一种爬树机器人 专利技术说明

自行车,非机动车装置制造技术1.本发明涉及机器人领域，具体为一种爬树机器人。背景技术：2.随着我国速生林品种数量的增加不断扩大，电线路下方的树木生长高度接触电缆后会影响电网的安全，造成严重事故，因此这些树木需要经常修剪。3.但是，目前修整树枝通常采用人力修整，而采用人力修整树枝的工作效率低下，且安全性差，因此，急需一种能够爬树的机器人对树枝进行修整。技术实现要素：4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种爬树机器人，解决了或部分解决了现有技术中采用轮式或履带式爬树机器人，防坠落，安全性稳定性的技术问题。5.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：6.一种爬树机器人，包括：机架、第一夹紧装置和第二夹紧装置；7.机架包括伸缩机构、上平台和下平台；8.上平台与下平台分别设置于伸缩机构两端，伸缩机构用于带动上平台与下平台分开或靠近；9.第一夹紧装置设置于上平台，第一夹紧装置用于夹紧树干；10.第二夹紧装置设置于下平台，第二夹紧装置用于夹紧树干。11.优选的，伸缩机构的数量为多个；12.伸缩机构包括：滚珠丝杠、第一电机、套筒和保护壳；13.套筒的上端与上平台相连，套筒的内部设有内螺纹；14.滚珠丝杠的上端与套筒螺纹配合；滚珠丝杠的下端与下平台转动连接；15.第一电机与滚珠丝杠传动连接；16.保护壳套设于滚珠丝杠。17.优选的，滚珠丝杠的下端通过球铰链与下平台相连；18.套筒的上端通过球铰链与上平台相连。19.优选的，第一夹紧装置与第二夹紧装置相同；20.第一夹紧装置包括：第二电机、螺杆和双指夹；21.第二电机与螺杆传动连接；22.螺杆与双指夹螺纹连接，用于带动双指夹打开或合上。23.优选的，第一夹紧装置，还包括：用于检测双指夹夹持树干的压力的压力传感器。24.优选的，螺杆，包括：第一配合段和第二配合段；25.第一配合段与第二配合段的螺纹方向相反。26.本发明实施例提供了一种爬树机器人，将上平台与下平台分别设置于伸缩机构两端，并使伸缩机构带动上平台与下平台分开或靠近，以及将用于夹紧树干的第一夹紧装置设置于上平台，用于夹紧树干的第二夹紧装置设置于下平台。通过上述公开的爬树机器人，由于第一夹紧装置和第二夹紧装置能够夹紧树干，因此，在需要爬树时，通过第一夹紧装置和第二夹紧装置交替夹紧树干，并在第一夹紧装置夹紧树干时，伸缩机构带动第二夹紧装置向上移动，并在第二夹紧装置夹紧树干时，伸缩机构带动第一夹紧装置向上移动，进而实现爬树，通过在爬树机器人上设置树干修整器械，即可实现对树枝修整，相较于现有人力修整树枝，不仅能够有效减少人力成本，还能降低安全事故发生。附图说明27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。28.图1为本发明实施例提供的一种爬树机器人的结构示意图；29.图2为本发明实施例提供的上平台的局部放大图；30.图3为本发明实施例提供的下平台的局部放大图。31.其中，机架1、伸缩机构11、滚珠丝杠11-1、第一电机11-2、套筒11-3、保护壳11-4、上平台12、下平台13、球铰链14，第一夹紧装置2、第二电机21、螺杆22、双指夹23和第二夹紧装置3。具体实施方式32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。33.在本技术中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。34.本发明实施例提供一种爬树机器人，参见图1至图3，图1为爬树机器人的结构示意图，爬树机器人包括：机架1、第一夹紧装置2和第二夹紧装置3；35.机架1包括伸缩机构11、上平台12和下平台13；36.上平台12与下平台13分别设置于伸缩机构11两端，伸缩机构11用于带动上平台12与下平台13分开或靠近；37.第一夹紧装置2设置于上平台12，第一夹紧装置2用于夹紧树干；38.第二夹紧装置3设置于下平台13，第二夹紧装置3用于夹紧树干。39.本发明实施例将上平台12与下平台13分别设置于伸缩机构11两端，并使伸缩机构11带动上平台12与下平台13分开或靠近，以及将用于夹紧树干的第一夹紧装置2设置于上平台12，用于夹紧树干的第二夹紧装置3设置于下平台13。通过上述公开的爬树机器人，由于第一夹紧装置2和第二夹紧装置3能够夹紧树干，因此，在需要爬树时，通过第一夹紧装置2和第二夹紧装置3交替夹紧树干，并在第一夹紧装置2夹紧树干时，伸缩机构11带动第二夹紧装置3向上移动，并在第二夹紧装置3夹紧树干时，伸缩机构11带动第一夹紧装置2向上移动，进而实现爬树，通过在爬树机器人上设置树干修整器械，即可实现对树枝修整，相较于现有人力修整树枝，不仅能够有效减少人力成本，还能降低安全事故发生。40.具体的，伸缩机构11的数量为多个；41.伸缩机构11包括：滚珠丝杠11-1、第一电机11-2、套筒11-3和保护壳11-4；42.套筒11-3的上端与上平台12相连，套筒11-3的内部设有内螺纹；43.滚珠丝杠11-1的上端与套筒11-3螺纹配合；滚珠丝杠11-1的下端与下平台13转动连接；44.第一电机11-2与滚珠丝杠11-1传动连接；45.保护壳11-4套设于滚珠丝杠11-1。46.需要说明的是，将伸缩机构11的数量设置为多个，并将伸缩机构11的套筒11-3的上端与上平台12相连，套筒11-3的内部设有内螺纹；伸缩机构11的滚珠丝杠11-1的上端与套筒11-3螺纹配合；滚珠丝杠11-1的下端与下平台13转动连接；第一电机11-2与滚珠丝杠11-1传动连接；保护壳11-4套设于滚珠丝杠11-1，进而在第一电机11-2的带动下，滚珠丝杠11-1与套筒11-3螺纹配合，进而实现上平台12和下平台13分开或靠近。47.进一步，滚珠丝杠11-1的下端通过球铰链14与下平台13相连；48.套筒11-3的上端通过球铰链14与上平台12相连。49.需要说明的是，将滚珠丝杠11-1的下端通过球铰链14与下平台13相连，使得球铰链14能够在其安装槽内自由摆动，进而提升了下平台13的活动自由度。50.而套筒11-3的上端通过球铰链14与上平台12相连，也能提升上平台12的活动自由度。51.进一步，第一夹紧装置2与第二夹紧装置3相同；52.第一夹紧装置2包括：第二电机21、螺杆22和双指夹23；53.第二电机21与螺杆22传动连接；54.螺杆22与双指夹23螺纹连接，用于带动双指夹23打开或合上。55.需要说明的是，双指夹23是由两个对称的，类似手指的部件构成，双指夹23在安装时，可以将双指夹23的其中一个部件固定，另一个部件开设与螺杆22配合的螺孔，通过另一个部件与螺杆22的螺纹配合实现双指夹23是由两个部件分开和合上。56.优选的，设置于双指夹23的压簧。57.需要说明的是，通过在双指夹23上设置压簧，能够在双指夹23夹持树干时，提供一定恢复力，使双指夹23能够牢固夹持在树干上。58.进一步，第一夹紧装置2，还包括：用于检测双指夹23夹持树干的压力的压力传感器。59.需要说明的是，通过设置用于检测双指夹23夹持树干的压力的压力传感器，避免双指夹23夹持力度过大对树干造成伤害，并能保证双指夹23能够牢固夹持在树干而不掉落。60.具体的，螺杆22，包括：第一配合段和第二配合段；61.第一配合段与第二配合段的螺纹方向相反。62.需要说明的是，将螺杆22设置成第一配合段和第二配合段，并将第一配合段与第二配合段的螺纹方向相反，进而双指夹23的两部分分别与第一配合段和第二配合段螺纹配合，进而在螺杆22转动时，能够快速实现双指夹23打开或合上。63.为了便于理解上述方案，下面结合图1至图3，作进一步介绍。64.一种步进式爬树机器人包括：机架，机架竖直方向设置有伸缩机构，上平台、下平台、夹紧装置；65.两个紧装置分别布置在上平台和下平台上，中间球铰链连接有伸缩机构；66.伸缩机构可沿竖向滑动设置在机架上，分别通过电机驱动三个滚珠丝杆螺旋传动，沿树上升下降；67.夹紧装置通过电机正反转带动丝杆运动，控制上下双指夹紧机构交替夹紧放松树干，其中含力传感器测压力值控制对树干的夹紧。还加装了机械弹簧，可适时调节夹紧的直径范围。基于爬树机器人的工作环境，经常会遇到树瘤、树节和树干分支等阻碍，螺旋夹紧机构就显现出了一定优势，可操作性地抱紧树干。68.进一步地，机架包括：中间伸缩机构中垂直方向的滚珠丝杆，支撑端与上平台的底部球铰链连接，固定端与下平台的顶部球铰链连接。69.进一步地，上下平台均为动平台，伸缩机构属于并联机构。70.进一步地，伸缩机构包括：滚珠丝杆副、蜗轮副、轴承、导向套、防护筒及机体外壳。71.进一步地，滚珠丝杆副中的丝杆两端为球头杆，球铰链可沿槽自由摆动，连接伸缩机构与上下平台，球铰链由球头丝杆、球铰端盖、球铰转轴、球铰座及轴承组成。72.进一步地，导向套可沿竖向滑动设置在防护筒内。73.进一步地，夹紧装置包括：螺旋丝杆副、双指夹、压簧及力传感器。74.进一步地，螺旋丝杆副采用差动传动，丝杠上有两端不同的螺纹，通过电机正反转带动丝杆运动，控制上下双指夹紧机构交替夹紧放松树干。75.本技术的上平台和下平台均为动平台，多个伸缩机构属于并联机构。动平台运动范围增大，可灵活工作，适应高处树干较为复杂的环境，增加配件实现修整树枝。由于伸缩机构分别通过电机驱动三个垂直方向的滚珠丝杆螺旋传动，并通过蜗轮副减速传递扭矩，能实现任意位置撤销动力自锁，安全可靠和小动力大推力是它的主要特征。伸缩机构的驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度快，动态响应好。滚珠丝杆中的丝杆两端为球头杆，球铰链可沿槽自由摆动，连接伸缩机构与上下平台，球铰链由球头丝杆、球铰端盖、球铰转轴、球铰座及轴承组成。球铰链具有结构紧凑、运动灵活和承载能力强等优点，是一种应用较普遍的多自由度机械关节。螺杆采用差动传动，螺杆上有两端不同的螺纹，旋向相反可快速移动，通过电机正反转带动螺杆运动，控制上下双指夹紧机构交替夹紧放松树干。其中含压力传感器测压力值控制对树干的夹紧。双指夹利用杠杆原理，在一定程度实现自锁防坠。还加装了机械弹簧，可适时调节夹紧的直径范围。76.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。77.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。78.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。









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