CN114467470A - 一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，包括车架，车架的一侧设置有刀具，车架与刀具之间设置有用于提起刀具的举升机构，举升机构与刀具之间设置有实现刀具相对车架摆动的旋转机构；在车架行进的过程中，随着工作坡面的凹凸起伏，刀具与、举升机构旋转机构的配合可使得刀具适应不同地形情况，为刀具提供对于不平整地形的依据重力自动调整姿态的功能，延长刀具的使用寿命。

Description

一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构

技术领域

本发明涉及特种应急装备领域，具体涉及一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构。

背景技术

当前，国内各水系汛期防汛压力与日俱增，而堤防上清障作业仍然没有可靠的、高效的专用设备。同时，在类似地形的，如山林救火等地形复杂的、布满植被(多指灌木及草本范畴内的植被)的大坡面地形的各类应急抢险作业中，一线人员往往也要直面巨大的人身安全隐患，作业效率低，安全隐患大；由此，此类复杂地形下的除草清障工作等特种作业的效果不理想等问题是亟待解决的。

目前尚未有与此类设备的所述工作内容相关的一系列工作效果改进装置或结构公布，本结构与其他领域内装备上的类似结构有着本质的不同。现有类似工作装置多为工作刀具直接接触地形，其中由复杂地形的地效通过刀具直接接触传递回来的方向多样且大小不一的反作用力往往会对设备整体的行进工作带来巨大的移动阻力，往往需要消耗更多不必要的功率来克服阻力，同时此类阻力在被克服的过程中，会对刀具以及刀具附属的各类连接结构产生不同程度的应力积累和疲劳损伤，最终往往导致结构的使用寿命不理想，故障与损坏事故频繁发生。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，包括车架，车架的一侧设置有刀具，车架与刀具之间设置有用于提起刀具的举升机构，举升机构与刀具之间设置有实现刀具相对车架摆动的旋转机构。

进一步的，举升机构包括设置于车体两侧且与车体铰接的支撑臂，支撑臂的下方设置有与车架铰接的液压推杆，支撑臂包括上下设置的辅助臂和主动臂，液压推杆的活动端与主动臂铰接，支撑臂与刀具之间设置有横置框架，主动臂和辅助臂的末端均与横置框架转动连接，辅助臂、主动臂、车架以及横置框架整体构成一个平行四杆机构。

进一步的，两组支撑臂以车体中线为轴呈轴对称设置。

进一步的，旋转机构包括设置于横置框架一侧的固定心轴，固定心轴的外侧设置有套筒，套筒与固定心轴之间安装有衔接轴承，套筒内开设有与衔接轴承外径过渡配合的阶梯内孔。

进一步的，固定心轴靠近横置框架的一端开设有多个螺纹通孔，固定心轴与横置框架之间通过螺栓螺纹连接，固定心轴的另一端开有螺纹盲孔，固定心轴另一端通过螺纹盲孔连接有轴承压板。

进一步的，套筒外侧面焊接有一块限位板，套筒上开设有注油孔并安装有油杯。

进一步的，横置框架在其连接固定心轴的侧面于套筒下方焊接有限位辅助块，限位辅助块顶面的形状与限位板的外部形状相适配。

进一步的，套筒与刀具之间设置有刀具快换接口，套筒靠近刀具的一端通过一个开设有多个连接通孔的旋转连接板与刀具快换接口连接，刀具快换接口的另一端与刀具焊接固定。

进一步的，刀具包括刀具辊体、地辊和刀具外罩，刀具辊体和地辊均与刀具外罩转动连接。

进一步的，刀具辊体和地辊延伸至刀具外罩外侧的两端固定有固定套一和固定套二，固定套一、固定套二内均安装有轴承，轴承为特定的可承受大径向载荷且适合低速高载工况的轴承。

本发明有益效果如下：

现有类似工作装置多为工作刀具直接接触地形，其中由复杂地形的地效通过刀具直接接触传递回来的方向多样不同的反作用力往往会对设备整体的行进工作带来巨大的移动阻力，往往需要消耗更多不必要的功率来克服阻力，同时此类阻力在被克服的过程中，会对刀具以及刀具附属的各类连接结构产生不同程度的应力积累，最终往往导致结构的使用寿命不理想，故障与损坏事故频繁发生

在车架行进的过程中，由于刀具辊体、地辊相对于刀具外罩其轴线位置是固定的，只有其各自的回转体以类似车轮旋转的方式绕辊体的轴线做旋转运动

1、在车架行进的过程中，随着工作坡面的凹凸起伏，刀具中直接与地面接触的地辊、刀具外罩相对于当前地形的悬空侧会随重力影响倒向地形的凹处，利用旋转机构使得刀具适应不同地形情况，提升使用过程中刀具的自适应性；在刀具需要清除位置较高或本身高度较高的障碍物、以及面对较大坡度坡面的爬坡动作需要时，启动液压推杆可将其它举升机构、旋转机构、刀具快换接口整体抬起，进而将刀具抬起以方便其清除高处障碍物，也可通过抬起刀具降低设备的接近角以避免大坡度爬坡在入坡时设备卡住。

2、提供了基础的工作刀具结构构型，后续可随整体设备采用的动力规模以及设备的整体外形尺寸、重量等因素变化，快速改制出不同作业幅宽的工作刀具，且只会由于尺寸与设备自身工作行进速度的改变，影响工作效率而不会影响工作效果。

3、弥补了在此类设备在此类工作情况下无有类似机构的空白，同时大幅提高了此类设备在此类特定工作情况中的作业效果，一定程度上提高了此类设备接替人工作业的市场接受度。

附图说明

图1为本发明的外部结构示意图；

图2为本发明中举升机构的结构示意图；

图3为本发明中旋转机构的内部剖视图；

图4为本发明中刀具的结构示意图。

附图标记说明如下：1、车架；2、液压推杆；3、支撑臂；301、主动臂；302、辅助臂；4、横置框架；401、限位辅助块；5、固定心轴；6、套筒；601、衔接轴承；602、限位板；603、旋转连接板；604、油杯；605、轴承压板；7、刀具快换接口；8、刀具；801、地辊；802、刀具辊体；803、刀具外罩；804、固定套一；805、固定套二。

具体实施方式

如图1至图4所示，车架1本身具备动力，通过链传动带动的履带驱动轮以履带形式进行移动，同时不局限于履带式行走方式，其他履带-轮式、轮式等移动方式都属一类工作效果，应当在本专利声明保护范围内。

本实施例中，车架1通过铰接销轴与铰接耳板实现和液压推杆2以及支撑臂3的铰接，车架1作为刚性的承力框架结构为液压推杆2以及支撑臂3提供支撑以及安装位置。同时此类连接模式中，不局限于铰接，所有包括能使支撑臂3和液压推杆2以及车架1这三者之间能够产生主动的相对旋转运动的结构，如轴承座连接等形式，都应当在本专利声明保护范围内。

如图1和图2所示，本实施例中，支撑臂3由以车架1中线为轴对称布置的一组辅助臂302与一组主动臂301组成，其中主动臂301通过铰接销轴与液压推杆2活动端的连接耳板铰接，使得液压推杆2能为主动臂301提供举升动力，液压推杆2包括两支同样规格的液压缸型推杆；其中，主动臂301与辅助臂302末端与横置框架4转动连接，支撑臂3的辅助臂302、主动臂301、车架1以及横置框架4构成了一种平行四杆机构，其中，主动臂301与辅助臂302由于两端铰接位置距离相同，可简化视为两根等长的平行杆，横置框架4作为两杆末端铰接的随动杆，此处的液压推杆2可以换成其他能够实现同样工作效果的部件，如曲柄摇杆机构、电推杆等，都应当在本专利声明保护范围内。

横置框架4为一块焊接件，整体上为近似一块工字钢结构的支撑结构，其上两端焊接有为支撑臂3提供铰接安装位置的安装底板，同时其竖板中心位置开有沿特定直径圆周布置的通孔，作为与固定心轴5做螺栓连接的用途，在其连接固定心轴5的一面焊有对旋转机构的套筒6进行限位的限位辅助块401。

如图1和图3所示，本实施例中，固定心轴5为一端开设有多个螺纹通孔，另一端开设有螺纹盲孔，螺纹通孔端直径大，用于与横置框架4做连接，螺纹盲孔端直径相对较小，用于安装轴承压板605，以调节轴上安装的衔接轴承601的轴向间隙。

套筒6靠近刀具8的一端通过开设有多个连接通孔的旋转连接板603与刀具快换接口7连接，套筒6内部开设有与衔接轴承601外径过渡配合的阶梯内孔，使得固定心轴5与衔接轴承601内圈相对固定不动，套筒6与衔接轴承601外圈可随之一同作旋转运动；套筒6上焊接有一块限位板602，套筒6上开设有注油孔并安装有油杯604，以便随时为衔接轴承601进行补油润滑，延长旋转机构的使用寿命。

刀具快换接口7为一开有多个连接螺纹通孔的板件，刀具快换接口7一端通过螺纹通孔与套筒6螺纹连接，另一端通过焊接固定于刀具8的刀具外罩803上，使得刀具外罩803可以通过刀具快换接口7一同随套筒6旋转。

如图1和图4所示，本实施例中，刀具8主要包括地辊801、刀具辊体802、刀具外罩803，其中地辊801、刀具辊体802均与刀具外罩803转动连接，地辊801和刀具辊体802的固定套一804、固定套二805内均设有轴承，固定套一804、固定套二805与其内的轴承限制地辊801和刀具辊体802相对于刀具外罩803只发生绕其自身固定轴线的旋转运动，而不产生其他运动。而其中地辊801为随动旋转，刀具辊体802为主动旋转。

本发明专利工作原理如下：

地形自适应功能是指：在车架1行进的过程中，由于刀具辊体802、地辊801相对于刀具外罩803其轴线位置是固定的，只有其各自的回转体以类似车轮旋转的方式绕各自的轴线做旋转运动，随着工作坡面的凹凸起伏，刀具8中直接与地面接触的地辊801、刀具外罩803相对于当前地形的悬空侧会随重力影响倒向地形的凹处，而此动作是由于刀具外罩803上焊接的刀具快换接口7螺栓连接到套筒6的旋转连接板603上，使得整个刀具外罩803通过衔接轴承601以固定心轴5的中心线为轴线做旋转运动实现的。在横置框架4上焊接有限位辅助块401，与套筒6上焊接的限位板602配合，实现对刀具8旋转角度的限位。

平行举升功能是指：在刀具8需要进行清除位置较高的障碍物等目标作业时，可通过启动液压推杆2，沿液压推杆2、主动臂301、横置框架4、固定心轴5、套筒6、刀具快换接口7、刀具8的传递路线为刀具8提供举升动力，同时，由于主动臂301、辅助臂302、车架1、横置框架4构成了一个平行四杆机构，在主动臂301得到来自液压推杆2的举升动力后，会使横置框架4以平行于机架的状态做圆弧运动来举升刀具8，而不会影响到刀具8在抬升过程中的工作角度，即如图2中套筒6和固定心轴5的轴线与水平方向的夹角。

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，上述实施例和说明书中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要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，包括车架(1)，所述车架(1)的一侧设置有刀具(8)，其特征在于：所述车架(1)与刀具(8)之间设置有用于提起刀具(8)的举升机构，所述举升机构与刀具(8)之间设置有实现刀具(8)相对车架(1)摆动的旋转机构。

2.根据权利要求1所述的一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，其特征在于：所述举升机构包括设置于车体两侧且与车体铰接的支撑臂(3)，所述支撑臂(3)的下方设置有与车架(1)铰接的液压推杆(2)，所述支撑臂(3)包括上下设置的辅助臂(302)和主动臂(301)，所述液压推杆(2)的活动端与所述主动臂(301)铰接，所述支撑臂(3)与刀具(8)之间设置有横置框架(4)，主动臂(301)和辅助臂(302)的末端均与所述横置框架(4)转动连接，所述辅助臂(302)、主动臂(301)、车架(1)以及横置框架(4)整体构成一个平行四杆机构。

3.根据权利要求2所述的一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，其特征在于：两组所述支撑臂(3)以车体中线为轴呈轴对称设置。

4.根据权利要求2所述的一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，其特征在于：所述旋转机构包括设置于所述横置框架(4)一侧的固定心轴(5)，所述固定心轴(5)的外侧设置有套筒(6)，套筒(6)与固定心轴(5)之间安装有衔接轴承(601)，套筒(6)内开设有与衔接轴承(601)外径过渡配合的阶梯内孔。

5.根据权利要求4所述的一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，其特征在于：所述固定心轴(5)靠近横置框架(4)的一端开设有多个螺纹通孔，所述固定心轴(5)与所述横置框架(4)之间通过螺栓螺纹连接，固定心轴(5)的另一端开有螺纹盲孔，固定心轴(5)另一端通过螺纹盲孔连接有轴承压板(605)。

6.根据权利要求4所述的一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，其特征在于：所述套筒(6)外侧面焊接有一块限位板(602)，所述套筒(6)上开设有注油孔并安装有油杯(604)。

7.根据权利要求6所述的一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，其特征在于：所述横置框架(4)在其连接固定心轴(5)的侧面于所述套筒(6)下方焊接有限位辅助块(401)，所述限位辅助块(401)顶面的形状与所述限位板(602)的外部形状相适配。

8.根据权利要求4所述的一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，其特征在于：所述套筒(6)与刀具(8)之间设置有刀具快换接口(7)，套筒(6)靠近刀具(8)的一端通过一个开设有多个连接通孔的旋转连接板(603)与刀具快换接口(7)连接，所述刀具快换接口(7)的另一端与所述刀具(8)焊接固定。

9.根据权利要求1所述的一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，其特征在于：所述刀具(8)包括刀具辊体(802)、地辊(801)和刀具外罩(803)，所述刀具辊体(802)和地辊(801)均与刀具外罩(803)转动连接。

10.根据权利要求9所述的一种用于除草机器人刀具的对地形自适应平行举升机构，其特征在于：所述刀具辊体(802)和地辊(801)延伸至刀具外罩(803)外侧的两端固定有固定套一(804)和固定套二(805)，所述固定套一(804)、固定套二(805)内均安装有轴承，所述轴承为特定的可承受大径向载荷且适合低速高载工况的轴承。

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