一种智能园林除草机器人的制作方法

本发明涉及园林管理机械设备技术领域，特别涉及一种智能园林除草机器人。

背景技术：

在园林的建设与维护的过程中，除草是一项繁重的任务，传统的除草的方法一般为喷洒除草剂、人工除草或者使用除草机等设备进行除草，然而喷洒农药对环境、作物和花草都有相当大的伤害，人工除草又耗费了大量的劳动力，于是除草机的应用越来越广泛，但是传统的除草机不能去除杂草的根，杂草的生命力非常旺盛，因此工作量也相当大。如申请号为201710015680.8的《一种除草机》，包括机体和安装在机体下方的行走轮，位于机体前端的下方设置有刀架，刀架的前端固定连接有朝向斜下方延伸的铲刀片，刀架的左右两侧均设置有刀架摆动机构和刀架驱动机构，刀架摆动机构包括至少两根沿前后方向间隔且平行设置的摇杆，摇杆的两端分别铰接连接在机体和刀架上，刀架驱动机构包括曲柄连杆结构，曲柄连杆机构包括转动连接在机体上的曲柄和与曲柄另一端铰接连接的连杆，连杆的另一端铰接连接在刀架上且能够驱动刀架作摇摆运动，机体上还固定连接有动力装置且能够驱动曲柄转动。虽然该发明能够破坏杂草的根部，使杂草不容易再复长，但需要人工操作，智能化程度不够，不能适应坡道、洼地等恶劣的地理环境。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种智能园林除草机器人，自动化程度高，体积小巧，运转灵活。

本发明采取的技术方案为：一种智能园林除草机器人，其特征在于：包括四个车轮、四个第一步进电机、四个第一伺服电机、四个第一伸缩缸、铰接头、铰接座、四个第一电缸、第一底板、第二底板、转动架、四个机械臂、四个机械钳、第一齿轮、第二伺服电机、锥桶、粉碎组件、进料桶、叶片、第二步进电机，所述第一底板为矩形，在其四个侧面上各设有一个悬臂梁，四个第一伸缩缸竖直向下分别在固定安装在四个悬臂梁的顶端，四个第一伺服电机竖直向下分别固定安装在四个第一伸缩缸的伸缩杆顶端，四个第一步进电机分别水平固定在四个第一伺服电机的电机轴上，四个车轮的侧面分别与四个第一步进电机的电机轴同心固定安装；

所述铰接座竖直向上固定安装在第一底板上表面中心处，铰接头顶端与第二底板的底面中心处固定连接，铰接头下部以球铰的方式转动安装在铰接座中，四个第一电缸的伸缩杆顶部分别通过球铰铰接在铰接头四个侧面的中部，四个第一电缸的底部分别通过球铰铰接在第一底板上；

所述转动架为圆环状，其内侧面中部设有导槽，在转动架内侧面的上部设有内齿轮，转动架转动安装在第二底板上，四个机械臂均布固定安装在转动架外侧面上，四个机械钳底部分别固定安装在四个机械臂顶端；

所述锥桶为倒梯形结构，在其前侧面底部设有矩形通孔，在其后侧面底部设有圆形通孔，锥桶竖直固定安装在第二底板上表面中部，叶片同心固定安装在第二步进电机的电机轴上，第二步进电机水平固定安装在锥桶后侧面底部，并使叶片同心配合在锥桶后侧面底部设有圆形通孔中，第二伺服电机竖直向下固定安装在锥桶右侧面中部，第一齿轮同心固定安装在第二伺服电机的电机轴上，并与转动架内侧面上的内齿轮啮合，粉碎组件固定安装在锥桶上表面，进料桶固定安装在粉碎组件上表面；

所述机械臂包括两个并联机构、两个第二伸缩缸、两个第三伺服电机，其中一个并联机构、一个第二伸缩缸和一个第三伺服电机分为一组，每组中的第二伸缩缸固定安装在并联机构上表面，每组中的第三伺服电机固定安装在两个第二伸缩缸的伸缩杆顶部，然后第一组中的并联机构底面同心固定安装在第二组中的第三伺服电机的电机轴上；

所述并联机构包括两个第三底板、六个第二电缸，所述第三底板为圆盘状，上表面沿周向均匀设有三组球座，每组包括两个球铰座，六个第二电缸每两个一组，每组两个第二电缸的底部分别通过球铰安装在其中一个第三底板上表面对应的球座中，每组两个第二电缸的伸缩杆顶端分别通过球铰铰接安装在另一个第三底板下表面对应的球座中；

所述机械钳包括底架、气缸、中心板、两个连杆、两个爪，气缸底部固定安装在底架内部的中心处，其伸缩杆穿过底架上端的孔后与中心板固定在一起，在中心板周边均布两个铰接架，两个爪的内侧一端分别铰接在中心板周边的两个铰接架上，两个连杆一端分别铰接在底架两个侧面中部的中间位置，另一端分别铰接在两个爪下端部；

所述粉碎组件包括框架、两个第二齿轮、第三步进电机、两个光轴、十四个刀片组，框架为空心四棱柱，两个光轴分别间隔一定距离水平转动安装在框架前后两壁上，每个刀片组包含四个刀片，刀片沿光轴周向均布，十四个刀片组每七个一组，两组分别沿轴向均匀固定安装在两个光轴上，且两组刀片组分别交错安装。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：本发明使用球铰接、电缸来联接第一底板和第二底板，使本发明能够在坡道、低洼等恶劣地理环境下时刻保证机身的平衡，并起到良好的减震作用，使得本发明在各种地理环境下行走自如；采用四个独立的机械臂、机械钳进行拔草工作，效率高，自由度高，对于一些比较低矮和比较高大的杂草也能达到很好的除草效果；采用粉碎组件将杂草粉碎后吹出，碎杂草经过微生物分解会变成废料，从而更加节能环保。

附图说明

图1为本发明整体装配的立体结构示意图。

图2为本发明整体装配另一角度的立体结构示意图。

图3为本发明局部装配的立体结构示意图。

图4为本发明机械臂的立体结构示意图。

图5为本发明并联机构的立体结构示意图。

图6为本发明机械钳的立体结构示意图。

图7为本发明粉碎组件的立体结构示意图。

图8为本发明转动架的立体结构示意图。

附图标号：1-车轮；2-第一步进电机；3-第一伺服电机；4-第一伸缩缸；5-铰接头；6-铰接座；7-第一电缸；8-第一底板；9-第二底板；10-转动架；11-机械臂；12-机械钳；13-第一齿轮；14-第二伺服电机；15-锥桶；16-粉碎组件；17-进料桶；18-叶片；19-第二步进电机；

1101-并联机构；1102-第二伸缩缸；1103-第三伺服电机；

11011-第三底板；11012-第二电缸；

1201-底架；1202-气缸；1203-中心板；1204-连杆；1205-爪；

1601-框架；1602-第二齿轮；1603-第三步进电机；1604-光轴；1605-刀片组。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示的一种智能园林除草机器人，其特征在于：包括四个车轮1、四个第一步进电机2、四个第一伺服电机3、四个第一伸缩缸4、铰接头5、铰接座6、四个第一电缸7、第一底板8、第二底板9、转动架10、四个机械臂11、四个机械钳12、第一齿轮13、第二伺服电机14、锥桶15、粉碎组件16、进料桶17、叶片18、第二步进电机19，所述第一底板8为矩形，在其四个侧面上各设有一个悬臂梁，四个第一伸缩缸4竖直向下分别在固定安装在四个悬臂梁的顶端，四个第一伺服电机3竖直向下分别固定安装在四个第一伸缩缸4的伸缩杆顶端，四个第一步进电机2分别水平固定在四个第一伺服电机3的电机轴上，四个车轮1的侧面分别与四个第一步进电机2的电机轴同心固定安装；

所述铰接座6竖直向上固定安装在第一底板8上表面中心处，铰接头5顶端与第二底板9的底面中心处固定连接，铰接头5下部以球铰的方式转动安装在铰接座6中，四个第一电缸7的伸缩杆顶部分别通过球铰铰接在铰接头5四个侧面的中部，四个第一电缸7的底部分别通过球铰铰接在第一底板8上；

所述转动架10为圆环状，其内侧面中部设有导槽，在转动架10内侧面的上部设有内齿轮，转动架10转动安装在第二底板9上，四个机械臂11均布固定安装在转动架10外侧面上，四个机械钳12底部分别固定安装在四个机械臂11顶端；

所述锥桶15为倒梯形结构，在其前侧面底部设有矩形通孔，在其后侧面底部设有圆形通孔，锥桶15竖直固定安装在第二底板9上表面中部，叶片18同心固定安装在第二步进电机19的电机轴上，第二步进电机19水平固定安装在锥桶15后侧面底部，并使叶片18同心配合在锥桶15后侧面底部设有圆形通孔中，第二伺服电机14竖直向下固定安装在锥桶15右侧面中部，第一齿轮13同心固定安装在第二伺服电机14的电机轴上，并与转动架10内侧面上的内齿轮啮合，粉碎组件16固定安装在锥桶15上表面，进料桶17固定安装在粉碎组件16上表面；

所述机械臂11包括两个并联机构1101、两个第二伸缩缸1102、两个第三伺服电机1103，其中一个并联机构1101、一个第二伸缩缸1102和一个第三伺服电机1103分为一组，每组中的第二伸缩缸1102固定安装在并联机构1101上表面，每组中的第三伺服电机1103固定安装在两个第二伸缩缸1102的伸缩杆顶部，然后第一组中的并联机构1101底面同心固定安装在第二组中的第三伺服电机1103的电机轴上；

所述并联机构1101包括两个第三底板11011、六个第二电缸11012，所述第三底板11011为圆盘状，上表面沿周向均匀设有三组球座，每组包括两个球铰座，六个第二电缸11012每两个一组，每组两个第二电缸11012的底部分别通过球铰安装在其中一个第三底板11011上表面对应的球座中，每组两个第二电缸11012的伸缩杆顶端分别通过球铰铰接安装在另一个第三底板11011下表面对应的球座中；

所述机械钳12包括底架1201、气缸1202、中心板1203、两个连杆1204、两个爪1205，气缸1202底部固定安装在底架1201内部的中心处，其伸缩杆穿过底架1201上端的孔后与中心板1203固定在一起，在中心板1203周边均布两个铰接架，两个爪1205的内侧一端分别铰接在中心板1203周边的两个铰接架上，两个连杆1204一端分别铰接在底架1201两个侧面中部的中间位置，另一端分别铰接在两个爪1205下端部；

所述粉碎组件16包括框架1601、两个第二齿轮1602、第三步进电机1603、两个光轴1604、十四个刀片组1605，框架1601为空心四棱柱，两个光轴1604分别间隔一定距离水平转动安装在框架1601前后两壁上，每个刀片组1605包含四个刀片，刀片沿光轴1604周向均布，十四个刀片组1605每七个一组，两组分别沿轴向均匀固定安装在两个光轴1604上，且两组刀片组1605分别交错安装。

本发明工作原理为：首先四个第一步进电机2、四个第一伺服电机3工作，使本发明行走至除草区域，当遇到障碍物时，四个第一伸缩缸4工作，抬高第一底板8，越过障碍，当遇到坡道或者低洼地带，四个第一电缸7工作，使在第一底板8在倾斜的情况下，第二底板9能够时刻保持水平，从而不影响本发明机身的工作，能够使本发明工作在各种恶劣的地理环境下工作；四个独立的机械臂11有很高的自由度，能够灵活高效地带动四个机械钳12对本发明周围的杂草进行处理，第二伺服电机14带动转动架10可以旋转任意角度，使得本发明的机械臂能够灵活地处理周边的杂草；机械臂11联动将机械钳12带动至杂草旁，气缸1201工作，使两个爪1205抓紧杂草植株，然后机械臂11带动机械钳12将其连根拔出，然后机械臂11带动机械钳12将杂草放进进料桶17，同时第三步进电机1603工作，带动刀片组1605旋转，将杂草打碎，碎草落入锥桶15，然后第二步进电机19带动叶片18旋转，将碎草从锥桶15前侧面底部设有的矩形通孔吹出，从而达到杂草还田的目的。