[发明专利]一种双两和单自由度变换的变胞式自动化整枝伐树机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是一种双两和单自由度变换的变胞式自动化整枝伐树机器人。

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，此伐木装置由全液压元件组成，其液压元件精度要求高，液压系统制造成本高，工作寿命不长，易漏油，也只能实现伐木任务；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。

变胞机构是近年来学者提出的重要概念，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，可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设计，将产生一类新型的变胞机构式树木整枝伐树机器人，使树木整枝伐树机器人更大发挥其功能。

目前，尚未见到一种能全自动化作业，并能够在两个两自由度和一个单自由度间灵活变换，兼具灵活实现三种不同构态，大工作空间特征，并且电机均安装在机架上，减少各构件负载，使其运动高动态稳定性，又具有自动化树木整枝、伐树和木材分段截取功能的双两和单自由度变换变胞式自动化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双两和单自由度变换的变胞式自动化整枝伐树机器人，它能全自动化作业，并能够在两个两自由度和一个单自由度间灵活变换，兼具灵活实现三种不同构态，大工作空间特征，并且电机均安装在机架上，减少各构件负载，使其运动高动态稳定性，又具有自动化树木整枝、伐树和木材分段截取功能。

本发明的技术方案是：一种双两和单自由度变换的变胞式自动化整枝伐树机器人，包括传感器、驱动电机、履带式行走系统、机架、驱动连杆、传动连杆、三角架、输出连杆、销轴、液压缸、虎克铰和整枝伐木装置，具体结构和连接关系为：

所述传感器包括角位移传感器、距离传感器和位移传感器，所述角位移传感器包括第一角位移传感器、第二角位移传感器和第三角位移传感器，第一角位移传感器与后摇杆下端固定连接，第二角位移传感器与中摇杆下端固定连接，第三角位移传感器与前摇杆下端固定连接；所述距离传感器与整枝伐木装置下端固定连接；所述位移传感器与整枝伐木装置固定连接；

所述驱动电机包括第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第四驱动电机和第五驱动电机，第一驱动电机和机架固定连接，驱动后摇杆，第二驱动电机和机架固定连接，驱动中摇杆，第三驱动电机和机架固定连接，驱动前摇杆，第四驱动电机和电机支座固定连接，驱动曲柄，第五驱动电机和整枝伐木装置固定连接，驱动丝杆；

所述履带式行走系统通过转动副与机架连接；

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，另一端通过第十三销轴与前连杆连接，所述中摇杆一端通过第七销轴与机架连接，另一端通过第五销轴与中连杆、三角架连接，所述后摇杆一端通过第六销轴与机架连接，另一端通过第四销轴与后连杆连接；

所述传动连杆包括前连杆、支架杆、中连杆、后连杆和长杆，所述前连杆一端通过第十三销轴与前摇杆连接，另一端通过第十一销轴与支架杆连接，所述支架杆一端通过第八销轴与机架连接，中部通过第十一销轴与前连杆连接，另一端通过第十销轴与长杆连接，所述中连杆一端通过第五销轴与中摇杆、三角架连接，中部通过第二销轴与三角架连接，另一端通过第一销轴与输出连杆连接，所述后连杆一端通过第四销轴与后摇杆连接，另一端通过第三销轴与长杆连接，所述长杆一端通过第三销轴与后连杆连接，中部通过第十销轴与支架杆连接，另一端通过第十二销轴与输出连杆连接；

所述三角架一端通过第五销轴与中摇杆、中连杆连接，另一端通过第二销轴与中连杆连接；

所述输出连杆一端通过第一销轴与中连杆连接，中部通过第十二销轴与长杆连接，另一端通过第十四销轴与虎克铰连接，输出连杆通过第一球副机构与液压缸连接；所述整枝伐木装置通过转动副与虎克铰连接，整枝伐木装置通过第二球副机构与液压缸连接；