CN205378576U - 绿化带修剪作业装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种绿化带修剪作业装置，包括可行走车体和设置在可行走车体上的基座，还包括机械臂和设置在机械臂末端的修剪执行机构；机械臂包括上臂总成和以可在水平面内转动的方式与基座配合设置的下臂总成，上臂总成包括上臂和末端驱动臂组件；末端驱动臂组件形成三自由度结构，可实现修剪执行机构各方位旋转修剪，进行各种形状的绿化植物或高速公路绿化带的修剪，增大机构操作空间，并且可对较宽的绿化带进行一次性修剪，通过机械臂各部分的相互配合，可实现精确定位修剪，从而提高修剪执行机构运作的精度、可靠性和实时性；本实用新型适用于高速公路环卫绿化工作，将带来巨大的社会和经济效益，具有广阔的市场需求和发展空间。

Description

绿化带修剪作业装置

技术领域

本实用新型涉及机械设备领域，特别涉及一种绿化带修剪作业装置。

背景技术

随着21世纪社会的不断发展，高速公路作为公路运输业中发展非常迅速的一个部分，已经在交通运输业中扮演着举足轻重的角色。而如今我国高速公路通车的总里程在2015年已经达到12.5万Km，超越了美国大约10万公里的里程，位居世界第一！

随着人们绿化环保意识的提高，绿篱已经在城市道路绿化和高速公路中随处可见，成为城市以及公路一个重要的组成部分。其主要用于美化环境、绿化城市、降低噪声、稳定路基的结构、净化空气、保持水土、防风固沙。另外它还可以隔开道路两旁的车辆、防止车辆在夜间相向而行时造成的眩光以造成车祸事故、减少两车靠近时所产生的恐惧感以提高出行的安全性。

然后，目前国内主要是由小型皮卡搭载专业环卫工人利用手持式的绿篱修剪机对高速公路中央隔离带的绿篱进行修剪。这种修剪方式存在效率低下，修剪时间过长、噪声太大、工人劳动强度过大、能源利用率低下，排气污染环境、工人的安全不能保障、无法保证修剪稳定性与准确性等缺陷；另外也有一小部分车载式绿篱修剪机发展了起来，但其技术还不成熟，处于刚起步阶段，仍存在结构简单、设备笨重、性能及可靠性低，功能单一、操作空间不大、自动化程度较低等问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种绿化带修剪作业装置，可实现对绿化植物或高速公路绿化隔离带多种形状、多种工况的修剪，修剪范围大，修剪稳定性和可靠性强，修剪作业更加精细。

本实用新型的绿化带修剪作业装置，包括可行走车体和设置在可行走车体上的基座，还包括机械臂和设置在机械臂末端的修剪执行机构；

机械臂包括上臂总成和以可在水平面内转动的方式与基座配合设置的下臂总成，上臂总成包括上臂和末端驱动臂组件，上臂以可在竖直平面内转动的方式连接于下臂总成末端，末端驱动臂组件包括臂体Ⅰ、臂体Ⅱ和臂体Ⅲ，臂体Ⅰ以可绕自身轴线转动的方式与上臂连接并形成直杆结构，臂体Ⅱ以可在竖直平面内转动的方式连接于臂体Ⅰ末端，臂体Ⅲ以可绕自身轴线转动的方式与臂体Ⅱ连接并形成直杆结构，修剪执行机构安装于臂体Ⅲ末端。

进一步，下臂总成包括下臂和底臂，底臂以可绕自身轴线转动的方式设置在基座上，下臂以可在竖直平面内转动的方式与底臂连接设置。

进一步，修剪执行机构包括刀架盘、修剪刀具和刀具回转驱动机构，刀架盘安装于臂体Ⅲ末端，刀具回转驱动机构安装在所述刀架盘上并用于驱动修剪刀具回转进行修剪。

进一步，机械臂还包括两端分别连接于下臂和底臂并用于平衡负载的弹簧平衡装置。

进一步，还包括控制系统，控制系统包括：加速度传感器，在下臂、上臂、臂体Ⅰ、臂体Ⅱ和臂体Ⅲ的驱动动力输入端的内部分别设置一个，并在可行走车体上设置至少一个，用于测量下臂、上臂、臂体Ⅰ、臂体Ⅱ和臂体Ⅲ的驱动动力输入端和可行走车体的加速度特性；

位移传感器，在下臂、上臂、臂体Ⅰ、臂体Ⅱ和臂体Ⅲ的驱动动力输入端的内部分别设置一个，用于测量下臂、上臂、臂体Ⅰ、臂体Ⅱ和臂体Ⅲ的驱动动力输入端的坐标；

倾角传感器，安装在刀架盘上，用于测量刀架盘与地面的倾角；

距离传感器，安装在刀架盘上和可行走车体上，用于测量刀架盘与地面的水平距离、刀架盘与行进方向前端绿化物的距离和承载车与绿化物的距离；

中央控制器，安装在可行走车体上，用于接收加速度传感器、位移传感器、倾角传感器和距离传感器的检测信号并向外输出命令信号以控制机械臂和修剪执行机构工作状态。

进一步，刀具回转驱动机构包括刀具驱动电机、与刀具驱动电机的动力输出轴圆周固定的主动齿轮、与主动齿轮常啮合的从动齿轮和以可绕自身轴线转动的方式设置在刀架盘上并与从动齿轮圆周固定的刀具驱动轴，修剪刀具安装在刀具驱动轴上。

进一步，底臂下端嵌入基座上设置的底臂安装槽内并通过一底臂驱动机构驱动转动，底臂驱动机构包括底臂驱动电机和与底臂驱动电机传动配合并自下方穿过基座与底臂固定的底臂动力输入轴。

进一步，下臂、所述上臂和所述臂体Ⅱ分别通过一臂转动驱动机构在竖直平面内转动，每一臂转动驱动机构均包括臂转动驱动电机和臂转动动力输入轴。

本实用新型的有益效果：本实用新型的绿化带修剪作业装置，末端驱动臂组件形成三自由度结构，可实现修剪执行机构360°各方位旋转修剪，进行各种形状的绿化植物或高速公路绿化带的修剪，增大机构操作空间，并且可对较宽的绿化带进行一次性修剪，通过机械臂各部分的相互配合，可实现精确定位修剪，从而提高修剪执行机构运作的精度、可靠性和实时性；本实用新型适用于高速公路环卫绿化工作，将带来巨大的社会和经济效益，具有广阔的的市场需求和发展空间。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1俯视图；

图3为本实用新型中机械臂结构示意图；

图4为本实用新型中修剪执行机构结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型结构示意图，图2为图1俯视图，图3为本实用新型中机械臂结构示意图，图4为本实用新型中修剪执行机构结构示意图如图所示：本实施例的绿化带修剪作业装置，包括可行走车体1和设置在可行走车体1上的基座2，还包括机械臂3和设置在机械臂3末端的修剪执行机构4；

机械臂3包括上臂总成和以可在水平面内转动的方式与基座2配合设置的下臂总成，上臂总成包括上臂3-1和末端驱动臂组件，上臂3-1以可在竖直平面内转动的方式连接于下臂总成末端，末端驱动臂组件包括臂体Ⅰ3-2、臂体Ⅱ3-3和臂体Ⅲ3-4，臂体Ⅰ3-2以可绕自身轴线转动的方式与上臂3-1连接并形成直杆结构，臂体Ⅱ3-3以可在竖直平面内转动的方式连接于臂体Ⅰ3-2末端，臂体Ⅲ3-4以可绕自身轴线转动的方式与臂体Ⅱ3-3连接并形成直杆结构，修剪执行机构4安装于臂体Ⅲ3-4末端。

本实用新型中，可行走车体1可为现有机动车，也可为人力推动车体，只要满足可行走的目的均可，基座2设置在车体上，下臂总成相对于基座2可在水平面内转动，实现带动整个机械臂3和修剪执行机构4在水平内转动的目的，从而实现在工作时调整与待修剪绿化物的距离；上臂3-1总成的上臂3-1可以通过在竖直平面内转动调整修剪执行机构4的高度，末端驱动臂的臂体Ⅰ3-2、臂体Ⅱ3-3和臂体Ⅲ3-4，以绿化带的延伸方向和修剪工作时可行走车体1的行进方向为前，则臂体Ⅰ3-2绕自身轴线的转动可使得修剪执行机构4前后摆动，臂体Ⅱ3-3在竖直平面内的转动可使得修剪执行机构4左右摆动，臂体Ⅲ3-4绕自身轴线的转动可使得修剪执行机构4在水平面内转动，从而实现修剪执行机构4在三个自由度的工作状态。

本实施例中，下臂总成包括下臂3-5和底臂3-6，底臂3-6以可绕自身轴线转动的方式设置在基座2上，下臂3-5以可在竖直平面内转动的方式与底臂3-6连接设置；底臂3-6相对于基座2可在水平面内转动，实现带动整个机械臂3和修剪执行机构4在水平内转动的目的，下臂3-5在竖直平面内转动也可实现修剪执行机构4的高度调整。

本实施例中，修剪执行机构4包括刀架盘4-1、修剪刀具4-2和刀具回转驱动机构，刀架盘4-1安装于臂体Ⅲ3-4末端，刀具回转驱动机构安装在所述刀架盘4-1上并用于驱动修剪刀具4-2回转进行修剪。

本实施例中，机械臂3还包括两端分别连接于下臂3-5和底臂3-6并用于平衡负载的弹簧平衡装置5；弹簧平衡装置用于减小驱动部件的负载，缩短启动时间，加快控制相应速度。

本实施例中，还包括控制系统，控制系统包括：加速度传感器6，在下臂3-5、上臂3-1、臂体Ⅰ3-2、臂体Ⅱ3-3和臂体Ⅲ3-4的驱动动力输入端的内部分别设置一个，并在可行走车体1上设置至少一个，用于测量下臂3-5、上臂3-1、臂体Ⅰ3-2、臂体Ⅱ3-3和臂体Ⅲ3-4的驱动动力输入端和可行走车体1的加速度特性；

位移传感器7，在下臂3-5、上臂3-1、臂体Ⅰ3-2、臂体Ⅱ3-3和臂体Ⅲ3-4的驱动动力输入端的内部分别设置一个，用于测量下臂3-5、上臂3-1、臂体Ⅰ3-2、臂体Ⅱ3-3和臂体Ⅲ3-4的驱动动力输入端的坐标；也即在下臂3-5、上臂3-1、臂体Ⅰ3-2、臂体Ⅱ3-3和臂体Ⅲ3-4的驱动动力输入端处均分别设置有一个加速度传感器6和位移传感器7，驱动动力输入端是指用于驱动下臂3-5、上臂3-1、臂体Ⅰ3-2、臂体Ⅱ3-3和臂体Ⅲ3-4的动力输入的一端；

倾角传感器8，安装在刀架盘4-1上，用于测量刀架盘4-1与地面的倾角；

距离传感器，安装在刀架盘4-1上和可行走车体1上，用于测量刀架盘4-1与地面的水平距离、刀架盘4-1与行进方向前端绿化物的距离和承载车与绿化物的距离；

中央控制器，安装在可行走车体1上，用于接收加速度传感器6、位移传感器7、倾角传感器8和距离传感器的检测信号并向外输出命令信号以控制机械臂3和修剪执行机构4工作状态；加速度传感器6、位移传感器7、倾角传感器和距离传感器均与中央控制器信号连接，以传送检测信号。

通过控制系统，在可行走车体1发动后，安装在刀架盘4-1前端的一个距离传感器，将确定前方是否有需要修剪的绿化植物以及刀架盘4-1与前端需要修剪的绿化植物的距离，若前方无需要修剪的绿化植物，则可行走车体1行驶速度加快，同时使修剪执行机构4停止工作，若前方几米处将有需要修剪的绿化物，则可行走车体1将减慢车速，同时修剪执行机构4开始运作；而安装在可行走车体1左边的加速度传感器6将测量出加速度特性，并且安装在可行走车体1左侧的距离传感器将测量出与绿化分隔带9的距离，同时控制着可行走车体1与绿化分隔带的距离不变；安装在机械臂3的关节轴侧内部的加速度传感器6、位移传感器7将测量关节处的加速度特性，安装在刀架盘4-1上的倾角传感器将测量刀架盘4-1与地面的倾角，安装在刀架盘4-1下端四角处的四个距离传感器将测量刀架盘4-1与地面的水平距离，由中央控制器经过轨迹规划的程序对修剪进行实时的自我反馈控制，来达到确定的修剪位置并且保持在一个不变的状态，以保证修剪的精确性，这样就可以自动化修剪出更整齐、更精确、形状更多的绿篱。

以下对机械臂3和修剪执行机构4的驱动方式进行说明：本实施例中，刀具回转驱动机构包括刀具驱动电机4-3、与刀具驱动电机的动力输出轴圆周固定的主动齿轮4-4、与主动齿轮常啮合的从动齿轮4-5和以可绕自身轴线转动的方式设置在刀架盘4-1上并与从动齿轮圆周固定的刀具驱动轴4-6，修剪刀具4-2安装在刀具驱动轴上。

本实施例中，底臂3-6下端嵌入基座2上设置的底臂安装槽内并通过一底臂驱动机构驱动转动，底臂驱动机构包括底臂驱动电机3-6-1和与底臂驱动电机传动配合并自下方穿过基座2与底臂3-6固定的底臂动力输入轴3-6-2；此外，底臂驱动电机的动力输出端连接有底臂驱动谐波减速器3-6-3，底臂驱动谐波减速器输出端与底臂动力输入轴连接，驱动底臂3-6绕自身轴线转动。

本实施例中，下臂3-5、所述上臂3-1和所述臂体Ⅱ3-3分别通过一臂转动驱动机构在竖直平面内转动，每一臂转动驱动机构均包括臂转动驱动电机和臂转动动力输入轴；如图所示，下臂3-5通过下臂转动驱动机构驱动转动，下臂转动驱动机构包括下臂驱动电机3-5-1、下臂驱动谐波减速器3-5-2和下臂转动动力输入轴3-5-3，下臂驱动电机安装在底臂3-6上端外部，下臂转动动力输入轴与下臂下端固定连接驱动其转动；上臂3-1通过上臂转动驱动机构驱动转动，上臂转动驱动机构包括上臂驱动电机3-1-1、上臂驱动谐波减速器3-1-2和上臂转动动力输入轴3-1-3，上臂驱动电机安装在下臂3-5上端外部，上臂转动动力输入轴与上臂3-1下端固定连接驱动其转动；臂体Ⅱ3-3通过臂体Ⅱ转动驱动机构驱动转动，臂体Ⅱ转动驱动机构包括臂体Ⅱ驱动电机3-3-1、臂体Ⅱ驱动谐波减速器3-3-2和臂体Ⅱ转动动力输入轴3-3-3，臂体Ⅱ驱动电机安装在臂体Ⅰ3-2上端外部，臂体Ⅱ转动动力输入轴与臂体Ⅱ3-3固定连接驱动其转动。

臂体Ⅰ3-2通过臂体Ⅰ驱动机构驱动，臂体Ⅰ驱动机构包括臂体Ⅰ驱动电机3-2-1、臂体Ⅰ驱动谐波减速器3-2-2和臂体Ⅰ驱动动力输入轴3-2-3，臂体Ⅰ驱动电机和臂体Ⅰ驱动谐波减速器安装在上臂3-1内部，臂体Ⅰ驱动动力输入轴与臂体Ⅰ3-2同轴固定连接；臂体Ⅲ3-4通过臂体Ⅲ驱动机构驱动，臂体Ⅲ驱动机构包括臂体Ⅲ驱动电机3-4-1、臂体Ⅲ驱动谐波减速器3-4-2和臂体Ⅲ驱动动力输入轴3-4-3，臂体Ⅲ驱动电机和臂体Ⅲ驱动谐波减速器安装在臂体Ⅱ3-3内部，臂体Ⅲ驱动动力输入轴与臂体Ⅲ3-4同轴固定连接。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种绿化带修剪作业装置，其特征在于：包括可行走车体和设置在可行走车体上的基座，还包括机械臂和设置在机械臂末端的修剪执行机构；

所述机械臂包括上臂总成和以可在水平面内转动的方式与基座配合设置的下臂总成，所述上臂总成包括上臂和末端驱动臂组件，所述上臂以可在竖直平面内转动的方式连接于下臂总成末端，所述末端驱动臂组件包括臂体Ⅰ、臂体Ⅱ和臂体Ⅲ，所述臂体Ⅰ以可绕自身轴线转动的方式与上臂连接并形成直杆结构，所述臂体Ⅱ以可在竖直平面内转动的方式连接于臂体Ⅰ末端，所述臂体Ⅲ以可绕自身轴线转动的方式与臂体Ⅱ连接并形成直杆结构，所述修剪执行机构安装于臂体Ⅲ末端。

2.根据权利要求1所述的绿化带修剪作业装置，其特征在于：所述下臂总成包括下臂和底臂，所述底臂以可绕自身轴线转动的方式设置在基座上，所述下臂以可在竖直平面内转动的方式与底臂连接设置。

3.根据权利要求2所述的绿化带修剪作业装置，其特征在于：所述修剪执行机构包括刀架盘、修剪刀具和刀具回转驱动机构，所述刀架盘安装于臂体Ⅲ末端，所述刀具回转驱动机构安装在所述刀架盘上并用于驱动修剪刀具回转进行修剪。

4.根据权利要求3所述的绿化带修剪作业装置，其特征在于：所述机械臂还包括两端分别连接于下臂和底臂并用于平衡负载的弹簧平衡装置。

5.根据权利要求4所述的绿化带修剪作业装置，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统包括：加速度传感器，在下臂、上臂、臂体Ⅰ、臂体Ⅱ和臂体Ⅲ的驱动动力输入端的内部分别设置一个，并在可行走车体上设置至少一个，用于测量下臂、上臂、臂体Ⅰ、臂体Ⅱ和臂体Ⅲ的驱动动力输入端和可行走车体的加速度特性；

位移传感器，在下臂、上臂、臂体Ⅰ、臂体Ⅱ和臂体Ⅲ的驱动动力输入端的内部分别设置一个，用于测量下臂、上臂、臂体Ⅰ、臂体Ⅱ和臂体Ⅲ的驱动动力输入端的坐标；

倾角传感器，安装在刀架盘上，用于测量刀架盘与地面的倾角；

距离传感器，安装在刀架盘上和可行走车体上，用于测量刀架盘与地面的水平距离、刀架盘与行进方向前端绿化物的距离和承载车与绿化物的距离；

中央控制器，安装在可行走车体上，用于接收加速度传感器、位移传感器、倾角传感器和距离传感器的检测信号并向外输出命令信号以控制机械臂和修剪执行机构工作状态。

6.根据权利要求5所述的绿化带修剪作业装置，其特征在于：所述刀具回转驱动机构包括刀具驱动电机、与刀具驱动电机的动力输出轴圆周固定的主动齿轮、与主动齿轮常啮合的从动齿轮和以可绕自身轴线转动的方式设置在刀架盘上并与从动齿轮圆周固定的刀具驱动轴，所述修剪刀具安装在刀具驱动轴上。

7.根据权利要求6所述的绿化带修剪作业装置，其特征在于：所述底臂下端嵌入基座上设置的底臂安装槽内并通过一底臂驱动机构驱动转动，所述底臂驱动机构包括底臂驱动电机和与底臂驱动电机传动配合并自下方穿过基座与底臂固定的底臂动力输入轴。

8.根据权利要求7所述的绿化带修剪作业装置，其特征在于：所述下臂、所述上臂和所述臂体Ⅱ分别通过一臂转动驱动机构在竖直平面内转动，每一所述臂转动驱动机构均包括臂转动驱动电机和臂转动动力输入轴。