[发明专利]全自动树裙粉刷机器人及粉刷方法

权利要求书

1.全自动树裙粉刷机器人，其特征在于，由上位机和下位机组成，上位机包括相互连接的PC机和上位机控制柜，下位机由智能移动平台、机器视觉系统、粉刷平台、控制系统、电源系统、箱体组成，机器视觉系统、粉刷平台、控制系统、电源系统、箱体安装于智能移动平台上，控制系统包括控制柜、第二控制器、卫星导航与定位模块、图像处理模块、升降伺服电机驱动器、粉刷臂自动伸缩杆驱动器、粉刷臂甩摆减速电机驱动器、次GPRS无线模块、无线视频发射模块、四轮移动平台驱动器；粉刷平台包括粉刷机械机构、粉刷提升机构、粉刷涂抹系统，粉刷涂抹系统固定连接于粉刷机械机构上，粉刷机械机构通过粉刷提升机构连接于智能移动平台上；所述粉刷机械机构由粉刷机械机构主体、粉刷机构副体、粉刷臂、毛刷、粉刷臂甩摆减速电机、粉刷环、粉刷臂自动伸缩杆组成；所述粉刷提升机构包括直线滑台，直线滑台为两套，直线滑台上设置有滑块；所述粉刷涂抹系统由水泵、粉刷液管道、喷头、压力触碰开关组成；

全自动树裙粉刷机器人粉刷树裙的方法包括以下步骤：

S1：机器视觉系统采集图像视频信息经过图像处理模块的处理后，进入第二控制器进行判断，计算出前方树木枝干的三维坐标信息及判断树木枝干是否粉刷；

S2：如果树木需要粉刷和涂抹，第二控制器控制四轮移动平台驱动器驱动智能移动平台前进，并且实时通过卫星导航与定位模块进行导航使得智能移动平台靠近待粉刷的树木枝干前方；

S3：第二控制器首先控制升降伺服电机驱动器进而驱动直线滑台下降至待粉刷树木枝干的最低端，然后第二控制器控制粉刷臂甩摆减速电机驱动器进而驱动粉刷臂甩摆减速电机向正向转动，此时左侧的粉刷机械机构主体和右侧的粉刷机构副体打开一个缺口，为树木枝干的进入提供条件；

S4：智能移动平台继续前进，在该过程中，压力触碰开关通过碰触作用得知与树木枝干的接触与否，当压力触碰开关与树木枝干接触后，智能移动平台停止运动；

S5：第二控制器控制粉刷臂甩摆减速电机驱动器进而驱动粉刷臂甩摆减速电机向反向转动，此时左侧的粉刷机械机构主体和右侧的粉刷机构副体开始向树木枝干内侧运动，实现缺口的闭合动作；在该过程中，压力触碰开关通过碰触作用得知粉刷环上的毛刷与树木枝干的接触；

S6：经过上述过程后，粉刷臂上的八个粉刷环上的毛刷实现了对树木枝干的包裹，此时，第二控制器控制水泵转动，通过粉刷液管道和喷头实现粉刷液的喷洒；在该过程中，第二控制器同时控制升降伺服电机驱动器进而驱动直线滑台缓慢上升，当上升至设定粉刷涂抹的高度时，第二控制器同时控制升降伺服电机驱动器进而驱动直线滑台缓慢下降，如此反复实现对树木枝干的反复粉刷涂抹，直到达到预期的要求；

S7：当机器人对树木枝干粉刷涂抹完毕时，第二控制器控制粉刷臂甩摆减速电机驱动器进而驱动粉刷臂甩摆减速电机向正向转动，此时左侧的粉刷机械机构主体和右侧的粉刷机构副体开始向树木枝干外侧运动，实现缺口的开启动作；当粉刷机械机构主体和右侧的粉刷机构副体完全打开后，第二控制器控制四轮移动平台驱动器驱动智能移动平台后退，实现树木枝干和机器人的粉刷平台的分离；至此，一棵树木的枝干粉刷和涂抹完成；

S8：重复上述过程，可以实现其它树木枝干的粉刷和涂抹。

2.如权利要求1所述的全自动树裙粉刷机器人，其特征在于，所述上位机控制柜由无线视频接收模块、主GPRS模块、第一控制器、按键输入模块、显示模块、变压和稳压模块组成，所述按键输入模块、显示模块分别连接第一控制器，第一控制器还与PC机通过串口连接，变压和稳压模块连接无线视频接收模块、主GPRS模块、第一控制器、按键输入模块和显示模块并为其供电，变压和稳压模块直接连接V交流电源。

3.如权利要求1所述的全自动树裙粉刷机器人，其特征在于，所述控制柜安装并固定在智能移动平台上，第二控制器和卫星导航与定位模块、图像处理模块、升降伺服电机驱动器、直径调节机构步进电机驱动器、粉刷臂甩摆减速电机驱动器、次GPRS无线模块、无线视频发射模块连接，图像处理模块还与机器视觉系统连接。

4.如权利要求1所述的全自动树裙粉刷机器人，其特征在于，所述电源系统由锂电池和电源稳压模块组成，电源稳压模块的输入端与锂电池连接，输出端与机器人上的用电器件连接。