[发明专利]一种移动式割胶机器人

说明书

本发明公开了一种移动式割胶机器人通过履带移动平台控制移动，由三自由度调整机构控制末端执行器的三个自由度位置调节。末端执行器包括圆弧板、单目相机、螺旋式外啮合齿轮组、螺旋导轨和斜置旋切式刀具。螺旋式外啮合齿轮组中的螺旋导轨和螺旋式外啮合齿轮固连在树状圆环板上，树状圆环板通过立柱固定在末端执行器安装板上，斜置旋切式刀具固定在螺旋式外啮合齿轮组下端，螺旋式外啮合齿轮组通过滚轮形式内嵌入螺旋导轨中，随着螺旋轨迹主动轮的驱动，带着斜置旋切式刀具进行与螺旋导轨一致的割线轨迹移动。本发明提高了橡胶树切割起点定位精度，使得割胶机器人切割精度更高，同时降低了控制难度与开发成本。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体来说是一种移动式割胶机器人机构。

背景技术

橡胶工作须在凌晨进行，在此时橡胶树内水分饱满，树叶蒸腾水分最少，是割胶的最好时间，但是当时的环境以及作业量，对工作者是不小的挑战。因此，开始有了对于割胶机器人的研发。

割胶机器人的研发需要解决解决工作量大与工作环境不友好的问题。橡胶林信号差，用一般的GPS技术难以做到精确定位。除定位外，还需要保证割线的一致性。与此同时在运行期间，还需要考虑割胶机器人在林间不平整地面作业带来的困难。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种移动式割胶机器人，应用于大面积橡胶林割胶作业，直接减少割胶所需投入的劳动力，实现机器人自主割胶作业

本发明移动式割胶机器人，包括移动平台、支撑台、水平导轨滑块组、竖直导轨滑块组与移动割胶机器人末端。

所述移动平台上方安装有支撑台；水平导轨滑块组与竖直导轨滑块组分别实现移动割胶机器人末端提供x、y轴的移动控制。

所述移动割胶机器人末端包括姿态调整齿轮组、执行器安装板与末端执行器。其中，姿态调整齿轮组用于控制末端执行器水平转动；执行器安装板用于安装末端执行器。

末端执行器包括圆弧板、单目相机、螺旋式外啮合齿轮组、导轨与斜置旋切式刀具。其中，圆弧板竖直设置，内弧面用于与橡胶树干贴合；圆弧板通过连接杆与执行器安装板的正面固定。

所述螺旋式外啮合齿轮组包括螺旋式外啮合齿轮、螺旋轨迹主动轮与减速步进电机。其中，螺旋式外啮合齿轮呈弧形结构，弧度与圆弧板相等，与圆弧板外弧面贴合固定；圆弧板外弧面上，位于螺旋式外啮合齿轮的上方与下方设计有螺旋导轨；螺旋轨迹主动轮与螺旋式外啮合齿啮合，同轴固定于减速步进电机输出轴上，减速步进电机固定安装于电机支架上，电机支架上安装有滑轮，该滑轮与螺旋式外啮合齿轮的上方导轨滑动配合安装。斜置旋切式刀具末端固定安装于螺旋式外啮合齿轮组中的电机支架上，前端为高速旋转的刀片；斜置旋切式刀具上安装有滑轮，该滑轮与螺旋式外啮合齿轮的下方导轨滑动配合安装；上述减速步进电机的移动可带动斜置旋切式刀具及刀片一并沿螺旋式外啮合齿轮的下方导轨移动。

所述单目相机嵌入安装于圆弧板内弧面中上部分的凹槽内，单目相机的镜头朝向树干一侧，通过单目相机读取割线的起始位置。

在进行割胶作业时，根据橡胶树上的二维码，及网络后台的实时信息，定位到需要割胶的橡胶树，随后通过控制移动平台使割胶机器人移动到合适待作业位置，并通位单目相机获取割胶机器人与橡胶树的割线侧的割线起始点相对位置信息和姿态信息，控制圆弧板的内弧面贴近橡胶树的割线侧，然后通过单目相机视觉伺服精确引导斜置旋切式刀具到割线起始点。

本发明的优点在于：

1、本发明移动式割胶机器人，通过将单目相机嵌入式安装在末端执行器中心轴线的位置，提高橡胶树切割起点定位精度，使得割胶机器人切割精度更高。

2、本发明移动式割胶机器人，通过导轨滑块组与限位开关的方式，与现有的类似UR的搭载六自由度的割胶器人相比，降低了控制难度与开发成本。