[发明专利]仿生蛇绿篱修剪装置

说明书

技术领域

本发明涉及修剪机械臂领域，具体为一种仿生蛇绿篱修剪装置。

背景技术

随着人们绿化环保意识的提高，绿篱已经在城市道路绿化和高速公路中随处可见，成为城市以及公路一个重要的组成部分。其主要用于美化环境、绿化城市、降低噪声、稳定路基的结构、净化空气、保持水土、防风固沙。另外它还可以隔开道路两旁的车辆、防止车辆在夜间相向而行时造成的眩光以造成车祸事故、减少两车靠近时所产生的恐惧感以提高出行的安全性。

目前国内主要是由小型皮卡搭载专业环卫工人利用手持式的绿篱修剪机对高速公路中央隔离带的绿篱进行修剪。这种修剪方式存在效率低下，修剪时间过长、噪声太大、工人劳动强度过大、能源利用率低下，排气污染环境、工人的安全不能保障、无法保证修剪稳定性与准确性；另外也有少数车载式绿篱修剪机发展了起来，但其技术还不成熟，处于刚起步阶段，仍存在结构简单、设备笨重、性能及可靠性低，功能单一、操作空间不大、修剪过程中的绕障能力较差、修剪不连续、自动化程度较低等问题。

因此，为解决以上问题，需要一种仿生蛇绿篱修剪装置，该装置能够实现对绿篱多种形状、多种工况的修剪，修剪范围大、修剪稳定性和可靠性较强、自动化程度更高、修剪的连续性更好以及修剪过程中的绕障性能良好将实现绿篱修剪的无人化工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种能够实现对绿篱多种形状、多种工况的修剪，修剪范围大、修剪稳定性和可靠性较强、自动化程度更高、修剪的连续性更好以及修剪过程中的绕障性能良好将实现绿篱修剪的无人化工作的仿生蛇绿篱修剪装置。

本发明公开的仿生蛇绿篱修剪装置，包括可移动的车体、用于对绿篱进行修剪的仿生蛇修剪机构以及设置于所述车体用于带动生蛇修剪机构移动的机械臂；所述仿生蛇修剪机构包括多个并列设置并依次铰接形成链状结构蛇体；每个所述蛇体上均设有修剪刀具，相邻两所述蛇体之间设有用于驱动两蛇体相对转动的转动驱动电机；

进一步，所述机械臂包括包括肩部、臂部、肘部和腕臂；所述肩部包括固定于所述车体的托架、通过第一铰轴铰接于托架的连杆、通过第二铰轴铰接于所述连杆的短杆、通过第三铰轴铰接于所述短杆的关节块、用于驱动所述连杆相对于托架转动的第一电机、用于驱动所述短杆相对于连杆转动的第二电机以及用于驱动所述关节块相对于短杆转动的第三电机；所述第一铰轴、第二铰轴和第三铰轴相互空间垂直设置；所述臂部固定于关节块，所述仿生蛇修剪机构最末节的蛇体铰接于腕部，所述肘部前端铰接于所述臂部和腕部之间；

进一步，所述肘部包括沿机械臂纵向可转动连接的前肘和后肘以及用于驱动所述前轴相对于后肘转动的肘部电机；所述腕部铰接于前肘，所述臂部铰接于后肘；

进一步，所述车体上设有与所述蛇体一一对应的刀具驱动电机，每个刀具驱动电机通过一万向软轴驱动所述修剪刀具转动；

进一步，每个所述蛇体与其两侧的蛇体之间的两铰轴垂直交错设置；

进一步，所述修剪刀具包括圆盘状的刀体和沿刀体周向分布的锯齿；

进一步，所述蛇体为矩形块结构，蛇体的端面上一体成型有相互平行的用于安装铰轴的两耳板；

本发明的仿生蛇绿篱修剪装置，还包括控制系统；所述控制系统包括：角度传感器，一一对应设置于所述机械臂和仿生蛇修剪机构中的电机转轴上；距离传感器，设置于车体侧边，用于测量车体与隔离带的距离；视觉传感器，设置于车体前后两端，用于测量修剪过程中的各障碍物位置并监测周围环境，控制器，用于接收所述角度传感器、距离传感器和视觉传感器的信号用于控制所述车体、机械臂和仿生蛇修剪机构的动作。

本发明的有益效果是：本发明的仿生蛇绿篱修剪装置，机械臂可根据修剪需要确定其自由度和臂展，保证修剪机构能够实现在空间内自由移动实现全方位修剪，同时可以针对各种不同形状的绿篱进行修剪，仿生修剪机构包括链状结构的蛇身，整个蛇身由多个蛇体铰接形成，能够根据实际环境自由扭曲，其具有良好的越障性，因此本发明可以对复杂环境下的绿篱带进行连续修剪，同时对于不同形状的绿篱带，蛇身可提前变形成与绿篱带相匹配的形状从而一次修剪成型，另外，车体上的双目视觉传感器将周围环境信息快速反馈给控制器实现对机械臂和修剪机构的实时控制，以保证工作的可靠性以及高效率节约能源，本装置适用于各种绿化带的环卫绿化工作，具有巨大的社会和经济效益。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的肩部的结构示意图；