[发明专利]自动割胶机器人

说明书

本发明公开了一种自动割胶机器人，包括磁悬浮刀头和用于将所述磁悬浮刀头附着在树干上并引导磁悬浮刀头沿树干表面移动的刀头安装机构；所述磁悬浮刀头包括底座、弹性连接于所述底座的刀架以及单自由度往复滑动配合于所述刀架的切割刀；所述底座设有永磁铁以及与所述永磁铁相对的电磁铁；所述电磁铁通过不断改变极性带动与永磁铁连接的切割刀振动完成切割动作。本机器人可解决现有自动割胶机刀头结构复杂、割胶效率低、电机寿命短和现有自动割胶机结构复杂，控制困难，成本高的问题。

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种自动割胶机器人。

背景技术

现有的割胶机器人刀头主要是直流电机驱动的刀头，其主要特点是易于控制，能够完成割胶动作。传统的电机是由定子和动子组成,定子与动子之间通过机械轴承联接或存在机械接触,因此动子运动过程中存在机械摩擦。机械摩擦不仅增加动子的摩擦阻力,使运动部件磨损,产生机械振动和噪声,而且会造成部件发热,使润滑剂性能变差,严重的会使电机气隙不均匀,绕组发热,温升增大,从而降低电机效能,最终缩短电机使用寿命。磁悬浮电机是利用定子和动子励磁磁场之间“同性相斥,异性相吸”的原理使动子悬浮起来,同时产生推进力驱使动子在悬浮状态下运动。因此,定子与动子之间不存在任何机械接触,可以产生较高的加速度和减速度,机械磨损小,机械与电气保护容易,维护、检修和更换方便,适用于恶劣环境、极其洁净无污染环境和特殊需要的领域。

现有的割胶机器人完成割胶动作一般是直接用传统电机驱动刀头运动，此过程中刀头不发生震动，类似人工直接完成切割。这种刀头驱动方式会产生很大振动且对刀头的磨损严重，同时由于机械摩擦的存在使得割胶的效率大大降低。

另外，现有的割胶机器人结构多采用双自由度切割方案，例如公开号为CN106034978A的中国专利中公开了一种割胶机，这种割胶机中需布置横向和竖向两条导轨，并用两个电机驱动分别驱动割胶机沿横向轨道和竖向轨道移动，这种做法结构复杂、控制困难、成本昂贵。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种自动割胶机器人，以解决现有自动割胶机刀头结构复杂、割胶效率低、电机寿命短和现有自动割胶机结构复杂，控制困难，成本高的问题。

本发明的自动割胶机器人，包括磁悬浮刀头和用于将所述磁悬浮刀头附着在树干上并引导磁悬浮刀头沿树干表面移动的刀头安装机构；所述磁悬浮刀头包括底座、弹性连接于所述底座的刀架以及单自由度往复滑动配合于所述刀架的切割刀；所述底座设有永磁铁以及与所述永磁铁相对的电磁铁；所述电磁铁通过不断改变极性带动与永磁铁连接的切割刀振动完成切割动作；

进一步，所述刀架上设有用于与树干表面滚动配合的第一导向轮；

进一步，所述切割刀的底部设有连接孔，所述永磁铁顶部固定有与所述连接孔滑动配合的连接柱；

进一步，所述底座顶面固定有插入刀架并引导刀架沿切割刀纵向往复移动的导向柱，所述导向柱外套有弹簧；

进一步，所述刀头安装机构包括两个对置固定于树干的丝杆螺母机构，以及连接于两丝杆螺母机构的螺母之间的、用于引导所述磁悬浮刀头沿树干表面移动的齿条导轨；所述磁悬浮刀头的底座固定有连接支架，所述连接支架可转动连接有与所述齿条导轨啮合的导向齿轮；

进一步，所述齿条导轨的背面形成外凸半圆弧面，所述连接支架上转动连接有与齿条导轨背面滚动配合的第二导向轮；所述第二导向轮的圆周面为内凹半圆弧面；

进一步，所述刀头安装机构还包括用于外套于树干的固定圈、绕所述固定圈轴线均匀分布的抱箍以及连接于所述抱箍于固定圈与抱箍之间的连接杆；

进一步，所述丝杆螺母机构包括固定连接于所述固定圈的固定框架，可转动连接于固定框架内的丝杆，与所述丝杆配合的螺母，固定于所述螺母的滑块，以及用于驱动所述丝杆转动的纵向电机；所述齿条导轨的端部连接于所述滑块。