一種可傾式雙兩和單自由度變換自動化整枝伐樹機器人制造技術

一種可傾式雙兩和單自由度變換自動化整枝伐樹機器人，包括傳感器、舉升液壓缸、驅動電機、整枝伐木鋸部件、行走裝置、底盤、機架、驅動連桿、傳動連桿、三角架、輸出連桿、銷軸、液壓缸和虎克鉸。采用本發明專利技術能夠自動化智能化作業、全方位調節，并能夠在兩個雙自由度和一個單自由度三種不同構態間靈活變換變胞，具有大工作空間、高精度、動態穩定性高的特點，能夠在復雜環境下實現樹枝整枝、修剪和樹木伐樹、木材定尺寸分段截取自動化作業。

A tilting type double and two single degree of freedom robot automatic pruning trees transform

A tilting type double and two single degree of freedom robot automation transformation including sensors, pruning trees, lifting hydraulic cylinder, a driving motor, pruning clearing saws parts, walking device, chassis, rack, drive rod, a transmission rod, a tripod, output rod, pin, hydraulic cylinder and Hooke. The invention can intelligent automation operation, a full range of adjustment, and in two with two degrees of freedom and a single degree of freedom of three different configuration flexible transform metamorphic characteristics, with large working space, high precision, high dynamic stability, can realize the tree pruning, pruning and tree felling trees, wood the interception of automatic operation size segments in a complex environment.

【技術實現步驟摘要】
一種可傾式雙兩和單自由度變換自動化整枝伐樹機器人
本專利技術涉及機器人領域，特別是一種可傾式雙兩和單自由度變換自動化整枝伐樹機器人。
技術介紹
中國專利201610396453.X公布了一種伐木機器人，通過四個驅動輪的移動，實現切割的定位，工作精度和柔性低，運動空間小，只能實現伐木任務；中國專利201610419380.1公開了一種用于伐木機的全液壓自動伐木裝置，此伐木裝置由全液壓元件組成，其液壓元件精度要求高，液壓系統制造成本高，工作壽命不長，易漏油，也只能實現伐木任務；中國專利201210335835.3公開了一種伐樹截木一體機，此伐樹截木機，僅用于伐樹截木，不能用于樹木整枝、修剪，且此伐木機只能與工程機械配合使用；中國專利201310427637.4公開了一種電動植物整枝機，此植物整枝機，僅用于植物整枝，不能用于伐木、截木。現有伐樹機器人均沒有自動化作業功能。目前，尚未見有一種能夠自動化作業、全方位調節，并能夠在兩個兩自由度和一個單自由度間靈活變換變胞，其兼具大工作空間、高精度、低成本和養護簡單特征，并且動態穩定性高，又能具有樹木整枝、伐樹和分段截取功能的可傾式雙兩和單自由度變換自動化樹木整枝伐樹機器人的創新專利技術設計。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種可傾式雙兩和單自由度變換自動化整枝伐樹機器人，它能夠自動化作業、全方位調節，并能夠在兩個雙自由度和一個單自由度間靈活變換變胞，具有大工作空間、高精度、動態穩定性高的特點，對樹木進行整枝、伐樹和分段截取。本專利技術的技術方案是：一種可傾式雙兩和單自由度變換自動化整枝伐樹機器人，包括傳感器、舉升液壓缸、驅動電機、整枝伐木鋸部件、行走裝置、底盤、機架、驅動連桿、傳動連桿、三角架、輸出連桿、銷軸、液壓缸和虎克鉸，具體結構和連接關系為：所述傳感器包括角位移傳感器、距離傳感器和位移傳感器，所述角位移傳感器包括第一角位移傳感器、第二角位移傳感器和第三角位移傳感器，第一角位移傳感器與后搖桿下端固定連接，第二角位移傳感器與中搖桿下端固定連接，第三角位移傳感器與前搖桿下端固定連接；所述距離傳感器與整枝伐木鋸部件下端固定連接；所述位移傳感器與整枝伐木鋸部件固定連接；所述舉升液壓缸包括第一舉升液壓缸和第二舉升液壓缸，所述第一舉升液壓缸一端通過第十七銷軸與底盤連接，另一端通過第十八銷軸與機架連接，所述第二舉升液壓缸一端通過第十九銷軸與底盤連接，另一端通過第二十銷軸與機架連接，通過兩個舉升液壓缸的相互作用，即第一舉升液壓缸伸展，第二舉升液壓缸壓縮，或者相反，達到整機傾斜狀態，實現樹木整枝伐樹機器人機構的三維空間內的全方位調節；所述驅動電機包括第一驅動電機、第二驅動電機、第三驅動電機、第四驅動電機和第五驅動電機，第一驅動電機和機架固定連接，驅動后搖桿，第二驅動電機和機架固定連接，驅動中搖桿，第三驅動電機和機架固定連接，驅動前搖桿，第四驅動電機和電機支座固定連接，驅動曲柄，第五驅動電機和整枝伐木鋸部件固定連接，驅動絲桿；所述整枝伐木鋸部件包括刀鋸機構、下夾抱機構、滾輪、上夾抱機構和打枝刀，所述刀鋸機構在整枝伐木鋸部件的最下方，往上依次是下夾抱機構、滾輪、上夾抱機構和打枝刀，所述整枝伐木鋸部件通過轉動副與虎克鉸連接，整枝伐木鋸部件通過第二球副機構與液壓缸連接；所述刀鋸機構包括刀鋸、滑塊、導桿、第三連桿、第四連桿、曲柄、第四驅動電機、電機支座、絲桿和第五驅動電機，所述刀鋸和滑塊固定連接，滑塊和導桿通過圓柱副連接，所述第三連桿一端通過轉動副和滑塊連接，另一端通過轉動副和第四連桿連接，所述曲柄一端通過轉動副和第四連桿連接，另一端通過轉動副和第四驅動電機連接，所述電機支座和第四驅動電機固定連接，電機支座通過螺旋副和絲桿連接，所述第五驅動電機通過轉動副和絲桿連接；所述下夾抱機構包括螺桿、固定支座、第一連桿、活動支座、螺母和第二連桿，所述固定支座固定于整枝伐木鋸部件上，固定支座和活動支座通過螺桿連接，螺桿的一端連接螺母，所述第一連桿一端通過轉動副和固定支座連接，另一端通過轉動副和第二連桿連接，所述第二連桿一端通過轉動副和第一連桿連接，中部通過轉動副和活動支座連接；所述滾輪末端與原動機輸出軸連接，原動機與整枝伐木鋸部件固定連接，原動機設置于整枝伐木鋸部件內部，整枝伐木鋸部件有兩個滾輪，沿豎直中心線對稱分布與整枝伐木鋸部件兩側；所述上夾抱機構和下夾抱機構結構相同，其零部件和零部件之間的連接關系均相同；所述打枝刀設置于整枝伐木鋸部件上部，與整枝伐木鋸部件固定連接；所述行走裝置通過轉動副與底盤連接，所述底盤一端通過第十五銷軸與機架連接，另一端通過第十六銷軸與機架連接；所述驅動連桿包括前搖桿、中搖桿和后搖桿，所述前搖桿一端通過第九銷軸與機架連接，另一端通過第十三銷軸與前連桿連接，所述中搖桿一端通過第七銷軸與機架連接，另一端通過第五銷軸與中連桿、三角架連接，所述后搖桿一端通過第六銷軸與機架連接，另一端通過第四銷軸與后連桿連接；所述傳動連桿包括前連桿、支架桿、中連桿、后連桿和長桿，所述前連桿一端通過第十三銷軸與前搖桿連接，另一端通過第十一銷軸與支架桿連接，所述支架桿一端通過第八銷軸與機架連接，中部通過第十一銷軸與前連桿連接，另一端通過第十銷軸與長桿連接，所述中連桿一端通過第五銷軸與中搖桿、三角架連接，中部通過第二銷軸與三角架連接，另一端通過第一銷軸與輸出連桿連接，所述后連桿一端通過第四銷軸與后搖桿連接，另一端通過第三銷軸與長桿連接，所述長桿一端通過第三銷軸與后連桿連接，中部通過第十銷軸與支架桿連接，另一端通過第十二銷軸與輸出連桿連接；所述三角架一端通過第五銷軸與中搖桿、中連桿連接，另一端通過第二銷軸與中連桿連接；所述輸出連桿一端通過第一銷軸與中連桿連接，中部通過第十二銷軸與長桿連接，另一端通過第十四銷軸與虎克鉸連接，輸出連桿通過第一球副機構與液壓缸連接。所述銷軸包括第一銷軸、第二銷軸、第三銷軸、第四銷軸、第五銷軸、第六銷軸、第七銷軸、第八銷軸、第九銷軸、第十銷軸、第十一銷軸、第十二銷軸、第十三銷軸、第十四銷軸、第十五銷軸、第十六銷軸、第十七銷軸、第十八銷軸、第十九銷軸和第二十銷軸。所述驅動連桿全部運動時，三角架一端通過第五銷軸與中搖桿、中連桿連接，另一端通過第二銷軸與中連桿連接，實現十連桿兩自由度運動；驅動連桿全部運動時，三角架一端通過第五銷軸與中搖桿、中連桿連接，另一端第二銷軸與第三銷軸處于重疊位置時，實現十一連桿兩自由度運動；驅動連桿為前搖桿時，第三銷軸與第五銷軸處于重疊位置時，實現十連桿單自由度運動。本專利技術的突出優點在于：1.通過傳感器和可控驅動電機，實現自動化信息采集及控制，實現自動化樹木整枝、伐樹和木材定尺寸分段自動化智能化作業，工作效率較高。2.機身通過兩舉升液壓缸的相互作用全方位傾斜作業，有利于適應不同作業環境；并且能夠在兩個雙自由度和一個單自由度間靈活變換，靈活實現三種不同構態，機構在兩種兩自由度構態時，機構均具有柔性化的特點，更有效地增大了工作空間，并均可實現工作端高精確定位，機構單自由度時，機構穩定性較高，便于控制。林場作業時，因樹木生長形態復雜多變，該變構態樹木整枝伐樹機器人可在其復雜狀況下柔性靈活作業。3.能實現復雜動作，可在環境惡劣、地勢崎嶇的森林里進行樹木整枝、修剪，伐樹和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可傾式雙兩和單自由度變換自動化整枝伐樹機器人，包括傳感器、舉升液壓缸、驅動電機、整枝伐木鋸部件、行走裝置、底盤、機架、驅動連桿、傳動連桿、三角架、輸出連桿、銷軸、液壓缸和虎克鉸，其特征在于，具體結構和連接關系為：所述傳感器包括角位移傳感器、距離傳感器和位移傳感器，所述角位移傳感器包括第一角位移傳感器、第二角位移傳感器和第三角位移傳感器，第一角位移傳感器與后搖桿下端固定連接，第二角位移傳感器與中搖桿下端固定連接，第三角位移傳感器與前搖桿下端固定連接；所述距離傳感器與整枝伐木鋸部件下端固定連接；所述位移傳感器與整枝伐木鋸部件固定連接；所述舉升液壓缸包括第一舉升液壓缸和第二舉升液壓缸，所述第一舉升液壓缸一端通過第十七銷軸與底盤連接，另一端通過第十八銷軸與機架連接，所述第二舉升液壓缸一端通過第十九銷軸與底盤連接，另一端通過第二十銷軸與機架連接，通過兩個舉升液壓缸的相互作用，即第一舉升液壓缸伸展，第二舉升液壓缸壓縮，或者相反，達到整機傾斜狀態，實現樹木整枝伐樹機器人機構的三維空間內的全方位調節；所述驅動電機包括第一驅動電機、第二驅動電機、第三驅動電機、第四驅動電機和第五驅動電機，第一驅動電機和機架固定連接，驅動后搖桿，第二驅動電機和機架固定連接，驅動中搖桿，第三驅動電機和機架固定連接，驅動前搖桿，第四驅動電機和電機支座固定連接，驅動曲柄，第五驅動電機和整枝伐木鋸部件固定連接，驅動絲桿；所述整枝伐木鋸部件包括刀鋸機構、下夾抱機構、滾輪、上夾抱機構和打枝刀，所述刀鋸機構在整枝伐木鋸部件的最下方，往上依次是下夾抱機構、滾輪、上夾抱機構和打枝刀，所述整枝伐木鋸部件通過轉動副與虎克鉸連接，整枝伐木鋸部件通過第二球副機構與液壓缸連接；所述刀鋸機構包括刀鋸、滑塊、導桿、第三連桿、第四連桿、曲柄、第四驅動電機、電機支座、絲桿和第五驅動電機，所述刀鋸和滑塊固定連接，滑塊和導桿通過圓柱副連接，所述第三連桿一端通過轉動副和滑塊連接，另一端通過轉動副和第四連桿連接，所述曲柄一端通過轉動副和第四連桿連接，另一端通過轉動副和第四驅動電機連接，所述電機支座和第四驅動電機固定連接，電機支座通過螺旋副和絲桿連接，所述第五驅動電機通過轉動副和絲桿連接；所述下夾抱機構包括螺桿、固定支座、第一連桿、活動支座、螺母和第二連桿，所述固定支座固定于整枝伐木鋸部件上，固定支座和活動支座通過螺桿連接，螺桿的一端連接螺母，所述第一連桿一端通過轉動副和固定支座連接，另一端通過轉動副和第二連桿連接，所述第二連桿一端通過轉動副和第一連桿連接，中部通過轉動副和活動支座連接；所述滾輪末端與原動機輸出軸連接，原動機與整枝伐木鋸部件固定連接，原動機設置于整枝伐木鋸部件內部，整枝伐木鋸部件有兩個滾輪，沿豎直中心線對稱分布與整枝伐木鋸部件兩側；所述上夾抱機構和下夾抱機構結構相同，其零部件和零部件之間的連接關系均相同；所述打枝刀設置于整枝伐木鋸部件上部，與整枝伐木鋸部件固定連接；所述行走裝置通過轉動副與底盤連接，所述底盤一端通過第十五銷軸與機架連接，另一端通過第十六銷軸與機架連接；所述驅動連桿包括前搖桿、中搖桿和后搖桿，所述前搖桿一端通過第九銷軸與機架連接，另一端通過第十三銷軸與前連桿連接，所述中搖桿一端通過第七銷軸與機架連接，另一端通過第五銷軸與中連桿、三角架連接，所述后搖桿一端通過第六銷軸與機架連接，另一端通過第四銷軸與后連桿連接；所述傳動連桿包括前連桿、支架桿、中連桿、后連桿和長桿，所述前連桿一端通過第十三銷軸與前搖桿連接，另一端通過第十一銷軸與支架桿連接，所述支架桿一端通過第八銷軸與機架連接，中部通過第十一銷軸與前連桿連接，另一端通過第十銷軸與長桿連接，所述中連桿一端通過第五銷軸與中搖桿、三角架連接，中部通過第二銷軸與三角架連接，另一端通過第一銷軸與輸出連桿連接，所述后連桿一端通過第四銷軸與后搖桿連接，另一端通過第三銷軸與長桿連接，所述長桿一端通過第三銷軸與后連桿連接，中部通過第十銷軸與支架桿連接，另一端通過第十二銷軸與輸出連桿連接；所述三角架一端通過第五銷軸與中搖桿、中連桿連接，另一端通過第二銷軸與中連桿連接；所述輸出連桿一端通過第一銷軸與中連桿連接，中部通過第十二銷軸與長桿連接，另一端通過第十四銷軸與虎克鉸連接，輸出連桿通過第一球副機構與液壓缸連接。...

【技術特征摘要】
1.一種可傾式雙兩和單自由度變換自動化整枝伐樹機器人，包括傳感器、舉升液壓缸、驅動電機、整枝伐木鋸部件、行走裝置、底盤、機架、驅動連桿、傳動連桿、三角架、輸出連桿、銷軸、液壓缸和虎克鉸，其特征在于，具體結構和連接關系為：所述傳感器包括角位移傳感器、距離傳感器和位移傳感器，所述角位移傳感器包括第一角位移傳感器、第二角位移傳感器和第三角位移傳感器，第一角位移傳感器與后搖桿下端固定連接，第二角位移傳感器與中搖桿下端固定連接，第三角位移傳感器與前搖桿下端固定連接；所述距離傳感器與整枝伐木鋸部件下端固定連接；所述位移傳感器與整枝伐木鋸部件固定連接；所述舉升液壓缸包括第一舉升液壓缸和第二舉升液壓缸，所述第一舉升液壓缸一端通過第十七銷軸與底盤連接，另一端通過第十八銷軸與機架連接，所述第二舉升液壓缸一端通過第十九銷軸與底盤連接，另一端通過第二十銷軸與機架連接，通過兩個舉升液壓缸的相互作用，即第一舉升液壓缸伸展，第二舉升液壓缸壓縮，或者相反，達到整機傾斜狀態，實現樹木整枝伐樹機器人機構的三維空間內的全方位調節；所述驅動電機包括第一驅動電機、第二驅動電機、第三驅動電機、第四驅動電機和第五驅動電機，第一驅動電機和機架固定連接，驅動后搖桿，第二驅動電機和機架固定連接，驅動中搖桿，第三驅動電機和機架固定連接，驅動前搖桿，第四驅動電機和電機支座固定連接，驅動曲柄，第五驅動電機和整枝伐木鋸部件固定連接，驅動絲桿；所述整枝伐木鋸部件包括刀鋸機構、下夾抱機構、滾輪、上夾抱機構和打枝刀，所述刀鋸機構在整枝伐木鋸部件的最下方，往上依次是下夾抱機構、滾輪、上夾抱機構和打枝刀，所述整枝伐木鋸部件通過轉動副與虎克鉸連接，整枝伐木鋸部件通過第二球副機構與液壓缸連接；所述刀鋸機構包括刀鋸、滑塊、導桿、第三連桿、第四連桿、曲柄、第四驅動電機、電機支座、絲桿和第五驅動電機，所述刀鋸和滑塊固定連接，滑塊和導桿通過圓柱副連接，所述第三連桿一端通過轉動副和滑塊連接，另一端通過轉動副和第四連桿連接，所述曲柄一端通過轉動副和第四連桿連接，另一端通過轉動副和第四驅動電機連接，所述電機支座和第四驅動電機固定連接，電機支座通過螺旋副和絲桿連接，所述第五驅動電機通過轉動副和絲桿連接；所述下夾抱機構包括螺桿、固定支座、第一連桿、活動支座、螺母和第二連桿，所述固定支座固定于整枝伐木鋸部件上，固定支座和活動支座通過螺桿連接，螺桿的一端連接螺母，所述第一連桿一端通過轉動副和固定支座連接，另一端通過轉動副和第二連桿連接，所述第二連桿一端通過轉動副和第一連桿連接，中部通過轉動副和活動支座...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王汝貴，孫家興，袁吉偉，黃慕華，陳輝慶，
申請(專利權)人：廣西大學，
類型：發明
國別省市：廣西,45