一种挖树机器人

1.本实用新型属于挖树技术领域，具体涉及一种挖树机器人。


背景技术：

2.近年来，随着国家各项环境保护政策的出台，环境绿化的重视程度越来越高。而环境绿化离不开树木移栽。
3.目前，带土球树木移植法是常用的树木移栽的方法，并且这种方法的成活率最高。带土球树木移植的时候，首先需要带土球挖掘树根，目前对于带土球树根的挖掘，通常通过人工完成，因此需要大量的劳动力，同时挖掘效率也低。另外，人工挖掘完之后，还需要人力搬运或者借助吊车等其他机械将挖掘的树木从挖坑中移出。
4.基于以上问题，本技术提出一种挖树机器人，通过挖树头和机械臂的协同作业，能够代替现有的人工挖掘树根，节省了人力、提高了挖掘效率；同时不需要借助其他机械就能将挖掘的树木从挖坑中移出。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种挖树机器人。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种挖树机器人，包括底座，所述底座上设置机械臂，所述机械臂的端部设置挖树头；
8.所述底座上设置有用来控制机械臂绕竖直轴转动的转动驱动件；
9.所述挖树头包括能够闭合成环形结构的支架，支架与机械臂的端部相连；所述支架上设置有用来控制支架闭合成环形结构或控制支架打开的开合驱动件；
10.所述支架上沿闭合的环形方向均匀设置四个挖铲，所述挖铲与支架进行滑动配合；每个挖铲均与挖树液压缸的活塞杆相连，所述挖树液压缸设置在支架上；
11.所述支架闭合成环形结构且四个挖铲均滑动至最下方时，相邻挖铲的侧壁相接。
12.优选的，所述挖铲的上部内端对称设置有两条弧形导轨；
13.所述支架上设置有与相应弧形导轨进行滑动配合的弧形滑块。
14.优选的，所述挖树液压缸的缸壁固定设置在安装座上，所述安装座的两端设置有第一铰接轴，所述第一铰接轴与支架相铰接；
15.所述挖树液压缸的活塞杆向下穿过安装座后与第二铰接轴垂直固定连接，所述第二铰接轴与相应的挖铲相铰接。
16.优选的，所述支架包括呈对称结构的固定支架，固定支架的中部通过连接架与机械臂的端部相固接，固定支架的两侧对称铰接有活动支架；
17.每个活动支架与固定支架之间均设置有用来控制相应活动支架运动的开合驱动件。
18.优选的，所述开合驱动件包括开合液压缸，所述开合液压缸的缸壁端部与固定支
架相铰接、活塞杆端部与连杆组件相铰接；
19.所述连杆组件的一端与固定支架的相应端部相铰接、另一端与相应活动支架的端部相铰接。
20.优选的，所述机械臂包括大臂、小臂；
21.所述大臂的底部设置大臂底座，大臂底座与大臂通过第三铰接轴相铰接；所述大臂的另一端与小臂通过第四铰接轴相铰接；所述小臂的一端与连接架相固接；
22.所述大臂底座上设置有用来控制大臂绕第三铰接轴转动的大臂驱动件；
23.所述大臂上设置有用来控制小臂绕第四铰接轴转动的小臂驱动件。
24.优选的，所述大臂驱动件为大臂驱动液压缸，所述大臂驱动液压缸的缸壁端部与大臂底座相铰接、活塞杆端部与大臂相铰接。
25.优选的，所述小臂驱动件为小臂驱动液压缸，所述小臂驱动液压缸的缸壁端部与大臂相铰接、活塞杆端部与小臂的另一端相铰接。
26.优选的，所述转动驱动件包括液压马达、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮；
27.所述液压马达固定设置在底座上，液压马达的输出轴与第一齿轮进行同轴固定连接；
28.所述第二齿轮与第一齿轮进行啮合连接，第二齿轮与底座进行转动连接；
29.所述第三齿轮与第二齿轮进行啮合连接，第三齿轮固定设置在大臂底座的底部；
30.所述第三齿轮的中部设置有通孔，所述大臂底座的底部设置有向下延伸且穿过通孔的底座轴，所述底座轴与底座进行转动连接。
31.本实用新型的有益效果是：
32.本实用新型通过挖树头和机械臂的协同作业，能够代替现有的人工挖掘带有土球的树根，节省了人力、提高了挖掘效率；同时机械臂的设置，实现了不需要借助其他机械就能将挖掘的树木从挖坑中移出并转移至其他地方或相应的运输工具上。
附图说明
33.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
34.图1是本实用新型挖树机器人的结构示意立体图；
35.图2是本实用新型中挖树头的结构示意立体图；
36.图3是本实用新型中挖树头的结构示意俯视图；
37.图4是本实用新型中固定支架的结构示意图；
38.图5是本实用新型中活动支架的结构示意图；
39.图6是本实用新型中挖铲的结构示意图；
40.图7是本实用新型中机械臂的结构示意图；
41.图8是本实用新型中底座的结构示意图；
42.其中：
43.1-底座；
44.2-挖树头，21-支架，211-固定支架，212-活动支架，213-弧形滑块，214-连接架，22-挖铲，221-弧形导轨，23-挖树液压缸，231-安装座，232-第一铰接轴，233-第二铰接轴，
24-开合液压缸，25-连杆组件；
45.3-大臂，31-大臂底座，32-第三铰接轴，33-第四铰接轴；
46.4-小臂，5-大臂驱动液压缸，6-小臂驱动液压缸，7-液压马达，8-第一齿轮，9-第二齿轮，10-第三齿轮，11-底座轴。
具体实施方式
47.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
48.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
49.在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。
50.本实用新型中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
51.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
52.如图1所示，一种挖树机器人，包括底座1，所述底座1上设置机械臂，所述机械臂的端部设置挖树头2；
53.所述底座1上设置有用来控制机械臂绕竖直轴转动的转动驱动件；
54.如图2-3所示，所述挖树头2包括能够闭合成环形结构的支架21，支架21与机械臂的端部相连；所述支架21上设置有用来控制支架21闭合成环形结构或控制支架21打开的开合驱动件；
55.所述支架21上沿闭合的环形方向均匀设置四个挖铲22，所述挖铲22与支架21进行滑动配合；每个挖铲22均与挖树液压缸23的活塞杆相连，所述挖树液压缸23设置在支架21上；
56.所述支架21闭合成环形结构且四个挖铲22均滑动至最下方时，相邻挖铲22的侧壁相接，以便挖根时能挖出完整的土球。
57.优选的，如图6所示，所述挖铲22的上部内端对称设置有两条弧形导轨221；
58.如图4-5所示，所述支架21上设置有与相应弧形导轨221进行滑动配合的弧形滑块213。
59.具体地，弧形导轨221向闭合成环形结构的支架21的外部弯曲。
60.优选的，如图2所示，所述挖树液压缸23的缸壁固定设置在安装座231上，所述安装座231的两端设置有第一铰接轴232，所述第一铰接轴232与支架21相铰接；
61.所述挖树液压缸23的活塞杆向下穿过安装座231后与第二铰接轴233垂直固定连
接，所述第二铰接轴233与相应的挖铲22相铰接。具体地，挖铲22的背部设置两个平行耳板，第三铰接轴233与相应挖铲22上的两个平行耳板相铰接。
62.具体地，第一铰接轴232与支架21之间、第二铰接轴233与挖铲22之间均通过轴承相连。
63.优选的，如图3所示，所述支架21包括呈对称结构的固定支架211，固定支架211的中部通过连接架214与机械臂的端部相固接，固定支架211的两侧对称铰接有活动支架212；
64.每个活动支架212与固定支架211之间均设置有用来控制相应活动支架212运动的开合驱动件。
65.优选的，如图3所示，所述开合驱动件包括开合液压缸24，所述开合液压缸24的缸壁端部与固定支架211相铰接、活塞杆端部与连杆组件25相铰接；
66.所述连杆组件25的一端与固定支架211的相应端部相铰接、另一端与相应活动支架212的端部相铰接。
67.优选的，如图7所示，所述机械臂包括大臂3、小臂4；
68.所述大臂3的底部设置大臂底座31，大臂底座31与大臂3通过第三铰接轴32相铰接；所述大臂3的另一端与小臂4通过第四铰接轴33相铰接；所述小臂4的一端与连接架214相固接；
69.所述大臂底座31上设置有用来控制大臂3绕第三铰接轴32转动的大臂驱动件；
70.所述大臂3上设置有用来控制小臂4绕第四铰接轴33转动的小臂驱动件。
71.优选的，所述大臂驱动件为大臂驱动液压缸5，所述大臂驱动液压缸5的缸壁端部与大臂底座31相铰接、活塞杆端部与大臂3相铰接。
72.大臂驱动液压缸5的活塞杆伸缩时，能够实现大臂3带动小臂4、挖树头1绕第三铰接轴32的俯仰摆动。
73.优选的，所述小臂驱动件为小臂驱动液压缸6，所述小臂驱动液压缸6的缸壁端部与大臂3相铰接、活塞杆端部与小臂4的另一端相铰接。
74.小臂驱动液压缸6的活塞杆伸缩时，能够实现小臂4带动挖树头1绕第四铰接轴33的俯仰摆动。
75.优选的，如图8所示，所述转动驱动件包括液压马达7、第一齿轮8、第二齿轮9、第三齿轮10；
76.所述液压马达7固定设置在底座1上，液压马达7的输出轴与第一齿轮8进行同轴固定连接；
77.所述第二齿轮9与第一齿轮8进行啮合连接，第二齿轮9与底座1进行转动连接；
78.所述第三齿轮10与第二齿轮9进行啮合连接，第三齿轮10固定设置在大臂底座31的底部；
79.所述第三齿轮10的中部设置有通孔，所述大臂底座31的底部设置有向下延伸且穿过通孔的底座轴11，所述底座轴11与底座1进行转动连接，具体地，底座轴11与底座通过轴承进行转动配合。
80.液压马达7启动后，在第一齿轮8、第二齿轮9、第三齿轮10的啮合传动下，能够实现大臂底座31带动大臂3、小臂4、挖树头2的转动。
81.一种挖树机器人，其具体实施方式如下：
82.首先两个开合液压缸24控制两个活动支架212向外打开，使支架21呈现打开状态；然后液压马达7、大臂驱动液压缸5、小臂驱动液压缸6协同作业，使挖树头2到达需要挖树的位置，并将树干底部卡入支架21之间；随后两个开合液压缸24控制两个活动支架212向内闭合，使支架21呈现闭合状态，以将树干包围；随后各个挖树液压缸23控制挖铲22下降进行挖树作业，直至相邻挖铲22的侧壁相接，将被挖树木及所需的土球完整的包裹在四个挖铲22中间；随后大臂驱动液压缸5、小臂驱动液压缸6协同作业，将挖树头2、被挖树木以及土球提升出土坑，完成挖树作业；最后液压马达7、大臂驱动液压缸5、小臂驱动液压缸6再次协同作业，将带有土球的被挖树木转移至其他地方或相应的运输工具上。最终通过控制挖铲22上升以及支架21打开，使挖树头2放开被挖树木。
83.另外本技术机器人除了用来挖树之外，还能进行树木种植坑洞的挖掘，挖掘坑洞的原理与挖树的原理一致：液压马达7、大臂驱动液压缸5、小臂驱动液压缸6协同作业，使挖树头2到达需要挖坑的位置，两个开合液压缸24控制两个活动支架212向内闭合，使支架21呈现闭合状态；随后各个挖树液压缸23控制挖铲22下降进行挖坑作业，直至相邻挖铲22的侧壁相接，将被挖土球完整的包裹在四个挖铲22中间；随后大臂驱动液压缸5、小臂驱动液压缸6协同作业，将土球提升出土坑，完成挖坑作业；最后液压马达7、大臂驱动液压缸5、小臂驱动液压缸6再次协同作业，将挖出的土球转移至其他地方。最终通过控制挖铲22上升以及支架21打开，使挖树头2放开被挖土球。
84.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。