[发明专利]一种液压驱动三构态变胞机构式树木整枝伐树机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是一种液压驱动三构态变胞机构式树木整枝伐树机器人。

背景技术

中国专利201610396453.X公布了一种伐木机器人，通过四个驱动轮的移动，实现切割的定位，工作精度和柔性低，运动空间小，只能实现伐木任务；中国专利201610419380.1公开了一种用于伐木机的全液压自动伐木装置，但只能实现伐木任务，且机器柔性较低，工作空间有限；中国专利201210335835.3公开了一种伐树截木一体机，此伐树截木机，仅用于伐树截木，不能用于树木整枝、修剪，且此伐木机只能与工程机械配合使用；中国专利201310427637.4公开了一种电动植物整枝机，此植物整枝机，仅用于植物整枝，不能用于伐木、截木。现有有关伐树机器人的设计，均功能单一，工作空间小，稳定性不足，精度低，不能根据功能需求或者环境的变化，灵活改变构型以适应不同任务和场合，柔性低，且均采用电机驱动，虽然便于控制，但其噪音和占有体积大，承载能力相对有限。

变胞机构具有多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化等特征，能够根据功能需求或环境等变化，适应不同任务，灵活应用于不同场合。将变胞机构应用于树木整枝伐树机器人的设计，将产生一类新型的变胞机构式树木整枝伐树机器人。

目前，尚未见到一种液压驱动的兼具稳定输出和三构态变胞柔性化、大运动空间、高工作精度、低制造成本、长工作寿命、维护保养简单、运动平稳、质量轻承载能力大且噪音小，又具有树木整枝、伐树和木材截取功能的树木整枝伐树机器人的创新发明设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压驱动三构态变胞机构式树木整枝伐树机器人，它具有稳定输出和柔性化、大运动空间、高工作精度、低制造成本、长工作寿命、维护保养简单、运动平稳、质量轻承载能力大、噪音小等优点，又能够以实现树木整枝修整、整棵树木伐锯和木材分段截取功能。

本发明的技术方案是：一种液压驱动三构态变胞机构式树木整枝伐树机器人，包括液压马达、行走系统、机架、连杆机构、销轴、液压缸、虎克铰和伐木头组合机构，具体结构和连接关系为：

所述液压马达包括第一液压马达、第二液压马达、第三液压马达、第四液压马达和第五液压马达，第一液压马达和机架固定连接，第二液压马达和机架固定连接，第三液压马达和机架固定连接，第四液压马达与马达支座固定连接，第五液压马达通过转动副和丝杆连接；

所述行走系统通过转动副机架连接；

所述连杆机构包括驱动连杆、传动连杆和执行连杆；所述驱动连杆包括前摇杆、中摇杆和后摇杆，所述前摇杆一端通过第九销轴与机架连接，另一端通过第五销轴与前连杆连接，所述中摇杆一端通过第四销轴与机架连接，另一端通过第七销轴与中连杆连接，所述后摇杆一端通过第八销轴与机架连接，另一端通过第三销轴与曲杆连接；所述传动连杆包括前连杆、中连杆和曲杆，所述前连杆一端通过第五销轴与前摇杆连接，另一端通过第二销轴与曲杆连接，所述中连杆一端通过第七销轴与中摇杆连接，另一端通过第一销轴与执行连杆连接，所述曲杆一端通过第三销轴与后摇杆连接，中部通过第二销轴与前连杆连接，另一端通过第六销轴与执行连杆连接；所述执行连杆一端通过第一销轴与中连杆连接，中部通过第六销轴与曲杆连接，另一端通过第十销轴与虎克铰连接，执行连杆通过第一球副机构与液压缸连接；

所述销轴包括第一销轴、第二销轴、第三销轴、第四销轴、第五销轴、第六销轴、第七销轴、第八销轴、第九销轴和第十销轴；

所述伐木头组合机构包括刀锯机构、下夹抱机构、滚轮、上夹抱机构和打枝刀；

所述刀锯机构包括刀锯、滑块、导杆、第三连杆、第四连杆、曲柄、第四液压马达、马达支座、丝杆和第五液压马达，所述刀锯和滑块固定连接，滑块和导杆通过圆柱副连接，所述第三连杆一端通过转动副和滑块连接，另一端通过转动副和第四连杆连接，所述曲柄一端通过转动副和第四连杆连接，另一端通过转动副和第四液压马达输出轴连接，所述马达支座和第四液压马达固定连接，马达支座通过螺旋副和丝杆连接，所述第五液压马达通过转动副和丝杆连接；

所述下夹抱机构包括螺杆、固定支座、第一连杆、活动支座、螺母和第二连杆，所述固定支座固定于伐木头组合机构上，固定支座和活动支座通过螺杆连接，螺杆的一端连接螺母，所述第一连杆一端通过转动副和固定支座连接，另一端通过转动副和第二连杆连接，所述第二连杆一端通过转动副和第一连杆连接，中部通过转动副和活动支座连接；