[发明专利]一种树枝修剪工具及其控制方法

权利要求书

1.一种树枝修剪工具的控制方法，其特征在于：包括步骤：

S1、机器人随斗臂车上升至高空线路处，机器人箱体上的激光雷达沿作业方向滑动逐帧采集点云数据，并对采集到的点云数据进行拼接，对场景进行重建；

S2、通过对采集到的点云数据中识别到的导线上的两点使用PCA算法分析计算出导线的方向和位置，利用识别到的待修剪树枝区域的边缘特征识别得到待作业区域，从而得到机器人、导线与待修剪区域的相对位姿关系；

S3、机械臂末端与树枝修剪工具对接，将其从工具库中取出；

S4、根据步骤S2得到的机器人、导线与待修剪区域的相对位姿关系计算得到所述树枝修剪工具的扫切路径，采集该路径上障碍物的空间位置和形状信息并进行重建，规划机器人机械臂的各关节角并通过碰撞检测算法检测是否会碰到障碍物，若碰撞则重复本步骤重新规划新路径直至路径不发生碰撞；

S5、机械臂携带树枝修剪工具到达待修剪区域，通过机械臂上的面阵激光雷达对待修剪的树枝进行精准定位，并发送至机器人；机器人进行逆解计算得到机械臂各关节角，并据此控制机械臂使机械臂上的树枝修剪工具与树枝处于垂直状态；

S6、通过机械臂驱动所述树枝修剪工具转动，同时控制机械臂带动树枝修剪工具在待修建区域内进行横向进刀运动，所述树枝修剪工具对该区域的树枝进行扫切；

S7、在该区域的树枝作业完成后，控制斗臂车移动至下一作业区域，重复上述步骤直至整条线路的树枝均被修剪完成；

其中，所述树枝修剪工具包括：

对接组件，用于与机械臂对接；

传动组件，用于传递所述机械臂的转矩；

作业组件，包括其同侧相互配合形成用于修剪树枝的剪切副的两刀具，两所述刀具通过所述传动组件传递的转矩带动进行相对运动；

所述传动组件包括：

驱动轴，穿设于对接组件内，并通过传递销与所述机械臂的驱动机构连接；

齿轮组件，与所述驱动轴配合将其传递的转矩转换为垂直于所述驱动轴方向转动的转矩；

所述齿轮组件包括与所述驱动轴同轴连接的第一锥齿轮、与所述第一锥齿轮啮合配合的第二锥齿轮、与所述第二锥齿轮同步旋转的第一直齿轮及与所述第一直齿轮啮合配合的第二直齿轮，偏心轮与所述第二直齿轮同步旋转；

所述第二锥齿轮通过垂直于所述驱动轴的第一传动轴转动安装，所述第一直齿轮固定安装于所述第一传动轴上；所述第二直齿轮通过平行于所述第一传动轴的第二传动轴转动安装，所述偏心轮固定安装于所述第二传动轴上；所述第一传动轴和所述第二传动轴均通过其两端的轴承转动安装于第一支撑板和第二支撑板之间；

偏心轮，为两个，与所述齿轮组件配合安装并随之绕垂直于所述驱动轴方向转动；

支撑座，所述支撑座与所述对接组件固连，其内穿设所述驱动轴；所述齿轮组件安装于所述支撑座上；

在所述支撑座两端分别固定安装有平行于所述驱动轴的第一支撑板和第二支撑板，所述齿轮组件安装于第一支撑板和第二支撑板之间；

其中第一支撑板通过L型支撑板固定安装于所述驱动轴同平面的位置处；所述L型支撑板倒置安装，其与支撑座之间形成容纳所述第一锥齿轮的空间；

在所述L型支撑板与其配合安装的所述第一支撑板的外侧还固定安装有外壳；

在第一支撑板和第二支撑板之间形成的空间两侧还固定安装有盖板；

两所述偏心轮不重合安装，二者的旋转中心同轴；两所述刀具分别与其中一偏心轮配合实现相对运动；

所述传动组件还包括过渡底座，所述过渡底座两端面分别与所述对接组件和所述支撑座固连，所述驱动轴穿设于所述过渡底座内；

所述刀具包括与所述偏心轮配合安装的配合端及沿作业方向的作业段；

所述配合端开设有一与所述偏心轮配合用于所述偏心轮运动的腰型槽；

所述作业段两侧分别沿垂直于作业方向延伸有用于修剪树枝的剪切刃和限位耳，两相邻所述限位耳之间形成用于容纳树枝的开口槽；

两所述刀具的作业段相互反向贴合安装；

所述腰型槽的两侧为半径与所述偏心轮半径相同的半圆形槽，中部为宽度与所述偏心轮半径相同的活动槽，从而形成所述偏心轮的运动通道；

所述限位耳沿其延伸方向宽度逐渐增大，两相邻所述限位耳之间形成用于容纳树枝的开口弧形槽；

所述刀具的配合端相比于其作业段外扩设定距离之后通过其腰型槽与偏心轮配合安装，所述设定距离根据所述偏心轮与所述刀具的厚度差确定；

在所述刀具的腰型槽处固定有与所述腰型槽形状一致的保护板。