CN205436179U - 一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，由粉刷机械机构、粉刷提升机构、粉刷涂抹系统、控制和电源系统组成，所述粉刷机械机构、粉刷提升机构、粉刷涂抹系统均与控制和电源系统连接，所述粉刷涂抹系统固定连接于粉刷机械机构上，粉刷机械机构与粉刷提升机构连接。通过设置长度不同的粉刷臂并合理配置位置，实现对树木枝干的全方位包裹，结构简单、粉刷效率高；通过设置粉刷臂甩摆机构，实现对粉刷臂和粉刷环的角度可调动作，继而实现粉刷机械机构的闭合和打开，机械结构合理、实用；通过设置粉刷臂自动伸缩杆，实现对粉刷臂和粉刷环的长度可调，配合压力触碰开关实现对不同种类直径的树木枝干的粉刷涂抹作用，适用范围较广。

Description

一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构

技术领域

本实用新型涉及一种树木粉刷装置或树木粉刷机器人上使用的粉刷机构，尤其涉及一种甩摆机构，属于智能机械领域。

背景技术

石灰具有一定的杀菌、杀虫作用，可以杀死寄生在树干上的一些越冬的真菌、细菌和害虫，从而较好的保护树木过冬。因此在深秋或者接近冬天的户外，经常看到环卫工人往树干涂抹石灰水。但是当前对树干进行涂抹石灰水的工作完全依靠人工进行，费时费力，效率比较低，而且容易弄脏衣服和地面，给环卫工人及林场管理人员带来很大麻烦，

专利201420096608.4则公布了一种树木喷刷机，包括喷头外壳、把手、电动泵、漆料容器和储蓄电池，所述喷头外壳内装有喷头和毛刷，喷头通过喷管与软管连接，软管与电动泵连接，所述把手为X形，X形把手由中间交叉部位对称一分为二，并通过旋转扣连接，旋转扣的连接处装有弹簧，所述把手一端与喷头外壳连接，另外一端分别装有防滑套，所述把手上装有调节按钮，调节按钮通过导线和开关与储蓄电池连接，所述储蓄电池通过导线与电动泵连接，电动泵通过软管与漆料容器连接。该实用新型结构简单，制作方便，在使用时不受地势影响，操作灵活，喷刷面积大，工作效率高，给环卫工人及林场管理人员带来了便捷。但是该装置仍然需要工作人员手持把手进行操作，并且由于喷头外壳设计时尺寸固定了，因此只适合一定直径的树木进行粉刷，实用性较为狭窄。

实用新型内容

本实用新型的目的在于弥补现有技术的缺陷，而提供一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，该机械结构经过简单的改造即可应用到不同类型的树木粉刷装置或树木粉刷机器人上，通用性很广。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，由粉刷机械机构、粉刷提升机构、粉刷涂抹系统、控制和电源系统组成，所述粉刷机械机构、粉刷提升机构、粉刷涂抹系统均与控制和电源系统连接，所述粉刷涂抹系统固定连接于粉刷机械机构上，粉刷机械机构与粉刷提升机构连接。

具体的，所述粉刷机械机构包括：粉刷机械机构主体、粉刷机构副体、粉刷臂、毛刷、粉刷臂甩摆减速电机、粉刷环、粉刷臂自动伸缩杆。

所述粉刷机械机构结合后的形状为圆环形，左侧的粉刷机械机构主体为角度为180°的半圆环，右侧的粉刷机构副体为大致角度为135°的小半圆环；粉刷臂连接粉刷臂自动伸缩杆，且粉刷臂设置多个，左侧的粉刷机械机构主体上有五个，其中有两个较长的粉刷臂，三个较短的粉刷臂，且较长的粉刷臂和较短的粉刷臂交叉排列放置；对应的，右侧的粉刷机构副体由于长度较短于粉刷机械机构主体，因此只安装放置有三个粉刷臂，其中两个较长的粉刷臂和一个较短的粉刷臂，且较长的粉刷臂和较短的粉刷臂同样为交叉排列放置。

所述的粉刷臂连接粉刷臂自动伸缩杆，粉刷臂自动伸缩杆连接粉刷环，粉刷环内侧设置有毛刷。

更进一步的，为了使树木枝干顺利进入粉刷机械机构中，因此在粉刷机械机构主体和粉刷机构副体的前端的粉刷臂末端设置有粉刷臂甩摆减速电机，对于左侧的粉刷机械机构主体，在最前方的两个粉刷臂，即：一个较长、一个较短的粉刷臂上分别安装有粉刷臂甩摆减速电机；而对于右侧的粉刷机构副体，在相对最前方的一个粉刷臂，即：较长的粉刷臂上安装有粉刷臂甩摆减速电机。上述机构的效果为：通过三个粉刷臂甩摆减速电机的转动，进而带动粉刷臂摆动，最终带动粉刷环及毛刷摆动，使得左侧的粉刷机械机构主体和右侧的粉刷机构副体打开一个缺口，为树木枝干的进入提供条件。

所述的粉刷提升机构包括：直线滑台，其中直线滑台为两套，直线滑台上设置有滑块。所述粉刷机械机构主体和粉刷机构副体均固定在粉刷提升机构上的直线滑台的滑块上，通过直线滑台带动滑块的运动，可以带动粉刷机械机构主体和粉刷机构副体上升下降，进而带动整套粉刷机械机构运动。

所述粉刷涂抹系统包括：水泵、粉刷液管道、喷头、压力触碰开关。所述粉刷涂抹系统中的水泵安装在树木粉刷装置或树木粉刷机器人上，喷头和水泵通过粉刷液管道连接且喷头固定在粉刷环的内侧。所述压力触碰开关共设置八个，分别通过支架安装固定在粉刷环的上侧，可以通过碰触作用得知与树木枝干的接触与否。

所述控制和电源系统包括：控制柜、主控制器、升降伺服电机驱动器、粉刷臂自动伸缩杆驱动器、粉刷臂甩摆减速电机驱动器、电源稳压模块、通讯接口、锂电池。所述主控制器、升降伺服电机驱动器、粉刷臂自动伸缩杆驱动器、粉刷臂甩摆减速电机驱动器、电源稳压模块、通讯接口均放置并固定在控制柜中；所述锂电池连接电源稳压模块；所述主控制器、升降伺服电机驱动器、粉刷臂自动伸缩杆驱动器和粉刷臂甩摆减速电机驱动器均连接电源稳压模块。所述通讯接口可以连接树木粉刷装置或树木粉刷机器人等其它结构的控制器，从而实现外界控制器对本装置的控制，达到协调工作的目的。

上述结构优选的是：四个较长的粉刷臂总是处于粉刷机械机构的靠近内侧的位置，而四个较短的粉刷臂总是处于粉刷机械机构的靠近外侧的位置，即：四个较短的粉刷臂总是处于四个较长粉刷臂的外环缺口处，即当树木枝干较粗时，由于四个较长的粉刷臂不一定实现对树木枝干的全方位包裹，此时如果需要对树木枝干一次性粉刷，则可以通过四个较长的粉刷臂缺口处外侧设置的四个较短的粉刷臂上的粉刷环上的粉刷环实现对树木枝干的全方位粉刷涂抹。

本实用新型通过设置交错放置的不同长度的粉刷臂，实现了对粉刷机械机构主体和粉刷机构副体的全包裹，并且通过设置压力触碰开关从而控制粉刷臂自动伸缩杆的伸缩，实现对不同直径树木枝干的适应。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过实用新型的长度不同的粉刷臂并合理配置位置，实现了对树木枝干的全方位包裹，结构简单、粉刷效率高；

(2)本实用新型通过设置的粉刷臂甩摆机构，实现了对粉刷臂和粉刷环的角度可调动作，继而实现粉刷机械机构的闭合和打开，机械结构合理、实用；

(3)本实用新型通过设置的粉刷臂自动伸缩杆，实现对粉刷臂和粉刷环的长度可调，并且配合压力触碰开关的检测作用，实现对不同种类直径的树木枝干的粉刷涂抹作用，适用范围较广；

(4)本实用新型设置了粉刷提升机构，可以实现对树木枝干粉刷高度的可调功能，粉刷精度高，不仅简化了工作人员的测量工作，而且由于粉刷的高度一致性，对树木的美观作用起到了促进作用。

(5)本实用新型通过利用粉刷机械机构、粉刷提升机构和粉刷涂抹系统的配合作用，实现了对树木树裙的粉刷功能，并且机械结构简单、电气控制明了，通过简单的改造作用，可以很方便的推广应用到其它的树木粉刷装置或树木粉刷机器人上。本实用新型填补了当前市场上树木粉刷机构领域的空白，提高了树木粉刷的效率，降低了工作人员的劳动强度，对于促进提高我国粉刷机械的现代化、智能化和无人化具有不可估量的意义。

附图说明

附图1为本实用新型全自动树裙粉刷机器人的立体结构示意图。

附图2为本实用新型全自动树裙粉刷机器人的俯视结构示意图。

附图3为本实用新型全自动树裙粉刷机器人的控制和电源系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、图2所示，一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，由粉刷机械机构1、粉刷提升机构2、粉刷涂抹系统3、控制和电源系统4组成，所述粉刷机械机构1、粉刷提升机构2、粉刷涂抹系统3均与控制和电源系统4连接，所述粉刷涂抹系统3固定连接于粉刷机械机构1上，粉刷机械机构1与粉刷提升机构2连接。

具体的，所述粉刷机械机构1包括：粉刷机械机构主体1-1、粉刷机构副体1-2、粉刷臂1-3、毛刷1-4、粉刷臂甩摆减速电机1-5、粉刷环1-6、粉刷臂自动伸缩杆1-7。

所述粉刷机械机构1结合后的形状为圆环形，左侧的粉刷机械机构主体1-1为角度为180°的半圆环，右侧的粉刷机构副体1-2为大致角度为135°的小半圆环；粉刷臂1-3连接粉刷臂自动伸缩杆1-7，且粉刷臂1-3设置多个，左侧的粉刷机械机构主体1-1上有五个，其中有两个较长的粉刷臂1-3，三个较短的粉刷臂1-3，且较长的粉刷臂1-3和较短的粉刷臂1-3交叉排列放置；对应的，右侧的粉刷机构副体1-2由于长度较短于粉刷机械机构主体1-1，因此只安装放置有三个粉刷臂1-3，其中两个较长的粉刷臂1-3和一个较短的粉刷臂1-3，且较长的粉刷臂1-3和较短的粉刷臂1-3同样为交叉排列放置。

所述的粉刷臂1-3连接粉刷臂自动伸缩杆1-7，粉刷臂自动伸缩杆1-7连接粉刷环1-6，粉刷环1-6内侧设置有毛刷1-4。

更进一步的，为了使树木枝干顺利进入粉刷机械机构1中，因此在粉刷机械机构主体1-1和粉刷机构副体1-2的前端的粉刷臂1-3末端设置有粉刷臂甩摆减速电机1-5，对于左侧的粉刷机械机构主体1-1，在最前方的两个粉刷臂1-3，即：一个较长、一个较短的粉刷臂1-3上分别安装有粉刷臂甩摆减速电机1-5；而对于右侧的粉刷机构副体1-2，在相对最前方的一个粉刷臂1-3，即：较长的粉刷臂1-3上安装有粉刷臂甩摆减速电机1-5。上述机构的效果为：通过三个粉刷臂甩摆减速电机1-5的转动，进而带动粉刷臂1-3摆动，最终带动粉刷环1-6及毛刷1-4摆动，使得左侧的粉刷机械机构主体1-1和右侧的粉刷机构副体1-2打开一个缺口，为树木枝干的进入提供条件。

所述的粉刷提升机构2包括：直线滑台2-1，其中直线滑台2-1为两套，直线滑台2-1上设置有滑块2-2。所述粉刷机械机构主体1-1和粉刷机构副体1-2均固定在粉刷提升机构2上的直线滑台2-1的滑块2-2上，通过直线滑台2-1带动滑块2-2的运动，可以带动粉刷机械机构主体1-1和粉刷机构副体1-2上升下降，进而带动整套粉刷机械机构1运动。

所述粉刷涂抹系统3包括：水泵3-1、粉刷液管道3-2、喷头3-3、压力触碰开关3-4。所述粉刷涂抹系统3中的水泵3-1安装在树木粉刷装置或树木粉刷机器人上，喷头3-3和水泵3-1通过粉刷液管道3-2连接且喷头3-3固定在粉刷环1-6的内侧。所述压力触碰开关3-4共设置八个，分别通过支架安装固定在粉刷环1-6的上侧，可以通过碰触作用得知与树木枝干的接触与否。

如图3所示，所述控制和电源系统4包括：控制柜4-1、主控制器4-2、升降伺服电机驱动器4-3、粉刷臂自动伸缩杆驱动器4-4、粉刷臂甩摆减速电机驱动器4-5、电源稳压模块4-6、通讯接口4-7、锂电池4-8。所述主控制器4-2、升降伺服电机驱动器4-3、粉刷臂自动伸缩杆驱动器4-4、粉刷臂甩摆减速电机驱动器4-5、电源稳压模块4-6、通讯接口4-7均放置并固定在控制柜4-1中；所述锂电池4-8连接电源稳压模块4-6；所述主控制器4-2、升降伺服电机驱动器4-3、粉刷臂自动伸缩杆驱动器4-4和粉刷臂甩摆减速电机驱动器4-5均连接电源稳压模块4-6。所述通讯接口4-7可以连接树木粉刷装置或树木粉刷机器人等其它结构的控制器，从而实现外界控制器对本装置的控制，达到协调工作的目的。

上述结构优选的是：四个较长的粉刷臂1-3总是处于粉刷机械机构1的靠近内侧的位置，而四个较短的粉刷臂1-3总是处于粉刷机械机构1的靠近外侧的位置，即：四个较短的粉刷臂1-3总是处于四个较长粉刷臂1-3的外环缺口处，即当树木枝干较粗时，由于四个较长的粉刷臂1-3不一定实现对树木枝干的全方位包裹，此时如果需要对树木枝干一次性粉刷，则可以通过四个较长的粉刷臂1-3缺口处外侧设置的四个较短的粉刷臂1-3上的粉刷环1-6上的粉刷环1-6实现对树木枝干的全方位粉刷涂抹。

本实用新型通过设置交错放置的不同长度的粉刷臂1-3，实现了对粉刷机械机构主体1-1和粉刷机构副体1-2的全包裹，并且通过设置压力触碰开关3-4从而控制粉刷臂自动伸缩杆1-7的伸缩，实现对不同直径树木枝干的适应。

相应的，与本套机械和电气结构配置的甩摆粉刷机构工作过程为：

①将本套甩摆粉刷机构安装在树木粉刷装置或树木粉刷机器人上，控制树木粉刷装置或树木粉刷机器人等行驶到靠近需要粉刷的树干前方。

②主控制器4-2首先控制升降伺服电机驱动器4-3进而驱动直线滑台2-1下降至带粉刷树木枝干的最低端；然后，主控制器4-2控制粉刷臂甩摆减速电机驱动器4-5进而驱动粉刷臂甩摆减速电机1-5向正向转动，此时左侧的粉刷机械机构主体1-1和右侧的粉刷机构副体1-2打开一个缺口，为树木枝干的进入提供条件。

③树木粉刷装置或树木粉刷机器人等继续向前缓慢行驶，该过程中，压力触碰开关3-4通过碰触作用得知与树木枝干的接触与否。当压力触碰开关3-4与树木枝干接触后，树木粉刷装置或树木粉刷机器人等需要立即停止运动。

④主控制器4-2控制粉刷臂甩摆减速电机驱动器4-5进而驱动粉刷臂甩摆减速电机1-5向反向转动，此时左侧的粉刷机械机构主体1-1和右侧的粉刷机构副体1-2开始向树木枝干内侧运动，实现缺口的闭合动作。在该过程中，同样的压力触碰开关3-4通过碰触作用得知粉刷环1-6上的毛刷1-4与树木枝干的接触与否。需要说明的是：由于压力触碰开关3-4为多个，且粉刷臂1-3和粉刷环1-6多个，由于树木枝干不一定处于粉刷机械机构1的中心处，因此每套粉刷臂1-3在粉刷臂自动伸缩杆1-7的伸缩作用下的长度不一定相同，但是最终的效果是同样的，即：每个粉刷环1-6内侧的毛刷1-4都能与树木枝干接触。

⑤经过上述过程后，粉刷臂1-3上的八个粉刷环1-6上的毛刷1-4实现了对树木枝干的包裹，此时，主控制器4-2控制水泵3-1转动，通过粉刷液管道3-2和喷头3-3实现粉刷液的喷洒。在该过程中，主控制器4-2同时控制升降伺服电机驱动器4-3进而驱动直线滑台2-1缓慢上升，当上升至设定粉刷涂抹的高度时，主控制器4-2同时控制升降伺服电机驱动器4-3进而驱动直线滑台2-1缓慢下降，如此反复实现对树木枝干的反复粉刷涂抹，直到达到预期的要求。

⑥当机器人对树木枝干粉刷涂抹完毕时，主控制器4-2控制粉刷臂甩摆减速电机驱动器4-5进而驱动粉刷臂甩摆减速电机1-5向正向转动，此时左侧的粉刷机械机构主体1-1和右侧的粉刷机构副体1-2开始向树木枝干外侧运动，实现缺口的开启动作。当粉刷机械机构主体1-1和右侧的粉刷机构副体1-2完全打开后，树木粉刷装置或树木粉刷机器人等开始后退，实现树木枝干和树木粉刷装置或树木粉刷机器人等的分离。至此，一棵树木的枝干的粉刷和涂抹完成。

⑦重复上述过程，可以实现其它树木枝干的粉刷和涂抹。

上述步骤中，优选的是：当机器人对树木枝干进行粉刷涂抹时，会存在树木枝干的底部和顶部直径不同的情况，此时由于压力触碰开关3-4的作用，可以实时检测粉刷环1-6上的毛刷1-4与树木枝干的压力，当压力变小时，说明粉刷环1-6上的毛刷1-4与树木枝干距离过大，此时主控制器4-2控制粉刷臂自动伸缩杆驱动器4-4进而驱动粉刷臂1-3伸长，使得粉刷环1-6上的毛刷1-4与树木枝干距离变小，更好的接触和粉刷涂抹；反之，当粉刷环1-6上的毛刷1-4与树木枝干的压力变大时，说明粉刷环1-6上的毛刷1-4与树木枝干距离过小，此时主控制器4-2控制粉刷臂自动伸缩杆驱动器4-4进而驱动粉刷臂1-3缩短，使得粉刷环1-6上的毛刷1-4与树木枝干距离变大，更好的保护粉刷环1-6和毛刷1-4等设备。

Claims (9)

1.一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，其特征在于，由粉刷机械机构、粉刷提升机构、粉刷涂抹系统、控制和电源系统组成，所述粉刷机械机构、粉刷提升机构、粉刷涂抹系统均与控制和电源系统连接，所述粉刷涂抹系统固定连接于粉刷机械机构上，粉刷机械机构与粉刷提升机构连接。

2.如权利要求1所述的一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，其特征在于，所述粉刷机械机构由粉刷机械机构主体、粉刷机构副体、粉刷臂、毛刷、粉刷臂甩摆减速电机、粉刷环、粉刷臂自动伸缩杆组成。

3.如权利要求2所述的一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，其特征在于，所述粉刷机械机构结合后的形状为圆环形，左侧的粉刷机械机构主体为角度为180°的半圆环，右侧的粉刷机构副体为角度为135°的小半圆环；粉刷臂设置多个，左侧的粉刷机械机构主体上有五个，其中有两个较长的粉刷臂，三个较短的粉刷臂，且较长的粉刷臂和较短的粉刷臂交叉排列放置；对应的，右侧的粉刷机构副体由于长度短于粉刷机械机构主体，因此只安装设置有三个粉刷臂，其中两个较长的粉刷臂和一个较短的粉刷臂，且较长的粉刷臂和较短的粉刷臂同样为交叉排列放置；所述粉刷臂连接粉刷臂自动伸缩杆，粉刷臂自动伸缩杆连接粉刷环，粉刷环内侧设置有毛刷。

4.如权利要求2或3所述的一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，其特征在于，所述粉刷机械机构主体和粉刷机构副体的前端的粉刷臂末端设置有粉刷臂甩摆减速电机，对于左侧的粉刷机械机构主体，在最前方的两个粉刷臂，即一个较长、一个较短的粉刷臂上分别安装有粉刷臂甩摆减速电机；而对于右侧的粉刷机构副体，在相对最前方的一个粉刷臂，即较长的粉刷臂上安装有粉刷臂甩摆减速电机；三个粉刷臂甩摆减速电机的转动带动粉刷臂摆动，最终带动粉刷环及毛刷摆动，使得左侧的粉刷机械机构主体和右侧的粉刷机构副体打开一个缺口。

5.如权利要求3所述的一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，其特征在于，所述较长的粉刷臂总是处于粉刷机械机构的靠近内侧的位置，较短的粉刷臂总是处于粉刷机械机构的靠近外侧的位置，即四个较短的粉刷臂总是处于四个较长粉刷臂的外环缺口处。

6.如权利要求1所述的一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，其特征在于，所述粉刷提升机构包括直线滑台，直线滑台为两套，直线滑台上设置有滑块；所述粉刷机械机构主体和粉刷机构副体均固定在滑块上，通过直线滑台带动滑块的运动，从而带动粉刷机械机构主体和粉刷机构副体上升下降，进而带动整套粉刷机械机构运动。

7.如权利要求1所述的一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，其特征在于，所述粉刷涂抹系统包括水泵、粉刷液管道、喷头、压力触碰开关。

8.如权利要求7所述的一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，其特征在于，所述粉刷涂抹系统中的水泵安装在树木粉刷装置或树木粉刷机器人上，喷头和水泵通过粉刷液管道连接且喷头固定在粉刷环的内侧；所述压力触碰开关共设置八个，分别通过支架安装固定在粉刷环的上侧。

9.如权利要求1所述的一种适用于树木粉刷机器人的甩摆粉刷机构，其特征在于，所述控制和电源系统由控制柜、主控制器、升降伺服电机驱动器、粉刷臂自动伸缩杆驱动器、粉刷臂甩摆减速电机驱动器、电源稳压模块、通讯接口、锂电池组成，所述主控制器、升降伺服电机驱动器、粉刷臂自动伸缩杆驱动器、粉刷臂甩摆减速电机驱动器、电源稳压模块、通讯接口均放置并固定在控制柜中；所述锂电池连接电源稳压模块；所述主控制器、升降伺服电机驱动器、粉刷臂自动伸缩杆驱动器和粉刷臂甩摆减速电机驱动器均连接电源稳压模块；所述通讯接口连接树木粉刷机器人的其它控制器。