专利名称：一种六自由度绿篱苗木修剪机械手的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于道路绿化带修剪、景观苗木造型的六自由度绿篱苗木修剪机 械手。
背景技术：
目前，对城市公园、道路绿化带、景观苗木造型以及高速公路上绿化植物的修剪整 型主要是依靠工人的作业经验和使用各种绿篱修剪机，其中使用较为普遍的是手推式或背 负式修剪机，该类机器重量约为5-10公斤，作业时操作者一直处于持重状态，尤其是修剪 低位或高位绿篱时，操作者还必须弯腰或举起修剪机进行，劳动强度比较大，而且工作时机 器产生的振动和噪音也较大，长时间操作不利于身体健康；另外，该机完全凭借操作者的修 剪技术和责任心来确保修剪的平整度及造型效果，不仅增添了工作难度，修剪质量也难以 保证。据统计，一个有经验的员工，每小时只能修剪约50 60平方符合修剪质量要求的绿 篱，而修剪一个半圆或圆球造型约需20 30分钟才能完成，费力且效率低；特别是城市道 路两侧或高速公路上长达几十公里甚至上百公里的隔离绿化带，也大多是采用人工修剪的 方式，每次养护都需要投入大量的人力物力，修剪工作量大，而且存在人身危险。鉴于上述 情况，近年来，人们对修剪机的结构进行了许多改进，出现了车载式修剪机，很好地改善了 工人的劳动强度。中国专利200820034691介绍了一种手推式草坪修剪机，上把手、下把手和机壳连 接在一起，车轮组件通过支撑板安装连接在机壳上；张紧轮传动组件和发动机组件分别安 装在机壳上；工作头组件安装在机壳的前下底板上；有机玻璃护板安装在机壳前端。本手 推式草坪修剪机修剪草坪效率高，一人手推操作即可。中国专利02239477介绍一种用于修剪树枝的背负式可调高枝修剪机，由动力、背 架、软轴、伸缩杆、锯片等组成。工作时，动力通过软轴、锥齿轮带动锯片旋转而切割树枝。调 整伸缩杆可切割6米以下Φ 150mm粗的树枝。中国专利02158332介绍了一种组合式万能自动绿色修剪机。它主要包括电动脚 踩两用三轮车，立柱、机体和手握式造型器。用动力镍氢电池为全机的动力。在三轮车一侧 设导向轮、拉力弹簧，实现自动延路牙石前进。在三角架和前叉上设选角盘、定向孔和可接 收遥控指令的微型电机，以确定或遥控选理前进方向。在立柱底部用液压使机体升降。电 机通过传动带、蜗杆、蜗轮、主齿轮、选择齿轮、定向齿轮、内齿齿轮、螺旋管、滑板、三角杆、 杠杆、直角叉、游块的协调配合完成刀片往返动作；通过管轴、游轴和传动索的相互配合完 成动刀片旋转动作。造型器有两种刀片，一种圆盘式是修剪阔叶树用的，一种梳齿型长条刀 片是修剪针叶树用的。在变角弯头和造型器总程内都采用索传动解决其可以任意弯曲。此 机可修剪任意形状。实现无人操作。中国专利200620130380介绍了一种车载式机械手型修剪机，包括可固定于牵引 车辆上的折叠式升降机械臂，在工作时，该机械臂的前臂展开呈水平状态，在前臂的前端固 装有由一水平回转机构驱使的可在水平面上做回转运动的水平机械臂，该水平机械臂有一可在水平面上伸缩移动的水平移位臂，水平移位臂的前端设有修剪机械手。本机可在机动 车辆牵引下，通过控制系统发出指令驱动各运动机构实现对高速公路中央及道路两侧的绿 化隔离带及一些具有几何造型的绿化植物进行修剪及整形，作业安全，自动化程度高，操作 简单，修剪效率高；绿篱的水平面、垂直面和绿篱表面的平整度以及植物的几何造型均由本 机自动控制，所以修剪质量有保障。上述公开文献报道的修剪方式仍然存在一些不足之处，前两种劳动强度大、体力 劳动繁重，效率低。第三种设备结构复杂、控制系统不易实现、成本高，而且修剪质量不太理 想。第四种虽功能较多，但对修剪条件的适应能力有限，如较难适应较高的圆柱、圆锥面修 剪，且控制方式较复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种六自由度绿篱苗木修剪机械手，它能够实现道路绿化 带、园林景观树木的多种造型模式修剪，修剪过程自动完成，自动化程度高，并且劳动强度 低、工作效率高。为实现上述目的，本发明的技术方案是一种六自由度绿篱苗木修剪机械手，包括主回转机构、修剪刀总成，其特征在于， 该机械手还设有固定于牵引车辆上的支撑机构，主回转机构固定在支撑机构的前端，主回 转机构的输出轴线为竖直方向，主回转机构的输出端与水平机械臂固定连接，水平机械臂 的前端设有竖直机械臂，竖直机械臂的前端设有修剪刀总成，修剪刀总成与竖直机械臂间 通过腕关节连接，控制系统采用以ARM系列处理器为核心的控制模块。所述主回转机构固装在支撑机构的伸缩部件前端，且能随其伸出或缩回，主回转 机构包括电滑环，滑环内孔穿有由电机驱动的主回转轴，主回转轴下端固装水平机械臂的 后臂。所述修剪刀总成包括修剪刀组和修剪动力电机；所述修剪刀组为齿形往复运动式 修剪刀，修剪动力电机驱动刀具的往复运动。所述支撑机构包括底座、旋转部件、升降部件和伸缩部件，底座固定于牵引车辆 上，底座上设有以旋转动力电机驱动的旋转部件，动力依次由涡轮减速机、小齿轮、大齿轮 传至旋转轴，旋转轴的输出端固定有升降双导轨，旋转部件能驱使升降双导轨做270°旋 转；安装在升降架上的升降导轮在双升降导轨的轮槽内滚动，在升降双导轨上固定有由升 降动力电机驱动的卷线机，钢丝绳的一端绕在卷线机上，另一端连接升降架，卷线机收放钢 丝绳即实现了升降的功能；伸缩部件的静横梁固装于升降架，静横梁上设有伸缩动力电机， 静横梁的一端设有安装伸缩导轮的滚轮架，伸缩动力电机的输出轴上的齿与固定在动横梁 上的齿条啮合，动横梁在伸缩导轮的导向下和伸缩动力电机的驱动下相对静横梁进行伸 缩。所述水平机械臂包括固装在主回转机构的输出端的后臂，后臂的前端固装有由水 平臂动力电机驱动的水平臂电动关节，前臂的一端固定在水平臂电动关节的输出端，前臂 能绕水平臂电动关节在水平面上做180°旋转，前臂的另一端设有竖直臂连接架，与竖直机 械臂联接，固定于竖直臂连接架的水平臂摇臂与水平臂连杆、水平臂曲柄、前臂一起构成平 行的四杆结构，水平臂导向光杆与水平臂曲柄固定连接，水平臂导向光杆与水平臂导轮、水平臂导轮固定架、前臂、后臂一起组成曲柄摇块结构，平行的四杆结构和曲柄摇块结构保证 了水平机械臂伸展过程中，竖直臂连接架总是进行相对主回转轴的平移。所述竖直机械臂包括铰接在竖直臂连接架上的上臂，上臂的另一端固装有竖直臂 电动关节，下臂的一端固定在竖直臂电动关节的输出端，下臂能绕竖直臂电动关节在竖直 平面内做180°的旋转，下臂的另一端设有腕关节，腕关节的输出端固装有修剪刀总成，竖 直臂连接架、上臂、上臂连杆、上臂曲柄组成了平行的四边形结构，竖直臂导向光杆与上臂 曲柄固定连接，竖直臂导向光杆与上臂、下臂、竖直臂导轮及竖直臂导轮固定架一起构成曲 柄摇块机构，下臂曲柄与竖直臂导轮架固定连接，固定于腕关节的下臂摇臂与下臂连杆、下 臂、下臂曲柄组成平行的四杆结构，两个平行的四杆结构和一个曲柄摇块机构保证了竖直 机构臂伸展过程中，竖直机械臂总是在竖直方向提升或降低修剪刀总成。所述控制系统包括控制模块、电源管理模块、位置传感器、键盘、显示设备和驱动 模块，控制模块采用ARM系列处理器为核心部件，电源管理模块能保证控制系统、修剪机构 各电机有稳定的电源，位置传感器能将修剪机构所在端点位置的信号输入控制模块，以确 定修剪机构的初始位置，驱动模块能将控制模块输出的控制信号控制修剪机构，产生电机 运转所需的电流。控制系统的控制原理为控制系统从键盘捕获修剪类型及其相关参数，再 根据参数生成相应的控制算法，然后CPU计算出各控制电机的脉冲数和脉冲发送频率，调 用驱动例程，然后向各电机发送脉冲，在发送脉冲的过程中，实时判断脉冲发送是否结束， 当系统计算出应发脉冲为零时，修剪作业停止。本发明所述的修剪机械手，能完成对景观树木的球形、圆柱形、圆锥形、平面、竖直 面、倾斜面和波浪面等的修剪造型。为修剪平面、竖直面或斜面，修剪刀被腕关节调整至水 平位置、竖直位置或倾斜位置，随牵引车辆的前行，将绿化带等修剪成平面、竖直面或倾斜 面；主回转机构做回转运动，将驱使修剪刀在空间做绕轴旋转运动，当修剪刀处于水平位置 时，将完成圆柱顶面修剪，当修剪刀被调至竖直位置时，将完成圆柱的柱面修剪，水平机械 臂展开或收缩可调整修剪刀的绕轴旋转半径，以适应不同半径的柱面修剪的需求，竖直机 械臂展开或收缩可在竖直方向提升或降低修剪刀，以适应不同的柱面高度修剪的需求；若 主回转运动、水平伸缩运动、竖直伸缩运动和刀具倾斜度调整运动同时或不同时段的叠加， 可完成球形和圆锥形的修剪造型；支撑机构的旋转部件能将机械手转出或收回，方便路上 行驶，升降部件的的竖直方向的调整，以适应不同的修剪高度，伸缩部件在水平面上的调 整，以适应景观树木到路边的距离变化，此外，旋转运动和伸缩运动两运动的叠加满足了在 进行圆柱形、圆锥形和球形修剪前所需的对心运动，所谓对心运动，是指将主回转轴的轴心 移至圆柱形、圆锥形或球形等的形心的正上方。本发明具有以下优点1.自动化程度高。以ARM为核心控件，通过控制系统发出指令，驱动各运动机构的 升降或伸缩运动；修剪机构实现以直线或一定的角度的旋转运动轨迹的任意形状的修剪及 整形作业，具有作业效率高、修剪质量好，作业安全，操作简单、省力方便；采用新颖的支撑 机构和修剪机构，可以实现道路绿化带修剪、景观苗木修剪；操作人员无须直接操作修剪机 构，劳动强度大大降低；采用微电脑自动控制修剪模式，工作效率大大提高。2.适应性广，便于推广使用。既能适合于街道绿化带修剪、景观苗木造型，也可对 高速公路中间隔离带、公路两侧的绿化带以及一些具有绿篱的水平面、垂直面、特殊几何造型的绿化植物进行修剪及整形，实现球形、圆锥形、圆柱形、平面、斜面等多种造型的修剪作 业，尤其是一些复杂的形状，其修剪得到的美感效果，是人工所远远不能代替的。
3.修剪质量高。修剪过程自动完成，修剪完成的形状完全有机械机构和控制精度 来保证，因此，修剪质量高，形状整齐性、美观性好，此外，通过支撑机构提供了进行圆柱形、 圆锥形、球形修剪所需的对心运动，避免了剪偏的问题。
四
图1为本发明六自由度绿篱苗木修剪机械手的结构示意图。
图2为本发明六自由度绿篱苗木修剪机械手的主要部件结构示意图。
图3为支撑机构示意图。
图4为水平机械臂和竖直机械臂部分展开后修剪机构的示意图。
图5为修剪机构初始位置示意图。
图6为腕关节将修剪刀总成调至竖直位置后修剪机构的示意图。
图7为水平机械臂和竖直机械臂完全展开后修剪机构的示意图。
图8为主回转机构示意图。
图9为水平机械臂完全收缩状态下的仰视图。
图10为水平机械臂完全收缩状态下的侧视图。
图11为水平机械臂展开状态下的仰视图。
图12为水平机械臂展开状态下的侧视图。
图13为竖直机械臂完全收缩状态下的前视图。
图14为竖直机械臂展开状态下的侧视图。
图15为控制系统框架图。
五具体实施例方式以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。对照图1和图2，本发明所述六自由度绿篱苗木修剪机械手，包括由修剪刀总成5、 主回转机构6、水平机械臂7、竖直机械臂8构成的修剪机构，该机械手还设有安装于牵引车 辆上的由底座1、旋转部件2、升降部件3和伸缩部件4组成的支撑机构，底座1固定在牵引 车辆上，底座1上设有旋转部件2，修剪作业时旋转部件2能将该修剪机械手转出至车外，修 剪完成后又能将其收回至车内，主回转机构6固定装在支撑机构的伸缩部件4的前端，在主 回转机构6的输出端固装水平机械臂7，水平机械臂7能随主回转机构6在水平面转动，水 平机械臂7的前端与竖直机械臂8连接，竖直机械臂8能够在竖直方向抬高或降低修剪刀 总成5，竖直机械臂8与修剪刀总成5间通过其下端设有的腕关节9连接。图3所示为支撑机构，底座1固定在牵引车辆上，底座1上设涡轮减速机12、旋转 动力电机13，小齿轮14、大齿轮15、旋转轴10，旋转轴10通过两旋转轴承组件11安装在底 座1上，旋转动力电机13依次通过涡轮减速机12、小齿轮14、大齿轮15将动力传至旋转轴 10，旋转轴10输出端固定安装有升降双导轨19，其可随旋转轴10做270°范围内的旋转。 升降双导轨19 一侧设有卷线机17，升降动力电机16驱动卷线机17收短或放长钢丝绳18， 通过升降双导轨19顶端的定滑轮20改变方向后，提升或降低升降架22。升降架22内置升降导轮21，升降导轮21在升降双导轨19内滚动，升降架22的一侧固定有静横梁23，静 横梁23另一端设有滚轮架24，动横梁27夹在滚轮架24的伸缩导轮26间，并可进行伸缩。 动横梁27上固定有齿条66，伸缩动力电机25的输出轴上加工有齿，并与齿条66啮合，在伸 缩动力电机25的驱动下，动横梁27进行伸缩。图4-图7为修剪机构，修剪机构包括修剪刀总成5、主回转机构6、水平机械臂7 和竖直机械臂8，主回转机构6使修剪刀总成5能做绕轴旋转的空间运动，水平机械臂7能 调整修剪刀总成5做绕轴旋转运动的旋转半径，竖直机械臂8能够竖直抬升或降低修剪刀 总成5，此外在竖直机械臂8下端的腕关节9能调整修剪刀总成5在竖直方向的倾斜角。图4为修剪机构部分展开的示意图，水平机械臂7展开的角度小于180°，竖直机 械臂8展开的角度小于180°。图5所示为修剪机构的初始位置，此时水平机械臂7、竖直机械臂8展开的角度均 为0°，腕关节9将修剪刀总成5调至水平状态，该状态能够修剪圆柱、圆柱的顶部，修剪平 面，也是球体造型修剪的初始位置。图6所示为腕关节9将修剪刀总成5调至竖直位置的状态，能够修剪竖直面，此外 若将修剪刀总成5调至倾斜位置，便可进行倾斜面的修剪。图7为水平机械臂和竖直机械臂完全展开后修剪机构的示意图，此时水平机械臂 7、竖直机械臂8展开的角度均为180°。图8所示主回转机构，主要包括电滑环29、主回转轴30、主回转动力电机31、主回 转轴承组件32。主回转轴承组件32通过螺栓固定在动横梁27的前端的连接架28上，主回 转轴30穿过电滑环29的内孔，且与内环固定连接，主回转轴30的下端与水平机械臂7的 连接，使水平机械臂7、竖直机械臂8和修剪刀总成5等随主回转轴30 —起旋转，从而完成 圆柱、圆锥和球的修剪造型所需的旋转运动。图9-图12所示为水平机械臂，后臂33通过其一端的连接孔固装在主回转轴30 端，后臂33的前端固装有由水平臂动力电机35驱动的水平臂电动关节36，前臂34的后端 固定在水平臂电动关节36的输出端，前臂34可绕水平臂电动关节36相对后臂33展开或 缩回，最大展开角度为180°，前臂34前端相对主回转轴30中心的距离变化即可调整修剪 刀绕旋主回转轴30旋转的半径。前臂34的前端设有竖直臂连接架44，竖直臂连接架44上 的竖直臂连接架转轴52穿过前臂34端的两轴承，竖直臂连接架44可相对前臂34转动，竖 直臂连接架转轴52的一端固装有水平臂摇臂45，水平臂摇臂45、水平臂连杆46、水平臂曲 柄47和前臂34构成了平行的四杆结构，水平臂曲柄47的一端通过前臂销54与水平臂导 向光杆49固定连接，水平臂导向光杆49夹在两水平臂导轮48间，两水平臂导轮48安装在 水平臂导轮固定架50上，水平臂导轮固定架50通过后臂销53安装在后臂33，后臂销53轴 心线到水平臂电动关节36中心线的距离与前臂销54轴心线到水平臂电动关节36中心线 的距离相同，水平臂导向光杆49与水平臂导轮48及水平臂导轮固定架50、前臂34、后臂33 一起组成曲柄摇块结构，平行的四杆结构和曲柄摇块结构保证了水平机械臂伸展过程中， 竖直臂连接架44总是进行相对主回转轴30的平移。图13-图14所示为竖直机械臂，主要包括上臂40、下臂39、竖直臂电动关节38、腕 关节9，上臂40的一端铰接在竖直臂连接架44上，另一端固装在竖直臂电动关节38的输出 端，下臂39的一端固定有由竖直臂动力电机37驱动的竖直臂电动关节38，竖直臂电动关节38使下臂39相对上臂40伸展或收缩，最大展开角度为180°，上臂连杆55的一端铰接在 竖直臂连接架44上，另一端与上臂曲柄56铰接，上臂曲柄56通过中间位置的孔铰接在上 臂40，另一端固定有竖直臂导向光杆59，竖直臂导向光杆59夹在两竖直臂导轮57间，竖直 臂导轮57固定在竖直臂导轮固定架58上，竖直臂导轮固定架58通过下臂销61与下臂39 连接。竖直臂连接架44、上臂连杆55、上臂曲柄56、上臂40组成了平行的四边形结构，竖直 臂导向光杆59、下臂39、上臂40和竖直臂导轮57及竖直臂导轮固定架58组成了曲柄摇块 结构，平行的四边形结构和曲柄摇块结构使下臂39相对上臂40展开或收缩时，下臂39的 下端的腕关节9总是沿着竖直方向移动。腕关节9是由腕关节动力电机42驱动的连接下 臂39与修剪刀总成5的部件，腕关节9铰接在下臂39 —端，腕关节9的输出轴心线与上臂 40、下臂39构成的平面平行，腕关节9使修剪刀43能在垂直于上、下臂构成的平面内转动。 腕关节9上固定有下臂摇臂62，下臂摇臂62与下臂连杆63铰接，下臂连杆63的另一端与 下臂曲柄64铰接，下臂曲柄64通过下臂销61与竖直臂导轮固定架58固定在一起。当竖 直机械臂展开或收缩时，下臂39、下臂摇臂62、下臂连杆63、下臂曲柄64组成的四杆机构能 够保证腕关节9总是在竖直方向上下平移。图15所示为控制系统框架图，包括控制模块、位置传感器、键盘、显示设备、电源 管理模块和驱动模块。控制模块是指挥中心，采用ARM系列处理器为核心控件；位置传感器 能将修剪机构所在端点位置的信号输入处理器模块，以确定修剪机构的初始位置；显示设 备实时显示系统各部件的工作状态和工作参数，便于操作者全面掌握机器的运行状况；电 源管理模块是保证控制系统、各动力电机有稳定的电源；驱动模块是将控制模块输出的控 制信号控制修剪机构，产生电机运转所需的电流。控制系统的控制原理为控制系统从键盘 捕获修剪类型及其相关参数，再根据参数生成相应的控制算法，然后处理器计算出各控制 电机的脉冲数和脉冲发送频率，调用驱动例程，然后向各电机发送脉冲，在发送脉冲的过程 中，实时判断脉冲发送是否结束，当系统计算出应发脉冲为零时，修剪作业停止。下面介绍本发明的功能及工作过程1.路上行驶状态此时本六自由度绿篱苗木修剪机械手通过支撑机构的底座1上的旋转部件2转回 牵引车辆内，满足路上行驶的安全性与方便性的要求。2.修剪作业的准备本六自由度绿篱苗木修剪机械手从车内转到车侧面，通过升降部件3调整修剪机 构的初始高度，通过伸缩部件4调整修剪机构伸到路侧面的距离。若将进行球形、圆柱形和 圆锥形的修剪造型，支撑机构的旋转部件2和伸缩部件4的联合运动使主回转机构6的主 回转轴30的轴心调整至树木的形心的正上方，进行修剪之前的对心。3.水平面修剪、倾斜面修剪或竖直面修剪本六自由度绿篱苗木修剪机械手转至牵引车辆的侧面后，将修剪刀43调至水平、 倾斜或竖直位置，且与前行方向垂直，随牵引车辆的前进，将路边绿化带、中央隔离带等修 剪成水平面、倾斜面、竖直面。4.波浪面修剪将修剪刀43调整至水平，且与牵引车辆前行方向垂直位置后，随车的前行，控制 系统根据车速及预设的波浪形状，控制竖直机械臂8将修剪刀43抬高或降低，竖直机械臂8的运动参数由控制系统计算得出。5.修剪球面首先进行复位，水平机械臂7的初始展开角度为0°，竖直机械臂8的初始展开角 度为0°，修剪刀43置水平位置。首先进行上半球修剪，主回转机构6的旋转运动、水平机 械臂7的径向伸缩和腕关节9对修剪刀43从0°到90°倾斜度调整的联合运动完成了上 半球面的修剪。完成上半球修剪后，紧接着进行下半球修剪，竖直机械臂8将腕关节9降低 一个半径，此后主回转机构6的回转、竖直机械臂8的竖直向下的运动和腕关节9对修剪刀 43倾斜度从90°到任一钝角间的调整的联合运动完成下半球的修剪。修剪球面过程，各电 机的转动速度由处理器根据键盘输入的半径值进行计算并调用相应的历程，产生脉冲信号 至驱动模块。6.圆柱面修剪为修剪圆柱面，首先进行复位，水平机械臂7初始展开角度为0°，竖直机械臂8初 始展开角度为0°，修剪刀43置水平位置。将修剪刀调至水平后，修剪圆柱顶，然后处理器 根据键盘输入的半径值控制水平机械臂7伸展开，腕关节9将修剪刀43调至竖直位置，开 启主回转机构6的主回转动力电机31，修剪刀43将绕主回转轴30走出圆柱面轨迹。若需 修剪较高的圆柱面，完成一圈的柱面修剪后，竖直机械臂8将降低修剪刀43，完成较高的圆 柱面修剪。7.圆锥面修剪首先进行复位，水平机械臂7初始展开角度为0°，竖直机械臂8初始展开角度为 0°，修剪刀43置水平位置。腕关节9将修剪刀43调至水平位置修剪圆锥顶，然后，处理器 根据键盘输入的半径及锥度，控制水平机械臂7的展开至设定位置，控制腕关节9调节修剪 刀43至设定的倾角，开启主回转机构6，完成圆锥面修剪。水平机械臂7、竖直机械臂8的 复合运动，将能完成更高的圆锥修剪。
权利要求
一种六自由度绿篱苗木修剪机械手，包括主回转机构、修剪刀总成，其特征在于，该机械手还设有安装于牵引车辆上的支撑机构，主回转机构固定在支撑机构的前端，主回转机构的输出轴线为竖直方向，主回转机构的输出端与水平机械臂固定连接，水平机械臂的前端设有竖直机械臂，竖直机械臂的前端设有修剪刀总成，修剪刀总成与竖直机械臂间通过腕关节连接，控制系统采用以ARM系列处理器为核心的控制模块。
2.根据权利要求1所述的六自由度绿篱苗木修剪机械手，其特征在于，所述支撑机构 包括底座、旋转部件、升降部件和伸缩部件，底座固定于牵引车辆上，底座上设有以旋转动 力电机驱动的旋转部件，动力依次由涡轮减速机、小齿轮、大齿轮传至旋转轴，旋转轴的输 出端固定有升降双导轨，安装在升降架上的升降导轮在双升降导轨的轮槽内滚动，在升降 双导轨上固定有由升降动力电机驱动的卷线机，钢丝绳的一端绕在卷线机上，另一端连接 升降架；伸缩部件的静横梁固装于升降架，静横梁上设有伸缩驱动电机，静横梁的一端设有 安装伸缩导轮的滚轮架，伸缩动力电机的输出轴上的齿与固定在动横梁上的齿条啮合。
3.根据权利要求1所述的六自由度绿篱苗木修剪机械手，其特征在于，所述水平机械 臂包括固装在主回转机构的输出端的后臂，后臂的前端固装有水平臂电动关节，前臂的一 端固定在水平臂电动关节的输出端，前臂能绕水平臂电动关节在水平面上做180°旋转，前 臂的另一端设有竖直臂连接架，其与竖直机械臂联接，固定于竖直臂连接架的水平臂摇臂 与水平臂连杆、水平臂曲柄、前臂一起构成平行的四杆结构，水平臂导向光杆与水平臂曲柄 固定连接，水平臂导向光杆、水平臂导轮及水平臂导轮固定架、前臂、后臂一起组成曲柄摇 块结构。
4.根据权利要求1所述的六自由度绿篱苗木修剪机械手，其特征在于，所述竖直机械 臂包括铰接在竖直臂连接架上的上臂，上臂的另一端固装有竖直臂电动关节，下臂的一端 固定在竖直臂电动关节的输出端，下臂能绕竖直臂电动关节在竖直平面内做180°的旋转， 下臂的另一端设有腕关节，腕关节的输出端固装有修剪刀总成，竖直臂连接架、上臂、上臂 连杆、上臂曲柄组成平行的四边形结构，竖直臂导向光杆与上臂曲柄固定连接，竖直臂导向 光杆与上臂、下臂、竖直臂导轮及竖直臂导轮固定架一起构成曲柄摇块机构，固定于腕关节 的下臂摇臂与下臂连杆、下臂、下臂曲柄组成平行的四杆结构。
5.根据权利要求1所述的六自由度绿篱苗木修剪机械手，其特征在于，所述控制系统 包括控制模块、电源管理模块、位置传感器、键盘、显示设备和驱动模块，控制模块采用以 ARM为核心的处理器，电源管理模块是保证控制系统、各驱动电机有稳定的电源，位置传感 器是将修剪机构所在端点位置的信号输入控制模块，以确定修剪机构的初始位置，驱动模 块是将控制模块输出的控制信号控制修剪机构，产生各电机运转所需的电流。
6.根据权利要求1所述的六自由度绿篱苗木修剪机械手，其特征在于，所述修剪刀总 成采用往复式条形修剪刀。
全文摘要
一种六自由度绿篱苗木修剪机械手，包括主回转机构、修剪刀总成，该机械手还设有固定于牵引车辆上的由底座、旋转部件、升降部件、伸缩部件组成的支撑机构，在支撑机构的前端固装有能做回转运动的主回转机构，其输出轴端与水平机械臂固定连接，水平机械臂的前端与竖直机械臂连接，竖直机械臂的前端设有腕关节，腕关节的输出端固装有修剪刀总成，控制系统采用ARM系列处理器为核心的控制模块，自动控制水平机械臂、竖直机械臂、腕关节及主回转机构联合运作，使修剪刀在空间走出各种轨迹，实现球形、圆锥形、圆柱形、平面、斜面、波浪面等多种造型的修剪作业。该修剪机械手具有自动化程度高、适应性广、便于推广使用、节能环保等特点。
文档编号A01G3/04GK101982051SQ20101026234
公开日2011年3月2日 申请日期2010年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者庞海峰, 李贝, 董振, 蒙碧刚, 蒙艳玫, 陆冠成, 韦锦 申请人:广西大学;南宁市合辰科技有限公司