[发明专利]一种仿生柔性爬树机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人设计领域，特别是一种仿生柔性爬树机器人。

背景技术

机器人技术水平不断提高，仿生机器人应用渐为广泛，其中仿生爬树机器人在树木整枝、病虫防治、果实采摘和野外探测等领域起到很好的效果。

现有爬树机器人多采用一体式机身，通过刚性结构连接躯干，可以实现机器人前进动作，但无法实现转向功能，导致无法观察大范围场景。

现有爬树机器人多是通过一对或多对机械臂对所需攀爬树木进行抱紧，这种机器人只适应于树干尺寸固定的场景，对于不同直径的树木不具有很好的适应性。

目前，尚未见有驱动简单，可以实现自由转向，能够适应不同直径的树木，可以观察大范围场景的爬树机器人。

发明内容

本发明的目的是提供一种仿生柔性爬树机器人，他能够克服现有爬树机器人不易转向，使用场景固定等不足；机器人躯干分为上身躯干和下身躯干，躯干之间通过连杆进行连接，通过改变躯干驱动电缸的伸缩距离，实现机器人转向动作；机械腿由腿部电缸驱动，完成机械腿前后运动及左右摆动，实现复杂抱树运动，驱动简单，机器人爬树过程中，改变机械腿电缸行程，可以改变抱紧角度，适应不同直径树木；多自由度显示及探测系统实时反馈机器人检测到的信息，检查树木状态，完成野外监控探测工作。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种仿生柔性爬树机器人，包括躯干系统、机械腿系统、显示及探测系统。

所述躯干系统包括上身躯干系统和下身躯干系统，所述上身躯干系统包括躯干支撑架、躯干第一驱动电缸、躯干第二驱动电缸、多个连杆、连杆固定支柱、滑槽、滑块和电缸固定支架；躯干第一驱动电缸和躯干第二驱动电缸固定在电缸固定支架上，电缸推杆上固定滑槽，与连杆头通过滑块连接，连杆第一个节点与连杆固定支柱铰接，机械腿支撑座与机械腿系统通过销轴连接，下身躯干系统与上身躯干系统机构及连接关系相同，整个躯干系统共四个躯干驱动电缸，其与连杆两端端头分别连接。

所述躯干系统的运动过程为：机器人上身躯干抓紧在树木上后，下身躯干机械腿松开树木，躯干电缸运动，带动连杆压缩，将下身躯干提升一定距离，然后下身躯干抓紧在树木上，上身躯干机械腿松开树木，再由躯干电缸运动，控制连杆伸长，将上身躯干上推一定距离，接着上身躯干抓紧在树木上，如此往复，实现爬树机器人爬树任务，通过控制每个躯干电缸的伸缩距离，实现机器人往不同方向运动功能。

所述机械腿系统包括上身机械腿系统和下身机械腿系统，所述上身机械腿系统包括第一机械腿系统、第二机械腿系统、第三机械腿系统和第四机械腿系统；所述第一机械腿系统包括左右驱动电缸、上下驱动电缸、机械腿、机械腿安装板、机械腿安装板滑槽、机械腿安装板滑块、从动连杆、从动连杆滑槽、从动连杆滑块，机械腿系统安装在躯干系统机械腿支撑座上，左右驱动电缸与从动连杆滑块铰接，从动连杆滑块安装在从动连杆滑槽内，上下驱动电缸与机械腿安装板滑块铰接，机械腿安装滑块安装在机械腿安装板滑槽内，机械腿与机械腿安装板固定连接，第二机械腿系统、第三机械腿系统、第四机械腿系统与第一机械腿系统结构及连接关系相同，下身机械腿系统与上身机械腿系统机构及连接关系相同。

所述显示及探测系统包括摄像头、摄像头安装底座，摄像头固定在摄像头安装底座上，摄像头安装底座与上身躯干系统通过螺钉连接。

本发明的突出优点在于：

1.仿生柔性爬树机器人在爬树过程中，躯干可以实现弯曲功能，通过控制躯干电缸的伸缩距离，可以控制躯干的弯曲角度，实现对不同角度场景的观察；上身躯干和下身躯干都具有躯干电缸，当躯干固定在树木上后，控制其躯干电缸，可以改变另外一个躯干的位置。

2.仿生柔性爬树机器人在爬树过程中，机械腿可以实现上下运动及左右摆动，根据现场具体情况对所抱位置进行调整。机械腿的上下运动和左右摆动运动分别由两个电缸单独驱动，驱动简单，利用驱动力的反作用力实现机械腿对树木的抱紧，爬树工作安全可靠。

3.监测系统与爬树机器人相结合，可以实现多方位转向，到达人不易去到的地方，实时反馈观察到的数据，近距离观察树木情况。

附图说明

图1为本发明所述的一种仿生柔性爬树机器人的整体结构示意图。

图2为本发明所述的机器人机械腿部结构示意图。

图3为本发明所述的机器人躯干部分机构示意图。

图4为本发明所述的机器人机械腿上下运动范围示意图。

图5为本发明所述的机器人机械腿左右运动范围示意图。