CN208665374U - 一种爬树机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，公开了一种爬树机器人，其包括：内环臂、外环臂、伸缩机构，所述内环臂呈筒状且用于套设在树干的外周，所述外环臂包括两个以上的圆弧状的外环板，所述外环板沿所述内环臂的中心轴周向环绕设置，各个所述外环板分别通过所述伸缩机构连接于所述内环臂的外部，且所述伸缩机构能够伸缩使所述外环板沿所述内环臂径向移动，各个所述外环板上均连接有滑动轮及驱动所述滑动轮转动的驱动机构，各个所述滑动轮沿所述内环臂的中心轴周向环绕设置，所述滑动轮抵接于树干的外表面。本实用新型的爬树机器人结构简单、能够实现稳定地攀爬。

Description

一种爬树机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种爬树机器人。

背景技术

目前，国内外关于对爬树机器人的研究中，主要是从机械结构上和仿生角度上进行机构的设计，其中主要包括：1、美国宾西尼亚大学研究人员研制出的一款新型爬树机器人Rise v3，Rise v3主要是从机械结构上进行设计，其包括四个脚，在其脚部位置采用针状突齿，便于在垂直物体上进行移动；2、美国卡耐基-梅隆大学研究的蛇形机器人，其为在仿生角度上进行设计，实为六足机器人，能像蟑螂一样贴着爬行；3、香港研发的Tree bot，其是前两者的结构，由3个由伸缩功能的连接杆组成，像毛毛虫的蠕行一样，机械爪配备相关触觉传感器，从而实现行走。

但是，上述三种主流的爬树机器人均存在一定的缺陷，Rise v3对机械的零部件要求较高、蛇形机器人成本昂贵，而且自动化水平不高，仍需要人工进行控制进而来完成一系列流程，此外，工作形式单一，仅仅完成爬树动作，工作效率低，而Tree bot的触觉传感器的稳定性等问题还有待加强，且还未投入市场使用，实用性和可能性仍待商榷。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种爬树机器人，能够采用简单的结构实现攀爬稳定。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种爬树机器人，其包括：内环臂、外环臂、伸缩机构，所述内环臂呈筒状且用于套设在树干的外周，所述外环臂包括两个以上的圆弧状的外环板，所述外环板沿所述内环臂的中心轴周向环绕设置，各个所述外环板分别通过所述伸缩机构连接于所述内环臂的外部，且所述伸缩机构能够伸缩使所述外环板沿所述内环臂径向移动，各个所述外环板上均连接有滑动轮及驱动所述滑动轮转动的驱动机构，各个所述滑动轮沿所述内环臂的中心轴周向环绕设置，所述滑动轮抵接于树干的外表面。

作为优选方案，所述伸缩机构为气缸弹簧，所述气缸弹簧的缸体连接于所述内环臂，所述气缸弹簧的活动端连接于所述外环板，当所述气缸弹簧中的弹簧处于自然状态时，各个所述滑动轮组成的圆环的内径小于树干的外径。

作为优选方案，所述伸缩机构与所述外环板之间设置有压力传感器。

作为优选方案，所述内环臂包括均呈半圆筒状的第一内环板和第二内环板，所述第一内环板和所述第二内环板两端依次卡接构成所述内环臂。

作为优选方案，所述爬树机器人的各个所述外环板上对应连接有一个所述滑动轮，所述内环臂对应所述滑动轮的位置开设有通孔，所述滑动轮穿设于所述通孔中。

作为优选方案，所述爬树机器人的各个所述外环板上对应连接有两个所述滑动轮，两个所述滑动轮分别设于所述内环臂两端的外侧。

作为优选方案，所述滑动轮通过安装支架连接于所述外环板上，且所述安装支架上设置有缓冲机构。

作为优选方案，所述驱动机构为安装于所述滑动轮上的轮毂电机。

作为优选方案，所述爬树机器人还包括控制系统，所述控制系统电性连接于所述伸缩机构、所述驱动机构。

本实用新型提供一种爬树机器人，通过设置同轴的内环臂、外环臂，内环臂套在树干的外部，且内环臂和外环臂之间连接有伸缩机构，外环臂上连接有可转动抵接于树干外表面的滑动轮，通过伸缩机构推动外环臂沿其径向移动配合滑动轮的转动能够带动整个爬树机器人稳定地往上及向下爬。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种爬树机器人的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是设置有机械爪的爬树机器人的结构示意图；

图中，10、内环臂；11、第一内环板；12、第二内环板；13、通孔；20、外环臂；21、外环板；30、伸缩机构；40、机械爪；41、爪子；50、滑动轮；60、机械手机构；61、底座；62、第一臂；63、第二臂；70、安装支架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1和图2所示，本实用新型优选实施例的一种爬树机器人，其包括：内环臂10、外环臂20、伸缩机构30，所述内环臂10呈筒状且用于套设在树干的外周，所述外环臂20包括两个以上的圆弧状的外环板21，所述外环板21沿所述内环臂10的中心轴周向环绕设置，各个所述外环板21分别通过所述伸缩机构30连接于所述内环臂10的外部，且所述伸缩机构30能够伸缩使所述外环板21沿所述内环臂10径向移动，各个所述外环板21上均连接有滑动轮50及驱动所述滑动轮50转动的驱动机构，各个所述滑动轮50沿所述内环臂10的中心轴周向环绕设置，所述滑动轮50抵接于树干的外表面。该爬树机器人通过在内环臂10和外环臂20之间设置伸缩机构30，可以控制所述滑动轮50抵接树干的抵接力，能够使机器人在攀爬过程中整体附着于树干外部；内环臂10的内径大于树干的直径，但各个滑动轮50组成的圆环的内径小于树干的直径，当爬树机器人环抱在树干上时，滑动轮50被树干往外压，滑动轮50带动外环板21径向向外发生位移，以使伸缩机构30发生拉伸，拉伸后的伸缩机构30会有径向向内的拉力作用在外环板21上，从而使机器人可以牢牢贴紧树干。

示例性地，参阅附图3所示，为了实现采摘果实的功能，通过机械手机构60在外环板上连接有机械爪40，当机器人攀爬到够到果实时，机械手机构60带动机械爪40运动能够实现果实采摘，所述爬树机器人主要用于攀爬棕榈科植物，特别是用于采摘椰子等果实。

基于上述技术方案，为了实现攀爬和采摘的全智能化，所述爬树机器人还包括控制系统，所述控制系统包括：探测装置，所述探测装置包括用于探测树木的特性数据的视觉系统和超声波传感器；人机交互装置，所述人机交互装置用于接收用户输入的即时操作指令；处理器，用于接收所述探测装置和所述人机交互装置发送的指令，所述处理器电性连接于所述伸缩机构30、所述驱动机构、机械手机构60、所述机械爪40；探测装置将检测到的数据传输至处理器，处理器能够对爬行距离、树木类型、树木尺寸等实现预判断，再通过人机交互装置发出的指令，处理器控制伸缩机构30、驱动机构、机械手机构60和机械爪40运动，从而实现精准控制攀爬路径、攀爬速度、采摘方式等。示例性地，人机交互装置具体为利用手机或者电脑等无线终端发送数据到WIFI数据接收端，存储到数据模块内存中，再经由发送端发送到处理器中作为各种命令指令，实现远程控制。

具体地，为了使攀爬更稳定，所述伸缩机构30为气缸弹簧，所述气缸弹簧的缸体连接于所述内环臂，所述气缸弹簧的活动端连接于所述外环板，当所述气缸弹簧中的弹簧处于自然状态时，各个所述滑动轮50组成的圆环的内径小于树干的外径。

优选地，所述伸缩机构30与所述外环板21之间设置有压力传感器，所述压力传感器电性连接于所述气缸弹簧，可以根据压力传感器检测的压力值来调节气缸弹簧的压力值，进而可以起到依据树干大小智能地调节各个滑动轮50组成的圆环形的内径大小，从而控制滑动轮50对树干的抵接程度，进而起到一定的避震作用。

优选地，为了使所述爬树机器人能够可拆卸地套设在树干的外表面，所述内环臂10包括均呈半圆筒状的第一内环板11和第二内环板12，所述第一内环板11和所述第二内环板12两端依次卡接构成所述内环臂10。

为了更好地使爬树机器人抱紧树干，各个所述外环板21上对应连接有一个所述滑动轮50，所述内环臂10对应所述滑动轮50的位置开设有通孔13，所述滑动轮50穿设于所述通孔13中。

本实施例中，同样地，为了简化结构且使攀爬更加稳定，各个所述外环板21上对应连接有两个所述滑动轮50，两个所述滑动轮50分别设于所述内环臂10上下两端的外侧。

基于上述技术方案，所述滑动轮50通过安装支架70连接于所述外环板21上，且所述安装支架70上设置有缓冲机构，示例性地，所述缓冲机构可以为缓冲弹簧。

为了便于驱动滑动轮50转动，从而带动爬树机器人上下攀爬，所述第一驱动机构为安装于所述滑动轮50上的轮毂电机。

本实施例中，所述机械手机构60包括：连接于所述外环板21的底座61、可转动连接于所述底座61的第一臂62、可转动连接于所述第一臂62的第二臂63，所述机械爪40连接于所述第二臂63的自由端，所述机械手机构60包括底座61、第一臂62和第二臂63，通过第一臂62和第二臂63的转动能够灵活带动机械爪40运动，从而灵活地采摘树上的果实。

具体地，本实施例中，所述机械爪40包括可转动安装于所述第二臂63的自由端的至少两个爪子41，各个所述爪子41可相对张开或合拢以形成卡紧槽，所述机械爪40还包括驱动所述爪子41转动的驱动电机，所述驱动电机能够驱动各个爪子41相对张开或合拢，卡紧槽能够抓住果实从而采摘果实。

综上，本实用新型实施例提供一种爬树机器人，其包括通过伸缩机构30连接的内环臂10和外环臂20，内环臂10套设在树干的外部，外环臂20上连接有滑动轮50，滑动轮50组成的圆环状的内径小于树干的直径，以使爬树机器人在攀爬过程中抵接于树干外部，且通过机械爪40能够实现对树上果实的采摘；另外，控制系统包括探测装置、人机交互装置、处理器，能够实现智能化的攀爬和采摘果实。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种爬树机器人，其特征在于，包括：内环臂、外环臂、伸缩机构，

所述内环臂呈筒状且用于套设在树干的外周，所述外环臂包括两个以上的圆弧状的外环板，所述外环板沿所述内环臂的中心轴周向环绕设置，各个所述外环板分别通过所述伸缩机构连接于所述内环臂的外部，且所述伸缩机构能够伸缩使所述外环板沿所述内环臂径向移动，各个所述外环板上均连接有滑动轮及驱动所述滑动轮转动的驱动机构，各个所述滑动轮沿所述内环臂的中心轴周向环绕设置，所述滑动轮抵接于树干的外表面。

2.如权利要求1所述的爬树机器人，其特征在于，所述伸缩机构为气缸弹簧，所述气缸弹簧的缸体连接于所述内环板，所述气缸弹簧的活动端连接于所述外环板，

当所述气缸弹簧中的弹簧处于自然状态时，各个所述滑动轮组成的圆环的内径小于树干的外径。

3.如权利要求1所述的爬树机器人，其特征在于，所述伸缩机构与所述外环板之间设置有压力传感器。

4.如权利要求1所述的爬树机器人，其特征在于，所述内环臂包括均呈半圆筒状的第一内环板和第二内环板，所述第一内环板和所述第二内环板两端依次卡接构成所述内环臂。

5.如权利要求1所述的爬树机器人，其特征在于，各个所述外环板上对应连接有一个所述滑动轮，所述内环臂对应所述滑动轮的位置开设有通孔，所述滑动轮穿设于所述通孔中。

6.如权利要求1所述的爬树机器人，其特征在于，各个所述外环板上对应连接有两个所述滑动轮，两个所述滑动轮分别设于所述内环臂两端的外侧。

7.如权利要求1所述的爬树机器人，其特征在于，所述滑动轮通过安装支架连接于所述外环板上，且所述安装支架上设置有缓冲机构。

8.如权利要求1-7中任一项所述的爬树机器人，其特征在于，所述驱动机构为安装于所述滑动轮上的轮毂电机。

9.如权利要求8所述的爬树机器人，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统电性连接于所述伸缩机构、所述驱动机构。