CN210610395U

CN210610395U - 一种可变形灌木修剪刀具

Info

Publication number: CN210610395U
Application number: CN201921302093.8U
Authority: CN
Inventors: 刘坤澎; 张鹏; 牛子杰; 王龙宁
Original assignee: Northwest A&F University
Current assignee: Northwest A&F University
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2029-08-13

Abstract

本实用新型涉及一种可变形灌木修剪刀具，其特征在于，包括依次连接的多段子刀具，相邻子刀具间通过舵机转动连接，首段子刀具通过舵机、联轴器与修剪电机的输出轴连接，所述各舵机、所述修剪电机分别与控制器连接；所述子刀具包括锯齿状定刀片、锯齿状动刀片和直流电机，所述锯齿状定刀片固定在刀架上，所述直流电机通过电机支架设置在所述刀架上，所述直流电机的输出轴与一体式曲柄滑块连接，所述一体式曲柄滑块与设置在所述锯齿状动刀片上的导轨配合以带动所述锯齿状动刀片贴合所述锯齿状定刀片发生来回错动，所述锯齿状动刀片与所述刀架之间还设置有错动导向机构。本实用新型自动化程度高、修剪准确高效、能适用于不同形状灌木的修剪。

Description

一种可变形灌木修剪刀具

技术领域

本实用新型属于园林农业机械技术领域，具体涉及一种可变形灌木修剪刀具。

背景技术

目前，用作绿化的立体灌木前景非常广阔，但其修剪仍然严重依赖人工操作，而且需经常找专业人员进行修剪、维护，不仅成本高昂，而且效率低下、浪费人力。随着农林机器人技术的发展，出现了用于灌木修剪的机器人，灌木修剪机器人的灌木修剪刀具是关键。本实用新型旨在设计一种用于灌木修剪机器人、可自行根据视觉识别结果进行调节的可变形灌木修剪刀具，以适应不同形状立体灌木的自动修剪，解决人工修剪成本高昂、浪费人力、效率低下等诸多问题及现有技术中灌木修剪机器人的灌木修剪刀具通用性差的问题。

实用新型内容

为了实现上述目的，本实用新型设计了一种可变形灌木修剪刀具。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种可变形灌木修剪刀具，包括依次连接的多段子刀具，相邻子刀具间通过舵机转动连接，首段子刀具通过舵机、联轴器与修剪电机的输出轴连接，所述各舵机、所述修剪电机分别与控制器连接；所述子刀具包括锯齿状定刀片、锯齿状动刀片和直流电机，所述锯齿状定刀片固定在刀架上，所述直流电机通过电机支架设置在所述刀架上，所述直流电机的输出轴与一体式曲柄滑块连接，所述一体式曲柄滑块与设置在所述锯齿状动刀片上的导轨配合以带动所述锯齿状动刀片贴合所述锯齿状定刀片发生来回错动，所述锯齿状动刀片与所述刀架之间还设置有错动导向机构。

进一步，所述锯齿状定刀片通过一对定位螺栓螺母副固定在所述刀架上，所述两定位螺栓螺母副对称设置在所述直流电机两旁且分别依次穿过所述电机支架上的过孔、所述锯齿状动刀片上的U形槽将所述锯齿状定刀片固定在所述刀架上；所述U形槽的槽深方向与所述锯齿状动刀片的错动方向一致，所述U形槽与相应的螺栓螺母副配合形成错动导向机构。

进一步，所述刀架是双层框架结构，所述电机支架作为所述刀架的上层，所述锯齿状定刀片和锯齿状动刀片设置在所述刀架的下层；所述直流电机的主轴穿过所述电机支架上的圆孔与所述一体式曲柄滑块相固连。

进一步，所述子刀具刀架的连接端还设置有相应的舵机支撑架以安装连接相应舵机。

进一步，所述各舵机的扭力大小不同；越靠近所述修剪电机，所述舵机的扭力越大。

进一步，所述子刀具有五段；所述联轴器通过大扭力舵机与所述首段子刀具连接；所述首段子刀具通过大扭力舵机与第二段子刀具连接；所述第二段子刀具通过中扭力舵机与第三段子刀具连接；所述第三段子刀具通过小扭力舵机与第四段子刀具连接；所述第四段子刀具通过小扭力舵机与末端子刀具连接。

工作时，灌木修剪机器人的视觉识别模块识别待修剪灌木，并将识别到的信息，比如待修剪灌木的形状、尺寸等信息传送给控制器；控制器根据接收到的信息控制可变形灌木修剪刀具的各舵机工作，将可变形灌木修剪刀具调整为需要的形状。

该可变形灌木修剪刀具具有以下有益效果：

（1）本实用新型可变现灌木修剪刀具，可自行根据视觉识别结果进行调节，显著提高了刀具的智能性与多功能性，从而可实现对多种形状立体灌木的精准修剪，具有自动化程度高、节省成本及人力、修剪准确高效、能适用于不同形状灌木的修剪等诸多优点。

（2）本实用新型中，锯齿状定刀片、锯齿状动刀片、一体式曲柄滑块、导轨、刀架、直流电机、定位螺栓螺母副构成了曲柄滑块机构，将直流电机的回转运动转化成了锯齿状定刀片与锯齿状动刀片之间的紧贴相对错动，从而实现了对灌木修剪动作的执行，结构紧凑巧妙。

（3）本实用新型中，刀具分段有利于实现刀具变形，控制刀具变形的各舵机的扭力大小不同，越靠近所述修剪电机，舵机的扭力越大，这种控制方案既节省成本又有利于控制。

附图说明

图1：本实用新型实施方式中可变形灌木修剪刀具的结构示意图（未工作）；

图2：本实用新型实施方式中子刀具的结构示意图；

图3：本实用新型实施方式中可变形灌木修剪刀具用于球形灌木修剪的工作示意图；

图4：本实用新型实施方式中可变形灌木修剪刀具用于圆柱形灌木修剪的工作示意图；

图5：本实用新型实施方式中可变形灌木修剪刀具用于圆锥形灌木修剪的工作示意图。

附图标记说明：

1—子刀具；11—锯齿状定刀片；12—锯齿状动刀片；13—一体式曲柄滑块；14—导轨；15—刀架；16—直流电机；17—定位螺栓螺母副；18—舵机支撑架Ⅰ；19—舵机支撑架Ⅱ；2—联轴器；3—舵机。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步说明：

图1至图5示出了本实用新型可变形灌木修剪刀具的具体实施方式。图1是本实施方式中可变形灌木修剪刀具的结构示意图；图2是本实施方式中子刀具的结构示意图；图3至图5是本实施方式中可变形灌木修剪刀具的工作示意图。

如图1和图2所示，本实施方式中的可变形灌木修剪刀具，包括依次连接的多段子刀具1，相邻子刀具1间通过舵机3转动连接，首段子刀具1通过舵机3、联轴器2与修剪电机的输出轴连接，各舵机3、修剪电机分别与控制器连接（修剪电机、控制器未画出）；子刀具1包括锯齿状定刀片11、锯齿状动刀片12和直流电机16，锯齿状定刀片11固定在刀架15上，直流电机16通过电机支架设置在刀架15上，直流电机16的输出轴与一体式曲柄滑块13连接，一体式曲柄滑块13与设置在锯齿状动刀片12上的导轨14配合以带动锯齿状动刀片12贴合锯齿状定刀片11发生来回错动，锯齿状动刀片12与刀架15之间还设置有错动导向机构。

具体地，锯齿状定刀片11固定在刀架15上远离直流电机16的一侧处，直流电机16通过电机支架设置在刀架15上，直流电机16的输出轴与一体式曲柄滑块13连接，一体式曲柄滑块13与设置在锯齿状动刀片12上的导轨14配合，正好顶住锯齿状动刀片12从而实现锯齿状定刀片11与锯齿状动刀片12的紧密贴合，同时带动锯齿状动刀片12相对锯齿状定刀片11发生来回错动，如图2所示。

优选地，锯齿状定刀片11通过一对定位螺栓螺母副17固定在刀架15上，两定位螺栓螺母副17对称设置在直流电机16两旁且分别依次穿过电机支架上的过孔、锯齿状动刀片12上的U形槽将锯齿状定刀片11固定在刀架15上；所述U形槽的槽深方向与锯齿状动刀片12的错动方向一致，所述U形槽与相应的螺栓螺母副17配合形成错动导向机构，如图2所示。

优选地，刀架15是双层框架结构，电机支架作为刀架15的上层，锯齿状定刀片11和锯齿状动刀片12设置在刀架15的下层；直流电机16的主轴穿过电机支架上的圆孔与一体式曲柄滑块13相固连，如图2所示。

优选地，子刀具1刀架15的连接端还设置有相应的舵机支撑架以连接安装相应的舵机3，如图2所示。具体地，子刀具1刀架15的那端设置舵机支撑架、设置什么样的舵机支撑架要根据子刀具1的具体安装位置来确定。比如，安装在中间部分的子刀具1，其刀架15的一端设置有舵机支撑架Ⅰ18，另一端设置有舵机支撑架Ⅱ19以连接安装相应的舵机3；而末端子刀具1仅有舵机支撑架Ⅱ19，如图1所示。

优选地，各舵机3的扭力大小不同；越靠近所述修剪电机，舵机3的扭力越大。

本实施例中，子刀具1有五段；联轴器2通过大扭力舵机与首段子刀具连接；首段子刀具通过大扭力舵机与第二段子刀具连接；第二段子刀具通过中扭力舵机与第三段子刀具连接；第三段子刀具通过小扭力舵机与第四段子刀具连接；第四段子刀具通过小扭力舵机与末端子刀具连接，如图1、图3、图4和图5所示。

工作时，灌木修剪机器人的视觉识别模块识别待修剪灌木，并将识别到的信息，比如待修剪灌木的形状、尺寸等信息传送给控制器；控制器根据接收到的信息控制可变形灌木修剪刀具的各舵机3工作，将可变形灌木修剪刀具调整为需要的形状，如图3、图4和图5所示，刀具形状可以分别适用于球形灌木、圆柱形灌木、圆锥形灌木的修剪。当然，刀具形状不仅仅局限于这三种。

本实用新型可变现灌木修剪刀具，可自行根据视觉识别结果进行调节，显著提高了刀具的智能性与多功能性，从而可实现对各种形状立体灌木的精准修剪，具有自动化程度高、节省成本及人力、修剪准确高效、能适用于不同形状灌木的修剪等诸多优点。

本实用新型中，锯齿状定刀片、锯齿状动刀片、一体式曲柄滑块、导轨、刀架、直流电机、定位螺栓螺母副构成了曲柄滑块机构，将直流电机的回转运动转化成了锯齿状定刀片与锯齿状动刀片之间的紧贴相对错动，从而实现了对灌木修剪动作的执行，结构紧凑巧妙。

本实用新型中，刀具分段有利于实现刀具变形，控制刀具变形的各舵机的扭力大小不同，越靠近所述修剪电机，舵机的扭力越大，这种控制方案既节省成本又有利于控制。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种可变形灌木修剪刀具，其特征在于，包括依次连接的多段子刀具，相邻子刀具间通过舵机转动连接，首段子刀具通过舵机、联轴器与修剪电机的输出轴连接，各所述舵机、所述修剪电机分别与控制器连接；所述子刀具包括锯齿状定刀片、锯齿状动刀片和直流电机，所述锯齿状定刀片固定在刀架上，所述直流电机通过电机支架设置在所述刀架上，所述直流电机的输出轴与一体式曲柄滑块连接，所述一体式曲柄滑块与设置在所述锯齿状动刀片上的导轨配合以带动所述锯齿状动刀片贴合所述锯齿状定刀片发生来回错动，所述锯齿状动刀片与所述刀架之间还设置有错动导向机构。

2.根据权利要求1所述的可变形灌木修剪刀具，其特征在于，所述锯齿状定刀片通过一对定位螺栓螺母副固定在所述刀架上，所述两定位螺栓螺母副对称设置在所述直流电机两旁且分别依次穿过所述电机支架上的过孔、所述锯齿状动刀片上的U形槽将所述锯齿状定刀片固定在所述刀架上；所述U形槽的槽深方向与所述锯齿状动刀片的错动方向一致，所述U形槽与相应的螺栓螺母副配合形成错动导向机构。

3.根据权利要求1所述的可变形灌木修剪刀具，其特征在于，所述刀架是双层框架结构，所述电机支架作为所述刀架的上层，所述锯齿状定刀片和锯齿状动刀片设置在所述刀架的下层；所述直流电机的主轴穿过所述电机支架上的圆孔与所述一体式曲柄滑块相固连。

4.根据权利要求1、2或3所述的可变形灌木修剪刀具，其特征在于，所述子刀具的刀架的连接端还设置有相应的舵机支撑架以安装连接相应舵机。

5.根据权利要求1、2或3所述的可变形灌木修剪刀具，其特征在于，所述各舵机的扭力大小不同；越靠近所述修剪电机，所述舵机的扭力越大。

6.根据权利要求4所述的可变形灌木修剪刀具，其特征在于，所述各舵机的扭力大小不同；越靠近所述修剪电机，所述舵机的扭力越大。

7.根据权利要求1、2、3或6所述的可变形灌木修剪刀具，其特征在于，所述子刀具有五段。