本發(fā)明涉及一種綠化樹木、果樹、綠籬等修剪外型的機(jī)器，尤其是一種多功能修剪機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，城市中出現(xiàn)了很多人工建成的綠化公園，道路兩旁的綠化區(qū)域不斷增長。綠化帶的修剪是綠化工程的一項(xiàng)重要工作，目前道路綠化樹木和綠籬修剪都是采用人工方法，環(huán)衛(wèi)工人手持切割鋸、綠籬剪、手工鋸等工具來進(jìn)行修剪，對(duì)于較高的樹木，往往需要梯子或人站在由伸縮油缸末端的平臺(tái)上進(jìn)行切割，因而不僅工作效率低，而且還增加了工作成本，環(huán)衛(wèi)工人的安全也無法得到保障，自動(dòng)化程度低。

果樹為了提高產(chǎn)量和防止易倒則每一季都要對(duì)樹枝進(jìn)行修剪，果樹修剪主要由人操作剪刀進(jìn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度大而且工作效率低，有些較粗的樹干不便于用鋸進(jìn)行修剪，人要需要攀爬上樹扶著樹枝才不至于夾鋸，存在一定的操作風(fēng)險(xiǎn)，勞動(dòng)效率也不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決上述先有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種能夠使用更加高效、操作更加便捷的多功能修剪機(jī)器人，解決了以往工作效率低，成本高的問題，并且可應(yīng)用于多種場(chǎng)所的樹枝修剪。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種多功能修剪機(jī)器人，包括車體及修剪機(jī)械臂，還包括設(shè)置在車體上的兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)的基座，每個(gè)基座鉸接有活動(dòng)臂，基座與活動(dòng)臂之間有用于驅(qū)動(dòng)兩者的動(dòng)臂油缸，動(dòng)臂設(shè)置有三級(jí)可伸縮油缸，活塞桿連接有三個(gè)不同長度的移動(dòng)臂，所述移動(dòng)臂末端分別連接有用于修剪的液壓剪和鏈鋸及用于抓取樹干的抓手，修剪工具可根據(jù)不同粗細(xì)樹木切換，抓手利用液壓油缸驅(qū)動(dòng)對(duì)樹干進(jìn)行抓取固定，便于修剪，圖像采集裝置傳輸圖像至駕駛室監(jiān)視屏。

所述圖像采集裝置共由三部分構(gòu)成，車體上設(shè)置有用于采集整體輪廓的可旋轉(zhuǎn)的底座和與可伸縮的支撐桿相連的攝像頭構(gòu)成，還包括臂體上裝有的用于采集執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要修剪樹枝的攝像頭。

所述控制系統(tǒng)包括：

交流伺服電機(jī)：安裝在移動(dòng)臂的臂體關(guān)節(jié)處，利用伺服驅(qū)動(dòng)器輸出的脈沖控制其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)向角。

控制器：安裝在車體上，將檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過程序處理輸出相應(yīng)的控制程序以控制機(jī)械臂和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

光電增量式編碼器：檢測(cè)伺服電機(jī)的位置信息反饋回驅(qū)動(dòng)器。

所述修剪執(zhí)行機(jī)構(gòu)鏈鋸和液壓剪組合構(gòu)成，根據(jù)需要切換所需的修剪機(jī)構(gòu)，所述抓手由液壓驅(qū)動(dòng)兩個(gè)可以相互交叉的結(jié)構(gòu)組成。

所述修剪執(zhí)行機(jī)構(gòu)可利用觸摸屏進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)切換，自動(dòng)有半自動(dòng)和全自動(dòng)兩種模式，根據(jù)所采集圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，所述控制器與臂體之間的伺服電機(jī)互相配合，結(jié)合相關(guān)算法，可以修剪出蘑菇頭狀、圓柱、圓錐、平面等各種形狀。

綜上所述，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明有益本發(fā)明的多功能綠化修剪機(jī)功能完善，采用雙機(jī)械臂協(xié)同操作，降低了修剪的難度，減輕了人員勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，提高了工作效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體示意圖。

圖2是本發(fā)明的抓手示意圖。

圖3是本發(fā)明的控制系統(tǒng)流程圖。

圖4是本發(fā)明的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清晰，下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

包括車體及修剪機(jī)械臂。所述車體由行走裝置及給油缸提供動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)。所述修剪機(jī)械臂包括基座，與基座連接的活動(dòng)臂，三級(jí)液壓油缸末端接機(jī)械臂和置在機(jī)械臂末端的修剪1-6及抓手機(jī)構(gòu)1-7-2，車體上置還設(shè)有旋轉(zhuǎn)圖像采集裝置1-2；

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，該修剪裝置通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出的脈沖數(shù)對(duì)機(jī)械臂精確的位置控制，機(jī)械手的操作方式分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作方式，手動(dòng)操作就是通過按鈕操作對(duì)機(jī)械手的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行控制，自動(dòng)操作有半自動(dòng)和全自動(dòng)兩種模式，半自動(dòng)每個(gè)指令周期執(zhí)行相應(yīng)步長，全自動(dòng)循環(huán)往復(fù)執(zhí)行設(shè)定任務(wù)。

由圖像采集裝置傳送到監(jiān)視屏上的實(shí)時(shí)圖像可對(duì)修剪機(jī)構(gòu)做出相應(yīng)插補(bǔ)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)有修剪和固定兩個(gè)部分，其中修剪可根據(jù)樹木粗細(xì)和實(shí)際需要可選擇剪刀和鏈鋸，為防止夾鋸可用抓手進(jìn)行固定。

下面對(duì)實(shí)施的方案進(jìn)行詳細(xì)描述，詳見下文：

一種多功能修剪機(jī)器人，包括車體1-1及修剪機(jī)械臂1-5，還包括設(shè)置在車體上的兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)的基座1-3-1，每個(gè)基座鉸接有活動(dòng)臂1-3-2，基座與活動(dòng)臂之間有用于驅(qū)動(dòng)兩者的動(dòng)臂油缸，動(dòng)臂設(shè)置有三級(jí)可伸縮油缸，活塞桿連接有三個(gè)不同長度的移動(dòng)臂1-5，所述移動(dòng)臂末端分別連接有用于修剪的液壓剪1-6-2和鏈鋸1-6-1及用于抓取樹干的抓手，移動(dòng)臂之間通過伺服電機(jī)1-5-1驅(qū)動(dòng)，修剪工具可根據(jù)不同粗細(xì)樹木切換，抓手利用液壓油缸驅(qū)動(dòng)對(duì)樹干進(jìn)行抓取固定，便于修剪，圖像采集裝置傳輸圖像至駕駛室監(jiān)視屏，可同時(shí)顯示多個(gè)分割圖像，在觸摸屏上選擇手動(dòng)、半自動(dòng)、自動(dòng)的工作模式。

所述所述圖像采集裝置共由三部分構(gòu)成，車體上設(shè)置有用于采集整體輪廓的可旋轉(zhuǎn)的底座1-2-3和與可伸縮的支撐桿1-2-1相連的攝像頭構(gòu)成，還包括臂體ⅲ上裝有的用于采集執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要修剪樹枝的攝像頭1-6-3及1-7-3。

所述控制系統(tǒng)包括：

交流伺服電機(jī)：安裝在移動(dòng)臂的臂體關(guān)節(jié)處，利用伺服驅(qū)動(dòng)器輸出的脈沖控制其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)向角；

控制器：安裝在車體上，將檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過程序處理輸出相應(yīng)的控制程序以控制機(jī)械臂和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

觸摸屏：接收?qǐng)D像采集裝置采集的圖像，運(yùn)用相關(guān)算法，進(jìn)行按鈕控制或自動(dòng)控制；監(jiān)視屏：顯示場(chǎng)景圖像；

光電增量式編碼器：檢測(cè)伺服電機(jī)的位置信息反饋回驅(qū)動(dòng)器。

所述修剪執(zhí)行機(jī)構(gòu)由鏈鋸和液壓剪組合構(gòu)成，根據(jù)需要切換所需的修剪機(jī)構(gòu)，所述抓手由液壓驅(qū)動(dòng)兩個(gè)可以相互交叉的結(jié)構(gòu)組成。

所述修剪執(zhí)行機(jī)構(gòu)可利用觸摸屏進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)切換，自動(dòng)有半自動(dòng)和全自動(dòng)兩種模式，根據(jù)所采集圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，所述控制器與臂體之間的步進(jìn)電機(jī)互相配合，結(jié)合相關(guān)算法，可以修剪出蘑菇頭狀、圓柱、圓錐、平面等各種形狀。

綜上所述，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明有益本發(fā)明的多功能綠化修剪機(jī)功能完善，采用雙機(jī)械臂協(xié)同操作，降低了修剪的難度，減輕了人員勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，提高了工作效率，為研發(fā)多動(dòng)能工程車做了良好的基礎(chǔ)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種多功能修剪機(jī)器人，包括車體及雙修剪機(jī)械臂，還包括設(shè)置車體上的在兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)的基座及可行走輪式機(jī)構(gòu)，每個(gè)基座鉸接有活動(dòng)臂，基座與活動(dòng)臂之間有用于驅(qū)動(dòng)兩者的動(dòng)臂油缸，動(dòng)臂設(shè)置有三級(jí)可伸縮油缸，活塞桿連接有三個(gè)不同長度的移動(dòng)臂，移動(dòng)臂之間由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，移動(dòng)臂末端分別連接有用于修剪的液壓剪和鏈鋸及用于抓取樹干的抓手，修剪工具可根據(jù)不同粗細(xì)樹木切換，抓手利用液壓油缸驅(qū)動(dòng)對(duì)樹干進(jìn)行抓取固定，便于修剪，車體上及修剪手臂上設(shè)置有圖像采集裝置。本發(fā)明的多功能綠化修剪機(jī)功能完善，采用雙機(jī)械臂協(xié)同操作，降低了修剪的難度，減輕了人員勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，提高了工作效率。

技術(shù)研發(fā)人員：張興奎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.28
技術(shù)公布日：2017.10.17