[发明专利]一种智能树皮修补机器人

权利要求书

1.一种智能树皮修补机器人，包括越野轮（1）、越野底盘（2）、设备箱（3）、伸缩基柱（4）、机械手基盘（5）、切割机械手（6）、抓取机械手（7）、喷射机械手（8）、薄膜机械手（9）、摄像头（10）、无线通讯装置（11）、GPS芯片（12）、控制设备（13）、蓄电池（14）；越野轮（1）与越野底盘（2）下端面固定连接；伸缩基柱（4）和越野底盘（2）的上端面固定连接；切割机械手（6）、抓取机械手（7）、喷射机械手（8）、薄膜机械手（9）均和机械手基盘（5）固定连接；摄像头（10）和伸缩基柱（4）的顶端连接；越野轮（1）、伸缩基柱（4）、机械手基盘（5）、切割机械手（6）、抓取机械手（7）、喷射机械手（8）、薄膜机械手（9）、摄像头（10）、无线通通讯装置（11）、GPS芯片（12）均和控制设备（13）连接，控制设备（13）内的中央控制器控制智能树皮修补机器人上各电机、执行机构、越野轮（1），并控制车载各电子部件及其数据交换，控制无线通通讯装置（11）、与远程客户端和云端服务器的交互；越野轮（1）、伸缩基柱（4）、机械手基盘（5）、切割机械手（6）、抓取机械手（7）、喷射机械手（8）、薄膜机械手（9）、摄像头（10）、无线通讯装置（11）、GPS芯片（12）、控制设备（13）均和蓄电池（14）连接；该种智能树皮修补机器人在越野轮（1）和越野底盘（2）的带动下按照预先设定好的路线在林区巡逻，摄像头（10）对途经的树木树干进行实时的监视和识别，发现有虫害和人为至损的树皮后，立即拍照上传至PC端，控制设备（13）依据预先设置好的树皮修补程序控制切割机械手（6）、抓取机械手（7）、喷射机械手（8）、薄膜机械手（9）依次展开工作对破损树皮进行修补；

摄像头（10）采用广角摄像头，可360度旋转；一台该种智能树皮修补机器人上同时设置两个相同摄像头（10），可保证智能树皮修补机器人在巡逻时拥有大于180度的视角，使其视野开阔；树皮修补过程中，两个摄像头共同工作，同时测定破损树皮的形状以及修补部位和智能树皮修补机器人的距离，为树皮修补工作提供准确的信息；巡逻过程和修补过程中为PC端提供清晰的有关树皮破损的视频资料和图片资料；GPS芯片（12）为PC端提供该种智能树皮修补机器人工作时的实时位置，管理者根据摄像头（10）提供的资料和智能树皮修补机器人的实时位置及时了解林区各个位置的树皮生长情况，同时，控制设备结合PC端预先设定的巡逻路线和GPS芯片提供的实时位置控制智能树皮修补机器人工作时的行进路线；

喷射机械手（8）仿造人的手臂设置，有三个手臂“关节”，三个“关节”均可在水平方向和竖直方向上转动一定角度；喷射机械手（8）的端部设置有一个喷射盘（801），其形状为圆盘形；喷射盘（801）上设置五个喷头，分别为组织液喷头（802）、防水剂喷头（803）、人造纤维喷头（804）、灭虫剂喷头（805）、营养液和生长素喷头（806）五种用于喷射修补材料的喷头，每种喷头后端均安装一个相同的电控阀门（807），用于控制各自所对应的修补材料的流入与流进；五种喷头均采用雾化喷头；与组织液喷头（802）连接的电控阀门（807）另一端通过导管与设备箱（3）内的组织液储存仓连接；与防水剂喷头（803）连接的电控阀门（807）的另一端通过导管与设备箱（3）内的防水剂储存仓连接；与人造纤维喷头（804）连接的电控阀门（807）的另一端通过导管与设备箱（3）内的人造纤维储存仓连接；与灭虫剂喷头（805）连接的电控阀门（807）的另一端通过导管与设备箱（3）内的灭虫剂储存仓连接；与营养液和生长素喷头（806）连接的电控阀门（807）的另一端通过导管与设备箱（3）内的营养液、生长素储存仓连接；喷射盘（801）可转动，喷射机械手（8）工作时转动喷射盘（801）使需要的喷头对准修补部位喷射相应的修补材料；五种喷头与设备箱（3）内的五种修补原料储存仓一一对应，人工打开设备箱（3）的箱门即可对五种修补原料的储存仓进行原料补给；

越野轮（1）采用电动轮，其外形近似月球车所用的轮子，每个轮子均安装有驱动电机；越野底盘（2）采用高强度材料制成，其形状为长方形，越野底盘（2）下端面安装六个相同的越野轮（1），控制设备单独控制每个越野轮（1）实现该种智能树皮修补机器人在复杂林地的行进；越野底盘（2）正中间安装一根伸缩基柱（4），该伸缩基柱为一根套筒式伸缩杆，其作用是作为该种智能树皮修补机器人的躯干，支撑设备箱（3）、机械手基盘（5）、切割机械手（6）、抓取机械手（7）、喷射机械手（8）、薄膜机械手（9）、摄像头（10），通过控制伸缩基柱（4）的长度改变智能树皮修补机器人的工作面的水平高度，使该种智能树皮修补机器人能够发现并修补不同高度处的破损树皮；

设备箱（3）为一个圆柱形箱体，安装在伸缩基柱（4）的顶端，内部安装有无线通讯装置（11）、GPS芯片（12）、控制设备（13）、人造纤维储存仓、组织液储存仓、灭虫剂储存仓、防水剂储存仓、营养液和生长素储存仓以及蓄电池（14）；

机械手基盘（5）为一个圆形的基盘，由一个电机带动其转动，安装在设备箱之上；机械手基盘（5）的外沿以相同的间距安装切割机械手（6）、抓取机械手（7）、喷射机械手（8）、薄膜机械手（9）四种机械手；机械手基盘（5）可360度水平旋转，智能树皮修补机器人工作时控制机械手基盘（5）转动使相应的机械手对准破损树皮展开相应的操作；

切割机械手（6）仿造人的手臂设置，有三个手臂“关节”，三个“关节”均可在水平方向和竖直方向上转动一定角度；切割机械手（6）端部设置有切割刀头（601），用于切除破损部位的“疤”和在别的树木上切割需要的树皮；控制设备根据破损树皮的形状控制切割机械手（6）活动从而控制切割刀头（601）按照特定的运动轨迹切割出特定形状的树皮；

抓取机械手（7）仿造人的手臂设置，有三个手臂“关节”，三个“关节”均可在水平方向和竖直方向上转动一定角度；抓取机械手（7）端部设置喇叭状的吸盘（701）；吸盘（701）采用柔性材料制成，其后端连接气泵（702），抓取树皮时，吸盘（701）与树皮接触后气泵（702）持续排空吸盘（701）内部的空气，将树皮吸附住，机械手向后收缩将树皮取下；放置树皮时，气泵（702）向吸盘（701）内充入空气，利用空气将树皮“顶出”；

薄膜机械手（9）仿造人的手臂设置，有三个手臂“关节”，三个“关节”均可在水平方向和竖直方向上转动一定角度；薄膜机械手（9）端部安装薄膜滚筒（901），薄膜滚筒（901）上卷有防水薄膜；薄膜滚筒（901）可360度旋转，以适应不同位置的破损树皮；薄膜滚筒（901）旁侧固定安装一个电热条，与薄膜滚筒平行安装，用于切断薄膜和结扎薄膜，修补部位包裹结束后，电热条发热“切断”薄膜，薄膜机械手（9）移动使发热的电热条按压树干上的薄膜切口，使薄膜贴合；

控制设备（13）包括微机和单片机（1301），微机负责计算分析摄像头（10）采集到的数据，根据数据为破损树皮制定具体的修补方案；单片机（1301）负责数据的接收与指令的发布；无线通讯装置（11）负责PC端与智能树皮修补机器人控制设备之间的数据交互，无线发射装置（1102）安装在PC端，无线接收装置（1101）安装在智能树皮修补机器人端。