一种爬树机器人的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种爬树机器人，包括控制系统和多个首尾相互转动连接成开环支撑架的支撑关节，分别位于所述开环支撑架的两端的所述支撑关节悬空的一端相互可拆卸连接，每个所述支撑关节上设置有两组相互对称的动力组件，所述动力组件包括连接在对应的所述支撑关节上的支架以及安装在所述支架上的爬行轮和爬行电机，所述爬行电机和所述爬行轮传动连接，所述爬行轮所在的平面和对应的所述支撑关节之间的夹角呈锐角，所述爬行电机和所述控制系统通讯连接。使用时爬行轮的行进方向和树干的轴向之间成一定角度倾斜，爬行轮和树干之间不易打滑，爬行速度也相对较快，树木养护效率相对较高、不会破坏树皮且负载相对较大。
【专利说明】
一种爬树机器人
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种机器人，尤其是一种爬树机器人。
【背景技术】
[0002]树木种植以后，经常性的养护管理是十分重要的，如对树木就行除害整形等。传统的树木养护管理工作通常是通过人工进行的，费时费力，且养护效率相对较低。
[0003]为此，部分树木养护管理单位使用爬树机器人来代替人工对树木进行养护管理，但是现有的爬树机器人一般是采用尖爪嵌入树干内的方式进行爬行，这种爬行方式会对破坏树皮，不利于树木的生产，且爬行速度较为缓慢，养护效率相对较低。
[0004]中国发明专利申请ZL201210041466.7公开了一种多种形状截面爬杆机器人，该机器人由机架与安装在机架上的一组爬升驱动组件构成;机架由机架主体、机架封闭边、封闭边转轴和插销组成，形成一个可开口的圆柱环;爬升驱动组件支架由紧定螺钉固定在机架上，浮动杆支架、丝杆、同步带传动和丝杆驱动电机装在爬升驱动组件支架上，丝杆驱动电机通过同步带传动带动丝杆转动，浮动杆支架可沿径向移动；用销轴将浮动杆装在浮动杆支架上，用驱动轮转轴将驱动轮装在浮动杆上，驱动轮由步进电机驱动。该机器人虽然不会破坏树皮，但由于其使用时驱动轮和树干的轴向平行，在重力和负载的作用下，驱动轮和树干之间容易打滑，能加装的养护工具相对较少；此外，该机器人适用的树干的直径是固定的，难以根据树径的大小进行调整，适用范围较小。
[0005]有鉴于此，本
【申请人】对爬树机器人的结构进行了深入的研究，遂有本案产生。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种树木养护效率相对较高、不会破坏树皮且负载相对较大的爬树机器人。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0008]—种爬树机器人，包括控制系统和多个首尾相互转动连接成开环支撑架的支撑关节，分别位于所述开环支撑架的两端的所述支撑关节悬空的一端相互可拆卸连接，每个所述支撑关节上设置有两组相互对称的动力组件，所述动力组件包括连接在对应的所述支撑关节上的支架以及安装在所述支架上的爬行轮和爬行电机，所述爬行电机和所述爬行轮传动连接，所述爬行轮所在的平面和对应的所述支撑关节之间的夹角呈锐角，所述爬行电机和所述控制系统通讯连接。
[0009]采用上述技术方案，由于爬行轮所在的平面和对应的支撑关节之间的夹角呈锐角，使用时爬行轮的行进方向和树干的轴向之间成一定角度倾斜，爬行轮和树干之间不易打滑，爬行速度也相对较快，树木养护效率相对较高、不会破坏树皮且负载相对较大。
[0010]此外，由于开环支撑架是通过多个支撑关节首尾相互转动连接形成的，使用时可以根据树干的直径调整开环支撑架的大小，适用范围相对较大。
[0011]作为本发明的一种改进，所述支架包括压紧弹簧、连接在对应的所述支撑关节上的固定架和与所述固定架转动连接的轮架，所述爬行轮和所述爬行电机分别安装在所述轮架上，所述轮架具有与所述固定架转动连接的转杆以及一端分别固定连接在所述转杆上的拉杆和支撑杆，所述爬行轮安装在所述支撑杆远离所述转杆的一端，所述压紧弹簧的一端与所述拉杆远离所述转杆的一端连接，另一端与固定架连接，且所述压紧弹簧和所述支撑杆位于所述拉杆的同一侧。通过上述改进，使得爬行轮可以更好的贴紧在树干上。
[0012]作为本发明的一种改进，所述支架通过万向铰接接头连接在对应的所述支撑关节上，每个所述支撑关节上还设置有两组用于驱动所述支架转动的转向组件，同一所述支撑关节上的所述转向组件和所述支架一对一配合。通过上述改进，使用者可以根据实际使用情况调整爬行轮和树干轴向之间的角度。
[0013]作为本发明的一种改进，所述转向组件包括转动连接在对应的所述支撑关节上的转向电机、与所述转向电机传动连接的丝杆、与所述丝杆配合的滑块和与所述滑块转动连接的连杆，所述连杆远离所述滑块的一端连接在所述支架上，所述转向电机和所述控制系统通讯连接。通过上述改进，简化了转向组件的结构，且不会影响动力组件的运行。
[0014]作为本发明的一种改进，每个所述支撑关节上还设置有两个一端连接在所述支撑关节上的拉簧，同一所述支撑关节上的所述拉簧和所述支架一对一配合，所述拉簧的另一端连接在对应的所述支架上。通过上述改进，确保爬行轮转向的过程中能够始终贴紧在树干上。
[0015]作为本发明的一种改进，所述开环支撑架上可拆卸连接有声音发生装置、农药喷射装置、摄像装置、烟雾发生装置和电动锯装置中的一种或两种以上的装置。通过上述改进，拓展了爬树机器人的功能。
[0016]作为本发明的一种改进，所述控制系统包括与手机兼容的无线通信模块。通过上述改进，便于通过手机控制爬树机器人，使用较为方便。
[0017]作为本发明的一种改进，所述开环支撑架的一端的所述支撑关节上开设有多个销孔，另一端的所述支撑关节上固定设置有与所述销孔配合的插销。通过上述改进，便于实现两个对应的支撑关节的可拆卸连接。
【附图说明】
[0018]图1为本发明爬树机器人的结构示意图，图中省略转向组件和拉簧；
[0019]图2为本发明爬树机器人的支架的结构示意图；
[0020]图3为本发明爬树机器人的转向组件的结构示意图；
[0021]图4为图3的侧视结构示意图。
[0022]各图中标示对应如下:
[0023]10-开环支撑架；11-支撑关节；
[0024]12-销孔；13-插销；
[0025]20-动力组件；21-支架；
[0026]22-爬行轮；23-压紧弹簧；
[0027]24-固定架；25-轮架；
[0028]25a-转杆；25b_ 拉杆；
[0029]25c-支撑杆；30-转向组件；
[0030]31-转向电机；32-丝杆；
[0031]33-滑块；34-连杆；
[0032]40-拉簧。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0034]如图1所示，本实施例提供的爬树机器人，包括控制系统(图中未示出)和多个首尾相互转动连接成开环支撑架10的支撑关节11，其中，控制系统包括与手机兼容的无线通信模块和与无线通讯模块通讯连接的Arduino控制器，无线通讯模块优选为HC-05蓝牙模块，该蓝牙模块采用CSR主流蓝牙芯片，蓝牙V3.0协议标准，与目前主流的手机完全兼容，便于使用者通过手机控制爬树机器人，使用较为方便。
[0035]支撑关节11的具体数量可以根据实际需要确定，在本实施例中，支撑关节11有三个。分别位于开环支撑架10的两端的支撑关节11悬空的一端相互可拆卸连接，具体的可拆卸连接方式可以为常规的方式，在本实施例中，开环支撑架10的一端的支撑关节11上开设有多个销孔12，另一端的支撑关节11上固定设置有与销孔12配合的插销13，通过将插销13穿插在销孔12上实现两个对应的支撑关节11之间的可拆卸连接。
[0036]每个支撑关节11上都设置有两组相互对称的动力组件20。动力组件20包括连接在对应的支撑关节11上的支架21以及安装在支架21上的爬行轮22和爬行电机(图中未示出)，爬行电机和控制系统中的Arduino控制器通讯连接，同时爬行电机和爬行轮22传动连接，具体的传动连接方式为常规的方式，如皮带连接或链条连接，此处不再详述。此外，爬行轮22所在的平面和对应的支撑关节11之间的夹角呈锐角，这样使用时，爬行轮22的行进方向和树干的轴向之间会成一定角度倾斜，整个爬行机器人撑螺旋状在树干上往上爬升，爬行轮22和树干之间不易打滑，爬行速度也相对较快，有助于提高树木养护效率，且负载相对较大。当然，使用时各个爬行轮22应相互平行。
[0037]为了确保爬行轮22在行进过程中始终贴合在树干上，如图2所示，在本实施例中，支架21包括压紧弹簧23、连接在对应的支撑关节11上的固定架24和与固定架24转动连接的轮架25，爬行轮22和爬行电机分别安装在轮架22上。轮架25具有与固定架24转动连接的转杆25a以及一端分别固定连接在转杆25a上的拉杆25b和支撑杆25c，爬行轮22安装在支撑杆25c远离转杆25a的一端，爬行电机在轮架22上的具体安装位置可以根据实际需要确定。
[0038]压紧弹簧23的一端与拉杆25b远离转杆25a的一端连接，另一端与固定架24连接，且压紧弹簧23和支撑杆25c位于拉杆25b的同一侧，这样在压紧弹簧23的作用下，爬行轮22可始终贴合在树干上。
[0039]优选的，在本实施例中，各支架21的固定架24分别通过万向铰接接头活动连接在对应的支撑关节11上，每个支撑关节11上还设置有两组用于驱动支架21转动的转向组件30，同一支撑关节11上的转向组件30和支架21—对一配合。如图3和图4所示，转向组件30包括机壳转动连接在对应的支撑关节11上的转向电机31、与转向电机31传动连接的丝杆32、与丝杆32配合的滑块33和与滑块33转动连接的连杆34，转向电机31也和控制系统中的Arduino控制器通讯连接，滑块33上固定连接有与丝杆32配合的丝杆螺母，连杆34远离滑块33的一端连接在支架21的固定架24上。这样丝杆32转动后滑块33可沿着丝杆32的长度方向滑动，然后通过连杆带动支架21的固定架24摆动，使得爬行轮22转向，进而使得爬行轮22相对于对应的支撑关节11的角度产生变化。
[0040]为了确保爬行轮22在转向的过程中也能始终贴紧在树干上，在本实施例中，每个支撑关节11上还设置有两个一端连接在支撑关节11上的拉簧40，同一支撑关节11上的拉簧40和支架21—对一配合，拉簧40未与支撑关节11连接的的另一端连接在对应的支架21的固定架24上。
[0041]此外，在本实施例中，开环支撑架10上可拆卸连接有声音发生装置、农药喷射装置、摄像装置、烟雾发生装置和电动锯装置中的一种或两种以上的装置(图中未示出)。声音发生装置可发出高频声音，用于驱离鸟类;农药喷射装置可喷射农药，用于杀灭树木上的害虫;摄像装置可拍摄视频，便于使用者观察树上的情况;烟雾发生装置可发出烟雾，也是用于杀灭树木上的害虫;电动锯装置可用于剪除树木上多余的枝体。
[0042]上面结合附图对本发明做了详细的说明，但是本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，本领域技术人员根据现有技术可以对本发明做出各种变形，如将上述实施例中的转向电机31和丝杆32变更为电动推杆等，这些都属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种爬树机器人，其特征在于，包括控制系统和多个首尾相互转动连接成开环支撑架的支撑关节，分别位于所述开环支撑架的两端的所述支撑关节悬空的一端相互可拆卸连接，每个所述支撑关节上设置有两组相互对称的动力组件，所述动力组件包括连接在对应的所述支撑关节上的支架以及安装在所述支架上的爬行轮和爬行电机，所述爬行电机和所述爬行轮传动连接，所述爬行轮所在的平面和对应的所述支撑关节之间的夹角呈锐角，所述爬行电机和所述控制系统通讯连接。2.如权利要求1所述的爬树机器人，其特征在于，所述支架包括压紧弹簧、连接在对应的所述支撑关节上的固定架和与所述固定架转动连接的轮架，所述爬行轮和所述爬行电机分别安装在所述轮架上，所述轮架具有与所述固定架转动连接的转杆以及一端分别固定连接在所述转杆上的拉杆和支撑杆，所述爬行轮安装在所述支撑杆远离所述转杆的一端，所述压紧弹簧的一端与所述拉杆远离所述转杆的一端连接，另一端与固定架连接，且所述压紧弹簧和所述支撑杆位于所述拉杆的同一侧。3.如权利要求1或2所述的爬树机器人，其特征在于，所述支架通过万向铰接接头连接在对应的所述支撑关节上，每个所述支撑关节上还设置有两组用于驱动所述支架转动的转向组件，同一所述支撑关节上的所述转向组件和所述支架一对一配合。4.如权利要求3所述的爬树机器人，其特征在于，所述转向组件包括转动连接在对应的所述支撑关节上的转向电机、与所述转向电机传动连接的丝杆、与所述丝杆配合的滑块和与所述滑块转动连接的连杆，所述连杆远离所述滑块的一端连接在所述支架上，所述转向电机和所述控制系统通讯连接。5.如权利要求4所述的爬树机器人，其特征在于，每个所述支撑关节上还设置有两个一端连接在所述支撑关节上的拉簧，同一所述支撑关节上的所述拉簧和所述支架一对一配合，所述拉簧的另一端连接在对应的所述支架上。6.如权利要求1、2、4或5所述的爬树机器人，其特征在于，所述开环支撑架上可拆卸连接有声音发生装置、农药喷射装置、摄像装置、烟雾发生装置和电动锯装置中的一种或两种以上的装置。7.如权利要求1、2、4或5所述的爬树机器人，其特征在于，所述控制系统包括与手机兼容的无线通信模块。8.如权利要求1、2、4或5所述的爬树机器人，其特征在于，所述开环支撑架的一端的所述支撑关节上开设有多个销孔，另一端的所述支撑关节上固定设置有与所述销孔配合的插销。
【文档编号】B62D57/024GK105947008SQ201610319519
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】唐厝, 黄欣, 杨利
【申请人】福建省泉州市第七中学