一种热带作物爬树采样机器人以及方法技术

本发明专利技术公开一种热带作物爬树采样机器人以及方法，该机器人包括攀爬机构和采样机构；所述采样机构包括试纸放置板和多角度采样结构，所述多角度采样结构包括升降驱动组件和多角度折叠组件；所述升降驱动组件包括升降驱动电机和采样丝杆传动组件；所述采样丝杆传动组件包括采样丝杆和采样丝杆螺母；所述多角度折叠组件包括升降折叠杆、定点折叠杆、浮动折叠杆以及折叠拉簧；在采样状态下，所述采样丝杆为竖直摆放的姿态，所述采样丝杆螺母升起促使多角度折叠组件展开；所述试纸放置板设有多个，多个试纸放置板分别朝上地设置在浮动折叠杆上。本发明专利技术能够自动攀爬热带高杆作物，并在作物上开展大范围、多角度的采样工作，具有较高的工作效率。高的工作效率。高的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种热带作物爬树采样机器人以及方法


[0001]本专利技术涉及爬树机器人，具体涉及一种热带作物爬树采样机器人以及方法。

技术介绍

[0002]当前在热带气候地区，热带高杆作物的无人机施药技术快速发展，在无人机喷施施药当中需要在作物的不同层次进行试纸的布样以对喷施结果进行评估。
[0003]目前对于热带高杆作物进行施药采样布置试纸时一般通过搭架子，人工布置试纸的方法，无法深入冠层当中进行自动采集作业，过度依赖人工，工作效率有待提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述存在的问题，提供一种热带作物爬树采样机器人，该热带作物爬树采样机器人能够自动攀爬热带高杆作物，并在作物上开展大范围、多角度的采样工作，具有较高的工作效率。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提供一种热带作物爬树采样方法。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种热带作物爬树采样机器人，包括攀爬机构以及设置在攀爬机构上的采样机构；
[0008]所述采样机构包括试纸放置板和多角度采样结构，所述多角度采样结构包括升降驱动组件和多角度折叠组件；所述升降驱动组件包括升降驱动电机和采样丝杆传动组件；所述采样丝杆传动组件包括采样丝杆和采样丝杆螺母，所述采样丝杆转动连接在安装架上，所述采样丝杆螺母配合在所述采样丝杆上；所述升降驱动电机的输出端与所述采样丝杆的一端连接；所述采样丝杆螺母上设有采样导向孔；所述安装架包括采样导向杆，该采样导向杆穿过所述伸缩导向孔；
>[0009]所述多角度折叠组件包括升降折叠杆、定点折叠杆、浮动折叠杆以及折叠拉簧；所述浮动折叠杆包括第一浮动折叠杆、第二浮动折叠杆以及第三浮动折叠杆；所述升降折叠杆的一端转动连接所述采样丝杆螺母上，该升降折叠杆的另一端与所述第二浮动折叠杆转动连接，该升降折叠杆与第二浮动折叠杆之间的连接点位于第二浮动折叠杆的两端部之间；所述定点折叠杆的一端转动连接在安装架的顶部上，该定点折叠杆的另一端转动连接在所述升降折叠杆上，该定点折叠杆与升降折叠杆之间的连接点位于升降折叠杆的两端部之间；所述第一浮动折叠杆的一端与第二浮动折叠杆的一端转动连接，该第一浮动折叠杆的另一端转动连接在所述定点折叠杆上，该第一浮动折叠杆与定点折叠杆之间的连接点位于定点折叠杆的两端部之间；所述第二浮动折叠杆的另一端转动连接在所述第三浮动折叠杆上，该第二浮动折叠杆与第三浮动折叠杆之间的连接点位于第三浮动折叠杆的两端部之间；所述折叠拉簧的一端与所述第三浮动折叠杆的一端连接，该折叠拉簧的另一端连接在所述升降折叠杆上；所述多角度折叠组件设有多组，多组多角度折叠组件沿着圆周方向均匀设置在采样丝杆的周围；在采样状态下，所述采样丝杆为竖直摆放的姿态，所述采样丝杆
螺母升起促使多角度折叠组件展开；
[0010]所述试纸放置板设有多个，多个试纸放置板分别朝上地设置在第一浮动折叠杆、第二浮动折叠杆上。
[0011]上述热带作物爬树采样机器人的工作原理为：
[0012]工作时，将采样试纸分别安装在多个试纸放置板上，此时多角度采样结构为折叠的状态；通过攀爬机构搭载着采样机构在对应的树木上攀爬，直至攀爬至指定的采集位置，此时采样丝杆为竖直摆放的姿态；通过采样驱动电机驱动采样丝杆进行旋转，使得采样丝杆螺母往上移动；通过采样丝杆螺母带动升降折叠杆往上移动，从而依次带动定点折叠杆、第一浮动折叠杆、第二浮动折叠杆和第三浮动折叠杆进行展开，将多个试纸放置板以不同的角度和位置进行摆放，以便采集雾滴样本。
[0013]本专利技术的一个优选方案，其中，所述攀爬机构包括两个机械夹爪和设置在两个机械夹爪之间的伸缩机构；
[0014]所述机械夹爪包括两个夹爪和同步驱动机构，两个夹爪对称地转动连接在第一安装座上；
[0015]所述同步驱动机构包括电动推杆和同步传动结构，所述电动推杆固定设置在所述第一安装座上；所述同步传动结构包括双面齿条、中间同步齿轮和一体传动齿轮，所述双面齿条与所述电动推杆的伸缩杆固定连接；所述一体传动齿轮设有两个，两个一体传动齿轮分别与两个夹爪一体化设置；所述一体传动齿轮的轴线与所述夹爪的转动中心共线；所述中间同步齿轮设有两个，两个中间同步齿轮分别啮合在两个一体传动齿轮与双面齿条之间。
[0016]进一步，所述双面齿条的远离电动推杆的端部设有用于顶压在树干上的顶压部；所述夹爪上设有用于压紧在树干上的压紧部。
[0017]通过上述结构，当电动推杆推动双面齿条时，可以驱动带两个夹爪内收，与双面齿条的顶压部一起夹紧树干；当电动推杆收回双面齿条时，可以驱动两个夹爪张开。初始状态，两个机械夹爪处于极限张开位置，伸缩机构处于最短状态，采样装置向上放置。工作人员将两个机械夹爪靠近树干，将树干放入两个机械夹爪内部，此时机械夹爪夹紧，爬树采样机器人竖直固定在树干上，而后开始向上攀爬；上方的机械夹爪松开树干，伸缩机构伸长，带动上方的整个机构向上运动，上升合适高度以后，上方机械夹爪夹紧树干，爬树采样机器人稳定固定在树干上后下方机械夹爪松开树干，伸缩机构缩短到最短位置，下方机械夹爪向上运动，下方机械夹爪再一次夹紧树干，爬树采样机器人被稳定固定在树干上，从而完成一次爬行操作。通过循环进行上述爬行操作，爬树采样机器人可以一直运动到采样所需的合适位置。
[0018]进一步，所述夹爪的用于与树干接触的部位处设有压力传感器；当双面齿条与树干之间的压力达到设定阈值，向攀爬机构的主控模块进行反馈，电动推杆停止加力，机械爪夹处于夹紧状态。
[0019]进一步，所述伸缩机构包括伸缩管和伸缩驱动机构，所述伸缩管的一端固定连接在其中一个机械夹爪的第一安装座上；
[0020]所述伸缩驱动机构包括伸缩导向杆、伸缩驱动电机和伸缩传动组件，所述伸缩传动组件包括伸缩丝杆和伸缩丝杆螺母；所述伸缩丝杆螺母与伸缩管固定连接，所述伸缩丝
杆延伸至所述伸缩管的内腔中；所述伸缩丝杆螺母上设有伸缩导向孔，所述伸缩导向杆穿过所述伸缩导向孔且固定在伸缩驱动电机的壳体上；
[0021]所述伸缩驱动电机的壳体与另一个机械夹爪的第一安装座固定连接，该伸缩驱动电机的输出轴与所述伸缩丝杆连接。通过上述结构，伸缩驱动电机驱动伸缩丝杆旋转，在伸缩导向杆的限位导向下，伸缩丝杆螺母沿着伸缩丝杆进行上下移动，从而实现伸缩攀爬操作。
[0022]本专利技术的一个优选方案，其中，所述攀爬机构通过位置调节机构与采样机构连接，所述位置调节机构包括两自由度转向机构和升降机构，所述两自由度转向机构与攀爬机构连接，所述升降机构连接在两自由度转向机构与采样机构之间；
[0023]所述两自由度转向机构包括转向第二安装座、锥形齿轮组、转向轴、转向架以及转向驱动电机；
[0024]所述转向轴转动连接在转向第二安装座上；
[0025]所述锥形齿轮组包括第一锥形齿轮和第二锥形齿轮，所述第一锥形齿轮与升降机构的连杆固定连接；所述第二锥形齿轮同轴固定在所述转向轴上；
[0026]所述转向架的一端与所述升本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热带作物爬树采样机器人，其特征在于，包括攀爬机构以及设置在攀爬机构上的采样机构；所述采样机构包括试纸放置板和多角度采样结构，所述多角度采样结构包括升降驱动组件和多角度折叠组件；所述升降驱动组件包括升降驱动电机和采样丝杆传动组件；所述采样丝杆传动组件包括采样丝杆和采样丝杆螺母，所述采样丝杆转动连接在安装架上，所述采样丝杆螺母配合在所述采样丝杆上；所述升降驱动电机的输出端与所述采样丝杆的一端连接；所述采样丝杆螺母上设有采样导向孔；所述安装架包括采样导向杆，该采样导向杆穿过所述伸缩导向孔；所述多角度折叠组件包括升降折叠杆、定点折叠杆、浮动折叠杆以及折叠拉簧；所述浮动折叠杆包括第一浮动折叠杆、第二浮动折叠杆以及第三浮动折叠杆；所述升降折叠杆的一端转动连接所述采样丝杆螺母上，该升降折叠杆的另一端与所述第二浮动折叠杆转动连接，该升降折叠杆与第二浮动折叠杆之间的连接点位于第二浮动折叠杆的两端部之间；所述定点折叠杆的一端转动连接在安装架的顶部上，该定点折叠杆的另一端转动连接在所述升降折叠杆上，该定点折叠杆与升降折叠杆之间的连接点位于升降折叠杆的两端部之间；所述第一浮动折叠杆的一端与第二浮动折叠杆的一端转动连接，该第一浮动折叠杆的另一端转动连接在所述定点折叠杆上，该第一浮动折叠杆与定点折叠杆之间的连接点位于定点折叠杆的两端部之间；所述第二浮动折叠杆的另一端转动连接在所述第三浮动折叠杆上，该第二浮动折叠杆与第三浮动折叠杆之间的连接点位于第三浮动折叠杆的两端部之间；所述折叠拉簧的一端与所述第三浮动折叠杆的一端连接，该折叠拉簧的另一端连接在所述升降折叠杆上；所述多角度折叠组件设有多组，多组多角度折叠组件沿着圆周方向均匀设置在采样丝杆的周围；在采样状态下，所述采样丝杆为竖直摆放的姿态，所述采样丝杆螺母升起促使多角度折叠组件展开；所述试纸放置板设有多个，多个试纸放置板分别朝上地设置在第一浮动折叠杆、第二浮动折叠杆上。2.根据权利要求1所述的热带作物爬树采样机器人，其特征在于，所述攀爬机构包括两个机械夹爪和设置在两个机械夹爪之间的伸缩机构；所述机械夹爪包括两个夹爪和同步驱动机构，两个夹爪对称地转动连接在第一安装座上；所述同步驱动机构包括电动推杆和同步传动结构，所述电动推杆固定设置在所述第一安装座上；所述同步传动结构包括双面齿条、中间同步齿轮和一体传动齿轮，所述双面齿条与所述电动推杆的伸缩杆固定连接；所述一体传动齿轮设有两个，两个一体传动齿轮分别与两个夹爪一体化设置；所述一体传动齿轮的轴线与所述夹爪的转动中心共线；所述中间同步齿轮设有两个，两个中间同步齿轮分别啮合在两个一体传动齿轮与双面齿条之间。3.根据权利要求2所述的热带作物爬树采样机器人，其特征在于，所述双面齿条的远离电动推杆的端部设有用于顶压在树干上的顶压部；所述夹爪上设有用于压紧在树干上的压紧部。4.根据权利要求2所述的热带作物爬树采样机器人，其特征在于，所述夹爪的用于与树干接触的部位处设有压力传感器；当双面齿条与树干之间的压力达到设定阈值，向攀爬机构的主控模块进行反馈，电动推杆停止加力，机械爪夹处于夹紧状态。
5.根据权利要求2所述的热带作物爬树采样机器人，其特征在于，所述伸缩机构包括伸缩管和伸缩驱动机构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王娟，吕晓易，王博弘，梁其福，马超，兰新国，付威，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：