一种转向装置、锁定结构及固定方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于攀爬设备技术领域，尤其涉及一种转向装置、锁定结构及固定方法；通过在机器人的压力件外侧设置转筒，转筒上套接有针筒，通过针筒在转筒上滑动，使针筒下端的固定针伸出与树体接触，进而使转筒与树体间固定，通过转向渠道件使机器人转向，可以使机器人进行原地转向，增加机器人攀爬的灵活性，可以攀爬至树体的不同区域，针筒下端的固定针根据树体表面凹凸不同伸出不同长度，使若干个固定针形成与树体表面适应的固定爪，增加转向时的稳定性，在机器人转向时，将固定爪的形状进行锁定，避免在转向时发生晃动。

A Steering Device, Locking Structure and Fixing Method

The invention belongs to the technical field of climbing equipment, in particular to a steering device, locking structure and fixing method; by setting a rotary drum on the outside of the pressure part of the robot, a needle barrel is sleeved on the rotary drum, and sliding on the rotary drum through the needle barrel, the fixing needle at the lower end of the needle barrel is extended and contacted with the tree body, thereby fixing the rotary drum and the tree body, and turning the robot through the turning channel part, the robot can be turned. In order to make the robot turn in situ and increase the flexibility of climbing, it can climb to different areas of the tree. The fixed needle at the lower end of the needle barrel extends different lengths according to the concave and convex surface of the tree, so that a number of fixed needles can form fixed claws adapted to the surface of the tree, increase the stability of turning, lock the shape of the fixed claw when the robot turns, and avoid in the process of turning. It wobbles when turning.

【技术实现步骤摘要】
一种转向装置、锁定结构及固定方法
本专利技术属于攀爬设备
，尤其涉及一种转向装置、锁定结构及固定方法。
技术介绍
采用机械设备代替人工对树木进行攀爬，可以降低攀爬人员的跌落风险，提高工作效率，目前的爬树机器人可以实现对树木进行修剪树枝、采摘果实、病虫害防治、树木生长检测等；现有的爬树机器人在整体上大多具有三个部分，用于驱动爬树的驱动件、用于与树体固定的固定件和用于机器人对树体操作的功能件，其中，中国专利CN201410242830.5公开了一种爬树机器人，固定件采用环抱树体的方式，这种机器人主要在树干上下移动进行整枝，对树体抓取牢固，但环抱树干的固定方式不灵活，对生长不规则的树体表面适应性差，在树木生长检测或环境检测过程中，需要在不破坏树木的前提下，快速灵活的攀爬树体，因此提供一种相对小巧的爬树机器人采用非环抱的固定方式，适应不规则生长的树木，完成环境监测，为使机器人攀爬至树体的不同区域，需要机器人在能够在树体表面转向。
技术实现思路
本专利技术克服了上述现有技术的不足，提供了一种机器人转向装置，使爬树机器人能够在树体表面转向，以攀爬至树体的不同区域、提供了一种锁定结构，使机器人转向时更稳定，提供了一种固定方法，使用于固定的结构进行锁定避免转向时晃动。本专利技术的技术方案：一种爬树机器人，包括壳体、传动带、爬树爪、限位环、传动带驱动件和压力件，所述壳体包括：与树体表面接触的底面，底面相对的顶面，底面两侧与树体轴向平行的两个侧面，所述壳体的两个侧面之间设置有容纳内部结构的空腔，空腔内设置有传动带，传动带沿着树体的轴线方向布置，且传动带通过所述空腔内部的传动带驱动件驱动转动，传动带的两侧设置有若干个爬树爪，若干个爬树爪沿着传动带等间距设置，且爬树爪的爪尖垂直于传动带表面并朝向传动带的外部伸出设置，所述传动带外侧侧设置有限位环，限位环将传动带一侧的若干个爬树爪箍起，限制爬树爪的爪尖向传动带的外部伸出距离，所述壳体的顶面和底面之间设置有通孔，通孔内设置有压力件用于对机器人施加指向树体内部的辅助压力；所述爬树爪包括：爪体和连接段，所述爪体的一端设置有用于抓取的尖端，另一端固定连接在连接段上，所述连接段横向穿过限位环后铰接在传动带上，且连接段与传动带的铰接的可转动面与传动带的表面垂直；所述传动带包括第一弹性件和同步齿，所述第一弹性件设置在爬树爪与传动带之间，用于对爬树爪施加转向限位环的转动力，所述同步齿用于与所述传动带驱动件连接；所述限位环包括准备段、抓取段和回收段，所述抓取段和回收段设置在壳体的底面一侧，且抓取段和回收段均为直线段，所述抓取段的侧面连接有回收段，所述准备段将抓取段和回收段不相连的两端连接，共同构成环形结构，且所述准备段与抓取段的连接处限位环的高度降低形成断崖状结构，所述准备段、抓取段和回收段的高度不同，使所述爬树爪具有三种状态：第一状态：爬树爪落在准备段内，限位环高度不变，限位环将爬树爪抬起，爬树爪的爪尖位于壳体的内部；第二状态：爬树爪落在抓取段内，限位环高度低于准备段，爬树爪下落，爬树爪的爪尖位于壳体的外部；第三状态：爬树爪落在回收段内，限位环的高度从抓取段高度逐渐增加至准备段高度，爬树爪逐渐抬起，爬树爪的爪尖从壳体的外部向壳体的内部移动。进一步地，所述爬树爪的爪体为圆弧形，且所述圆弧形的圆心落在所述爬树爪与传动带铰接的铰接轴上。进一步地，传动带驱动件包括：驱动电机、主动轮、架体和从动轮，所述传动带套接在所述架体外部，架体为传动带提供支撑，架体的两端分别设置有主动轮和从动轮，且主动轮和从动轮与所述同步齿啮合，所述主动轮与驱动电机连接。进一步地，所述压力件包括风扇和风扇驱动件，所述风扇与壳体的顶面和底面之间的通孔同轴设置，所述风扇驱动件与风扇连接并驱动风扇转动，且风扇具有停转、中速和高速三个状态，停转状态下风扇停止转动，压力件不对机器人施加压力，中速状态下，风扇低速转动，产生的压力满足压力件对单个爬树爪产生的力矩小于第一弹性件对该爬树爪产生的力矩，高速状态下，风扇高速转动，产生的压力满足压力件对机器人产生的力大于机器人自身的重力。一种爬树方法，包括以下步骤：步骤a：启动压力件，风扇以高速状态转动，产生足够抵消自身重量的压力，压力方向从壳体的顶面指向壳体的底面；步骤b：将爬树机器人沿竖直方向放置在树体表面，启动传动带驱动件；步骤c：传动带转动，若干个爬树爪随传动带移动，爬树爪在限位环的准备段滑动至壳体底面一侧，爬树爪的爪体与所述底面垂直，爬树爪从准备段与抓取段连接处的断崖结构处滑过，爬树爪在第一弹性件的作用下，沿铰接轴转动，爬树爪的爪尖嵌入树体表面，机器人向上攀爬；步骤d：爬树爪从抓取段滑动至回收段，爬树爪在回收段随着限位环高度的增加，沿铰接轴转动，爬树爪的爪体保持与所述底面垂直沿着远离树体的方向移动，爬树爪与树体分离，爬树爪从回收段进入准备段；步骤e：压力件的风扇从高速状态转换为中速状态。进一步地，所述压力件产生的压力作用点位于所述抓取段在前进方向的一端，使压力件的压力在产生将机器人整体压紧在树体表面的同时，产生以抓取段在前进方向的一端的转动趋势。进一步地，在一侧所述的抓取段内同时存在的爬树爪的数量呈：1、2、1、2…的数列变化，在爬树爪的数量为1时，机器人在压力件的作用下，机器人以当前抓取段内的爬树爪为轴，机器人前进方向的一端向树体方向偏转，在爬树爪的数量为2时，机器人在压力件的作用下，压紧在树体表面移动。进一步地，所述方法应用在一种爬树机器人上。进一步地，所述的一种爬树机器人包括壳体、传动带、爬树爪、限位环、传动带驱动件和压力件。一种机器人的风扇转速计算方法，包括以下步骤：步骤a：取一个位于抓取段的爬树爪，根据第一弹性件对爬树爪的作用力F2、第一弹性件作用点距离爬树爪铰接点的距离L2、树体对爬树爪的作用力F1和树体对爬树爪作用点距离爬树爪铰接点的距离L1，由杠杆平衡，得到：F1L1＝F2L2；步骤b：取位于抓取段的爬树爪最大数量n，树体对机器人的整体作用力F0，根据公式：计算树体对机器人的整体作用力；步骤c：根据压力件风扇螺旋桨的直径d、螺距a、桨宽度b、转速V、大气压力p、经验系数c和拉力F，由螺旋桨拉力计算公式：F＝dabV2pc使F≤F0得到：变形得到风扇中速状态下的转速：步骤d：根据机器人的总重量G，计算风扇高速状态下的转速V1：由G＜F得到：G＜dabV12pc变形得到风扇高速状态下的转速：进一步地，所述步骤a中在取一个位于抓取段的爬树爪时，取爬树爪的连接段与壳体的底面平行时的状态。进一步地，所述的一种机器人的风扇转速计算方法应用在一种爬树机器人上。进一步地，所述的一种爬树机器人包括壳体、传动带、爬树爪、限位环、传动带驱动件和压力件。一种机器人转向结构，包括：转盘、爬树爪滑块、第二弹性件和两个驱动电机，所述爬树爪滑块的一端与爬树爪连接，另一端滑动连接在传动带上，且爬树爪滑块的滑动方向与传动带的轴线平行，爬树爪滑块与传动带之间设置有第二弹性件，所述转盘包括两个圆弧段，两个圆弧段分别设置在两个抓取段内，在爬树爪移动至抓取段后，爬树爪的爪体内侧贴近所述圆弧段的外侧面，爬树爪沿着所述圆弧段的弧线移动，两个驱动电机分别单独驱动两条传动带转动；所述转盘包括：第一月形盘、第二月形盘、月形盘连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转向装置，其特征在于，包括转筒（8）、针筒（9）和转向驱动件（10），所述转筒（8）垂直于机器人底面设置，转筒（8）的上端通过上端座（8‑1）转动连接在机器人顶面通孔上，针筒（8）的下端通过下端座（8‑2）转动连接在机器人底面通孔上，所述针筒（9）套接在转筒（8）的外侧，针筒（9）的下端环形阵列设置有若干个固定针滑槽，固定针滑槽沿所述针筒（9）轴向设置，每个固定针滑槽内均设置有一个固定针（9‑1），固定针（9‑1）的上端通过弹簧与固定针滑槽底部连接，固定针（9‑1）的下端穿过所述下端座（8‑2），若干个所述固定针（9‑1）从下端座（8‑2）穿过形成适应树木表面的固定爪，所述针筒（9）通过连接架与针筒滑块连接，针筒滑块套接在针筒丝杆（9‑2）上，针筒丝杆（9‑2）沿所述针筒（9）的轴线设置，针筒丝杆（9‑2）的上端与针筒电机（9‑3）连接，针筒电机（9‑3）固定在所述转筒（8）上，所述转筒（8）的外壁上还设置有转筒驱动齿，转筒驱动齿通过齿轮与转向驱动件（10）连接。

【技术特征摘要】
1.一种转向装置，其特征在于，包括转筒（8）、针筒（9）和转向驱动件（10），所述转筒（8）垂直于机器人底面设置，转筒（8）的上端通过上端座（8-1）转动连接在机器人顶面通孔上，针筒（8）的下端通过下端座（8-2）转动连接在机器人底面通孔上，所述针筒（9）套接在转筒（8）的外侧，针筒（9）的下端环形阵列设置有若干个固定针滑槽，固定针滑槽沿所述针筒（9）轴向设置，每个固定针滑槽内均设置有一个固定针（9-1），固定针（9-1）的上端通过弹簧与固定针滑槽底部连接，固定针（9-1）的下端穿过所述下端座（8-2），若干个所述固定针（9-1）从下端座（8-2）穿过形成适应树木表面的固定爪，所述针筒（9）通过连接架与针筒滑块连接，针筒滑块套接在针筒丝杆（9-2）上，针筒丝杆（9-2）沿所述针筒（9）的轴线设置，针筒丝杆（9-2）的上端与针筒电机（9-3）连接，针筒电机（9-3）固定在所述转筒（8）上，所述转筒（8）的外壁上还设置有转筒驱动齿，转筒驱动齿通过齿轮与转向驱动件（10）连接。2.根据权利要求1所述的一种转向装置，其特征在于，所述针筒（9）还包括锁定结构，锁定结构包括：锁紧筒（9-4）、滑环（9-5）和顶杆（9-6），所述锁紧筒（9-4）套接在固定针筒（9）外侧，锁紧筒（9-4）的两端设置有包覆在针筒（9）端部的外沿用于限制锁紧筒（9-4）沿所述针筒（9）轴线方向的移动，锁紧筒（9-4）的下端设置有固定针过孔（9-4-1），固定针过孔（9-4-1）为腰形孔，腰形孔的一端宽度与固定针（9-1）宽度相同，腰形孔的另一端宽度小于固定针（9-1）宽度，所述滑环（9-5）套接在所述转筒（8）外侧，滑环（9-5）通过若干个与所述针筒（9）轴线平行的滑环限位杆（9-5-1）固定在固定针滑槽上端，滑环限位杆（9-5-1）上套接有弹簧，弹簧将所述滑环（9-5）压紧在固定针滑槽上，所述滑环（9-5）的外侧设置有滑环滑杆（9-5-2），滑环滑杆（9-5-2）插入滑环滑槽（9-5-3）内，滑环滑槽（9-5-3）设置在所述锁紧筒（9-4）上，且滑环滑槽（9-5-3）倾斜设置，所述顶杆（9-6）固定连接在所述固定针（9-1）上端，所述固定针滑槽上端设置有顶杆过孔。3.一种面向转向装置的锁定结构，其特征在于，包括：锁紧筒（9-4）、滑环（9-5）和顶杆（9-6），所述锁紧筒（9-4）套接在固定针筒（9）...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩志勇，
申请(专利权)人：韩志勇，
类型：发明
国别省市：吉林,22