[发明专利]一种可倾式伺服驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是一种可倾式伺服驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人。

背景技术

中国专利201610396453.X公布了一种伐木机器人，通过四个驱动轮的移动，实现切割的定位，工作精度和柔性低，运动空间小，只能实现伐木任务；中国专利201610419380.1公开了一种用于伐木机的全液压自动伐木装置，此伐木装置由全液压元件组成，其液压元件精度要求高，液压系统制造成本高，工作寿命不长，易漏油，也只能实现伐木任务；中国专利201210335835.3公开了一种伐树截木一体机，此伐树截木机，仅用于伐树截木，不能用于树木整枝、修剪，且此伐木机只能与工程机械配合使用；中国专利201310427637.4公开了一种电动植物整枝机，此植物整枝机，仅用于植物整枝，不能用于伐木、截木。因此有必要设计一种稳定输出，柔性化，运动空间大，制造成本低，工作寿命长，维护保养简单，兼具树木整枝、伐树和木材截取功能的树木整枝伐树机器人。

将变胞机构应用于树木整枝伐树机器人的设计，将产生一类新型的变胞机构式树木整枝伐树机器人。

目前，尚未见到一种能够在180°工作空间内任一方位调节，柔性伺服驱动控制，并兼具稳定输出和柔性化作业、运动空间大、工作精度高、制造成本低维护保养简单特点，又能够完成树木整枝、修剪、伐树和木材分段截取功能的一种可倾式伺服驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人的创新发明设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种可倾式伺服驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人，它能够在180°工作空间内任一方位调节，柔性伺服驱动控制，并兼具稳定输出和柔性化作业、运动空间大、工作精度高、制造成本低维护保养简单特点，又能够完成树木整枝、修剪、伐树和木材分段截取功能。

本发明的技术方案是：一种可倾式伺服驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人，包括伺服电机、举升液压缸、伐木头组合机构、行走装置、底盘、机架、驱动连杆、传动连杆、执行连杆、销轴、液压缸和虎克铰，具体结构和连接关系为：

所述伺服电机，包括第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机，第一伺服电机和机架固性连接，第二伺服电机和机架固性连接，第三伺服电机和机架固性连接；

所述举升液压缸包括第一举升液压缸和第二举升液压缸，所述第一举升液压缸一端通过第十三销轴与底盘连接，另一端通过第十四销轴与机架连接，所述第二举升液压缸一端通过第十五销轴与底盘连接，另一端通过第十六销轴与机架连接，通过两个举升液压缸的相互作用，即第一举升液压缸伸展，第二举升液压缸压缩，或者相反，达到整机倾斜状态，实现树木整枝伐树机器人的180°工作空间内的任一方位调节；

所述伐木头组合机构包括刀锯机构、下夹抱机构、滚轮、上夹抱机构和打枝刀；

所述刀锯机构包括刀锯、滑块、导杆、第三连杆、第四连杆、曲柄、第一小型电机、电机支座、丝杆和第二小型电机，所述刀锯和滑块固性连接，滑块和导杆通过圆柱副连接，所述第三连杆一端通过转动副和滑块连接，另一端通过转动副和第四连杆连接，所述曲柄一端通过转动副和第四连杆连接，另一端通过转动副和第一小型电机连接，所述电机支座和第一小型电机固性连接，电机支座通过螺旋副和丝杆连接，所述第二小型电机通过转动副和丝杆连接；

所述下夹抱机构包括螺杆、固定支座、第一连杆、活动支座、螺母和第二连杆，所述固定支座固定于伐木头组合机构上，固定支座和活动支座通过螺杆连接，螺杆的一端连接螺母，所述第一连杆一端通过转动副和固定支座连接，另一端通过转动副和第二连杆连接，所述第二连杆一端通过转动副和第一连杆连接，中部通过转动副和活动支座连接；

所述滚轮末端与原动机输出轴连接，原动机与伐木头组合机构固定连接，原动机设置于伐木头组合机构内部，伐木头组合机构有两个滚轮，沿竖直中心线对称分布与伐木头组合机构两侧；

所述上夹抱机构和下夹抱机构结构相同，其零部件和零部件之间的连接关系均相同；

所述打枝刀设置于伐木头组合机构上部，与伐木头组合机构固定连接；

所述行走装置通过转动副与底盘连接，所述底盘一端通过第十一销轴与机架连接，另一端通过第十二销轴与机架连接；

所述驱动连杆包括前摇杆、中摇杆和后摇杆，所述前摇杆一端通过第九销轴与机架连接，另一端通过第五销轴与前连杆连接，所述中摇杆一端通过第四销轴与机架连接，另一端通过第七销轴与中连杆连接，所述后摇杆一端通过第八销轴与机架连接，另一端通过第三销轴与曲杆连接；