本实用新型专利技术涉及一种速生林螺旋爬树修枝机器人，包括：夹紧爬行装置、动力传动装置、锯头切割装置和控制系统；夹紧爬行装置包括主机架、爬行轮胎轴承、爬行轮胎、爬行轮胎轴、爬行轮胎链轮和电动推杆下支撑等；动力传动装置包括发动机支架、发动机和油箱等；锯头切割装置包括剪枝锯悬臂和剪枝锯导筒等；控制系统包括电源和油门舵机等；手机将控制信号传送给单片机；单片机发出PWM信号控制油门舵机动作，进而控制油门大小，单片机发出的开关量信号控制电动推杆动作，进而实现夹紧爬行装置的夹紧与分离；本实用新型专利技术采用无线通讯模块接收信号，修枝高度可达十米以上，适合在速生林间进行修枝作业。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于林业机械领域，尤其是涉及一种速生林螺旋爬树修枝机器人，用于速生树木的快速螺旋爬升并同时完成侧枝修剪工作。技术背景速生林是轮伐周期短的人工林，在工业造纸领域需求较大，由于其速生优势，材质好，造林成活率高等优良特性，因而有很好的经济价值。合理的修枝可以促进树木的生长，提高树木的通直度、圆度、抗弯强度及木材的韧性，改善林木的生长环境和林木防火条件,增强上部光合作用。我国速生林种植面积不断扩大，但速生林的修枝方式落后，很多地区存在修枝方法不当甚至不修枝等现象，其主要原因是速生林区剪枝机器相对比较落后，现有修枝器存在安全性差、劳动强度大、修枝效率低下、修枝质量差、修枝高度达不到要求等问题。针对速生林修枝机械存在的安全性差、劳动强度大、修枝高度达不到要求等问题，专利技术一种可操作性良好、自动化程度高、成本较低、安全性良好的速生林修枝维护机器人，以完成速生林修枝维护工作，对于速生林产业发展有重要推动作用。
技术实现思路
本专利技术为了解决速生林侧枝修剪问题，提供了一种速生林螺旋爬树修枝机器人，以实现速生树木的自动化快速攀爬和修枝工作。一种速生林螺旋爬树修枝机器人，包括：夹紧爬行装置、动力传动装置、锯头切割装置和控制系统。所述的夹紧爬行装置包括：主机架、爬行轮支撑轴承、爬行轮胎、爬行轮轴、爬行轮驱动链轮、电动推杆下支撑、机架导孔一、机架导孔二、夹紧机架、夹紧轮轴、夹紧轮胎、电动推杆下螺栓、电动推杆上螺栓、电动推杆、电动推杆上支撑、弹簧、销钉孔和销钉。所述的主机架由机架上部梁、机架下部梁、机架侧梁一、机架侧梁二固结而成；四个所述的爬行轮支撑轴承分别对称安装在机架上部梁和机架下部梁两侧；四个所述的爬行轮轴一端分别对应安装在四个爬行轮支撑轴承上；四个所述的爬行轮胎分别安装在四个爬行轮轴的远轴承端上；四个所述的爬行轮驱动链轮分别安装在四根爬行轮轴中间；所述的电动推杆下支撑与机架上部梁形成不大于45度的夹角，固接在主机架上；所述的机架导孔一、机架导孔二分别分布在电动推杆下支撑两侧；所述的夹紧机架由夹紧轮轮梁、滑动导杆一、滑动导杆二组成，夹紧轮轮梁两端分别由滑动导杆一、滑动导杆二固接于机架导孔一和机架导孔二；两根所述的夹紧轮轴分别固接于夹紧轮轮梁上；所述的夹紧轮胎为两个直径相等的充气轮胎，两个夹紧轮胎分别安装在两根夹紧轮轴上，并可以绕夹紧轮轴转动；所述的滑动导杆一、滑
动导杆二的一端分别固接于夹紧轮轮梁两端，滑动导杆一和滑动导杆二的另一端分别设有多个销钉孔，滑动导杆一、滑动导杆二通过销钉孔分别与机架导孔一和机架导孔二可活动连接，通过连接不同销孔设定不同连接位置，使两个夹紧轮胎与四个爬行轮胎形成一个封闭夹紧区域；所述的电动推杆一端通过电动推杆下螺栓连接在电动推杆下支撑上，电动推杆另一端通过电动推杆上螺栓连接于电动推杆上支撑上；所述的电动推杆上支撑两侧开有两个滑杆导孔，电动推杆上支撑两侧通过两个滑杆导孔分别套装在滑动导杆一和滑动导杆二上；电动推杆上支撑两侧上方安装有弹簧；两个所述的弹簧分别套装在滑动导杆一与滑动导杆二上；所述的销钉安装在滑动导杆一、滑动导杆二上的销钉孔中，用于固定弹簧，防止弹簧滑脱。所述的动力传动装置包括：发动机支架、发动机、油箱、离合器、离合器输出轴、锯切动力链轮、减速器支架、减速器、减速器输出轴、爬行装置带传动总成、爬行装置链传动总成、锯切动力链轮、锯切转动系统支架、锯切传动轴承、锯切传动轴、锯切从动链轮、锯切传动链条、锯切万向节、爬行装置带传动总成、爬行装置链传动总成。所述的发动机支架和减速器支架均分别固接在所述的机架侧梁一和机架侧梁二上；所述的发动机安装在发动机支架上；所述的油箱安装在减速器支架上；所述的离合器安装在发动机动力输出端；所述的减速器安装在减速器支架上；减速器输入端通过离合器输出轴与离合器相连，减速器输出端通过减速器输出轴与所述的爬行装置带传动总成相连，并将动力传递给爬行装置带传动总成；所述的爬行装置带传动总成将动力传送给爬行装置链传动总成；所述的爬行装置链传动总成将动力传送给四个爬行轮驱动链轮；所述锯切动力链轮固接在离合器输出轴中部；所述的锯切传动系统支架固接在主机架上；所述的锯切传动轴承安装在锯切传动系统支架上；所述的锯切传动轴安装在锯切传动轴承上，锯切传动轴另一端安装有锯切从动链轮；所述的锯切从动链轮通过锯切传动链条与锯切动力链轮相连，并从锯切动力链轮处获得动力；所述锯切万向节一端安装在锯切传动轴另一端。所述的锯头切割装置包括剪枝锯悬臂、剪枝锯导筒、剪枝锯滑块、剪枝锯弹簧、剪枝锯限位轮、剪枝锯锯头和剪枝锯动力输入轴；所述的剪枝锯悬臂固接在机架上部梁上；所述的剪枝锯导筒固接在剪枝锯悬臂上；所述的剪枝锯滑块安装在剪枝锯导筒内部；所述的剪枝锯弹簧一端与剪枝锯导筒固接，一端与剪枝锯滑块固接，用于限制剪枝锯滑块在剪枝锯导筒内的移动；所述的剪枝锯限位轮安装在剪枝锯滑块上并能够自由转动；所述的剪枝锯锯头安装在剪枝锯滑块上，剪枝锯锯头带有剪枝锯动力输入轴；所述的剪枝锯动力输入轴与锯切万向节另一端相连。所述的控制系统包括电源、执行机构、控制盒、单片机系统、无线通讯模块、驱动模块和控制终端。所述的电源安装在主机架上，所述电源优先选用24V直流电源；所述的执行机构包括油门舵机、电动推杆；所述的油门舵机安装在发动机支架上，与发动机油门相连接，用于改变油门大小；所述的电动推杆两端分别安装在电动推杆下支撑和电动推杆上支撑上；所述的控制盒安装在主机架上；所述的单片机系统、无线通讯模块、驱动模块安装在控制盒内并通过信号线相连；所述的无线通讯模块可以是蓝牙模块、WIFI模块或数传模块等，并与控制终端无线连接；所述的驱动模块由信号线与执行机构相连，接收控制信号并驱动执行机构动作；所述控制终端可以是带有无线通讯功能的智能手机、遥控器或电脑等；所述的控制系统由单片机系统作为主要控制核心，通过接收控制终端的无线信号，驱动油门舵机、电动推杆、继电器等执行装置，实现对夹紧爬行装置、动力传动装置、锯头切割装置的控制。本专利技术一种速生林螺旋爬树修枝机器人的控制过程如下：(1)将速生林螺旋爬树修枝机器人安放于待修剪树木上，打开电源，速生林螺旋爬树修枝机器人控制系统初始化；(2)使用控制终端发出的夹紧控制信号，无线通讯模块接收到控制信号并将信号传输给单片机，然后由单片机解析信号并通过驱动模块控制电动推杆，整机实现夹紧树干的动作；(3)使用控制终端发出攀爬信号，由无线通讯模块接收，无线通讯模块接收到控制信号并将信号传输给单片机，然后由单片机解析信号并通过驱动模块控制油门舵机，整机实现攀爬与锯切的同时动作；(4)速生林螺旋爬树修枝机器人爬升到一定高度后，完成侧枝锯切工作，使用控制终端发出的放松控制信号，无线通讯模块接收到控制信号并将信号传输给单片机，然后由单片机解析信号并通过驱动模块控制电动推杆，整机实现放松树干的动作，整机靠重力作用逐渐下滑到树干根部，关闭电源，完成一颗树木的侧枝修剪工作。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术设计的爬树修枝机器人的控制系统，可将系统控制软件安装在具有无线通讯功能的控制终端直接对机器进行控制，有较高的移植性，操作简单，自动化程度高。2、本专利技术采用采用无线通讯模块接收信号，修枝高度可达十米以上、效率本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种速生林螺旋爬树修枝机器人，其特征在于包括：夹紧爬行装置、动力传动装置、锯头切割装置和控制系统；所述的夹紧爬行装置包括：主机架、爬行轮支撑轴承、爬行轮胎、爬行轮轴、爬行轮驱动链轮、电动推杆下支撑、机架导孔一、机架导孔二、夹紧机架、夹紧轮轴、夹紧轮胎、电动推杆下螺栓、电动推杆上螺栓、电动推杆、电动推杆上支撑、弹簧、销钉孔和销钉；所述的主机架由机架上部梁、机架下部梁、机架侧梁一、机架侧梁二固结而成；四个所述的爬行轮支撑轴承分别对称安装在机架上部梁和机架下部梁两侧；四个所述的爬行轮轴一端分别对应安装在四个爬行轮支撑轴承上；四个所述的爬行轮胎分别安装在四个爬行轮轴的远轴承端上；四个所述的爬行轮驱动链轮分别安装在四根爬行轮轴中间；所述的电动推杆下支撑与机架上部梁均固接在主机架上；所述的机架导孔一、机架导孔二分别分布在电动推杆下支撑两侧；所述的夹紧机架由夹紧轮轮梁、滑动导杆一、滑动导杆二组成，夹紧轮轮梁两端分别由滑动导杆一、滑动导杆二固接于机架导孔一和机架导孔二；两根所述的夹紧轮轴分别固接于夹紧轮轮梁上；所述的夹紧轮胎为两个直径相等的充气轮胎，两个夹紧轮胎分别安装在两根夹紧轮轴上，并可以绕夹紧轮轴转动；所述的滑动导杆一、滑动导杆二的一端分别固接于夹紧轮轮梁两端，滑动导杆一和滑动导杆二的另一端分别设有多个销钉孔，滑动导杆一、滑动导杆二通过销钉孔分别与机架导孔一和机架导孔二可活动连接，通过连接不同销孔设定不同连接位置，使两个夹紧轮胎与四个爬行轮胎形成一个封闭夹紧区域；所述的电动推杆一端通过电动推杆下螺栓连接在电动推杆下支撑上，电动推杆另一端通过电动推杆上螺栓连接于电动推杆上支撑上；所述的电动推杆上支撑两侧开有两个滑杆导孔，电动推杆上支撑两侧通过两个滑杆导孔分别套装在滑动导杆一和滑动导杆二上；电动推杆上支撑两侧上方安装有弹簧；两个所述的弹簧分别套装在滑动导杆一与滑动导杆二上；所述的销钉安装在滑动导杆一、滑动导杆二上的销钉孔中，用于固定弹簧，防止弹簧滑脱；所述的动力传动装置包括：发动机支架、发动机、油箱、离合器、离合器输出轴、锯切动力链轮、减速器支架、减速器、减速器输出轴、爬行装置带传动总成、爬行装置链传动总成、锯切动力链轮、锯切转动系统支架、锯切传动轴承、锯切传动轴、锯切从动链轮、锯切传动链条、锯切万向节、爬行装置带传动总成、爬行装置链传动总成；所述的发动机支架和减速器支架均分别固接在所述的机架侧梁一和机架侧梁二上；所述的发动机安装在发动机支架上；所述的油箱安装在减速器支架上；所述的离合器安装在发动机动力输出端；所述的减速器安装在减速器支架上；减速器输入端通过离合器输出轴与离合器相连，减速器输出端通过减速器输出轴与所述的爬行装置带传动总成相连，并将动力传递给爬行装置带传动总成；所述的爬行装置带传动总成将动力传送给爬行装置链传动总成；所述的爬行装置链传动总成将动力传送给四个爬行轮驱动链轮；所述锯切动力链轮固接在离合器输出轴中部；所述的锯切传动系统支架固接在主机架上；所述的锯切传动轴承安装在锯切传动系统支架上；所述的锯切传动轴安装在锯切传动轴承上，锯切传动轴另一端安装有锯切从动链轮；所述的锯切从动链轮通过锯切传动链条与锯切动力链轮相连，并从锯切动力链轮处获得动力；所述锯切万向节一端安装在锯切传动轴另一端；所述的锯头切割装置包括剪枝锯悬臂、剪枝锯导筒、剪枝锯滑块、剪枝锯弹簧、剪枝锯限位轮、剪枝锯锯头和剪枝锯动力输入轴；所述的剪枝锯悬臂固接在机架上部梁上；所述的剪枝锯导筒固接在剪枝锯悬臂上；所述的剪枝锯滑块安装在剪枝锯导筒内部；所述的剪枝锯弹簧一端与剪枝锯导筒固接，一端与剪枝锯滑块固接，用于限制剪枝锯滑块在剪枝锯导筒内的移动；所述的剪枝锯限位轮安装在剪枝锯滑块上并能够自由转动；所述的剪枝锯锯头安装在剪枝锯滑块上，剪枝锯锯头带有剪枝锯动力输入轴；所述的剪枝锯动力输入轴与锯切万向节另一端相连；所述的控制系统包括电源、执行机构、控制盒、单片机系统、无线通讯模块、驱动模块和控制终端；所述的电源安装在主机架上；所述的执行机构包括油门舵机、电动推杆；所述的油门舵机安装在发动机支架上，与发动机油门相连接，用于改变油门大小；所述的电动推杆两端分别安装在电动推杆下支撑和电动推杆上支撑上；所述的控制盒安装在主机架上；所述的单片机系统、无线通讯模块、驱动模块安装在控制盒内并通过信号线相连；所述的无线通讯模块与控制终端无线连接；所述的驱动模块由信号线与执行机构相连，接收控制信号并驱动执行机构动作；所述控制终端可以是带有无线通讯功能的智能手机、遥控器或电脑等；所述的控制系统由单片机系统作为主要控制核心，通过接收控制终端的无线信号，驱动油门舵机、电动推杆、继电器等执行装置，实现对夹紧爬行装置、动力传动装置、锯头切割装置的控制；...
【技术特征摘要】
1.一种速生林螺旋爬树修枝机器人，其特征在于包括：夹紧爬行装置、动力传动装置、锯头切割装置和控制系统；所述的夹紧爬行装置包括：主机架、爬行轮支撑轴承、爬行轮胎、爬行轮轴、爬行轮驱动链轮、电动推杆下支撑、机架导孔一、机架导孔二、夹紧机架、夹紧轮轴、夹紧轮胎、电动推杆下螺栓、电动推杆上螺栓、电动推杆、电动推杆上支撑、弹簧、销钉孔和销钉；所述的主机架由机架上部梁、机架下部梁、机架侧梁一、机架侧梁二固结而成；四个所述的爬行轮支撑轴承分别对称安装在机架上部梁和机架下部梁两侧；四个所述的爬行轮轴一端分别对应安装在四个爬行轮支撑轴承上；四个所述的爬行轮胎分别安装在四个爬行轮轴的远轴承端上；四个所述的爬行轮驱动链轮分别安装在四根爬行轮轴中间；所述的电动推杆下支撑与机架上部梁均固接在主机架上；所述的机架导孔一、机架导孔二分别分布在电动推杆下支撑两侧；所述的夹紧机架由夹紧轮轮梁、滑动导杆一、滑动导杆二组成，夹紧轮轮梁两端分别由滑动导杆一、滑动导杆二固接于机架导孔一和机架导孔二；两根所述的夹紧轮轴分别固接于夹紧轮轮梁上；所述的夹紧轮胎为两个直径相等的充气轮胎，两个夹紧轮胎分别安装在两根夹紧轮轴上，并可以绕夹紧轮轴转动；所述的滑动导杆一、滑动导杆二的一端分别固接于夹紧轮轮梁两端，滑动导杆一和滑动导杆二的另一端分别设有多个销钉孔，滑动导杆一、滑动导杆二通过销钉孔分别与机架导孔一和机架导孔二可活动连接，通过连接不同销孔设定不同连接位置，使两个夹紧轮胎与四个爬行轮胎形成一个封闭夹紧区域；所述的电动推杆一端通过电动推杆下螺栓连接在电动推杆下支撑上，电动推杆另一端通过电动推杆上螺栓连接于电动推杆上支撑上；所述的电动推杆上支撑两侧开有两个滑杆导孔，电动推杆上支撑两侧通过两个滑杆导孔分别套装在滑动导杆一和滑动导杆二上；电动推杆上支撑两侧上方安装有弹簧；两个所述的弹簧分别套装在滑动导杆一与滑动导杆二上；所述的销钉安装在滑动导杆一、滑动导杆二上的销钉孔中，用于固定弹簧，防止弹簧滑脱；所述的动力传动装置包括：发动机支架、发动机、油箱、离合器、离合器输出轴、锯切动力链轮、减速器支架、减速器、减速器输出轴、爬行装置带传动总成、爬行装置链传动总成、锯切动力链轮、锯切转动系统支架、锯切传动轴承、锯切传动轴、锯切从动链轮、锯切传动链条、锯切万向节、爬行装置带传动总成、爬行装置链传动总成；所述的发动机支架和减速器支架均分别固接在所述的机架侧梁一和机架侧梁二上；所述的发动机安装在发动机支架上；所述的油箱安装在减速器支架上；所述的离合器安装在发动机动力输出端；所述的减速器安装在减速器支架...
【专利技术属性】
技术研发人员：苑进，刘雪美，陈宝林，李永阳，邵金祥，王凯，李扬，赵新学，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：新型
国别省市：山东;37
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