CN114919674B - 一种便携式柔性载人爬树机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种便携式柔性载人爬树机，包括攀爬绳、驱动结构、制动结构、支撑结构、壳体和座椅；驱动结构包括长方形框梁和驱动单元，驱动单元设置在框梁内，驱动单元为一个工作单元，包括上下相邻的上滑轨、上驱动电机和处于其正下方的下滑轨、下驱动电机；制动结构对称设置于长方形框梁的两侧，包括丝杠、转盘、丝杠螺母和连接梁；支撑结构包括立梁、上支撑轮、下支撑轮和支撑管套；壳体安装在所述长方形框梁的周面上与框梁固结，本发明设有柔性攀爬绳和多个工作单元，攀爬绳向上或向下翻转带动爬树机上行或下行，可根据树干的直径大小和树干的高度(安全性)选择攀爬绳的粗细长短和工作单元的多少，在爬行当中拥有更多的选择模式，适应性更强。

Description

一种便携式柔性载人爬树机

技术领域

本发明涉及林业管理工具技术领域，特别涉及一种便携式柔性载人爬树机。

背景技术

对林场内多年生长的高大树木良种要进行定期观察、测量、记录，适时开展病虫害防治和修剪，由于树木高大需要高空作业，因此需要借助一种携带方便，便于安装，结构简单，轻巧灵活的载人爬树机开展工作。

现有技术公开了一种载人电动爬树机，其专利号为2019111521804，其主要技术特征包括抱紧机构3和驱动轮12，首先抱紧机构3面对树木直径悬殊较大的情况下，仅靠螺旋弹簧16来调节空间显然不能适应不同直径的树木，因为弹簧的伸展有限度，难以适应林场中千差万别的树木；其次驱动轮12如果遇到变形的树木表面比如常见的树疙瘩(前期修剪树干时形成的结节)就会受阻，难以适应不规则树木异形的表面，驱动轮12在驱动过程中与树木表皮的接触面有限，稳定性差，产生的摩擦力往往不足以承担机械和人体的重力，出现摇摆打滑现象；再者该爬树机结构不合理，不能自由拆卸安装，机型笨重安装携带不方便，灵活性差，适用范围较窄，不便于推广使用。

发明内容

本发明解决的技术问题：

为了解决现有技术中的不足之处，本发明提供一种便携式柔性载人爬树机，采用绳索作为攀爬部件，一是攀爬绳作为柔性攀爬部件可与树木表面充分接触产生足够的摩擦力，攀爬绳向上或向下翻转带动爬树机上行或下行，攀爬绳的长短粗细可因树木直径的大小自由调节，可以攀爬树木直径差异较大或表皮粗糙光滑程度不同的树干；二是还可以攀爬树木表面不规则的树木；三是爬树过程中通过调节驱动电机运动的位置放松或收缩攀爬绳以适应树干的直径变化；四是本爬树机可提供多种选择模式，根据树况选择安装工作单元的数量，选择适应面广，结构合理，携带方便，可自由拆卸安装，机型轻巧，便于林区作业，推广价值高。

本发明采用以下技术方案：

一种便携式柔性载人爬树机，包括攀爬绳、壳体、驱动结构、制动结构、支撑结构和座椅；所述攀爬绳还包括绳体两端的固定件，固定件的一端与绳体的一端固结，固定件的另一端设有插头，插头中部设有销孔一，销孔一内括接有销轴。

所述驱动结构包括长方形框梁和驱动单元，驱动单元设置在框梁内，所述长方形框梁的两侧的角梁之间由上至下等距离设有若干个横梁，同一水平线对应设置的两个横梁之间均设有驱动电机滑轨和齿条，所述滑轨上均滑动设有驱动电机，所述齿条平行设置于滑轨的前方，所述驱动单元为一个工作单元，包括上下相邻的上滑轨、上驱动电机和处于其正下方的下滑轨、下驱动电机，所述攀爬绳的两端分别与上驱动电机和下驱动电机的输出端连接；所述驱动电机通过滑块嵌入滑轨的滑槽内与所述滑轨滑动连接；所述驱动电机输出轴的中部设有齿轮，驱动电机输出轴的下方设有所述齿条，所述齿轮与所述齿条齿合或分离；所述齿条两端的横梁上透设有齿条滑动槽；所述驱动电机输出轴的前端面上设有插槽，插槽内插接有固定件的插头，所述插槽内驱动电机输出轴的壁上设有销孔二，所述销轴插接于销孔一和销孔二内将攀爬绳分别与上驱动电机和下驱动电机的输出轴固结；所述上驱动电机和下驱动电机同时相向或同时逆向移动；所述上驱动电机和下驱动电机的输出轴反向旋转；所述攀爬绳向上或向下翻转带动爬树机上行或下行。

所述制动结构对称设置于长方形框梁的两侧，包括丝杠、转盘、丝杠螺母和连接梁，所述连接梁的两端与一个工作单元内两个齿条的端部固结或与多全工作单元齿条的端部固结，所述丝杠螺母固结于长方形框梁远离齿条的角梁上，所述丝杠穿过丝杠螺母与所述连接梁的中部垂直固结，丝杠的另一端安装有所述转盘；所述驱动电机的端面上安装有摩擦片，摩擦片对应齿条的方位安装。

所述支撑结构包括立梁、上支撑轮、下支撑轮和支撑管套，所述立梁为弓形，上端部和下端部均向树干方向弯折，立梁的上端和下端均为T字形，上端与长方形框梁的侧面固结，下端安装有下支撑轮，所述下支撑轮为双轮结构，所述上支撑轮通过安装座对称安装在所述长方形框梁的上端和下端，所述支撑管套安装于立梁的中部，所述支撑管套内套接有支撑梁，支撑梁的端部安装有座椅，所述支撑管套上固定有蓄电池，所述座椅下方的立梁上焊接有脚踏板。

所述壳体安装在所述长方形框梁的周面上与框梁固结，所述驱动电机的输出轴端对应的壳体上开设有长条状开口一，长条状开口一的长短与驱动电机的输出轴端运动轨迹一致，驱动电机的输出轴端露出长条状开口一；所述齿条两端对应的壳体上开设有长条状开口二，长条状开口二与横梁上的齿条滑动槽的位置相对应，当齿条运动到长条状开口二的前端时刚好与所述齿轮齿合，当齿条运动到长条状开口二的后部时与齿轮分离后抵触所述摩擦片。

所述壳体面向座椅的侧面上安装有控制面板，控制面板上设有驱动电机正、反转开关和电源开关，所述蓄电池与驱动电机、控制面板电性连接。

所述上支撑轮为滚筒结构，通过滚筒支撑座内的轴承与支撑座转动连接，所述上支撑轮的部分突出壳体外侧面。

所述攀爬绳采用双辫子方法编制而成的一种绳索，由8-12股合成纤维编织而成，外表突起，具有一定的延展性，直径为3-8cm，长度为60cm、100cm、130cm、 150cm、180cm、200cm以上。

本发明的有益效果：

一是本发明用绳索作为攀爬部件，攀爬绳作为柔性攀爬部件可与树木表面充分接触产生足够的摩擦力，攀爬绳的长短和粗细可因树木直径的大小自由选择，可以攀爬树木直径不同且差异较大的树木，可以攀爬树木表而不规则的树木。

二是本发明的攀爬绳由8-12股合成纤维编织而成，外表突起可以增大与树表皮的摩擦力，攀爬绳具有一定的延展性，坚固耐用，耐磨损，不易扭结。

三是本发明根据树木直径的大小和表皮的粗糙光滑程度选择安装工作单元的数量，还可以在爬树过程中通过调节驱动电机运动的位置释放或收缩攀爬绳以适应树干的直径变化，当爬树机在爬行当中树干直径变小时或爬树机出现打滑现象时，收紧所述攀爬绳1和抱树的空间；当爬树机在爬行当中树干直径变大时或树干表面出现异形爬行受阻时，放松所述攀爬绳1释放抱树的空间，因此爬行机在爬行当中拥有更多的选择模式，适应性更强。

四是本发明设置上、下支撑轮可将人体的重力分别承担，增加了支撑点面，减轻分散了支撑轮与树干之间的摩擦力，增强了稳定性，攀爬顺畅。

五是本发明携带方便，可自由拆卸安装，机型轻巧，便于林区作业，适应面广，推广价值高。

六是本发明不仅适合爬树，而且同样适合电线杆等其他不规则的立杆状物。

附图说明

图1为本发明在抱树空间最大时的结构示意图；

图2为本发明在抱树空间最小时的结构示意图；

图3为本发明在最佳状态下爬树时的结构示意图；

图4为本发明一个工作单元的结构示意图；

图5为本发明攀爬绳的结构示意图；

图6为本发明的后视图；

图7为本发明的立梁的结构示意图；

图8为本发明的电路图。

图中，攀爬绳1，壳体2，座椅3，固定件4，插头5，销孔一6，销轴7，长方形框梁8，横梁9，驱动电机滑轨10，上滑轨101，下滑轨102，齿条11，驱动电机12，上驱动电机121，下驱动电机122，滑块13，齿轮14，齿条滑动槽15，插槽16，销孔二17，丝杠18，转盘19，丝杠螺母20，连接梁21，摩擦片22，立梁23，上支撑轮24，下支撑轮25，支撑管套26，支撑梁27，脚踏板 28，长条状开口一29，长条状开口二30，控制面板31，蓄电池32。

具体实施方式

实施例1：

如附图3、4、5、6、7所示，一种便携式柔性载人爬树机，此时选择攀爬绳 1的长度最合适，同样的攀爬绳处于最佳爬树状态，每个工作单元上的上驱动电机121和下驱动电机122分别运动到上滑轨101和下滑轨102的中部，所述攀爬绳1刚好将树干包围一圈，攀爬绳1与树干充分接触，机械效率最高，稳定性最强，攀爬效果最佳；实施技术方案如下：

一种便携式柔性载人爬树机，包括攀爬绳1、壳体2、驱动结构、制动结构、支撑结构和座椅3；所述攀爬绳1还包括绳体两端的固定件4，固定件4的一端与绳体的一端固结，固定件4的另一端设有插头5，插头5中部设有销孔一6，插孔一6内插接有销轴7。

所述驱动结构包括长方形框梁8和驱动单元，驱动单元设置在框梁内，所述长方形框梁8的两侧的角梁之间由上至下等距离设有若干个横梁9，同一水平线对应设置的两个横梁9之间均设有驱动电机滑轨10和齿条11，所述滑轨10上均滑动设有驱动电机12，所述齿条11平行设置于滑轨10的前方，所述驱动单元为一个工作单元，包括上下相邻的上滑轨101、上驱动电机121和处于其正下方的下滑轨102、下驱动电机122，所述攀爬绳1的两端分别与上驱动电机121 和下驱动电机122的输出端连接；所述驱动电机12通过滑块13嵌入滑轨的滑槽内与所述滑轨10滑动连接；所述驱动电机12输出轴的中部设有齿轮14；驱动电机12输出轴的下方设有所述齿条11；所述齿轮14与所述齿条11齿合或分离；所述齿条11两端的横梁9上透设有齿条滑动槽15，通过制动结构使得齿轮 14与所述齿条11分离，齿条11挤压摩擦片22限制驱动电机12在滑轨上滑动；所述驱动电机12输出轴的前端面上设有插槽16，插槽16内插接有同定件4的插头5，所述插槽16内驱动电机输出轴的壁上设有销孔二17，所述销轴7插接于销孔一6和销孔二17内将攀爬绳1分别与上驱动电机121和下驱动电机122 的输出轴固结；齿轮14与所述齿条11齿合时按下正转开关，上驱动电机121 的齿轮14顺时针旋转，下驱动电机122的齿轮14逆时针旋转，二者相向而行，上驱动电机121和下驱动电机122分别运动到上滑轨101和下滑轨102的中部，带动所述攀爬绳1刚好将树干包围一圈，旋转丝杠18将齿轮14与所述齿条11 分离，上驱动电机121顺时针旋转、下驱动电机122逆时针旋转带动攀爬绳1 向上翻转，爬树机开始上行。

所述上驱动电机121和下驱动电机122同时相向或同时逆向移动；所述上驱动电机121和下驱动电机122的输出轴反向旋转；所述攀爬绳1向上或向下翻转；齿轮14与所述齿条11齿合后，上驱动电机121顺时针旋转、下驱动电机 122逆时针旋转时二者相向移动，反之逆向移动；齿轮14与所述齿条11分离后，上驱动电机121顺时针旋转、下驱动电机122逆时针旋转时攀爬绳1向上翻转，爬树机上行，反之爬树机下行。

所述制动结构对称设置于长方形框梁8的两侧，包括丝杠18、转盘19、丝杠螺母20和连接梁21，所述连接梁21的两端与一个工作单元内两个齿条11的端部固结或与多个工作单元齿条11的端部固结，所述丝杠螺母20固结于长方形框梁8远离齿条11的角梁上，所述丝杠18穿过丝杠螺母20与所述连接梁21 的中部垂直固结，丝杠18的另一端安装有所述转盘19；所述驱动电机12的端面上安装有摩擦片22，摩擦片22对应齿条11的方位安装，通过双手分别转动左、右转盘19使得齿条11与齿轮14分离后挤压所述摩擦片22，旋紧丝杠18 通过齿条11控制驱动电机12在滑轨上的滑动位置，进而控制攀爬绳1与树干之间接触的面积大小和紧密程度，达到最佳爬树状态。

所述支撑结构包括立梁23、上支撑轮24、下支撑轮25和支撑管套26，听述立梁23为弓形，上端部和下端部均向树干方向弯折，立梁23的上端和下端均为T字形，上端与长方形框梁8的侧面固结，下端安装有下支撑轮25，所述下支撑轮25为双轮结构，双轮结构更适合弧形的树干表面，下支撑轮25的双轮卡主树干增强支撑效果，保证爬树机稳定运行；所述上支撑轮24通过安装座对称安装在所述长方形框梁8的上端和下端；上、下支撑轮可将人体的重力分别承担，增加了支撑点面，减轻分散了支撑轮与树干之间的摩擦力，增强了稳定性，攀爬更顺畅；所述支撑管套26安装于立梁23的中部，所述支撑管套26 内套接有支撑梁27，支撑梁27的端部安装有座椅3，所述支撑管套26上固定有蓄电池32，所述座椅3下方的立梁23上焊接有脚踏板28。

所述壳体2安装在所述长方形框梁8的周面上与框梁固结，所述驱动电机 12的输出轴端对应的壳体2上开设有长条状开口一29，长条状开口一29的长短与驱动电机12的输出轴端运动轨迹一致，驱动电机12的输出轴端露出长条状开口一29；所述齿条11两端对应的壳体2上开设有长条状开口二30，长条状开口二30与横梁9上的齿条滑动槽15的位置相对应，当齿条11运动到长条状开口二30的前端时刚好与所述齿轮14齿合，当齿条11运动到长条状开口二 30的后部时与齿轮14分离后抵触所述摩擦片22。

所述壳体2面向座椅3的侧面上安装有控制面板31，控制面板31上设有驱动电机正、反转开关和电源开关，驱动电机12、控制面板31电性连接；当打开所述正转开关时齿条11与齿轮14齿合，所述上驱动电机121和下驱动电机122 相向而行，收紧所述攀爬绳1和抱树的空间；当打开所述反转开关齿条11与齿轮14齿合时，所述上驱动电机121和下驱动电机122背向而行，放松所述攀爬绳1释放抱树的空间。当爬树机在爬行当中树干直径变小时或爬树机出现打滑现象时，收紧所述攀爬绳1和抱树的空间；当爬树机在爬行当中树干直径变大时或树干表面出现异形爬行受阻时，放松所述攀爬绳1释放抱树的空间，因此爬行机在爬行当中拥有更多的选择模式，适应性更强。

当爬树机需要上行时，旋转丝杠18使得齿条11与齿轮14分离，按下正转开关，上驱动电机121的输出端顺时针旋转、下驱动电机122的输出端逆时针旋转，带动攀爬绳1顺时针翻转，则爬树机上行；反之按下反转开关，上驱动电机12的输出端逆时针旋转1、下驱动电机122的输出端顺时针旋转，带动攀爬绳1逆时针翻转，则爬树机下行；当爬树机需要静止下来时，使得齿条11与齿轮14齿合，按下正转开关，驱动电机121和下驱动电机122相向而行，收紧所述攀爬绳1抱紧树干，关闭电源开关，通过双手分别转动左、右转盘19使得齿条11与齿轮14分离后挤压所述摩擦片22，限定驱动电机12在滑轨上的滑动位置，防止爬树机12下滑。

所述上支撑轮24为滚筒结构，通过滚筒支撑座内的轴承与支撑座转动连接，所述上支撑轮24的部分突出壳体2外侧面，目的是防治壳体2与树干产生摩擦。

所述攀爬绳1采用双辫子方法编制而成的一种绳索，山8-12股合成纤维编织而成，外表突起，具有一定的延展性，外表突起可以增大与树表皮的摩擦力；攀爬绳具有一定的延展性，可以增强自由调控的能力和爬树效果；攀爬绳1坚固耐用，耐磨损，可以延长攀爬绳1的使用寿命；攀爬绳1不易扭结，可以增强机械效率，直径为3-8cm，长度为60cm、100cm、130cm、150cm、180cm、200cm 以上，可根据树干的直径大小和树干的高度(安全性)选择攀爬绳1的机细和长短，将爬树机安放于树干的底部处于爬树状态，根据计算出的树干周长具体选择攀爬绳1的长度和粗细，将攀爬绳1固定于上驱动电机121和下驱动电机 122的输出轴端即可；同时还要根据安装工作单元的多少选择爬绳1的粗细和长短，比如：当树干直径较小且表皮又粗糙时，可选择一个工作单元和较粗较短的攀爬绳；当树干直径较大且表皮又光滑时，可选择两个或两个以上工作单元以及较细较长的攀爬绳，攀爬绳较细动力不足可以通过增加工作单元来弥补，又长又细的攀爬绳柔性更好，可以给攀爬大树增加调节抱树空间；因此爬行机拥有更多的选择模式，适应性更强。

实施例2：

如附图1、4、5、6、7所示，一种便携式柔性载人爬树机，与实施例1不同的是，在攀爬绳长度不变时抱树空间最大，每个工作单元上的上驱动电机121 和下驱动电机122分别停留在上滑轨101和下滑轨102的初始端，此时攀爬绳1 张开成半圆形，攀爬绳1与树干接触面积变小，机械效率较低，依靠增加工作单元完成爬树进程，该实施方案一般在攀爬绳长度相同时能够环抱直径最大的树干。

实施例3：

如附图2、4、5、6、7所示，一种便携式柔性载人爬树机，与实施例1和2 不同的是，在攀爬绳长度不变时抱树空间最小，每个工作单元上的上驱动电机 121和下驱动电机122分别运行停留在上滑轨101和下滑轨102的末端，此时攀爬绳1完全交叉缠绕于树干上，攀爬绳1与树干接触面积最大，缠绕最紧密，机械效率最高，可以减少工作单元完成爬树进程，该实施方案一般在攀爬绳长度相同时能够环抱直径最小的树干。

上面只是列举了本发明的三种特殊情况，即同一攀爬绳的三种临界状态，但在实际操作中由于根据树经选择适宜范围内长度的攀爬绳，大都处于具体实施例1的状态，当然也会出现介于上述三种临界状态之间的各种类型，这里就不一一列举。可以看出本发明既可以攀爬树木直径不同且差异较大的树木以及木表面不规则的树木，还可以在爬树机在爬行当中随着树干直径变化，随时调整攀爬绳1的抱树空间；当爬树机在爬行当中树干直径变小时或爬树机出现打滑现象时，收紧所述攀爬绳1和抱树的空间；当爬树机在爬行当中树干直径变大时或树干表面出现异形爬行受阻时，放松所述攀爬绳1释放抱树的空间，因此爬行机在爬行当中拥有更多的选择模式，适应性更强，更加灵活。

此外，为了方便工作人员到达高空后作业，还可以在座椅的背部设置有工具袋或工具箱，工具袋或工具箱可装有电钻、电锯、绳索、激光测量仪器、手套、药品、药物等其他必需品；为了工作人员的安全在座椅上设有安全带。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种便携式柔性载人爬树机，其特征在于，包括攀爬绳、壳体、驱动结构、制动结构、支撑结构和座椅；所述攀爬绳还包括绳体两端的固定件，固定件的一端与绳体的一端固结，固定件的另一端设有插头，插头中部设有销孔一，销孔一内插接有销轴；

所述驱动结构包括长方形框梁和驱动单元，驱动单元设置在框梁内；所述长方形框梁的两侧的角梁之间由上至下等距离设有若干个横梁，同一水平线对应设置的两个横梁之间均设有驱动电机滑轨和齿条；所述滑轨上均滑动设有驱动电机，所述齿条平行设置于滑轨的前方；所述驱动单元为一个工作单元，包括上下相邻的上滑轨、上驱动电机和处于其正下方的下滑轨、下驱动电机；所述攀爬绳的两端分别与上驱动电机和下驱动电机的输出端连接；所述驱动电机通过滑块嵌入滑轨的滑槽内与所述滑轨滑动连接；所述驱动电机的输出轴的中部设有齿轮，驱动电机输出轴的下方设有所述齿条，所述齿轮与所述齿条齿合或分离；所述齿条两端的横梁上透设有齿条滑动槽；所述驱动电机输出轴的前端面上设有插槽，插槽内插接有固定件的插头，所述插槽内驱动电机输出轴的壁上设有销孔二，所述销轴插接于销孔一和销孔二内将攀爬绳分别与上驱动电机和下驱动电机的输出轴固结；所述上驱动电机和下驱动电机同时相向或同时逆向移动，所述上驱动电机和下驱动电机的输出轴反向旋转，所述攀爬绳向上或向下翻转带动爬树机上行或下行；

所述制动结构对称设置于长方形框梁的两侧，包括丝杠、转盘、丝杠螺母和连接梁，所述连接梁的两端与一个工作单元内两个齿条的端部固结或与多个工作单元齿条的端部固结，所述丝杠螺母固结于长方形框梁远离齿条的角梁上，所述丝杠穿过丝杠螺母与所述连接梁的中部垂直固结，丝杠的另一端安装有所述转盘；所述驱动电机的端面上安装有摩擦片，摩擦片对应齿条的方位安装；

所述支撑结构包括立梁、上支撑轮、下支撑轮和支撑管套，所述立梁为弓形，上端部和下端部均向树干方向弯折，立梁的上端和下端均为T字形，上端与长方形框梁的侧面固结，下端安装有下支撑轮，所述下支撑轮为双轮结构，所述上支撑轮通过安装座对称安装在所述长方形框梁的上端和下端，所述支撑管套安装于立梁的中部，所述支撑管套内套接有支撑梁，支撑梁的端部安装有座椅，所述支撑管套上固定有蓄电池，所述座椅下方的立梁上焊接有脚踏板；

所述壳体安装在所述长方形框梁的周面上与框梁固结，所述驱动电机的输出轴端对应的壳体上开设有长条状开口一，长条状开口一的长短与驱动电机的输出轴端运动轨迹一致，驱动电机的输出轴端露出长条状开口一；所述齿条两端对应的壳体上开设有长条状开口二，长条状开口二与横梁上的齿条滑动槽的位置相对应，当齿条运动到长条状开口二的前端时刚好与所述齿轮齿合，当齿条运动到长条状开口二的后部时与齿轮分离后抵触所述摩擦片。

2.根据权利要求1所述一种便携式柔性载人爬树机，其特征在于，所述壳体面向座椅的侧面上安装有控制面板，控制面板上设有驱动电机正、反转开关和电源开关，所述蓄电池与驱动电机、控制面板电性连接。

3.根据权利要求1所述一种便携式柔性载人爬树机，其特征在于，所述上支撑轮为滚筒结构，通过滚筒支撑座内的轴承与支撑座转动连接，所述上支撑轮的部分突出壳体外侧面。

4.根据权利要求1所述一种便携式柔性载人爬树机，其特征在于，所述攀爬绳是采用双辫子方法编制而成的一种绳索，由8-12股合成纤维编织而成，外表突起，具有一定的延展性，直径为3-8cm，长度为60cm、100cm、130cm、150cm或180cm。

5.根据权利要求4所述一种便携式柔性载人爬树机，其特征在于，所述攀爬绳的长度为200cm以上。