一种新型爬树修枝机器人的制作方法

本实用新型涉及一种攀爬机器人，具体地说是一种新型攀爬树木修枝机器人。

背景技术：

随着林业技术的迅猛发展，对能在复杂环境下执行任务的特种林业机器人的需求日益的增加。该仿攀爬机器人，具有很高的灵活性，能够适应复杂的环境，能够快速的完成工作任务。

由于国内起步晚，有关树木修枝的攀爬机器人非常少。现有爬树机器人滞留在试验阶段，修枝效率低，修枝动作复杂不易于实现，且整机维护困难。因此使得树木修枝机器人的广泛发展并使用受到了局限性，本专利为树木修枝机器人提供了新的思路。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种新型攀爬树木修枝机器人。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种新型爬树修枝机器人，包括机架1、攀爬部分、抱紧夹持部分、切割部分和控制系统，所述攀爬、抱紧夹持、切割部分均安装在机架1上，其特征在于：

所述攀爬部分由攀爬电机2，联轴器3，履带轮4和履带5组成，通过攀爬电机2经过联轴器3驱动履带轮4实现履带5的转动；

所述抱紧夹持部分由步进电机推拉杆6，滑动支架8，夹紧轮9和滑杆10组成；所述滑杆10水平固定安装在机架1，所述滑动支架8活动安装在滑杆10上，可沿滑杆10滑动；所述夹紧轮9安装在滑动支架8上，随滑动支架8移动；所述夹紧轮9与履带5共同产生夹力抱紧夹持树干；所述步进电机推拉杆6安装在机架1上，与滑动支架8连接；

所述切割部分固定安装在机架1顶端，包括若干环绕树干布置的刀片组成；

所述控制系统与攀爬部分、抱紧夹持部分通过逻辑电路连接，控制攀爬电机2和步进电机推杆6。

进一步的，所述抱紧夹持部分还包括压力传感器7，其安装在滑动支架8上，并与步进电机推拉杆6连接；控制系统通过逻辑电路接收压力传感器7的信号。

进一步的，所述抱紧夹持部分还包括上辅助夹紧轮20和下辅助夹紧轮21，所述上辅助夹紧轮20，下辅助夹紧轮21分别安装在机架1上，两轮的轴心离树干表面距离相等；所述抱紧夹持部分，通过夹紧轮9、上辅助夹紧轮20、下辅助夹紧轮21和履带5共同产生夹紧力抱紧树干。

进一步的，所述切割部分包括若干刀片、扭转弹簧16、限位半圆17、销轴22；所述若干刀片通过销轴22固定，使其能绕销轴22旋转；所述扭转弹簧16套在销轴上，刀片套在扭转弹簧16上，扭转弹簧16在刀片和销轴22之间产生扭力；限位半圆17安装在刀片上贴近树干一侧。

进一步的，所述机架1上安装有手持架18。

本实用新型的有益效果及优点是：

1.降低了人工劳力，增加了工作效率，为林业修枝提供了利具。

2.本实用新型提供的机器人结构简单，总体结构轻盈紧凑，运动灵活，控制精巧。

3.本实用新型通过两个辅助夹紧轮、和一个夹紧轮及履带使机器抱紧树干，提供电机驱动履带使机器人能够沿树快速干移动。

4.本实用新型的切割部分，包含了五个刀片，五个刀片形成一个封闭的环，环快速碰撞挤压过的地方能将枝条修剪掉，能够使修剪更加方便快速完整。

说明书附图

图1为本新型整体结构示意图；

图2为本新型俯视结构示意图；

图3为本新型抱紧夹持部上下辅助夹紧轮结构示意图；

图4为本新型切割部分结构示意图；

图5为本新型抱紧夹持部分结构示意图；

图中，1为机架，2为攀爬电机，3为联轴器，4为履带轮，5为履带，6为步进电机推拉杆，7为压力传感器，8为滑动支架，9为夹紧轮，10为滑杆，11为上刀片，12右上刀片，13为左上刀片，14为右下刀片，15为左下刀片，16为扭转弹簧，17为限位半圆，18为手持架，19为控制系统，20为上辅助夹紧轮，21为下辅助夹紧轮、销轴22。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如附图所示，本实用新型提供的一种新型树木剪枝攀爬机器人，包括机架1、攀爬部分、抱紧夹持部分、切割部分、控制系统。其中攀爬部分、抱紧夹持部分、切割部分都安装在机架1上。

其中攀爬部分由攀爬电机2，联轴器3，履带轮4，履带5组成。抱紧夹持部分由步进电机推杆6，压力传感器7，滑动支架8，夹紧轮9，上辅助夹紧轮20，下辅助夹紧轮21，滑杆10组成。切割部分包括若干刀片、扭转弹簧16、限位半圆17、销轴22；所述若干刀片通过销轴22固定，使其能绕销轴22旋转；所述扭转弹簧16套在销轴上，刀片套在扭转弹簧16上，扭转弹簧16在刀片和销轴22之间产生扭力；限位半圆17安装在刀片上贴近树干一侧。

其中攀爬部分通过攀爬电机2经过联轴器3驱动履带轮4实现履带5的转动，实现机器在树干上快速攀爬。

夹紧部分通过步进电机推杆6拉动滑动支架8在滑杆10上滑动，使滑动支架上的夹紧轮9与对向的上辅助夹紧轮20、下辅助夹紧轮21和履带5抱紧树干相互作用夹紧树干。当然抱紧夹持的零件不仅仅局限在轮子上，其他类似可在树干表面滚动的零件或装置也可以实现夹持效果。

切割部分的上刀片11，右上刀片12，左上刀片13，右下刀片14，左下刀片15始终受到扭转弹簧产生的回转力，使上刀片11，右上刀片12，左上刀片13，右下刀片14，左下刀片15对树干产生压力，并且由限位半圆17保证刀片与树干之间留有一定的距离，防止损伤树皮。

所述控制系统单独分开控制攀爬电机2和接收压力传感器7的信号控制步进电机推杆6。

使用时，整机放置树干之前，通过手持架18将整机移动到树干低位置上，通过启动开关，控制系统19控制步进电机推杆6拉动夹紧轮9，夹紧轮9向履带5、上辅助夹紧轮20和下辅助夹紧轮21靠近，由夹紧轮9与履带5、上辅助夹紧轮20和下辅助夹紧轮21的空间距离的缩小抱紧树干，此抱紧力使履带5、上辅助夹紧轮20和下辅助夹紧轮21与树干产生静摩擦力使整机静止在树干上。

由于距离的缩小使整机抱紧树干，然后通过控制系统19控制攀爬电机2转动，传动履带5使机器人沿树干往上快速运动。快速往上攀爬过程中，整机始终夹紧树干，并且安装在机身头部最上部位的切割部分上刀片11，右上刀片12，左上刀片13，右下刀片14，左下刀片15最先与枝条接触撞击。随着切割部分随整机快速地向上运动，当切割部分锋利部位与枝条相遇时，两者产生挤压作用，对枝条进行修剪。切割部分遇到枝条时便会对枝条进行挤压切割，且上刀片11，右上刀片12，左上刀片13，右下刀片14，左下刀片15与树干表面由限位半圆限位始终保持一定距离，进而达到正常修剪树枝的目的。

随着攀爬过程中树干直径不断变小，位于夹紧轮上的压力传感器7给出电压信号反馈到控制系统19。当反馈的压力低于设置的压力a时，控制系统19会自动给定输出量，控制步进电机推杆6拉动夹紧轮9，使其向与对向的夹紧轮9、上辅助夹紧轮20、下辅助夹紧轮21和履带5运动，夹紧轮9、上辅助夹紧轮20、下辅助夹紧轮21和履带5抱紧树干，产生夹紧力。使其相互作用力能够满足设定的夹紧力b。

当整机攀爬至一定高度，切割部分走过的位置上的枝条都被修剪掉，修枝完毕。操作控制系统19控制攀爬电机反转，沿树干往下走。整机回到低位置后，操作控制系统19使攀爬电机6停止，然后控制步进电机推杆6推动夹紧轮9使其与对向的上辅助夹紧轮20、下辅助夹紧轮21和履带5夹紧轮9和履带5相互作用放松，手持手持架18将整机挪到另一棵树干上再次进行修枝工作。