[发明专利]一种可倾式三构态变胞机构式自动化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，特别是一种可倾式三构态变胞机构式自动化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。现有伐树机器人也都没有自动化作业功能。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能够自动化作业的树木整枝伐树机器人。

变胞机构是近年来学者提出的重要概念，是可变自由度或可变构件数目的新型机构，这类机构除了具有类似可展机构的高度可缩和高度可展外，还可改变拓扑图并导致变自由度，具有多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化等特征，可根据功能需求或环境等变化，适应不同任务，灵活应用于不同场合。将变胞机构及传感技术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自动化树木整枝伐树机器人。

目前尚未见到一种能够自动化作业的，兼具稳定输出和柔性化、运动空间大，工作精度高，制造成本低，维护保养简单，且能柔性控制，又具有树木整枝、伐树和木材截取功能的自动化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三构态变胞机构式自动化树木整枝伐树机器人，它具有稳定输出，柔性化，运动空间大，制造成本低，工作寿命长，维护保养简单，臂重较轻，工作效率高等优点，又可以实现树木整枝修整、整棵树木伐锯和木材分段截取功能，并能够自动化作业。

本发明的技术方案是：一种可倾式三构态变胞机构式自动化树木整枝伐树机器人，包括传感器、驱动电机、举升液压缸、行走装置、底盘、机架、驱动连杆、传动连杆、输出连杆、销轴、液压缸、虎克铰和伐木头组合机构，其特征在于，具体结构和连接关系为：

所述传感器包括角位移传感器、距离传感器和位移传感器，所述角位移传感器包括第一角位移传感器、第二角位移传感器和第三角位移传感器，第一角位移传感器与后摇杆下端固定连接，第二角位移传感器与中摇杆下端固定连接，第三角位移传感器与前摇杆下端固定连接；所述距离传感器与伐木头组合机构下端固定连接；所述位移传感器与伐木头组合机构固定连接；

所述驱动电机包括第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机和第五驱动电机，第一驱动电机和机架固定连接，驱动后摇杆，第二驱动电机和机架固定连接，驱动中摇杆，第三驱动电机和机架固定连接，驱动前摇杆，第四驱动电机和电机支座固定连接，驱动曲柄，第五驱动电机和伐木头组合机构固定连接，驱动丝杆；

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；

所述行走装置通过转动副和底盘连接；

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；

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；