢板背侧上方位置，使所述驱动装置固定在所述固定装置背侧上方位置。

可选的，所述弹性轮还包括：镂空橡胶轮、U型支架、双头套筒和两个法兰轴承；所述法兰轴承设置在所述镂空橡胶轮两侧；所述双头套筒贯穿所述法兰轴承中心和所述镂空橡胶轮轴心；所述双头套筒两端与所述U型支架两侧通过螺栓固连。

可选的，在所述弹性轮中的镂空橡胶轮的中间部位设置有镂空花纹。

可选的，所述抱紧装置还包括：推杆固定座、弹簧、抱紧臂连接件和两个销钉；所述推杆固定座固定在所述主钢板背侧的中间位置，所述电动推杆通过与所述推杆固定座相嵌套，以固定在所述主钢板背侧；所述推杆连接件一端与所述弹簧一端同轴心相嵌套；所述弹簧另一端与所述抱紧臂连接件相嵌套；通过抱紧臂连接件，所述抱紧臂与所述推杆连接件相固连，所述抱紧臂连接件另一端与所述抱紧臂首端通过所述销钉相嵌套，所述抱紧臂中间部分与所述抱紧臂固定架一端与所述销钉相嵌套。

可选的，所述动力装置还包括：刹车盘和刹车线；所述刹车线一端与所述金属舵盘相连接，所述刹车线另一端与所述刹车盘相连接；所述刹车盘固定在所述轮毂电机一侧，且与所述轮毂电机相配合，以通过舵机转动带动刹车盘运动。

可选的，所述轮毂电机外圈为橡胶材质，呈半圆形。

可选的，所述轮毂电机为直流无刷轮毂电机。

可选的，所述弹性轮固定架和所述抱紧臂固定架的材料均为一段C型钢；所述抱紧臂由多段不同长度的C型钢通过不同角度焊接组成，整体呈C型。

可选的，所述抱紧臂距首端三分之一的弯折处部分与所述抱紧臂固定架一端通过销钉相嵌套，且所属抱紧臂可围绕销钉中心轴旋转。

本发明实施例的创新点包括：

1、本发明通过电动推杆带动抱紧臂从而使轮毂电机紧贴树干，能让所述机器人在攀爬过程中稳定性更强。是本发明实施例的创新点之一。

2、本发明通过弹性轮的弹性设计以及抱紧装置中弹簧的良好伸缩能力，能让所述机器人在攀爬过程中适应树干直径变化，有良好的适应能力。是本发明实施例的创新点之一。

3、本发明中的轮毂电机为直流无刷轮毂电机，直流无刷轮毂电机能够使所述机器人实现高速攀爬。是本发明实施例的创新点之一。

4、本发明中的控制板可以控制电流的大小以及所述舵机运转，从而双重控制所述机器人的爬行速度，安全性更好。是本发明实施例的创新点之一。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种棕榈科爬树机器人的整体结构示意图；

图2为11-固定装置部分结构示意图；

图3为21-驱动装置部分结构示意图；

图4为31-抱紧装置部分结构示意图；

图5是41-动力装置部分结构示意图；

图6是14-弹性轮结构拆分示意图。

图7是32-电动推杆与38-抱紧臂连接结构拆分示意图；

图中：10-棕榈科爬树机器人，11-固定装置，21-驱动装置，31-抱紧装置，41-动力装置，12-主钢板，13-弹性轮固定架，14-弹性轮，22-控制板，23-电池，24-防水盒，32-电动推杆，33-推杆固定座，34-推杆连接件，35-弹簧，36-抱紧臂连接件，37-销钉，38-抱紧臂，39-抱紧臂固定架，42-舵机支架，43-刹车盘，44-轮毂电机，45-刹车线，47-舵机，46-金属舵盘，15-U型支架，16-法兰轴承，17-双头套筒，18-镂空橡胶轮。

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付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。

需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

实施例1：

本实施例提供一种棕榈科爬树机器人，所述机器人包括固定装置、驱动装置、抱紧装置以及动力装置；通过抱紧装置中电动推杆的推动作用，使所述固定装置以及抱紧装置中的弹性轮抱紧树干，从而使动力装置中的轮毂电机紧贴树干，攀爬过程中更稳定；驱动装置中的控制板通过控制电流的大小以及控制所述舵机运转，从而控制所述机器人的爬行速度。

可以参见图1、图2、图3、图4及图5，本实施例提供一种棕榈科爬树机器人10，包括固定装置11、驱动装置21、抱紧装置31以及动力装置41。

所述固定装置11包括：主钢板12、两个弹性轮固定架13和两个弹性轮14；两个所述弹性轮固定架13前端分别与所述主钢板12上方两侧固连，且两侧对称；所述弹性轮固定架13后端分别与所述弹性轮14相固连。

所述抱紧装置31包括：电动推杆32、推杆连接件36、抱紧臂38、抱紧臂固定架39和弹性轮14；所述推杆连接件36一端与所述电动推杆32的内杆同轴心相嵌套，所述推杆连接件36另一端与所述抱紧臂38首端相连，所述抱紧臂38末端与所述弹性轮14固连，所述抱紧臂38中间部分与所述抱紧臂固定架39一端相嵌套；且所述电动推杆32固定在所述主钢板12背侧中间位置，所述抱紧臂38固定架另一端固定在所述主钢板12侧边中间位置，从而使所述抱紧装置31固定在所述固定装置11的中间部位。

所述动力装置41包括：轮毂电机44、舵机47、舵机支架42和金属舵盘46；所述轮毂电机44固定在所述主钢板12底部凹槽中间，所述金属舵盘46与所述舵机47传动齿相配合，所述舵机47镶嵌于所述舵机支架42，所述舵机支架42固定在所述主钢板12底部凹槽背面单侧；通过所述轮毂电机44、所述舵机支架42与所述主钢板12的固连，使所述动力装置41固定于所述固定装置11底部。

所述驱动装置21包括：防水盒24、控制板22和电池23；所述控制板22和所述电池23固定于所述防水盒24内，通过将所述防水盒24固定在所述主钢板12背侧上方位置，使所述驱动装置21固定在所述固定装置11背侧上方位置。

在实施过程中，所述电动推杆32处于初始状态，所述轮毂电机44处于静止状态，将本实施例提供的棕榈科爬树机器人包围树干，所述固定装置11的两个弹性轮14和所述动力装置41中的轮毂电机44与树干贴合，所述电动推杆32内杆伸出，带动所述动抱紧臂38，使所述抱紧臂38末端的弹性轮14与树干贴合；在所述电动推杆32推力的作用下，所述固定装置11的两个弹性轮14以及所述抱紧臂38末端的弹性轮14安全抱紧树干，且所述轮毂电机44紧贴树干后，所述轮毂电机44开始转动；所述棕榈科爬树机器人开始沿着树干快速高效攀爬，当所述棕榈科爬树机器人在高速攀爬的过程中，遇到需要刹车减速的情况，可以通过所述控制板22实时控制运行速度。

可见，本实施例提供一种棕榈科爬树机器人，通过电动推杆带动抱紧臂从而使轮毂电机紧贴树干，能让所述机器人在攀爬过程中稳定性更强；且所述机器人中弹性轮的弹性设计，能让所述机器人在攀爬过程中适应树干直径变化，有良好的适应能力；最后所述控制板通过控制电流的大小以及控制所述舵机运转从而实时控制运行速度，双重保护作用下所述机器人安全性更好。

实施例2：

本实施例提供一种棕榈科爬树机器人，所述机器人包括固定装置、驱动装置、抱紧装置以及动力装置；所述固定装置中的弹性轮的设计，可使所述机器人更好的适应树干直径的变化，所述驱动装置通过所述控制板实时控制所述机器人运行速度，所述抱紧装置中通过弹性轮以及弹簧的设计，可使所述机器人抱紧树干，稳定性更强，所述动力装置可使所述机器人高速攀爬。

可以参见图1、图2、图3、图4及图5，本实施例提供一种棕榈科爬树机器人10，包括固定装置11、驱动装置21、抱紧装置31以及动力装置41。

其中，参照图2，本实施例中，所述固定装置11包括主钢板12、两个弹性轮固定架13和两个弹性轮14。

具体的，两个所述弹性轮固定架13前端分别与所述主钢板12上方两侧固连，且两侧对称；所述弹性轮固定架13后端分别与所述弹性轮14相固连。

需要说明的是，所述弹性轮固定架13为一段C型钢。

进一步的，参照图6，所述弹性轮14包括镂空橡胶轮18、U型支架15、双头套筒17和两个法兰轴承16。

具体的，两个所述法兰轴承16在所述镂空橡胶轮18两侧，所述双头套筒17贯穿所述法兰轴承18中心和所述镂空橡胶轮18轴心，且所述双头套筒17两端与所述U型支架15两侧通过螺栓固连。

可以理解的，所述U型支架15底部与所述弹性轮固定架13后端固连，从而使所述弹性轮14整体与所述弹性轮固定架13后端相固连。

其中，参照图3，本实施例中，所述驱动装置21包括防水盒24、控制板22和电池23。

具体的，所述控制板22和所述电池23固定于所述防水盒24内，所述防水盒24固定在所述主钢板12背侧上方位置。

可以理解的，通过所述防水盒24与所述主钢板12的固连，使所述驱动装置21整体固定在所述主钢板12背侧上方位置。

其中，参照图4及图7，本实施例中，所述抱紧装置31包括电动推杆32、推杆固定座33、推杆连接件34、弹簧35、抱紧臂连接件36、两个销钉37、抱紧臂38、抱紧臂固定架39和弹性轮14。

具体的，所述推杆固定座33固定在所述主钢板12背侧中间位置；所述电动推杆32通过与所述推杆固定座33相嵌套，从而固定在所述主钢板12背侧；所述推杆连接件34一端与所述电动推杆32内杆同轴心相嵌套，并通过螺栓加固；所述推杆连接件34另一端与所述弹簧35一端同轴心相嵌套，所述弹簧35另一端与所述抱紧臂连接件36同轴心相嵌套，所述抱紧臂连接件36另一端的轴孔与所述抱紧臂38首端的槽孔通过所述销钉37相嵌套，所述抱紧臂38末端的槽孔与所述弹性轮14固连，所述抱紧臂38中间部分的槽孔与所述抱紧臂固定架39一端的槽孔过所述销钉37相嵌套，所述抱紧臂固定架39另一端固定在所述主钢板12正侧中部。

需要说明的是，所述抱紧臂固定架39为一段C型钢；所述抱紧臂38是由多段不同长度的C型钢通过不同角度焊接组成，整体呈C型；且所述抱紧臂38离首端三分之一弯折处部分的槽孔与所述抱紧臂固定架39一端的槽孔过所述销钉37相嵌套。

可以理解的，通过所述电动推杆32、所述抱紧臂固定架39与所述主钢板12的固连，使所述抱紧装置31固定在所述主钢板12的中部。

其中，参照图5，本实施例中，所述动力装置41包括轮毂电机44、刹车盘43、刹车线45、舵机47、舵机支架42和金属舵盘46。

具体的，所述轮毂电机44固定在所述主钢板12底部凹槽中间；所述舵机支架42固定在所述主钢板12底部凹槽背面侧；所述舵机47镶嵌于所述舵机支架42；所述金属舵盘46与所述舵机47传动齿相配合，所述刹车线45一端与金属舵盘46相连接，所述刹车线45另一端与所述刹车盘43相连接；所述刹车盘43固定在所述轮毂电机44一侧，且与所述轮毂电机44相配合。

可以理解的，通过所述轮毂电机44、所述舵机支架42与所述主钢板12的固连，使所述动力装置41固定于主钢板12的底部。

需要说明的是，所述轮毂电机44外圈为橡胶材质，呈半圆形，可更好地贴紧树干，防止偏移。

在实施过程中，所述电动推杆32处于初始状态，所述轮毂电机44处于静止状态，将本实施例提供的棕榈科爬树机器人包围树干，所述固定装置11的两个弹性轮14和所述动力装置41中的轮毂电机44与树干贴合，所述电动推杆32内杆伸出，带动所述动抱紧臂38旋转，使所述抱紧臂38末端的弹性轮14与树干贴合；在所述电动推杆32推力的作用下，所述固定装置11的两个弹性轮14以及所述抱紧臂38末端的弹性轮14安全抱紧树干，且所述轮毂电机44紧贴树干后，所述轮毂电机44开始转动；所述棕榈科爬树机器人开始沿着树干快速高效攀爬。

可以理解的，所述镂空橡胶轮18可受力压缩，所述弹簧35可受力压缩，因此，所述弹性轮14以及以及所述抱紧装置31中的所述弹簧35有良好的适应能力，可适应攀爬过程中树干直径变化。

具体的，所述电动推杆32运转时，在所述销钉37配合下，所述抱紧臂连接件36可在抱紧臂38的槽孔范围内运动；所述抱紧臂38通过销钉37与所述抱紧臂固定架39相配合，因此，所述抱紧臂38可围绕销钉37中心轴旋转。

进一步的，当所述棕榈科爬树机器人在高速攀爬的过程中，遇到需要刹车减速的情况，可以通过所述控制板22实时控制运行速度；具体而言，所述控制板22可以通过控制电流的大小以及控制所述舵机47运转从而实时控制运行速度。可以理解的，上述实时控制运行速度的方式可使所述棕榈科爬树机器人安全高效工作。

更进一步的，所述金属舵盘46通过所述刹车线45与所述刹车盘43相连接，通过舵机47转动带动刹车盘43运动，实现刹车。

可见，本实施例提供一种棕榈科爬树机器人，通过电动推杆带动抱紧臂从而使轮毂电机紧贴树干，能让所述机器人在攀爬过程中稳定性更强；且所述机器人中弹性轮的弹性设计以及抱紧装置中弹簧的良好伸缩能力，能让所述机器人在攀爬过程中适应树干直径变化，有良好的适应能力；其次，所述机器人中轮毂电机为直流无刷轮毂电机，直流无刷轮毂电机能够使所述机器人实现高速攀爬；最后所述控制板通过控制电流的大小以及控制所述舵机运转从而实时控制运行速度，双重保护作用下所述机器人安全性更好。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种棕榈科爬树机器人，其特征在于，所述装置包括：固定装置、驱动装置、抱紧装置以及动力装置；

所述固定装置包括主钢板、两个弹性轮固定架和两个弹性轮；两个所述弹性轮固定架前端分别与所述主钢板上方两侧固连，且两侧对称；所述弹性轮固定架后端分别与所述弹性轮相固连。

所述抱紧装置包括电动推杆、推杆连接件、抱紧臂、抱紧臂固定架和弹性轮；所述推杆连接件一端与所述电动推杆的内杆同轴心相嵌套，所述推杆连接件另一端与所述抱紧臂首端相连，所述抱紧臂末端与所述弹性轮固连，所述抱紧臂中间部分与所述抱紧臂固定架一端相嵌套；所述电动推杆固定在所述主钢板背侧中间位置，所述抱紧臂固定架另一端固定在所述主钢板侧边中间位置，以使所述抱紧装置固定在所述固定装置的中间部位。

所述动力装置包括轮毂电机、舵机、舵机支架和金属舵盘；所述轮毂电机固定在所述主钢板底部凹槽中间，所述金属舵盘与所述舵机传动齿相配合，所述舵机镶嵌于所述舵机支架，所述舵机支架固定在所述主钢板底部凹槽背面单侧；通过所述轮毂电机、所述舵机支架与所述主钢板的固连，使所述动力装置固定于所述固定装置底部。

所述驱动装置包括防水盒、控制板和电池；所述控制板和所述电池固定于所述防水盒内；通过将所述防水盒固定在所述主钢板背侧上方位置，使所述驱动装置固定在所述固定装置背侧上方位置。

2.根据权利要求1所述的棕榈科爬树机器人，其特征在于，所述弹性轮还包括：镂空橡胶轮、U型支架、双头套筒和两个法兰轴承；

所述法兰轴承设置在所述镂空橡胶轮两侧；

所述双头套筒贯穿所述法兰轴承中心和所述镂空橡胶轮轴心；

所述双头套筒两端与所述U型支架两侧通过螺栓固连。

3.根据权利要求2所述的棕榈科爬树机器人，其特征在于，

在所述弹性轮中的镂空橡胶轮的中间部位设置有镂空花纹。

4.根据权利要求1所述的棕榈科爬树机器人，其特征在于，所述抱紧装置还包括：推杆固定座、弹簧、抱紧臂连接件和两个销钉；

所述推杆固定座固定在所述主钢板背侧的中间位置，所述电动推杆通过与所述推杆固定座相嵌套，以固定在所述主钢板背侧；

所述推杆连接件一端与所述弹簧一端同轴心相嵌套；

所述弹簧另一端与所述抱紧臂连接件相嵌套；通过抱紧臂连接件，所述抱紧臂与所述推杆连接件相固连，所述抱紧臂连接件另一端与所述抱紧臂首端通过所述销钉相嵌套，所述抱紧臂中间部分与所述抱紧臂固定架一端与所述销钉相嵌套。

5.根据权利要求1所述的棕榈科爬树机器人，其特征在于，所述动力装置还包括：刹车盘和刹车线；

所述刹车线一端与所述金属舵盘相连接，所述刹车线另一端与所述刹车盘相连接；

所述刹车盘固定在所述轮毂电机一侧，且与所述轮毂电机相配合，以通过舵机转动带动刹车盘运动。

6.根据权利要求1所述的棕榈科爬树机器人，其特征在于，所述轮毂电机外圈为橡胶材质，呈半圆形。

7.根据权利要求1所述的棕榈科爬树机器人，其特征在于，所述轮毂电机为直流无刷轮毂电机。

8.根据权利要求1所述的棕榈科爬树机器人，其特征在于，

所述弹性轮固定架和所述抱紧臂固定架的材料均为一段C型钢；

所述抱紧臂由多段不同长度的C型钢通过不同角度焊接组成，整体呈C型。

9.根据权利要求8所述的棕榈科爬树机器人，其特征在于，

所述抱紧臂距首端三分之一的弯折处部分与所述抱紧臂固定架一端通过销钉相嵌套，且所属抱紧臂可围绕销钉中心轴旋转。

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