自动爬树装置及其爬树方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了自动爬树装置及其爬树方法。现有的爬树机器人一般是采用尖爪嵌入树干内的方式进行爬行，这种爬行方式会对破坏树皮。此外，现有爬树机器人不具备躲避树枝的功能，在实际攀爬过程中实用性较差。本发明专利技术自动爬树装置，包括上机架、下机架、升降机构、上攀爬机构、下攀爬机构和摘取机构。上攀爬机构及下攀爬机构均包括第二驱动组件、偏转传动组件、转轴和抱合组件。抱合组件包括抱合架、抱合电机、抱合螺杆、抱合螺母、连接杆、翻转块和抱合爪体。本发明专利技术通过上下两个抱合组件交替抱紧树干的方式，实现向上攀爬的功能。本发明专利技术内的上下抱合组件能够绕树干转动，使得本发明专利技术能够绕树干的周向运动，进而避开爬行路径上的树枝。

【技术实现步骤摘要】
自动爬树装置及其爬树方法
本专利技术属于树木攀爬机械
，具体涉及一种自动爬树装置及其爬树方法。
技术介绍
树木种植以后，经常性的养护管理是十分重要的，如对树木就行除害整形等。传统的树木养护管理工作通常是通过人工进行的，费时费力，且养护效率相对较低。为此，部分树木养护管理单位使用爬树机器人来代替人工对树木进行养护管理，但是现有的爬树机器人一般是采用尖爪嵌入树干内的方式进行爬行，这种爬行方式会对破坏树皮，不利于树木的生产，且爬行速度较为缓慢，养护效率相对较低。此外，现有爬树机器人不具备躲避树枝的功能，在实际攀爬过程中实用性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自动爬树装置及其爬树方法。本专利技术自动爬树装置，包括上机架、下机架、升降机构、上攀爬机构和下攀爬机构。所述的上机架位于下机架的正上方。所述的升降机构包括导杆、导套、升降丝杠、升降螺母和第一驱动组件。所述的升降丝杠支承在上机架上。所述的升降螺母固定在下机架上。升降丝杠与升降螺母构成螺旋副。升降丝杠由第一驱动组件驱动。所示导杆的顶端与上机架固定。所述的导套与下机架固定。导杆与导套构成滑动副。所述的上攀爬机构及下攀爬机构均包括第二驱动组件、偏转传动组件、转轴和抱合组件。所述的抱合组件包括抱合架、抱合电机、抱合螺杆、抱合螺母、连接杆、翻转块和抱合爪体。所述的抱合螺杆支承在抱合架上。抱合螺杆由抱合电机驱动。所述的抱合螺母与抱合架构成滑动副，与抱合螺杆构成螺旋副。两根连接杆的一端均与抱合螺母铰接，另一端与两个翻转块的内端分别铰接；两个翻转块的中部均与抱合架构成转动副，外端与两个抱合爪体分别固定。所述的偏转传动组件包括摇板、第一连杆和第二连杆。所述第一连杆及第二连杆的一端均与摇板铰接。第二连杆的另一端与抱合架铰接；第一连杆的另一端上开设有偏转滑槽；所述的抱合架上固定有滑柱；所述的滑柱位于偏转滑槽内；滑柱的直径等于偏转滑槽的槽宽。摇板与转轴固定。转轴由第二驱动组件驱动。上攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第一弧形滑槽构成滑动副；下攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第二弧形滑槽构成滑动副。上攀爬机构内的转轴支承在上机架上。下攀爬机构内的转轴支承在下机架上。进一步地，所述上攀爬机构内的抱合爪体由上固定柱和两片上爪片组成。间隔设置的两片上爪片通过上固定柱相互固定。两片上爪片均呈圆弧形，且内端均与上攀爬机构内的翻转块固定。所述下攀爬机构内的抱合爪体由下固定柱和四片下爪片组成。四片下爪片沿竖直方向依次排列设置。四片下爪片通过下固定柱相互固定。下爪片均呈圆弧形。位于最底处的下爪片和位于次底处的下爪片的内端均与下攀爬机构内的翻转块固定。进一步地，所述的升降丝杠共有两根。所述的升降螺母共有两个。两根升降丝杠与两个升降螺母分别构成螺旋副。所述的第一驱动组件包括升降电机、第一带轮、第二带轮和第一传动带。所述的升降电机固定在上机架上。所述的第一带轮与升降电机的输出轴固定。第一驱动组件共有两个。两个第一驱动组件内的第二带轮与两根升降丝杠分别固定。进一步地，所述的第二驱动组件包括偏转电机、第三带轮、第四带轮和第二传动带。所述的第三带轮与偏转电机的输出轴固定。所述的第四带轮与转轴固定。第三带轮与第四带轮通过第二传动带连接。所述上攀爬机构内的偏转电机固定在上机架上。所述下攀爬机构内的偏转电机固定在下机架上。进一步地，所述的抱合电机与抱合架固定。所述抱合螺杆的一端与抱合电机的输出轴固定。两个抱合爪体均呈圆弧形，且凹部相对设置。进一步地，所述的偏转传动组件共有两个。两个偏转传动组件内的摇板与转轴的两端分别固定。该自动爬树装置的爬树方法具体如下：步骤一、将上机架放置到待攀爬树木的一侧，使得上攀爬机构内的抱合爪体及下攀爬机构内的抱合爪体均环住待攀爬树木的树干。步骤二、下攀爬机构内的抱合组件抱住树干。步骤三、升降电机正转，上机架在升降丝杠的作用下被推高。若上攀爬机构内的两个抱合爪体上方0.5m的上升路径内存在树枝，则偏转电机带动摇板转动，使得上攀爬机构内的抱合爪体绕树干转动。步骤四、上机架与下机架的间距达到最大后，升降电机停转，上攀爬机构内的抱合组件抱住树干，下攀爬机构内的抱合组件松开树干。下攀爬机构内的抱合组件松开树干后，若上攀爬机构内的摇板不在初始位置，则上攀爬机构内的偏转电机带动摇板转动，使得摇板复位，上机架及下机架均绕树干转动。步骤五、升降电机反转，下机架在升降螺母的作用下被拉高。若上攀爬机构内的两个抱合爪体上方0.5m的上升路径内存在树枝，则下攀爬机构内的偏转电机带动摇板转动，使得下攀爬机构内的抱合爪体绕树干转动。步骤六、上机架与下机架接触后，升降电机停转，下攀爬机构内的抱合组件抱住树干，上攀爬机构内的抱合组件松开树干。上攀爬机构内的抱合组件松开树干后，若下攀爬机构内的摇板不在初始位置，则下攀爬机构内的偏转电机带动摇板转动，使得摇板复位，上机架及下机架均绕树干转动。进入步骤七。步骤七、再次执行步骤三、四、五和六。本专利技术具有的有益效果是：1、本专利技术通过上下两个抱合组件交替抱紧树干的方式，实现向上攀爬的功能。2、本专利技术内的上下抱合组件能够绕树干转动，使得本专利技术能够绕树干的周向运动，进而避开爬行路径上的树枝。3、本专利技术的抱合爪体采用多层薄片式连接设计，大大提升了爪体与树的摩擦力。抱合组件的采用螺杆滑块驱动，具有自锁能力。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术中下攀爬机构的立体图；图3为本专利技术中抱合组件的立体图；图4为本专利技术中抱合组件的运动简图；图5为本专利技术中弧形凸起与第一弧形槽、第二弧形槽配合的位置示意图；图6为本专利技术中下攀爬机构向一侧偏转的示意图；图7为本专利技术中下攀爬机构向与图6相反的那侧偏转的示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，自动爬树装置，包括上机架1、下机架2、升降机构、上攀爬机构4和下攀爬机构5。上机架1位于下机架2的正上方。升降机构包括导杆3-1、导套3-2、升降丝杠3-3、升降螺母3-4和第一驱动组件3-5。竖直设置的两根升降丝杠3-3的顶端均支承在上机架上。两个升降螺母3-4均固定在下机架上。两根升降丝杠3-3与两个升降螺母3-4分别构成螺旋副。竖直设置的三根导杆3-1的顶端与上机架的三个侧面分别固定，三个导套3-2与下机架的三个侧面分别固定。三根导杆3-1与三个导套3-2分别构成滑动副。第一驱动组件3-5包括升降电机、第一带轮、第二带轮和第一传动带。升降电机固定在上机架上。第一带轮与升降电机的输出轴固定。第一驱动组件3-5共有两个。两个第一驱动组件3-5内的第二带轮与两根升降丝杠3-3分别固定。两个升降电机同步转动，即可使得上机架与下机架的间距发生变化，从而实现攀爬。如图1、2、3、4和5所示，设置在上机架1内的上攀爬机构4及设置在下机架2内的下攀爬机构5均包括第二驱动组件、偏转传动组件、转轴5-2和抱合组件。抱合组件包括抱合架5-3、抱合电机5-4、抱合螺杆5-5、抱合螺母5-6、连接杆5-7、翻转块5-8和抱合爪体5-9。抱合电机5-4与抱合架5-3固定。抱合螺杆5-5支承在抱合架5-3上。抱合螺杆5-5的一端与抱合电机5-4的输出轴固定。抱合螺母5-6与抱合架5-3构成滑动副，与抱合螺杆5-5构成螺旋副本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自动爬树装置，包括上机架、下机架、升降机构、上攀爬机构和下攀爬机构；其特征在于：所述的上机架位于下机架的正上方；所述的升降机构包括导杆、导套、升降丝杠、升降螺母和第一驱动组件；所述的升降丝杠支承在上机架上；所述的升降螺母固定在下机架上；升降丝杠与升降螺母构成螺旋副；升降丝杠由第一驱动组件驱动；所示导杆的顶端与上机架固定；所述的导套与下机架固定；导杆与导套构成滑动副；所述的上攀爬机构及下攀爬机构均包括第二驱动组件、偏转传动组件、转轴和抱合组件；所述的抱合组件包括抱合架、抱合电机、抱合螺杆、抱合螺母、连接杆、翻转块和抱合爪体；所述的抱合螺杆支承在抱合架上；抱合螺杆由抱合电机驱动；所述的抱合螺母与抱合架构成滑动副，与抱合螺杆构成螺旋副；两根连接杆的一端均与抱合螺母铰接，另一端与两个翻转块的内端分别铰接；两个翻转块的中部均与抱合架构成转动副，外端与两个抱合爪体分别固定；抱合架的底面上设置有弧形凸起；所述的偏转传动组件包括摇板、第一连杆和第二连杆；所述第一连杆及第二连杆的一端均与摇板铰接；第二连杆的另一端与抱合架铰接；第一连杆的另一端上开设有偏转滑槽；所述的抱合架上固定有滑柱；所述的滑柱位于偏转滑槽内；滑柱的直径等于偏转滑槽的槽宽；摇板与转轴固定；转轴由第二驱动组件驱动；上攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第一弧形滑槽构成滑动副；下攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第二弧形滑槽构成滑动副；上攀爬机构内的转轴支承在上机架上；下攀爬机构内的转轴支承在下机架上。...

【技术特征摘要】
1.自动爬树装置，包括上机架、下机架、升降机构、上攀爬机构和下攀爬机构；其特征在于：所述的上机架位于下机架的正上方；所述的升降机构包括导杆、导套、升降丝杠、升降螺母和第一驱动组件；所述的升降丝杠支承在上机架上；所述的升降螺母固定在下机架上；升降丝杠与升降螺母构成螺旋副；升降丝杠由第一驱动组件驱动；所示导杆的顶端与上机架固定；所述的导套与下机架固定；导杆与导套构成滑动副；所述的上攀爬机构及下攀爬机构均包括第二驱动组件、偏转传动组件、转轴和抱合组件；所述的抱合组件包括抱合架、抱合电机、抱合螺杆、抱合螺母、连接杆、翻转块和抱合爪体；所述的抱合螺杆支承在抱合架上；抱合螺杆由抱合电机驱动；所述的抱合螺母与抱合架构成滑动副，与抱合螺杆构成螺旋副；两根连接杆的一端均与抱合螺母铰接，另一端与两个翻转块的内端分别铰接；两个翻转块的中部均与抱合架构成转动副，外端与两个抱合爪体分别固定；抱合架的底面上设置有弧形凸起；所述的偏转传动组件包括摇板、第一连杆和第二连杆；所述第一连杆及第二连杆的一端均与摇板铰接；第二连杆的另一端与抱合架铰接；第一连杆的另一端上开设有偏转滑槽；所述的抱合架上固定有滑柱；所述的滑柱位于偏转滑槽内；滑柱的直径等于偏转滑槽的槽宽；摇板与转轴固定；转轴由第二驱动组件驱动；上攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第一弧形滑槽构成滑动副；下攀爬机构内抱合架的弧形凸起与上机架上开设的第二弧形滑槽构成滑动副；上攀爬机构内的转轴支承在上机架上；下攀爬机构内的转轴支承在下机架上。2.根据权利要求1所述的自动爬树装置，其特征在于：所述上攀爬机构内的抱合爪体由上固定柱和两片上爪片组成；间隔设置的两片上爪片通过上固定柱相互固定；两片上爪片均呈圆弧形，且内端均与上攀爬机构内的翻转块固定；所述下攀爬机构内的抱合爪体由下固定柱和四片下爪片组成；四片下爪片沿竖直方向依次排列设置；四片下爪片通过下固定柱相互固定；下爪片均呈圆弧形；位于最底处的下爪片和位于次底处的下爪片的内端均与下攀爬机构内的翻转块固定。3.根据权利要求1所述的自动爬树装置，其特征在于：所述的升降丝杠共有两根；所述的升降螺母共有两个；两根升降丝杠与两个升降螺母分别构成螺旋副；所述的第一驱动组件包括升降电机、第一带轮、第二带轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼建忠，史继贤，刘鑫耀，汪杰，王柯利，姚东，汪泽鑫，
申请(专利权)人：浙江机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33