[发明专利]一种自动化步进式变胞爬树机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人设计领域，特别是一种自动化步进式变胞爬树机器人。

背景技术

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，现有爬树机器人主要有仿蛇形缠绕机器人，上下伸缩式机器人，翻转式机器人等，存在驱动元件众多，运动速度慢，负载能力小，而且对不同直径树木通用性差等问题，不能很好实现爬树及工作任务。

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；中国专利CN105963931A公布了一种新型自动化爬树设备，该专利利用液压缸收缩履带实现爬动，利用弧形杆件实现抱紧，在实际作业时，只适用于等截面直挺树木，树木粗细变化时不能完成抱紧，应用非常局限。其他公开的有关爬树机器人的专利基本与上述两类专利类似。

自动化是工业现代化的重要条件和显著标志，通过测量及反馈各种参数的传感器，控制系统可以自动调节机器人的运行状态，因此将传感器安装到爬树机器人中，可以自动完成爬树作业。

目前，未见有驱动简单，爬树可靠安全，又能灵活适应于不同直径、不同形状树木的自动化爬树机器人。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动化步进式变胞爬树机器人，它能克服现有爬树机器人的不足，驱动电机单独驱动时，便能实现复杂爬树抱树运动，驱动简单；机械腿与树干有倾斜角度，利用驱动力的反作用力便可实现锁死，爬树工作安全可靠；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树木直径的变化；模拟动物身体构造，使爬树机器人灵活适应不同形状树木；多个传感器反馈参数到控制器，通过编程控制，可以实现自动化爬树工作。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种自动化步进式变胞爬树机器人，包括机械腿装置、传感器和机架杆组件，具体结构和连接关系为：

所述机械腿装置包括第一机械腿装置、第二机械腿装置、第三机械腿装置和第四机械腿装置，所述第一机械腿装置包括驱动摇杆、从动摇杆、连杆、机械腿驱动电机、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通过转动副连接，另一端与机械腿驱动电机固定连接，机械腿驱动电机与第一杆通过转动副连接，并驱动驱动摇杆相对第一杆转动，从动摇杆一端与连杆通过转动副连接，另一端与第一杆通过转动副连接，连接架既与连杆通过转动副连接，又与滑套通过圆柱副连接，还与机械腿驱动液压缸通过转动副连接，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连接，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，第二机械腿装置、第三机械腿装置、第四机械腿装置与第一机械腿装置结构相同；

所述传感器包括压力传感器、PSD距离传感器和速度传感器，所述压力传感器固定连接在机械腿末端，所述PSD距离传感器固定连接在连接架上，所述速度传感器固定连接在机械腿上；

所述机架杆组件包括第一杆、第二杆、第三杆、第四杆、第五杆、第六杆、第七杆和第八杆，第一杆与第二杆通过第一虎克铰连接，第二杆与第三杆通过第二铰链连接，第三杆与第四杆通过连架杆第一驱动电机相连，第四杆与第五杆通过第三铰链连接，第五杆与第六杆通过第二虎克铰连接，第六杆与第七杆通过第四铰链连接，第七杆与第八杆通过连架杆第二驱动电机连接，第八杆与第一杆通过第一铰链连接，连架杆第一驱动液压缸一端与第一杆通过转动副连接，另一端与第二杆通过第三虎克铰连接，连架杆第二驱动液压缸一端与第六杆通过转动副连接，另一端与第五杆通过第四虎克铰相连，连架杆第三驱动液压缸一端与第一杆通过转动副连接，另一端与第八杆通过转动副连接，连架杆第四驱动液压缸一端与第六杆通过转动副连接，另一端与第七杆通过转动副连接，连架杆第五驱动液压缸一端与第五杆通过转动副连接，另一端与第四杆通过转动副连接，连架杆第六驱动液压缸一端与第二杆通过转动副连接，另一端与第三杆通过转动副连接。

所述弧形限位滑槽圆弧对应角度为100-105°，所述机械腿与连接架安装角度为45-50°。

本发明的突出优点在于：