剪枝机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种剪枝机器人。

背景技术：

在电力巡检过程中，如发现树枝与导线过近的现象，便需要对导线附近的树枝进行修剪。通常情况下巡检会借助剪枝机器人来修剪导线附近的树枝，在传统技术中，剪枝机器人通过包括机器人主体、设置于机器人主体上的伸缩臂及设置于伸缩臂上的修剪机构。但导线附近的树枝的高度通常较高，伸缩臂在伸缩的过程中容易受到高度较低的树枝的影响，导致修剪机构无法靠近导线附近的树枝，从而无法对导线附近的树枝进行修剪。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种剪枝机器人，旨在降低高度较低的树枝的影响，以对导线附近的树枝进行修剪。

一种剪枝机器人，包括攀爬机构及设置于所述攀爬机构上的修剪机构，所述攀爬机构包括骨架、用于夹持攀爬物的第一夹持组件及用于夹持所述攀爬物的第二夹持组件，所述第一夹持组件及所述第二夹持组件均设置于所述骨架上，所述第一夹持组件与所述第二夹持组件之间的距离可改变，所述修剪机构用于修剪待修剪物。

上述剪枝机器人至少具有以下优点：

作业时，巡检人员可将剪枝机器人放置于树干的较低处，并使得第一夹持组件夹持树干，第二夹持组件张开。使得第二夹持组件沿攀爬方向远离第一夹持组件，第二夹持组件夹持树干，接着第一夹持组件张开靠近第二夹持组件，第一夹持组件再次夹持树干。如此，第一夹持组件与第二夹持组件交替夹持树干，以使剪枝机器人攀爬至导线附近，修剪机构靠近导线附近的树枝。修剪机构对导线附近的树枝进行修剪，以消除安全隐患。由于剪枝机器人可攀爬至导线附近，故相对于传统技术，剪枝机器人可降低高度较低的树枝的影响，以对导线附近的树枝进行修剪。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述第一夹持组件及所述第二夹持组件均包括第一夹持动力源、第一夹臂及第二夹臂，所述第一夹持动力源用于驱动所述第一夹臂与所述第二夹臂开合。

在其中一个实施例中，所述第一夹持动力源包括夹持舵机、第一齿轮及与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述夹持舵机的输出轴穿设于所述第一齿轮中，所述第一夹臂设置于所述第一齿轮上，所述第二夹臂设置于所述第二齿轮上。

在其中一个实施例中，所述第一夹持组件及所述第二夹持组件均还包括第二夹持动力源、第三夹臂及第四夹臂，所述第二夹持动力源用于驱动所述第三夹臂与所述第四夹臂开合，所述第一夹臂与所述第三夹臂间隔设置，所述第二夹臂与所述第四夹臂间隔设置；或者

所述第一夹持组件及所述第二夹持组件均还包括第三夹臂、第四夹臂、第一连接杆及第二连接杆，所述第一夹臂与所述第三夹臂间隔设置，所述第一连接杆的一端设置于所述第一夹臂上，另一端设置于所述第三夹臂上，所述第二夹臂与所述第四夹臂间隔设置，所述第二连接杆的一端设置于所述第二夹臂上，另一端设置于所述第四夹臂上。

在其中一个实施例中，所述第一夹臂和/或所述第二夹臂上设置有嵌入齿，所述嵌入齿用于嵌入所述攀爬物。

在其中一个实施例中，所述骨架包括基体、丝杆、螺母及活动座，所述丝杆可转动地设置于所述基体上，所述螺母套设于所述丝杆上，所述活动座设置于所述螺母上，所述第一夹持组件设置于所述活动座上，所述第二夹持组件设置于所述基体上。

在其中一个实施例中，所述基体包括第一安装件、导向杆、第二安装件及攀爬电机，所述导向杆设置于所述第一安装件上，所述第二安装件设置于所述导向杆上，所述攀爬电机设置于所述第二安装件上，所述攀爬电机与所述丝杆驱动连接，所述第二夹持组件设置于所述第一安装件上。

在其中一个实施例中，所述修剪机构包括调节动力源、调节臂及设置于所述调节臂上的修剪组件，所述调节动力源设置于所述攀爬机构上，所述调节动力源用于驱动所述调节臂相对于所述攀爬机构转动。

在其中一个实施例中，所述修剪组件包括修剪座、修剪舵机及锯片，所述修剪座设置于所述调节臂上，所述修剪舵机设置于所述修剪座上，所述修剪舵机用于驱动所述锯片转动。

在其中一个实施例中，所述剪枝机器人还包括用于与控制终端通信连接的控制器，所述攀爬机构及所述修剪机构均与所述控制器电连接。

附图说明

图1为一实施例中剪枝机器人的结构示意图；

图2为图1中第一夹持组件的结构示意图；

图3为图1所示剪枝机器人的一局部示意图；

图4为图1中A处的局部放大图；

图5为图1所示剪枝机器人的另一局部示意图。

附图标记说明：

1、剪枝机器人，2、攀爬物，10、攀爬机构，20、修剪机构，100、骨架，101、第一弧形槽，102、第二弧形槽，110、基体，111、第一安装件，112、导向杆，113、第二安装件，114、攀爬电机，115、联轴器，120、丝杆，130、活动座，140、限位件，150、齿轮圈，200、第一夹持组件，200’、第二夹持组件，210、第一夹持动力源，211、夹持舵机，212、第一齿轮，213、第二齿轮，220、第一夹臂，221、嵌入齿，230、第二夹臂，240、第三夹臂，250、第四夹臂，260、第一连接杆，270、第二连接杆，280、第一安装座，280’、第二安装座，300、活动组件，310、第一活动件，320、第二活动件，410、转向齿轮，420、转向动力源，510、调节动力源，520、调节臂，530、修剪组件，531、修剪座，532、修剪电机，533、锯片，610、控制箱。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

请参阅图1，一实施例中的剪枝机器人1，可用于树木的修剪，能够降低高度较低的树枝的影响，以对较高处的树枝(例如导线附近的树枝)进行修剪。具体地，剪枝机器人1包括攀爬机构10及设置于攀爬机构10上的修剪机构20。

攀爬机构10包括骨架100、用于夹持攀爬物2的第一夹持组件200及用于夹持攀爬物2的第二夹持组件200’，第一夹持组件200及第二夹持组件200’均设置于骨架100上，第一夹持组件200与第二夹持组件200’之间的距离可改变。修剪机构20设置于骨架100、第一夹持组件200或第二夹持组件200’上，修剪机构20用于修剪待修剪物。在本实施例中，修剪机构20设置于第二夹持组件200’上。当然，在其他实施例中，修剪机构20的设置位置还可灵活选取。

作业时，巡检人员可将剪枝机器人1放置于树干的较低处，并使得第一夹持组件200夹持树干，第二夹持组件200’张开。使得第二夹持组件200’沿攀爬方向远离第一夹持组件200，第二夹持组件200’夹持树干，接着第一夹持组件200张开并靠近第二夹持组件200’，第一夹持组件200再次夹持树干。如此，第一夹持组件200与第二夹持组件200’交替夹持树干，以使剪枝机器人1攀爬至导线附近，修剪机构20靠近导线附近的树枝。修剪机构20对导线附近的树枝进行修剪，以消除安全隐患。由于剪枝机器人1可攀爬至导线附近，故相对于传统技术，剪枝机器人1可降低高度较低的树枝的影响，以对导线附近的树枝进行修剪。

请一并参阅图2及图3，进一步地，第一夹持组件200及第二夹持组件200’均包括第一夹持动力源210、第一夹臂220及第二夹臂230，第一夹持动力源210用于驱动第一夹臂220与第二夹臂230开合，结构简单且便于制造。当第一夹持动力源210驱动第一夹臂220与第二夹臂230闭合时，第一夹臂220与第二夹臂230夹持攀爬物2。当第一夹持组件200或第二夹持组件200’中的第一夹持动力源210驱动第一夹臂220与第二夹臂230张开时，可便于改变第一夹持组件200与第二夹持组件200’之间的距离。

进一步地，第一夹持动力源210包括夹持舵机211、第一齿轮212及与第一齿轮212啮合的第二齿轮213，夹持舵机211的输出轴穿设于第一齿轮212中，第一夹臂220设置于第一齿轮212上，第二夹臂230设置于第二齿轮213上。可通过控制夹持舵机211的输出轴的转动方向开控制第一夹臂220与第二夹臂230的开合，可通过控制夹持舵机211的输出轴的圈数位移开控制第一夹臂220与第二夹臂230的开合程度。该设计具有精度高、传动平稳的特点。当然，在其他实施例中，第一夹持动力源210还可以为气爪气缸，第一夹臂220及第二夹臂230分别为气爪的两个爪指。

进一步地，在本实施例中，第一夹持组件200及第二夹持组件200’均还包括第三夹臂240、第四夹臂250、第一连接杆260及第二连接杆270，第一夹臂220与第三夹臂240间隔设置，第一连接杆260的一端设置于第一夹臂220上，第一连接杆260的另一端设置于第三夹臂240上，第二夹臂230与第四夹臂250间隔设置，第二连接杆270的一端设置于第二夹臂230上，第二连接杆270的另一端设置于第四夹臂250上。该设计可使第一夹持动力源210在带动第一夹臂220与第二夹臂230开合的同时一起带动第三夹臂240与第四夹臂250的开合，结构简单且成本较低。

在另一实施例中，第一夹持组件200及第二夹持组件200’均还包括第二夹持动力源、第三夹臂240及第四夹臂250，第二夹持动力源用于驱动第三夹臂240与第四夹臂250开合。第一夹持组件200中的第一夹臂220、第二夹臂230、第三夹臂240及第四夹臂250可共同作用，以较稳定地夹持攀爬物2。同理，第二夹持组件200’中的第一夹臂220、第二夹臂230、第三夹臂240及第四夹臂250也可共同作用。第一夹臂220与第三夹臂240间隔设置，第二夹臂230与第四夹臂250间隔设置，以进一步增加夹持的稳定性。

进一步地，第一夹臂220和/或第二夹臂230上设置有嵌入齿221，嵌入齿221用于嵌入攀爬物2，以防止第一夹持组件200与第二夹持组件200’夹持攀爬物2时相对于攀爬物2松动。在本实施例中，第一夹臂220和第二夹臂230上均设置有嵌入齿221。当然，在其他实施例中，可在第一夹臂220或第二夹臂230上设置有嵌入齿221。同理，第三夹臂240和/或第四夹臂250上也可设置有嵌入齿221，以进一步加强防松动效果。

进一步地，第一夹持组件200还包括第一安装座280，在第一夹持组件200中，第一安装座280设置于骨架100上，第一夹持动力源210、第三夹臂240及第四夹臂250均设置于第一安装座280。同理，第二夹持组件200’还包括第二安装座280’，在第二夹持组件200’中，第二安装座280’设置于骨架100上，第一夹持动力源210、第三夹臂240及第四夹臂250均设置于第二安装座280’。

请参阅图1及图4，进一步地，骨架100包括基体110、丝杆120、螺母及活动座130，丝杆120可转动地设置于基体110上，螺母套设于丝杆120上，活动座130设置于螺母上，第一夹持组件200设置于活动座130上，第二夹持组件200’设置于基体110上。攀爬时，丝杆120相对于基体110转动，设置于螺母上的活动座130随螺母沿丝杆120的长度方向产生位移。由于第二夹持组件200’设置于活动座130上，第一夹持组件200设置于基体110上，故第一夹持组件200与第二夹持组件200’之间的距离可改变，可通过控制丝杆120的转动方向，来使第一夹持组件200远离或靠近第二夹持组件200’，以便于攀爬。该设计可通过控制丝杆120的转动圈数，较精确的控制第一夹持组件200与第二夹持组件200’之间的距离的改变量。当然，在其他实施例中，可省去丝杆120、螺母及活动座130，采用气缸驱动第一夹持组件200和/或第二夹持组件200’，使第一夹持组件200与第二夹持组件200’之间的距离可改变。

进一步地，基体110包括第一安装件111、导向杆112、第二安装件113及攀爬电机114，导向杆112设置于第一安装件111上，第二安装件113设置于导向杆112上，攀爬电机114设置于第二安装件113上，攀爬电机114与丝杆120驱动连接，第二夹持组件200’设置于第一安装件111上，结构简单。攀爬时，攀爬电机114驱动，丝杆120转动，以实现攀爬。基体110还包括联轴器115，攀爬电机114通过联轴器115与丝杆120相连接。

进一步地，活动座130上开设有贯穿孔，导向杆112穿设于贯穿孔中。导向杆112可对活动座130起到导向作用，以使活动座130沿丝杆120的长度方向上的运动较为平稳。在本实施例中，导向杆112的数量为两个，丝杆120位于两个导向杆112之间，结构紧凑且运动较为平稳。当然，在其他实施例中，导向杆112的数量还可以调整为至少一个。

请参阅图3，进一步地，导向杆112上设置有限位件140，限位件140用于与活动座130抵接，以限制活动座130的活动范围。在本实施例中，限位件140设置于导向杆112远离第一安装件111的一端，以避免第一夹持组件200与第二夹持组件200’之间的距离过大。当然，在其他实施例中，导向杆112靠近第一安装件111的一端也可设置有限位件140，以避免第一夹持组件200与第二夹持组件200’之间的距离过小。

请参阅图1，进一步地，第二夹持组件200’可相对第一夹持组件200绕攀爬物2转动。遇到障碍物(例如鸟巢、较低处的树枝等)时，第一夹持组件200夹持攀爬物2，以防止剪枝机器人1从攀爬物2上掉落，第二夹持组件200’相对于第一夹持组件200绕攀爬物2转动，从而能够避让障碍物。当第二夹持组件200’避让障碍物后，第二夹持组件200’夹持攀爬物2，以防止剪枝机器人1从攀爬物2上掉落。接着第一夹持组件200与第二夹持组件200’可交替夹持攀爬物2，继续攀爬至预期高度进行巡检，以使电力巡检顺畅。

请一并参阅图4及图5，进一步地，骨架100与第二安装座280’其中一个设有第一弧形槽101，另一个上设置有伸入于第一弧形槽101内的活动组件300，活动组件300能够沿第一弧形槽101的弧线方向运动，以使第二安装座280’能够相对骨架100转动。在本实施例中，第一弧形槽101开设于骨架100上，活动组件300设置于第二安装座280’上。遇到障碍物时，活动组件300沿第一弧形槽101的弧线方向运动，以避让障碍物。由于活动组件300设置于第二安装座280’，故活动组件300运动时可带动第二安装座280’绕攀爬物2转动，从而使设置于第二安装座280’上的第二夹持组件200’绕攀爬物2转动一定角度，以便于第二夹持组件200’能够避让障碍物从而较容易地夹持攀爬物2。当然，在其他实施例中，第一弧形槽101可开设于第二安装座280’上，活动组件300可设置于骨架100上。

进一步地，骨架100与第二安装座280’中设有第一弧形槽101的一个还设有第二弧形槽102，第二弧形槽102与第一弧形槽101同轴且背向设置，活动组件300包括伸入于第一弧形槽101内的第一活动件310及伸入于第二弧形槽102内的第二活动件320。该设计一方面增加了活动组件300的设置稳定性，使得活动组件300的运动更加平稳；另一方面可有效防止第一活动件310脱出第一弧形槽101或第二活动件320脱出第二弧形槽102。可以理解地，在本实施例中，第二弧形槽102开设于骨架100上。

进一步地，第一活动件310为第一滚轮，第二活动件320为第二滚轮，以减少摩擦力，使运动更省力。第一滚轮可以为至少两个，第二滚轮也可以为至少两个，以增加第二安装座280’的平稳性，防止第二安装座280’歪斜。在本实施例中，第一滚轮与第二滚轮均为两个，两个第一滚轮间隔设置，两个第二滚轮间隔设置，以进一步增加第二安装座280’的平稳性。当然，在其他实施例中，第一活动件310还可以为滑块等能够在第一弧形槽101内运动的元件，同理，第二活动件320也可以为滑块等能够在第二弧形槽102内运动的元件。

进一步地，骨架100与第二安装座280’其中一个上设置有齿轮圈150，另一个上设置有转向齿轮410，转向齿轮410与齿轮圈150啮合。可通过转动转向齿轮410，然后使得第二安装座280’相对于骨架100转动。攀爬机构10还包括用于驱动转向齿轮410的转向动力源420，以较方便地转动转向齿轮410。在本实施例中，齿轮圈150设置于骨架100上，转向齿轮410设置于第二安装座280’上，转向动力源420为转向电机，转向动力源420设置于第二安装座280’上。当然，在其他实施例中，还可以省去转向动力源420，可利用手工的方式转动转向齿轮410。

请参阅图1，进一步地，修剪机构20包括调节动力源510、调节臂520及设置于调节臂520上的修剪组件530，调节动力源510设置于攀爬机构10上，调节动力源510用于驱动调节臂520相对于攀爬机构10转动。修剪时，针对不同位置的树枝，可调节动力源510可驱动节臂相对于攀爬机构10转动，以使修剪组件530处于合适的修剪位置，灵活性较高。调节动力源510可以为舵机等能驱动调节臂520相对于攀爬机构10转动的元件。调节动力源510还能起到为修剪组件530提供进给量的作用。在本实施例中，调节动力源510设置于第二夹持组件200’上。当然，在其他实施例中，调节动力源510还可设置于骨架100或第一夹持组件200上。

进一步地，修剪组件530包括修剪座531、修剪电机532及锯片533，修剪座531设置于调节臂520上，修剪电机532设置于修剪座531上，修剪电机532用于驱动锯片533转动。当修剪组件530处于合适的修剪位置后，修剪电机532用于驱动锯片533转动，转动的锯片533可将树枝修剪下来。在本实施例中，修剪座531大致呈L型，一方面便于与调节臂520连接，另一方面便于设置修剪舵机532。当然，在其他实施例中，修剪组件530还可以为电锯。修剪座531的形状也可灵活设置。

剪枝机器人1还包括用于与控制终端通信连接的控制器，攀爬机构10及修剪机构20均与控制器电连接，以便于通过控制器统一控制各个机构，以使各个机构的工作状态协调一致。在本实施例中，控制器为ESP8266芯片，控制器能够对接收到的控制指令进行解码，以驱动相应的元件及组件。当然，在其他实施例中，控制器还可以为PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)或其他具有控制功能的器件。

剪枝机器人1还包括继电器，继电器与控制器电连接，继电器与修剪电机532电连接，控制器通过控制继电器的开闭来控制修剪电机532的启停。剪枝机器人1还包括驱动器，驱动器与控制器电连接，驱动器与修剪电机532电连接，控制器通过控制驱动器的开闭来控制攀爬电机114的转动方向和启停。剪枝机器人1还包括电池，控制器、转向电机、攀爬电机114、调节动力源510及修剪组件530均与电池电连接。剪枝机器人1还包括控制箱610，控制箱610设置于第一安装座280上，控制器、继电器及电池均位于控制箱610内。

剪枝机器人1还包括控制终端，控制终端能够与控制器通信连接，以便于远程控制剪枝机器人1进行攀爬作业。控制终端可以为手机或平板电脑等。控制终端与控制器之间可采用WiFi连接从而进行控制指令的传输。

控制终端上可运行应用程序并生成控制界面，控制界面包括控制按键。在本实施例中，控制按键包括用于增加第一夹持组件200与第二夹持组件200’之间的距离的UP键、用于减少第一夹持组件200与第二夹持组件200’之间的距离的DOWN键、用于使第一夹持组件200张开的R1键、用于使第二夹持组件200’张开的R2、用于使锯片533转动的Start键、用于使锯片533横置的L1键、用于使锯片533纵置的L2及用于确认的Δ键。

在本实施例中，控制终端为手机，使用时可在控制终端上安装相应的APP，打开剪枝机器人1的电源，使控制终端与剪枝机器人1通过WiFi连接，然后在控制终端上设置相关参数，打开安装好的APP，进入到控制界面便可控制剪枝机器人1进行攀爬作业。

上述剪枝机器人1的具体工作原理如下：

攀爬时，巡检人员可将剪枝机器人1放置于攀爬物2的较低处，并使得第一夹持组件200夹持攀爬物2，第二夹持组件200’张开。使得第二夹持组件200’沿攀爬方向远离第一夹持组件200，第二夹持组件200’夹持攀爬物2，接着第一夹持组件200张开并靠近第二夹持组件200’，第一夹持组件200再次夹持攀爬物2。如此，第一夹持组件200与第二夹持组件200’交替夹持攀爬物2，以实现攀爬。

遇到障碍物时，第一夹持组件200夹持攀爬物2，以防止剪枝机器人1从攀爬物2上掉落，第二安装座280’相对于骨架100绕攀爬物2转动，以带动第二夹持组件200’转动，从而能够避让障碍物。当第二夹持组件200’避让障碍物后，第二夹持组件200’夹持攀爬物2，以防止剪枝机器人1从攀爬物2上掉落。接着第一夹持组件200与第二夹持组件200’可交替夹持攀爬物2，继续攀爬至预期高度进行巡检，以使电力巡检顺畅。

当剪枝机器人1攀爬至导线附近时，修剪电机532带动锯片533转动，调节动力源510驱动调节臂520转动，以为锯片533提供进给量，从而对导线附近的树枝进行修剪，以消除安全隐患。

作业过程中，可借助控制终端远程实现攀爬、避让障碍物及修剪树枝等动作，安全方便。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。