CN220307875U - 一种适应果树生长姿态的自动环剥机器人 - Google Patents

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罗海风
职震坤
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Abstract

本实用新型公开一种适应果树生长姿态的自动环剥机器人,包括:位置姿态调整机构,自动环剥机构;自动环剥机构安装于位置姿态调整机构之上;所述位置姿态调整机构主要包括小车、电动推杆、高度调节丝杠等,能根据果树生长姿态将自动环剥机构的平面与树干截面调整到一致;所述自动环剥机构主要包括电机、半环导轨、径向丝杠、激光传感器、环剥电锯等,对称安装的激光传感器在圆周运动过程中精确扫描果树树干轮廓,径向丝杠根据其轮廓信息控制环剥电锯的切割深度并完成环剥,本实用新型提高了环剥的精度和效率,降低了劳动强度。

Description

一种适应果树生长姿态的自动环剥机器人
技术领域
本实用新型涉及一种果树自动环剥机器人,更具体地说,特别涉及一种先根据果树生长姿态进行位置姿态调整,然后对果树进行自动环剥的机器人。
背景技术
果树环剥是在果树生长期内将其主干或者主枝干的韧皮部剥去一环,而不伤害其木质部的一种操作。果树通过环剥操作后,造成果树树干韧皮组织不能将营养运输至树木根部,环剥处的上部分营养被锁定在上半部分,光合作用的产物集中在树冠处,避免养分的浪费,从而帮助果树提高坐果率,并且减少落花落果的现象。环剥技术有效解决了果树坐果率低、产量低的问题,提高了果实的产量,增加了种植户的经济效益。
近年来,为了提高果树环剥效率,降低劳动强度和人工成本,已经设计研制相关的环剥刀具。常见的环剥刀具通常为手持的简易刀具,通常具有剪刀式的结构,如专利201721054010.9,该刀具首先利用上下两道刀刃将树皮切割至木质部部分,然后利用锯齿刀具,将树皮去除。手持环剥刀具带来了较大的人工成本,环剥效率以及环剥质量主要与操作人员的经验相关。专利202111136388.4提供一种手持的电动环剥刀,它主要包括刀具支架、刀具组件、第一把柄、抵接件、第二把柄和驱动组件。通过电机驱动刀具组件,切割树皮,能有效避免操作人员因对果树环剥施加压力产生体力上的消耗,从而减少工作强度,提高工作效率。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是,提供一种可以根据果树不同的生长姿态,对其进行自动环剥的机器人。
为解决上述技术问题,本实用新型一种适应果树生长姿态的自动环剥机器人予以实现的技术方案是,包括:位置姿态调整机构,自动环剥机构;自动环剥机构安装于位置姿态调整机构之上。
位置姿态调整机构包括:小车;固定安装于小车上的支撑架;安装于支撑架上的轴;安装于轴和支撑架间的电动推杆I;安装于轴的高度调节丝杠;安装于轴和高度调节丝杠间的电动推杆II;安装于高度调节丝杠的连接架。
自动环剥机构包括:电机连接架;安装于电机连接架的电机;通过轴系安装于电机的主动齿轮;安装于电机连接架的导轨连接架;安装于导轨连接架的半环导轨;安装于半环导轨的半环齿圈;对称安装在半环齿圈两端的径向丝杠I、径向丝杠II;分别安装在径向丝杠I、径向丝杠II上的激光传感器I、环剥电锯I和激光传感器II、环剥电锯II
本实用新型一种适应果树生长姿态的自动环剥机器人具有以下有益效果:
(1)该机器人的位置姿态调整机构可以将自动环剥机构调整到与果树生长姿态相适应的位置和姿态,进而保证自动环剥机构环剥面与果树截面保持一致,有利于提高环剥精确度
(2)该机器人的自动环剥机构通过齿轮啮合实现半环导轨环绕果树的旋转运动,在旋转运动过程中,对称安装在半环导轨两端的激光传感器完成对果树树干轮廓的扫描,获得其精确的轮廓曲线。对称安装在半环导轨两端的径向丝杠对环剥的深度进行精确控制,提高了环剥精度。径向丝杠驱动环剥电锯实现对果树树干的环剥操作,从而减少了人工环剥工作的劳动强度,提高了环剥的工作效率。
附图说明
图1是本实用新型一种适应果树生长姿态的自动环剥机器人的整体结构示意图;
图2是本实用新型一种适应果树生长姿态的自动环剥机器人自动环剥机构的结构示意图;
附图标记:
1-位置姿态调整机构 2-自动环剥机构 3-小车
4-支撑架 5-电动推杆I 6-高度调节丝杠
7-连接架 8-电动推杆II 9-轴
10-主动齿轮 11-电机连接架 12-电机
13-导轨连接架 14-半环导轨 15-径向丝杠I
16-激光传感器I 17-环剥电锯I 18-半环齿圈
19-环剥电锯II 20-激光传感器II 21-径向丝杠II
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型一种适应果树生长姿态的自动环剥机器人做出详细说明。
如图1所示,一种适应果树生长姿态的自动环剥机器人整体结构包括:位置姿态调整机构1,自动环剥机构2;自动环剥机构2安装于位置姿态调整机构1之上。
如图1所示,所述的位置姿态调整机构1包括:小车3;固定安装于小车3上的支撑架4;安装于支撑架4上的轴9;安装于轴9和支撑架4间的电动推杆I 5;安装于轴9的高度调节丝杠6;安装于轴9和高度调节丝杠6间的电动推杆II 8;安装于高度调节丝杠6的连接架7。
如图2所示,所述的自动环剥机构2包括:电机连接架11;安装于电机连接架11的电机12;通过轴系安装于电机12的主动齿轮10;安装在电机连接架11的导轨连接架13;安装于导轨连接架13的半环导轨14;安装于半环导轨的14的半环齿圈18;对称安装在半环齿圈18两端的径向丝杠I15、径向丝杠II 21;分别安装在径向丝杠I15、径向丝杠II 21上的激光传感器I16、环剥电锯I17和激光传感器II 20、环剥电锯II 19。下面将说明本实用新型一种适应果树生长姿态的自动环剥机器人的动作实施过程
1.位置姿态调整过程
图1中,将小车3移动至需要环剥果树的位置,调整小车3的位置使得果树树干位于半环导轨14的内部,控制高度调节丝杠6,从而将环剥机构2调整到果树需要环剥的高度。控制电动推杆I 5的伸缩长度从而调整自动环剥机构2在A方向上的旋转角度,控制电动推杆II 8的伸缩长度从而调整自动环剥机构2在B方向上的旋转角度。通过上述调整过程,使得环剥机构2中的半环导轨14的平面与果树树干环剥截面保持相对一致。
2.果树树干的环剥过程
果树树干环剥过程按照位置初始化、果树树干轮廓扫描、自动环剥、退刀过程进行。位置初始化:电机12驱动主动齿轮10旋转,通过齿轮啮合实现半环导轨14沿着D的方向旋转,使得径向丝杠I15中心线与主动齿轮10中心点重合。控制径向丝杠I15和径向丝杠II21将激光传感器I16、环剥电锯I17和激光传感器II 20、环剥电锯II 19分别移动到两端的固定位置完成位置的初始化。果树树干轮廓扫描:电机12驱动主动齿轮10旋转,通过齿轮啮合实现半环导轨14沿着与初始化方向相反的方向旋转,同时,打开激光传感器I16和激光传感器II 20在果树树干的对称位置进行轮廓扫描,当径向丝杠II 21中心线与主动齿轮10中心点完全重合时完成果树树干轮廓扫描。自动环剥:根据果树树干轮廓扫描信息计算得到环剥电锯I17和环剥电锯II 19中心点的运动轨迹。启动环剥电锯I 17和环剥电锯II 19,电机12驱动主动齿轮10旋转,通过齿轮啮合实现半环导轨14沿着果树树干轮廓扫描反方向旋转,径向丝杠I15和径向丝杠II 21根据计算得到的中心点运动轨迹分别驱动环剥电锯I17和环剥电锯II 19对果树树干进行环剥。径向丝杠I15的中心线与主动齿轮10中心点重合时完成环剥。退刀:径向丝杠I15和径向丝杠II 21分别驱动环剥电锯I17和环剥电锯II 19运动到两端固定位置,电机12驱动主动齿轮10,通过齿轮啮合实现半环导轨14沿着环剥反方向运动四分之一圆周,使半环导轨14开口向外,从而完成退刀过程。

Claims (1)

1.一种适应果树生长姿态的自动环剥机器人,包括:位置姿态调整机构(1),自动环剥机构(2);所述的位置姿态调整机构(1)包括:小车(3);固定安装于小车(3)上的支撑架(4);安装于支撑架(4)上的轴(9);安装于轴(9)和支撑架(4)间的电动推杆I(5);安装于轴(9)的高度调节丝杠(6);安装于轴(9)和高度调节丝杠(6)间的电动推杆II(8);安装于高度调节丝杠(6)的连接架(7);所述的自动环剥机构(2)包括:电机连接架(11);安装于电机连接架(11)的电机(12);通过轴系安装于电机(12)的主动齿轮(10);安装于电机连接架(11)的导轨连接架(13);安装于导轨连接架(13)的半环导轨(14);安装于半环导轨的(14)的半环齿圈(18);对称安装在半环齿圈(18)两端的径向丝杠I(15)、径向丝杠II(21);分别安装在径向丝杠I(15)、径向丝杠II(21)的激光传感器I(16)、环剥电锯I(17)和激光传感器II(20)、环剥电锯II(19);
其特征在于,所述的自动环剥机构(2)安装于位置姿态调整机构(1)之上。
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