[发明专利]一种可倾式混合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，特别是一种可倾式混合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三维工作空间内全方位调节，柔性混合驱动控制，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混合驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人，它能够在三维工作空间内全方位调节，柔性混合驱动控制，稳定输出和柔性化作业、运动空间大、工作精度高、维护保养简单，能够完成树木整枝、修剪、伐树和木材分段截取。

本发明的技术方案是：一种可倾式混合驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人，包括举升液压缸、大功率常规电机、小功率伺服电机、行走系统、底盘、机架、连杆机构、销轴、液压缸、虎克铰和锯头装置，具体结构和连接关系为：

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三维空间内的全方位调节；

所述大功率常规电机和机架固性连接，驱动中摇杆；

所述小功率伺服电机包括第一小功率伺服电机和第二小功率伺服电机，第一小功率伺服电机和机架固性连接，驱动后摇杆，第二小功率伺服电机和机架固性连接，驱动前摇杆；

所述行走系统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；

所述连杆机构包括驱动连杆、传动连杆和输出连杆；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；所述传动连杆包括前连杆、中连杆和曲杆，所述前连杆一端通过第五销轴与前摇杆连接，另一端通过第二销轴与曲杆连接，所述中连杆一端通过第七销轴与中摇杆连接，另一端通过第一销轴与输出连杆连接，所述曲杆一端通过第三销轴与后摇杆连接，中部通过第二销轴与前连杆连接，另一端通过第六销轴与输出连杆连接；所述输出连杆一端通过第一销轴与中连杆连接，中部通过第六销轴与曲杆连接，另一端通过第十销轴与虎克铰连接，输出连杆通过第一球副机构与液压缸连接；

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锯头装置上，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；