[发明专利]一种变胞式伺服驱动步进爬树剪式整枝机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人设计领域，特别是一种变胞式伺服驱动步进爬树剪式整枝机器人。

背景技术

树木在生长的过程中，修剪整枝是一项必不可少的工作，传统树木整枝工作通常是由人工通过手持式工具完成，劳动量大且对于较高树木，工作具有一定危险性。

中国专利CN 102283026 A公布了一种果树修剪机，所述果树修剪机需要人工背负，对于高枝修剪，需要更换加长铝管，因此劳动强度大，工作效率低。中国专利CN 105940975 A公布了一种果树修剪机，所述修剪机的执行部件安装在动力机车上，依靠机械臂进行整枝工作，但是不能灵活避开分布散乱的枝干，进行精确的整枝工作。中国专利ZL2012103468033公开了一种四足攀爬机器人，该机器人利用自重自锁，而且每个抱紧臂都安装三个电机，驱动较复杂，总体运动速度也较慢，不具适用性。

随着机器人技术水平的不断提高，仿生机器人的应用渐为广泛，其中仿生爬树机器人的应用在树木整枝、病害防治、虫害防治、果实采摘、野外探测监控等方面也日益增多，因此将仿生机器人应用于爬树整枝工作，可以克服现有技术的缺点。

锯式整枝机在工作中会出现锯片被夹住，导致损坏，产生振动不利于爬树机器人的抱紧，有噪声等问题，对于整枝修剪工作，整枝剪结构简单，不会产生锯屑，也不会出现夹锯的现象。

伺服电机采用闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，可以根据外界反馈进行实时调整，实现对速度、位置等精确控制，且速度响应快，运行稳定，因此将伺服电机应用于爬树整枝机器人，可以更好的满足工作要求。

目前，未见有驱动简单，爬树可靠安全，能适应不同粗细、形状树木，移动性能好、整枝方便灵活，工作效率高、整枝定位精准，不会产生夹锯、振动、噪声等问题，控制精度高、工作稳定的伺服驱动步进爬树剪式整枝机器人。

发明内容

本发明的目的是提供一种变胞式伺服驱动步进爬树剪式整枝机器人，它能克服现有整枝技术的不足，该步进爬树剪式整枝机器人，伺服电机单独驱动时，便能实现复杂爬树抱树运动，驱动简单；利用驱动力的反作用力便可实现锁死，爬树抱树工作安全可靠；机器人爬树过程中，转换自由度，可以改变抱紧角度，实现机器人灵活适应不同直径树木；模拟动物身体构造，使爬树整枝机器人灵活适应不同形状树木；多自由度剪式整枝系统与爬树机器人结合，移动性能好，整枝方便灵活，工作效率高，整枝定位精确；不会产生夹锯现象，也不会产生振动、噪声；采用伺服电机伺服驱动响应迅速，控制精确，通过编程获得高程度柔性输出，工作稳定。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种变胞式伺服驱动步进爬树剪式整枝机器人，包括伺服驱动机械腿系统、剪式整枝系统和机架杆组件，具体结构和连接关系为：

所述伺服驱动机械腿系统包括第一伺服驱动机械腿系统、第二伺服驱动机械腿系统、第三伺服驱动机械腿系统和第四伺服驱动机械腿系统，所述第一伺服驱动机械腿系统包括驱动摇杆、从动摇杆、连杆、机械腿伺服驱动电机、连接架、滑套、滑套驱动液压缸、机械腿驱动液压缸、机械腿、固定爪、弧形限位滑槽和滚动轴承，驱动摇杆一端与连杆铰接，另一端与机械腿伺服驱动电机固定连接，机械腿伺服驱动电机与第一杆相连，并驱动驱动摇杆相对第一杆转动，从动摇杆一端与连杆铰接，另一端与第一杆铰接，连接架既与连杆通过铰链连接，又与滑套通过圆柱副连接，还与机械腿驱动液压缸连接，所述滑套与滑套驱动液压缸连接，所述机械腿驱动液压缸与机械腿连接，所述滑套驱动液压缸与第一杆铰接，所述固定爪与连接架固定连接，所述从动摇杆下方安装了滚动轴承，滚动轴承在弧形限位滑槽内运动，弧形限位滑槽固定在第一杆下方，第二伺服驱动机械腿系统、第三伺服驱动机械腿系统、第四伺服驱动机械腿系统与第一伺服驱动机械腿系统结构及连接关系相同；