一种用于森林病虫害防治的巡检机器人制造技术

本实用新型专利技术属于机器人技术领域，涉及到一种用于森林病虫害防治的巡检机器人。一种用于森林病虫害防治的巡检机器人结构包括：壳体、机械臂、梯形丝杠副、滑轨、连杆机构和检测机构，其中机械臂包含左抱爪和右抱爪。其技术方案是：梯形丝杠副带动机械臂作水平开合运动，机械臂根据树干的粗细程度调整夹持范围后抱紧树干，此时上、下壳体保持初始位置；在机械臂抱紧树干后，下壳体内侧的梯形丝杠副驱动连杆在滑轨上作直线往复运动，实现机器人在树干上的纵向移动；到达指定位置后，由装有云摄像机的升降式云台对病虫害区域进行扫描和反馈。本实用新型专利技术可以解决现有森林病虫害巡检机器人检测时存在的数据不准确、响应时间长、结构稳定性差等问题。定性差等问题。定性差等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于森林病虫害防治的巡检机器人


[0001]本技术涉及机器人
，具体为一种用于森林病虫害防治的巡检机器人。

技术介绍

[0002]病虫害是一种难防控、难根治的森林灾害，为确保森林系统绿色可持续发展，应该在森林生态环境建设中采用科学高效的病虫害防治措施。目前病虫害检测装置大多存在着数据不准确、响应时间长、效果不够理想等问题。专利CN112141235A公开了一种侦察检测机器人，由四条机械腿和两个独立的万向轮配合抱紧树干；通过万向轮的滚动以及机械腿上的麦克纳姆轮来实现机器人的移动，存在质量大、移动速度慢的问题，且移动轮与树干为滑动摩擦，使得移动过程中机器人稳定性不足；而且麦轮的每个小轮都需要一个电机驱动，能耗大。因此需要既能抱紧树干又能稳定移动，且功耗低的爬树结构来完成森林病虫害的巡检任务。

技术实现思路

[0003]在下文中给出了关于本技术的简要概述，以便提供关于本技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本技术的穷举性概述。它并不是意图确定本技术的关键或重要部分，也不是意图限定本技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0004]鉴于此，为了使森林病虫害巡检任务高效完成，进而提出了一种用于森林病虫害防治的巡检机器人。森林病虫害防治的巡检机器人在工作时，上、下梯形丝杠副分别带动上、下机械臂实现开合运动，此时上壳体和下壳体保持初始位置；在上壳体和下壳体的外部都装有抱紧电机，抱紧电机驱动梯形丝杠副，梯形丝杠副带动上、下机械臂，根据树干的粗细程度调整夹持范围后抱紧树干。在上、下机械臂完成移动和抱紧后，下壳体内侧的梯形丝杠副以同样的方式完成对连杆的移动，同时连杆在滑动导轨上来回伸缩，实现巡检机器人在树干上的纵向移动。当移动到指定位置时，打开装有云摄像机的升降式云台对病虫害区域进行扫描和反馈。
[0005]方案：一种用于森林病虫害防治的巡检机器人包括上壳体、上机械臂、下壳体、下机械臂、攀爬电机、检测机构、控制室、上抱紧电机、滑轨、连杆、梯形丝杠副，其中上机械臂由左抱爪、右抱爪和压力传感器组成；森林病虫害防治巡检机器人在工作时有四种状态：
[0006]第一种状态：上壳体和下壳体处于初始状态，连杆和滑轨处于平行位置，上机械臂和下机械臂抱紧树干；
[0007]第二种状态；在上抱紧电机对上梯形丝杠副的驱动下，上机械臂沿水平方向移动张开，下机械臂继续抱紧树干；下壳体内侧的梯形丝杠副带动连杆始端水平移动到梯形丝杠副中点处，连杆在滑轨上伸长，推动上壳体向上移动，然后上机械臂在上梯形丝杠副的驱动下，根据树干的粗细程度重新调整夹持范围抱紧树干。
[0008]第三种状态：在下抱紧电机对下梯形丝杠副的驱动下，下机械臂沿水平方向移动张开，此时上机械臂仍处于抱紧状态；然后下壳体内侧的梯形丝杠副带动连杆回到初始位置，同时连杆在滑轨上作收缩运动，拉动下壳体靠近上壳体，下机械臂在下梯形丝杠副的驱动下，根据树干的粗细程度再一次调整夹持范围抱紧树干，完成森林病虫害防治机器人在树干上的整体移动。
[0009]第四种状态：打开装有云摄像机的升降式云台对病虫害区域进行扫描和反馈。
[0010]进一步地：所述上壳体和下壳体在水平线轴的两侧对称安装，上梯形丝杠副和下梯形丝杠副通过上轴向固定件和下轴向固定件分别安装在上壳体和下壳体外侧；如此设置，实现了机器人结构的整体对称，有利于机器人爬树运动的平衡稳定。
[0011]进一步地：所述上机械臂由左抱爪、右抱爪和压力传感器组成。
[0012]进一步地：所述上机械臂为环抱式结构，左抱爪和右抱爪与上梯形丝杠副相连接；上梯形丝杠副通过抱紧联轴器与上壳体外部的上抱紧电机连接；如此设置，利用梯形丝杠副的自锁性能，使得机械臂可抱紧不同直径的树干且确保稳定性。
[0013]进一步地：所述连杆的始端通过连杆螺栓分别固定在下壳体内侧梯形丝杠副的底端和支撑座上，末端通过固定座连接在上壳体的内侧，连杆之间用连杆螺栓连接；所述滑轨的滑块和导轨通过滑轨螺栓分别固定在上壳体和下壳体内侧，且与连杆平行安装；如此设置，利用滑轨支撑和引导运动部件的作用，确保连杆可以定向运动，使得机器人爬树的稳定性得到提升。
[0014]进一步地；所述检测机构为折叠机构，通过底座螺栓固定在上壳体的上端；工作时打开装有云摄像机的升降式云台对病虫害区域进行扫描和反馈，且通过第一折叠杆、第二折叠杆、第三折叠杆的自由配合调整检测位置。
[0015]本技术的上述技术特征及技术方案，在结构不产生冲突的情况下，可以任意组合。
[0016]本技术提供了一种用于森林病虫害防治的巡检机器人，具有以下有益效果。
[0017]1本技术的爬树运动是采用梯形丝杠副驱动连杆实现的，利用梯形丝杠副良好的自锁性能使得爬树性能更加稳定，采用平面连杆机构使得爬树结构简单、磨损小；而且在爬树过程中机械臂与树干之间的摩擦为静摩擦，相比移动轮式的爬树机器人更不容易脱落。
[0018]2本技术的机械臂在梯形丝杠副的驱动下抱紧树干，机械臂运行时作开合运动，能使机器人适应不同直径树干的检测工作；特别地，将机械臂设计为一种开梯形槽的弧形结构，不仅增多了机械臂与树干之间的接触点，使得机器人爬树性能更加稳定，而且可以减轻机械臂的重量以降低工作时的能耗。
[0019]3本技术的检测机构是将云摄像机安装在升降台上，实现多方位、多角度的病虫害实时扫描和反馈。
[0020]4本技术的壳体分为内侧和外侧，采用轻量化设计来减少壳体的质量，从而提升机器人的操控性，与现有机器人相比安全性能更高。
附图说明
[0021]下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步详细的说明。
[0022]图1为本技术提出的一种用于森林病虫害防治的巡检机器人的整机结构示意图；
[0023]图2为本技术提出的一种用于森林病虫害防治的巡检机器人中机械臂的整体结构示意图；
[0024]图3为本技术提出的一种用于森林病虫害防治的巡检机器人中滑轨的整体结构示意图；
[0025]图4为本技术提出的一种用于森林病虫害防治的巡检机器人中攀爬机构的整体结构示意图；
[0026]图5为本技术提出的一种用于森林病虫害防治的巡检机器人中检测机构的整体结构示意图；
[0027]图中零件名称与附图编号的对应关系为：
[0028]1‑
上壳体；2
‑
上机械臂；3
‑
下壳体；4
‑
下机械臂；5
‑
锂电池Ⅰ；6
‑
攀爬电机；7
‑
检测机构；8
‑
控制室；9
‑
上抱紧电机；10
‑
锂电池Ⅱ；11
‑
滑轨；12
‑
连杆；13
‑
梯形丝杠副；14
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于森林病虫害防治的巡检机器人，其特征是：上壳体(1)、上机械臂(2)、下壳体(3)、下机械臂(4)、锂电池Ⅰ(5)、攀爬电机(6)、检测机构(7)、控制室(8)、上抱紧电机(9)、滑轨(11)、锂电池Ⅱ(10)、连杆(12)、梯形丝杠副(13)，其中上机械臂(2)包含右抱爪(18)、左抱爪(19)和压力传感器(20)；森林病虫害防治的巡检机器人在工作时有四种状态：第一种状态：上壳体(1)和下壳体(3)处于初始状态，滑轨(11)和连杆(12)处于平行位置，上机械臂(2)和下机械臂(4)抱紧树干；第二种状态；在上抱紧电机(9)对上梯形丝杠副(22)的驱动下，上机械臂(2)沿水平方向移动张开，下机械臂(4)继续抱紧树干；下壳体(3)内侧的梯形丝杠副(13)带动连杆(12)始端水平移动到梯形丝杠副(13)中点处，连杆(12)在滑轨(11)上伸长，推动上壳体(1)向上移动，然后上机械臂(2)在上梯形丝杠副(22)的驱动下，根据树干的粗细程度重新调整夹持范围对树干抱紧；第三种状态：在下抱紧电机(14)对下梯形丝杠副(16)的驱动下，下机械臂(4)下沿水平方向移动张开，此时上机械臂(2)仍处于抱紧状态，然后下壳体(3)内侧的梯形丝杠副(13)带动连杆(12)回到初始位置，同时连杆(12)在滑轨(11)上作收缩运动，拉动下壳体(3)靠近上壳体(1)，下机械臂(4)在下梯形丝杠副(16)的驱动下，根据树干的粗细程度再一次调整夹持范围对树干进行抱紧，完成森林病虫害防治的机器人在树干上的整体移动；第四种状态：打开装有云摄像机(33)的升降...

【专利技术属性】
技术研发人员：付敏，高泽飞，高风，李荣峰，郝镒林，陈效庆，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：新型
国别省市：