CN210113822U - 一种基于柔性刀具的爬树修枝机器人 - Google Patents

Abstract

本技术公开了一种基于柔性刀具的爬树修枝机器人，包括左机架、右机架、爬树机构、抱合夹紧机构和修枝机构；所述抱合夹紧机构包括左固定夹紧臂板、右固定夹紧臂板、左夹紧臂、右夹紧臂、左夹紧电动推杆、右夹紧电动推杆、左轮胎和右轮胎；所述爬树机构包括履带、履带架、攀爬电机、驱动轮、张紧弹簧和张紧轮，所述修枝机构包括左修枝电动推杆、右修枝电动推杆、左管刀架、右管刀架、左柔性刀具、右柔性刀具、左修枝臂、右修枝臂、左修枝电机和右修枝电机；本技术用于解决速生林等高大树木品种树枝的快速修剪，不仅能自动爬树，而且爬树的同时修剪树枝，能极大的提高修剪效率，减少人工成本和劳动成本。

Description

一种基于柔性刀具的爬树修枝机器人

技术领域

本技术涉及树木修剪技术领域，具体涉及一种基于柔性刀具的爬树修枝机器人，尤其是对速生杨、速生桉、泓森槐等高大速生林树木的快速修剪。

背景技术

我国既是一个林业生产大国,又是一个林产品消费大国。速生林面积居世界首位,具有生长周期短、出材量高等特点,对恢复森林资源生态环境,缓解日益紧张的木材资源供求矛盾具有积极而重要的意义。而修枝是速生林管理的一项基础性营林措施,合理的修枝可以提高木材质量,增加经济收益,预防森林灾害。但目前我国林木修枝机械的研究尚处于起步阶段,修枝方式的落后, 树木整枝修剪机械有手持式、背负式、车载式和自动式等多种形式。手持背负式整枝机是现在主流使用工具，分为无动力和有动力两种；车载式是在较大型拖拉机上侧置液压折叠臂，臂端配有可以往复运动的液压剪，用于修建大面积树冠、灌木丛或地面杂草，有的还通过车载自动升降台，将人送往不同高度位置进行作业；自动式修剪机已能实现遥控控制整机作业。对于我国而言，很多地区都存在不修枝或修枝不当的问题，一般以人工修枝为主，其修枝方式效率低，质量差，劳动强度高且作业具有危险性，机械化程度低，与发达国家比有很大的差距。我国虽也存在不少大型高空剪枝机器，自动化程度及修剪率都比较高，但并不适用于种植密度高，道路不好的速生林。

随着时代发展，为了适应人工林培育不断发展的需要，树木修剪机正在向操作自动化、人性化、高效环保及安全可靠的方向发展。因此，需要提供一种兼以爬树与修枝功能为一体且可以解决速生林等高大树木品种树枝的快速修剪的机器人来替代人工修枝方式，在爬树的同时能对高空的树枝进行修剪，大大降低成本以及人工剪枝所引发的潜在危险，批量作业时，成倍的提高工作效率，节约时间成本和劳动成本。

发明内容

本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于柔性刀具的爬树修枝机器人，本基于柔性刀具的爬树修枝机器人用于解决速生林等高大树木品种树枝的快速修剪，不仅能自动爬树，而且爬树的同时修剪树枝，能极大的提高修剪效率，减少人工成本和劳动成本。

为实现上述技术目的，本技术采取的技术方案为：

一种基于柔性刀具的爬树修枝机器人，包括左机架、右机架、爬树机构、抱合夹紧机构和修枝机构；

所述抱合夹紧机构包括左固定夹紧臂板、右固定夹紧臂板、左夹紧臂、右夹紧臂、左夹紧电动推杆、右夹紧电动推杆、左轮胎和右轮胎；左机架的左侧壁中部固定连接有左固定夹紧臂板，左夹紧电动推杆和左夹紧臂均铰接在左固定夹紧臂板上，左夹紧电动推杆的驱动杆末端与左夹紧臂一端铰接，左夹紧臂另一端转动连接有左轮胎；右机架的右侧壁中部固定连接有右固定夹紧臂板，右夹紧电动推杆和右夹紧臂均铰接在右固定夹紧臂板上，右夹紧电动推杆的驱动杆末端与右夹紧臂一端铰接，右夹紧臂另一端转动连接有右轮胎；

所述爬树机构包括履带、履带架、攀爬电机、驱动轮、张紧弹簧和张紧轮，履带架一端与左机架的右侧壁中部固定连接，另一端与右机架的左侧壁中部固定连接，履带架通过张紧弹簧连接张紧轮，攀爬电机固定连接在左机架上，攀爬电机的驱动轴通过齿轮组与驱动轮连接，履带套设在驱动轮和张紧轮上且履带架位于履带内侧中部；

所述修枝机构包括左修枝电动推杆、右修枝电动推杆、左管刀架、右管刀架、左柔性刀具、右柔性刀具、左修枝臂、右修枝臂、左修枝电机和右修枝电机；左修枝电动推杆连接在左机架的上部，左修枝电动推杆的驱动杆与左修枝臂铰接且左修枝臂的端部与左机架转动连接，左修枝电机连接在左机架的上部；右修枝电动推杆连接在右机架的上部，右修枝电动推杆的驱动杆与右修枝臂铰接且右修枝臂的端部与右机架转动连接，右修枝电机连接在右机架的上部；左管刀架的一端与右机架顶部转动连接，另一端与左修枝臂固定连接，左柔性刀具嵌入在左管刀架内部且左管刀架上开设有沿其长度方向延伸的条型开口，左柔性刀具的一端伸出左管刀架和右机架顶部且与右修枝电机的驱动轴连接，左柔性刀具的另一端通过位于左管刀架内侧的套杯与左修枝臂的端部柔性连接；右管刀架的一端与左机架顶部转动连接，另一端与右修枝臂固定连接，右柔性刀具嵌入在右管刀架内部且右管刀架上开设有沿其长度方向延伸的条型开口，右柔性刀具的一端伸出右管刀架和左机架顶部且与左修枝电机的驱动轴连接，右柔性刀具的另一端通过位于右管刀架内侧的套杯与右修枝臂的端部柔性连接。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述左固定夹紧臂板和右固定夹紧臂板结构相同，均包括十字板和两个相互平行设置的条状斜板，两个条状斜板的一端分别连接在十字板一端的顶部和底部；

所述左固定夹紧臂板的两个条状斜板的另一端与左夹紧臂中部铰接，左固定夹紧臂板的十字板另一端通过连接耳与左夹紧电动推杆的缸体端部铰接；左固定夹紧臂板的十字板通过螺栓固定连接在左机架的左侧壁中部；

所述右固定夹紧臂板的两个条状斜板的另一端与右夹紧臂中部铰接，右固定夹紧臂板的十字板另一端通过连接耳与右夹紧电动推杆的缸体端部铰接；右固定夹紧臂板的十字板通过螺栓固定连接在右机架的右侧壁中部。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述爬树机构还包括支重轮，所述支重轮位于履带内侧，支重轮中部设有支重轮轴，支重轮轴的两端分别与左机架和右机架转动连接；

所述履带架呈倒工字形，履带架的一端面、左机架和左固定夹紧臂板的十字板通过螺栓固定连接，履带架的另一端面、右机架和右固定夹紧臂板的十字板通过螺栓固定连接；

所述张紧轮中部设有张紧轮轴，履带架通过张紧弹簧与张紧轮轴连接，张紧轮轴的两端分别与左机架和右机架转动连接。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述左机架的左侧壁下部设有左支撑板，攀爬电机固定连接在左支撑板上，齿轮组包括小齿轮和大齿轮，攀爬电机的驱动轴穿过左机架侧壁且与小齿轮连接，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮中部和驱动轮中部通过同一根驱动轮轴连接，所述驱动轮轴的两端分别与左机架和右机架旋转连接，驱动轮轴的外表面与履带的内表面啮合且驱动轮轴用于驱动履带动作。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述右机架的右侧壁下部设有右支撑板，所述右支撑板上安装有电源，电源分别与左夹紧电动推杆、右夹紧电动推杆、左修枝电动推杆、右修枝电动推杆、攀爬电机、左修枝电机和右修枝电机电连接。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述左柔性刀具和右柔性刀具结构相同，均包括钢丝绳和若干个滚刀，若干个滚刀串接并固定在钢丝绳上从而形成左柔性刀具或右柔性刀具。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述左机架的左侧壁上部设有左上部板和左顶部板，所述左顶部板位于左上部板上方，左修枝臂一端通过旋转轴与左顶部板和左上部板转动连接，左修枝电机固定连接在左上部板上；所述右管刀架的一端与左顶部板转动连接，右柔性刀具的一端伸出右管刀架和左顶部板且与位于左上部板上的左修枝电机的驱动轴连接；右机架的右侧壁上部设有右上部板和右顶部板，所述右顶部板位于右上部板上方，右修枝臂一端通过旋转轴与右顶部板转动连接，右修枝电机固定连接在右上部板上；左管刀架的一端与右顶部板转动连接，左柔性刀具的一端伸出左管刀架和右顶部板且与位于右上部板上的右修枝电机的驱动轴连接。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述左柔性刀具的端部通过联轴器连接有轴段，该轴段的外部固定套设有轴套，所述套杯的内侧设有轴承槽且轴承槽内固定连接有轴承的外圈，轴套与轴承的内圈固定连接，所述套杯位于左管刀架的端部内侧且套杯能在左管刀架的内侧轴向移动，套杯端部通过拉簧与左修枝臂柔性连接，左管刀架的端部通过紧定卡环与左修枝臂的端部固定连接。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述右柔性刀具的端部通过联轴器连接有轴段，该轴段的外部固定套设有轴套，所述套杯的内侧设有轴承槽且轴承槽内固定连接有轴承的外圈，轴套与轴承的内圈固定连接，所述套杯位于右管刀架的端部内侧且套杯能在右管刀架的内侧轴向移动，套杯端部通过拉簧与右修枝臂柔性连接，右管刀架的端部通过紧定卡环与右修枝臂的端部固定连接。

作为本技术进一步改进的技术方案，所述左管刀架和右管刀架均采用钢管刀架；所述左管刀架和右管刀架的下表面均设有多个连接板，每个连接板上均开设有多个并排的安装孔，连接板通过安装孔连接有轮子支架的一端，轮子支架的另一端转动连接有残枝调节轮；

左夹紧电动推杆的驱动杆末端固定连接缓冲弹簧且缓冲弹簧另一端连接有弹簧导杆，该弹簧导杆与左夹紧臂的一端铰接；右夹紧电动推杆的驱动杆末端也固定连接缓冲弹簧且缓冲弹簧另一端连接有弹簧导杆，该弹簧导杆与右夹紧臂的一端铰接。

本技术的有益效果为：

（1）本技术采用具有弹性的左柔性刀具、右柔性刀具 (滚刀内支撑为钢丝绳，外套管为薄壁钢管，即钢管刀架),可以使得刀具更好的贴合树干上的树枝，同时在左修枝电动推杆、右修枝电动推杆对左修枝臂、右修枝臂的驱动下使得同一棵树中树干粗细不同的情况下，左柔性刀具、右柔性刀具可以实时紧贴树干的树枝，提高整棵树木的修枝质量。

（2）本技术的左管刀架、右管刀架设有用于调节切割后预留残枝长度的残枝调节轮，且在修枝的同时可以减少刀架对树皮的伤害，也能根据需求预留残枝长度，适应性更强。

（3）本技术机器人整机机身采用轻量化设计，结构紧凑、并且自带驱动电源，无线缆缠绕问题，电力驱动，绿色环保。

（4）本技术爬树机构采用攀爬橡胶履带，由于履带的附着力更大，使得所需要的夹紧力会较小，避免左轮胎、右轮胎受损失效，且对树干表面光滑度要求低，与树干的接触面积更大，攀爬更加稳定。

（5）本技术自动化高，用于解决速生林等高大树木品种树枝的快速修剪，兼以爬树与修枝功能为一体，在爬树的同时能对高空的树枝进行修剪，大大降低成本以及人工剪枝所引发的潜在危险，批量作业时，成倍的提高工作效率，节约时间成本和劳动成本。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图一。

图2为本实施例的结构示意图二。

图3为本实施例的左固定夹紧臂板或右固定夹紧臂板的结构示意图。

图4为本实施例的抱合夹紧机构抱树俯视图。

图5为本实施例的爬树机构的结构示意图。

图6为本实施例爬树机构的履带内侧的结构示意图。

图7为本实施例的部分结构示意图。

图8为图7隐藏部分右管刀架后的结构示意图。

图9为图8隐藏滚刀、右管刀架和紧定卡环后套杯的部分截面图。

图10为本实施例的抱树俯视图。

具体实施方式

下面根据图1至图10对本技术的具体实施方式作出进一步说明：

参见图1和图2，一种基于柔性刀具的爬树修枝机器人，包括左机架1-1、右机架1、爬树机构、抱合夹紧机构和修枝机构。

其中抱合夹紧机构包括左固定夹紧臂板2-1、右固定夹紧臂板2、左夹紧臂3-1、右夹紧臂3、左夹紧电动推杆4-1、右夹紧电动推杆4、左轮胎5-1和右轮胎5；左机架1-1的左侧壁中部固定连接有左固定夹紧臂板2-1且左固定夹紧臂板2-1向外支出，左夹紧电动推杆4-1的缸体端部和左夹紧臂3-1的中部均铰接在左固定夹紧臂板2-1上，左夹紧电动推杆4-1的驱动杆末端固定连接缓冲弹簧6且缓冲弹簧6另一端连接有弹簧导杆7（如图4所示），该弹簧导杆7与左夹紧臂3-1的一端铰接，左夹紧臂3-1的另一端转动连接有左轮胎5-1（惰性轮胎）。右机架1的右侧壁中部固定连接有右固定夹紧臂板2且右固定夹紧臂板2向外支出，右夹紧电动推杆4的缸体端部和右夹紧臂3的中部均铰接在右固定夹紧臂板2上，右夹紧电动推杆4的驱动杆末端也固定连接缓冲弹簧6且缓冲弹簧6另一端连接有弹簧导杆7（如图4所示），该弹簧导杆7与右夹紧臂3的一端铰接，右夹紧臂3的另一端转动连接有右轮胎5（惰性轮胎）。

本实施例中的左固定夹紧臂板2-1和右固定夹紧臂板2结构相同且对称设置，如图3所示，均包括十字板8和两个相互平行设置的条状斜板9，两个条状斜板9的一端分别连接在十字板8一端的顶部和底部。所述左固定夹紧臂板2-1的两个条状斜板9的另一端与左夹紧臂3-1中部铰接，左固定夹紧臂板2-1的十字板8另一端通过连接耳10与左夹紧电动推杆4-1的缸体端部铰接；左固定夹紧臂板2-1的十字板8通过螺栓固定连接在左机架1-1的左侧壁中部。所述右固定夹紧臂板2的两个条状斜板9的另一端与右夹紧臂中部铰接，右固定夹紧臂板2的十字板8另一端通过连接耳10与右夹紧电动推杆4的缸体端部铰接；右固定夹紧臂板2的十字板8通过螺栓固定连接在右机架1的右侧壁中部。

如图5和图6所示，所述爬树机构包括履带11（攀爬橡胶履带）、履带架12、攀爬电机13、驱动轮14、张紧弹簧15和张紧轮16，履带架12呈倒“工”字形，履带架12的左端面与左机架1-1的右侧壁中部固定连接，右端面与右机架1的左侧壁中部固定连接，履带架12的一侧有突出的弹簧导杆，弹簧导杆通过张紧弹簧15连接并支撑有张紧轮16，攀爬电机13固定连接在左机架1-1上，攀爬电机13的驱动轴穿过左机架1-11的侧壁且通过齿轮组与驱动轮14连接，履带11套设在驱动轮14和张紧轮16上且履带11由张紧轮16张紧，履带架12位于履带11内侧中部。本实施例的左机架1-1和右机架1侧壁上打孔，用于安装驱动轮14、张紧轮16、支重轮17等轮轴。

如图5和图6所示，本实施例的爬树机构还包括两个支重轮17，两个支重轮17均位于履带11内侧，支重轮17的中部设有支重轮轴，两个支重轮轴的两端分别与左机架1-1和右机架1上的孔转动连接并支撑在左机架1-1和右机架1上。所述张紧轮16的内侧设有张紧轮轴，履带架12上的弹簧导杆通过张紧弹簧15与张紧轮轴连接（即张紧弹簧15一端套入履带架12前侧弹簧导杆位置，另一端抵住张紧轮16的中部伸出的导杆），张紧轮轴的两端分别与左机架1-1和右机架1上的孔转动连接。履带架12的左端面、左机架1-1和左固定夹紧臂板2-1的十字板8通过螺栓固定连接，履带架12的右端面、右机架1和右固定夹紧臂板2的十字板8通过螺栓固定连接。

本实施例的支重轮17作用主要是承受机器的自重，对于爬树机器人而言，即为履带11受到树干的反作用力，因此要求支重轮17强度高，尤其是轮缘与滚动表面应有较高的强度与耐磨性。张紧轮16用于调整履带11的张紧度。

如图7所示，本实施例的左机架1-1的左侧壁下部设有左支撑板18，攀爬电机13固定连接在左支撑板18上，齿轮组包括小齿轮19和大齿轮20，攀爬电机13的驱动轴穿过左机架1-1侧壁且通过联轴器与小齿轮19内孔连接，小齿轮19与大齿轮20啮合，大齿轮20的中部和驱动轮14的中部通过同一根驱动轮轴连接，所述驱动轮轴的两端分别与左机架1-1和右机架1上的孔旋转连接。驱动轮轴外表面的矩形齿与履带11的内表面矩形槽啮合从而实现驱动轮轴驱动履带11动作。

所述修枝机构包括左修枝电动推杆22-1、右修枝电动推杆22、左管刀架23-1、右管刀架23、左柔性刀具24-1、右柔性刀具24、左修枝臂25-1、右修枝臂25、左修枝电机21-1和右修枝电机21；左修枝电动推杆22-1连接在左机架1-1的上部，左修枝电动推杆22-1的驱动杆带孔铰接左修枝臂25-1且左修枝臂25-1的端部与左机架1-1转动连接，左修枝电机21-1固定连接在左机架1-1的上部。右修枝电动推杆22连接在右机架1的上部，右修枝电动推杆22的驱动杆带孔铰接右修枝臂25且右修枝臂25的端部与右机架1转动连接，右修枝电机21固定连接在右机架1的上部。左管刀架23-1的一端与右机架1顶部转动连接，另一端与左修枝臂25-1固定连接，左柔性刀具24-1嵌入在左管刀架23-1内部且左管刀架23-1上开设有沿其长度方向延伸且约60度大小的条型开口，左柔性刀具24-1的一端伸出左管刀架23-1和右机架1顶部且与右修枝电机21的驱动轴通过联轴器连接，左柔性刀具24-1的另一端通过位于左管刀架23-1内侧的套杯29与左修枝臂25-1的端部柔性连接。右管刀架23的一端与左机架1-1顶部转动连接，另一端与右修枝臂25固定连接，右柔性刀具24嵌入在右管刀架23内部且右管刀架23上开设有沿其长度方向延伸且约60度大小的条型开口，右柔性刀具24的一端伸出右管刀架23和左机架1-1顶部且与左修枝电机21-1的驱动轴通过联轴器连接，右柔性刀具24的另一端通过位于右管刀架23内侧的套杯29与右修枝臂25的端部柔性连接。在左修枝电动推杆22-1和右修枝电动推杆22的推动下，左修枝臂25-1和右修枝臂25绕铰接于左机架1-1和右机架1顶部进行开合；在左修枝臂25-1和右修枝臂25的开合下，带动左管刀架23-1和右管刀架23的开合，进而带动左管刀架23-1和右管刀架23内的左柔性刀具24-1和右柔性刀具24开合。

如图8所示，本实施例的左柔性刀具24-1和右柔性刀具24结构相同，均包括钢丝绳41和若干个滚刀40，若干个滚刀40串接并套在钢丝绳41上从而形成左柔性刀具24-1或右柔性刀具24，若干个滚刀40与钢丝绳41是固定连接。左柔性刀具24-1和右柔性刀具24内的滚刀40上的刀头能通过钢管刀架上的条型开口贴合在待修剪树干上的树枝表面进而实现修枝动作。

如图9，本实施例中的右柔性刀具24端部的钢丝绳41通过联轴器26连接有轴段27，该轴段27的外部固定套设有轴套28，所述套杯29的内侧设有轴承槽且轴承槽内固定连接有轴承30的外圈，轴套28与轴承30的内圈固定连接，所述套杯29位于右管刀架23的端部内侧且套杯29能在右管刀架23的内侧轴向移动，套杯29的外侧端部通过拉簧31与右修枝臂25柔性连接，右管刀架23的端部通过紧定卡环32与右修枝臂25的端部固定连接。右管刀架23内套杯29端部的拉簧31勾于右修枝臂25上，使右管刀架23内的右柔性刀具24的滚刀贴合在待修剪树干上的树枝表面。

同理图9，本实施例中的左柔性刀具24-1端部的钢丝绳41通过联轴器26连接有轴段27，该轴段27的外部固定套设有轴套28，所述套杯29的内侧设有轴承槽且轴承槽内固定连接有轴承30的外圈，轴套28与轴承30的内圈固定连接，所述套杯29位于左管刀架23-1的端部内侧且套杯29能在左管刀架23-1的内侧轴向移动，套杯29的外侧端部通过拉簧31与左修枝臂25-1柔性连接，左管刀架23-1的端部通过紧定卡环32与左修枝臂25-1的端部固定连接。左管刀架23-1内套杯29端部的拉簧31勾于左修枝臂25-1上，使左管刀架23-1内的左柔性刀具24-1的滚刀贴合在待修剪树干的树枝的表面。

本实施例的拉簧31用于在机器人工作时，通过套杯29实现对左柔性刀具24-1或右柔性刀具24的实时拉紧。

如图2和图7所示，本实施例中，所述右机架1的右侧壁下部设有右支撑板36，所述右支撑板36上安装有电源35，电源35分别与左夹紧电动推杆4-1、右夹紧电动推杆4、左修枝电动推杆22-1、右修枝电动推杆22、攀爬电机13、左修枝电机21-1和右修枝电机21电连接。

本实施例中，所述左机架1-1的左侧壁上部设有左上部板33-1和左顶部板34-1，所述左顶部板34-1位于左上部板33-1上方，左修枝臂25-1一端通过旋转轴与左顶部板34-1和左上部板33-1转动连接且该端位于左顶部板34-1和左上部板33-1之间，左修枝电机21-1固定连接在左上部板33-1上；所述右管刀架23的一端与左顶部板34-1转动连接。右柔性刀具24的一端伸出右管刀架23和左顶部板34-1且与位于左上部板33-1上的左修枝电机21-1的驱动轴连接。右机架1的右侧壁上部设有右上部板33和右顶部板34，所述右顶部板34位于右上部板33上方，右修枝臂25一端通过旋转轴与右顶部板34转动连接且该端位于右顶部板34上方，右修枝电机21固定连接在右上部板33上；左管刀架23-1的一端与右顶部板34转动连接，左柔性刀具24-1的一端伸出左管刀架23-1和右顶部板34且与位于右上部板33上的右修枝电机21的驱动轴连接。

本实施例中，所述左管刀架23-1和右管刀架23均采用薄壁钢管刀架。所述左管刀架23-1和右管刀架23的下表面均设有多个连接板，每个连接板上均开设有多个并排的安装孔，连接板通过其中一个安装孔和螺栓连接轮子支架38的一端（如图7），轮子支架38的另一端转动连接有残枝调节轮39。将轮子支架38安装到连接板上不同的安装孔上时，可以调节残枝调节轮39的进深度，残枝调节轮39距离左管刀架23-1或右管刀架23越远，那么左管刀架23-1或右管刀架23内的柔性刀具的滚刀切割树干上的树枝时，预留的残枝长度越长。

本实施例的工作过程为：本实施例的左夹紧电动推杆4-1、右夹紧电动推杆4以及左修枝电动推杆22-1、右修枝电动推杆22在初始状态下处于张开左夹紧臂3-1、右夹紧臂和左修枝臂25-1、右修枝臂25，工作人员将树干37（如图10所示）套入爬树修枝机器人各臂内，启动各个电动推杆，左夹紧电动推杆4-1、右夹紧电动推杆4沿推杆轴向方向推动，带动左夹紧臂3-1、右夹紧臂3绕左固定夹紧臂板2-1、右固定夹紧臂板2转动，将左轮胎5-1、右轮胎5在左夹紧电动推杆4-1、右夹紧电动推杆4的驱动力下贴合树干37，夹紧树干37。左修枝电动推杆22-1、右修枝电动推杆22的末端连接的左修枝臂25-1、右修枝臂25在推杆推动力的作用下，修左修枝臂25-1、右修枝臂25绕其与左机架1-1的左顶部板34-1、右机架1的右顶部板34顶部的铰接轴向里旋转，同样的左管刀架23-1、右管刀架23在左修枝臂25-1、右修枝的带动下一起绕其与左机架1-1、右机架1顶部的旋转轴向内旋转，左管刀架23-1、右管刀架23下安装的残枝调节轮39贴合树干表面，残枝调节轮39与轮子支架38可以通过螺栓调节进深，控制预留残枝长度。启动攀爬电机13，驱动轮14旋转，履带11沿树干向上行走，与此同时启动左修枝电机21-1、右修枝电机21，左修枝电机21-1、右修枝电机21的输出轴分别穿入并连接左柔性刀具24-1的一端、右柔性刀具24的一端，左修枝电机21-1、右修枝电机21旋转工作，带动左柔性刀具24-1、右柔性刀具24工作，左柔性刀具24-1、右柔性刀具24的滚刀旋转，通过钢管刀架上的条型开口不断贴近树干37上的树枝，从而进行修剪。本实施例的左夹紧电动推杆4-1、右夹紧电动推杆4以及左修枝电动推杆22-1、右修枝电动推杆22始终处于工作状态，适应攀爬过程中树干37直径的变化，始终夹紧树干37。本实施例的机器人上还可以设置控制器，控制器无线连接外部的遥控器，通过外部的遥控器远程发送信号到控制器进而通过控制器控制各个电动推杆以及电机的工作，该远程控制方式采用现有技术，不在本实施例的保护范围内。本实施例中未明确的各结构组成部分均可用现有技术加以实现。

本技术的保护范围包括但不限于以上实施方式，本技术的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本技术的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于柔性刀具的爬树修枝机器人，其特征在于，包括左机架、右机架、爬树机构、抱合夹紧机构和修枝机构；

所述抱合夹紧机构包括左固定夹紧臂板、右固定夹紧臂板、左夹紧臂、右夹紧臂、左夹紧电动推杆、右夹紧电动推杆、左轮胎和右轮胎；左机架的左侧壁中部固定连接有左固定夹紧臂板，左夹紧电动推杆和左夹紧臂均铰接在左固定夹紧臂板上，左夹紧电动推杆的驱动杆末端与左夹紧臂一端铰接，左夹紧臂另一端转动连接有左轮胎；右机架的右侧壁中部固定连接有右固定夹紧臂板，右夹紧电动推杆和右夹紧臂均铰接在右固定夹紧臂板上，右夹紧电动推杆的驱动杆末端与右夹紧臂一端铰接，右夹紧臂另一端转动连接有右轮胎；

所述爬树机构包括履带、履带架、攀爬电机、驱动轮、张紧弹簧和张紧轮，履带架一端与左机架的右侧壁中部固定连接，另一端与右机架的左侧壁中部固定连接，履带架通过张紧弹簧连接张紧轮，攀爬电机固定连接在左机架上，攀爬电机的驱动轴通过齿轮组与驱动轮连接，履带套设在驱动轮和张紧轮上且履带架位于履带内侧中部；

所述修枝机构包括左修枝电动推杆、右修枝电动推杆、左管刀架、右管刀架、左柔性刀具、右柔性刀具、左修枝臂、右修枝臂、左修枝电机和右修枝电机；左修枝电动推杆连接在左机架的上部，左修枝电动推杆的驱动杆与左修枝臂铰接且左修枝臂的端部与左机架转动连接，左修枝电机连接在左机架的上部；右修枝电动推杆连接在右机架的上部，右修枝电动推杆的驱动杆与右修枝臂铰接且右修枝臂的端部与右机架转动连接，右修枝电机连接在右机架的上部；左管刀架的一端与右机架顶部转动连接，另一端与左修枝臂固定连接，左柔性刀具嵌入在左管刀架内部且左管刀架上开设有沿其长度方向延伸的条型开口，左柔性刀具的一端伸出左管刀架和右机架顶部且与右修枝电机的驱动轴连接，左柔性刀具的另一端通过位于左管刀架内侧的套杯与左修枝臂的端部柔性连接；右管刀架的一端与左机架顶部转动连接，另一端与右修枝臂固定连接，右柔性刀具嵌入在右管刀架内部且右管刀架上开设有沿其长度方向延伸的条型开口，右柔性刀具的一端伸出右管刀架和左机架顶部且与左修枝电机的驱动轴连接，右柔性刀具的另一端通过位于右管刀架内侧的套杯与右修枝臂的端部柔性连接。

2.根据权利要求1所述的基于柔性刀具的爬树修枝机器人，其特征在于，所述左固定夹紧臂板和右固定夹紧臂板结构相同，均包括十字板和两个相互平行设置的条状斜板，两个条状斜板的一端分别连接在十字板一端的顶部和底部；

所述左固定夹紧臂板的两个条状斜板的另一端与左夹紧臂中部铰接，左固定夹紧臂板的十字板另一端通过连接耳与左夹紧电动推杆的缸体端部铰接；左固定夹紧臂板的十字板通过螺栓固定连接在左机架的左侧壁中部；

所述右固定夹紧臂板的两个条状斜板的另一端与右夹紧臂中部铰接，右固定夹紧臂板的十字板另一端通过连接耳与右夹紧电动推杆的缸体端部铰接；右固定夹紧臂板的十字板通过螺栓固定连接在右机架的右侧壁中部。

3.根据权利要求2所述的基于柔性刀具的爬树修枝机器人，其特征在于，所述爬树机构还包括支重轮，所述支重轮位于履带内侧，支重轮中部设有支重轮轴，支重轮轴的两端分别与左机架和右机架转动连接；

所述履带架呈倒工字形，履带架的一端面、左机架和左固定夹紧臂板的十字板通过螺栓固定连接，履带架的另一端面、右机架和右固定夹紧臂板的十字板通过螺栓固定连接；

所述张紧轮中部设有张紧轮轴，履带架通过张紧弹簧与张紧轮轴连接，张紧轮轴的两端分别与左机架和右机架转动连接。

4.根据权利要求3所述的基于柔性刀具的爬树修枝机器人，其特征在于，所述左机架的左侧壁下部设有左支撑板，攀爬电机固定连接在左支撑板上，齿轮组包括小齿轮和大齿轮，攀爬电机的驱动轴穿过左机架侧壁且与小齿轮连接，小齿轮与大齿轮啮合，大齿轮中部和驱动轮中部通过同一根驱动轮轴连接，所述驱动轮轴的两端分别与左机架和右机架旋转连接，驱动轮轴的外表面与履带的内表面啮合且驱动轮轴用于驱动履带动作。

5.根据权利要求4所述的基于柔性刀具的爬树修枝机器人，其特征在于，所述右机架的右侧壁下部设有右支撑板，所述右支撑板上安装有电源，电源分别与左夹紧电动推杆、右夹紧电动推杆、左修枝电动推杆、右修枝电动推杆、攀爬电机、左修枝电机和右修枝电机电连接。

6.根据权利要求1所述的基于柔性刀具的爬树修枝机器人，其特征在于，所述左柔性刀具和右柔性刀具结构相同，均包括钢丝绳和若干个滚刀，若干个滚刀串接并固定在钢丝绳上从而形成左柔性刀具或右柔性刀具。

7.根据权利要求1所述的基于柔性刀具的爬树修枝机器人，其特征在于，所述左机架的左侧壁上部设有左上部板和左顶部板，所述左顶部板位于左上部板上方，左修枝臂一端通过旋转轴与左顶部板和左上部板转动连接，左修枝电机固定连接在左上部板上；所述右管刀架的一端与左顶部板转动连接，右柔性刀具的一端伸出右管刀架和左顶部板且与位于左上部板上的左修枝电机的驱动轴连接；右机架的右侧壁上部设有右上部板和右顶部板，所述右顶部板位于右上部板上方，右修枝臂一端通过旋转轴与右顶部板转动连接，右修枝电机固定连接在右上部板上；左管刀架的一端与右顶部板转动连接，左柔性刀具的一端伸出左管刀架和右顶部板且与位于右上部板上的右修枝电机的驱动轴连接。

8.根据权利要求7所述的基于柔性刀具的爬树修枝机器人，其特征在于，所述左柔性刀具的端部通过联轴器连接有轴段，该轴段的外部固定套设有轴套，所述套杯的内侧设有轴承槽且轴承槽内固定连接有轴承的外圈，轴套与轴承的内圈固定连接，所述套杯位于左管刀架的端部内侧且套杯能在左管刀架的内侧轴向移动，套杯端部通过拉簧与左修枝臂柔性连接，左管刀架的端部通过紧定卡环与左修枝臂的端部固定连接。

9.根据权利要求7所述的基于柔性刀具的爬树修枝机器人，其特征在于，所述右柔性刀具的端部通过联轴器连接有轴段，该轴段的外部固定套设有轴套，所述套杯的内侧设有轴承槽且轴承槽内固定连接有轴承的外圈，轴套与轴承的内圈固定连接，所述套杯位于右管刀架的端部内侧且套杯能在右管刀架的内侧轴向移动，套杯端部通过拉簧与右修枝臂柔性连接，右管刀架的端部通过紧定卡环与右修枝臂的端部固定连接。

10.根据权利要求1至9任一项所述的基于柔性刀具的爬树修枝机器人，其特征在于，所述左管刀架和右管刀架均采用钢管刀架；所述左管刀架和右管刀架的下表面均设有多个连接板，每个连接板上均开设有多个并排的安装孔，连接板通过安装孔连接有轮子支架的一端，轮子支架的另一端转动连接有残枝调节轮；

左夹紧电动推杆的驱动杆末端固定连接缓冲弹簧且缓冲弹簧另一端连接有弹簧导杆，该弹簧导杆与左夹紧臂的一端铰接；右夹紧电动推杆的驱动杆末端也固定连接缓冲弹簧且缓冲弹簧另一端连接有弹簧导杆，该弹簧导杆与右夹紧臂的一端铰接。

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