一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人制造技术

一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人，包括倾斜调节液压缸、液压马达、整枝伐木锯部件、行走装置、底盘、机架、驱动连杆、传动连杆、输出连杆、销轴、液压缸和虎克铰。本发明专利技术为全液压驱动，能够在三维工作空间内全方位调节，具有稳定输出和柔性化作业、运动空间大、工作精度高、运动平稳、质量轻、承载能力大且噪音小、制造成本低维护保养简单的特点，能够完成树木整枝、修剪、伐树和木材分段截取功能。

A tilting type full hydraulic drive three configuration of metamorphic type tree felling pruning robot

A tilting type full hydraulic drive three configuration of metamorphic type felling tree pruning robot, including a tilt adjusting hydraulic cylinder, hydraulic motor, pruning clearing saws parts, walking device, chassis, rack, drive rod, a transmission rod, connecting rod, output pin, hydraulic cylinder and Hooke. The invention relates to a hydraulic drive, can adjust the full range in 3D space, with stable output and flexible operation, movement space, high precision, smooth motion, light quality, high bearing capacity and low noise, low manufacturing cost and simple maintenance features, can complete pruning, pruning, felling trees and trees the wood section interception function.

【技术实现步骤摘要】
一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人
本专利技术涉及机器人领域，特别是一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人。
技术介绍
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，且工作柔性低，工作空间小，不能全方位调节；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。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。目前尚未见到一种全液压驱动的能够在三维工作空间内全方位调节，并兼具稳定输出和柔性化作业、运动空间大、工作精度高、运动平稳、质量轻承载能力大且噪音小、制造成本低维护保养简单特点，又能够完成树木整枝、修剪、伐树和木材分段截取功能的树木整枝伐树机器人的创新专利技术设计。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人，它能够全液压驱动，能在三维工作空间内全方位调节，具有稳定输出和柔性化作业、运动空间大、工作精度高、运动平稳、质量轻、承载能力大且噪音小、维护保养简单的特点，能够完成树木整枝、修剪、伐树和木材分段截取。本专利技术的技术方案是：一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人，包括倾斜调节液压缸、液压马达、整枝伐木锯部件、行走装置、底盘、机架、驱动连杆、传动连杆、输出连杆、销轴、液压缸和虎克铰，具体结构和连接关系为：所述倾斜调节液压缸包括第一倾斜调节液压缸和第二倾斜调节液压缸，所述第一倾斜调节液压缸一端通过第十三销轴与底盘连接，另一端通过第十四销轴与机架连接，所述第二倾斜调节液压缸一端通过第十五销轴与底盘连接，另一端通过第十六销轴与机架连接，通过两个倾斜调节液压缸的相互作用，即第一倾斜调节液压缸伸展，第二倾斜调节液压缸压缩，或者相反，达到整机倾斜状态，实现树木整枝伐树机器人的三维空间内的全方位调节；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；所述整枝伐木锯部件包括刀锯机构、下夹抱机构、滚轮、上夹抱机构和打枝刀；所述行走装置通过转动副与底盘连接，所述底盘一端通过第十一销轴与机架连接，另一端通过第十二销轴与机架连接；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输出连杆连接，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输出连杆连接；所述输出连杆一端通过第一销轴与中连杆连接，中部通过第六销轴与曲杆连接，另一端通过第十销轴与虎克铰连接，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、第十销轴、第十一销轴、第十二销轴、第十三销轴、第十四销轴、第十五销轴和第十六销轴。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整枝伐木锯部件上，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。所述滚轮末端与原动机输出轴连接，原动机与整枝伐木锯部件固定连接，原动机设置于整枝伐木锯部件内部，整枝伐木锯部件有两个滚轮，沿竖直中心线对称分布与整枝伐木锯部件两侧。所述上夹抱机构和下夹抱机构结构相同，其零部件和零部件之间的连接关系均相同。所述打枝刀设置于整枝伐木锯部件上部，与整枝伐木锯部件固定连接。所述刀锯机构在整枝伐木锯部件的最下方，往上依次是下夹抱机构、滚轮、上夹抱机构和打枝刀。所述整枝伐木锯部件通过转动副与虎克铰连接，整枝伐木锯部件通过第二球副机构与液压缸连接。所述驱动连杆全部运动时，实现八连杆两自由度运动；驱动连杆为前摇杆运动时，所述中摇杆一端与后摇杆一端连接，实现四连杆单自由度运动；驱动连杆全部制动时，所述中摇杆一端与后摇杆一端连接，前摇杆两端均与机架连接，实现零自由度运动。所述第一球副机构设置于输出连杆的中轴线上，第二球副机构设置于整枝伐木锯部件的一侧；所述第一球副机构和第二球副机构不在同一竖直面内。本专利技术优点在于：1.能够通过两倾斜调节液压缸的相互作用，实现其三维工作空间内全方位倾斜作业；并可灵活变胞，改变其运动空间，通过运动空间的叠加，实现在大运动空间内的作业，且驱动运动副在机架上，动态稳定性能好，工作效率高。2.由于采用闭链可控连杆机构，驱动采用液压马达，且安装在机架上，运动平稳，质量轻，承载能力大且噪音小；另外，机构由全杆件组成，制造成本低，工作寿命长，机构维护保养简单。3.能够实现在面对树木整枝和伐树任务下的三种构态变换，柔性化程度高，林场作业时，因树木生长形态复杂多变，该树木整枝伐树机器人可在其复杂状况下柔性灵活作业。4.能够实现在环境恶劣、地势崎岖的森林里进行树木整枝、修剪、伐树和木材分段截取作业。附图说明图1为本专利技术所述的一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人的第一结构示意图。图2为本专利技术所述的一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人的第二结构示意图。图3为本专利技术所述的一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人的零自由度时第一结构状态图。图4为本专利技术所述的一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人的零自由度时第二结构状态图。图5为本专利技术所述的一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人的单自由度时第一结构状态图。图6为本专利技术所述的一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人的单自由度时第二结构状态图。图7为本专利技术所述的一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人的两自由度时第一结构状态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人，包括倾斜调节液压缸、液压马达、行走装置、整枝伐木锯部件、底盘、机架、驱动连杆、传动连杆、输出连杆、销轴、液压缸和虎克铰，其特征在于，具体结构和连接关系为：所述倾斜调节液压缸包括第一倾斜调节液压缸和第二倾斜调节液压缸，所述第一倾斜调节液压缸一端通过第十三销轴与底盘连接，另一端通过第十四销轴与机架连接，所述第二倾斜调节液压缸一端通过第十五销轴与底盘连接，另一端通过第十六销轴与机架连接，通过两个倾斜调节液压缸的相互作用，即第一倾斜调节液压缸伸展，第二倾斜调节液压缸压缩，或者相反，达到整机倾斜状态，实现树木整枝伐树机器人的三维空间内的全方位调节；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；所述整枝伐木锯部件包括刀锯机构、下夹抱机构、滚轮、上夹抱机构和打枝刀；所述行走装置通过转动副与底盘连接，所述底盘一端通过第十一销轴与机架连接，另一端通过第十二销轴与机架连接；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输出连杆连接，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输出连杆连接；所述输出连杆一端通过第一销轴与中连杆连接，中部通过第六销轴与曲杆连接，另一端通过第十销轴与虎克铰连接，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、第十销轴、第十一销轴、第十二销轴、第十三销轴、第十四销轴、第十五销轴和第十六销轴。...

【技术特征摘要】
1.一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人，包括倾斜调节液压缸、液压马达、行走装置、整枝伐木锯部件、底盘、机架、驱动连杆、传动连杆、输出连杆、销轴、液压缸和虎克铰，其特征在于，具体结构和连接关系为：所述倾斜调节液压缸包括第一倾斜调节液压缸和第二倾斜调节液压缸，所述第一倾斜调节液压缸一端通过第十三销轴与底盘连接，另一端通过第十四销轴与机架连接，所述第二倾斜调节液压缸一端通过第十五销轴与底盘连接，另一端通过第十六销轴与机架连接，通过两个倾斜调节液压缸的相互作用，即第一倾斜调节液压缸伸展，第二倾斜调节液压缸压缩，或者相反，达到整机倾斜状态，实现树木整枝伐树机器人的三维空间内的全方位调节；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；所述整枝伐木锯部件包括刀锯机构、下夹抱机构、滚轮、上夹抱机构和打枝刀；所述行走装置通过转动副与底盘连接，所述底盘一端通过第十一销轴与机架连接，另一端通过第十二销轴与机架连接；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输出连杆连接，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输出连杆连接；所述输出连杆一端通过第一销轴与中连杆连接，中部通过第六销轴与曲杆连接，另一端通过第十销轴与虎克铰连接，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、第十销轴、第十一销轴、第十二销轴、第十三销轴、第十四销轴、第十五销轴和第十六销轴。2.根据权利要求1所述的一种可倾式全液压驱动三构态变胞式树木整枝伐树机器人，其特征在于，所述刀锯机构在整枝伐木锯部件的最下方，往上依次是下夹抱机构、滚轮、上夹抱机构和打枝刀。3.根据权利要求1所述的一种可倾式全液压驱动三构态变胞...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汝贵，孙家兴，袁吉伟，黄慕华，陈辉庆，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45