本實用新型涉及修剪機械臂領域，具體為一種蛇形綠籬修剪設備。

背景技術：

隨著人們綠化環保意識的提高，綠籬已經在城市道路綠化和高速公路中隨處可見，成為城市以及公路一個重要的組成部分。其主要用于美化環境、綠化城市、降低噪聲、穩定路基的結構、凈化空氣、保持水土、防風固沙。另外它還可以隔開道路兩旁的車輛、防止車輛在夜間相向而行時造成的眩光以造成車禍事故、減少兩車靠近時所產生的恐懼感以提高出行的安全性。

目前國內主要是由小型皮卡搭載專業環衛工人利用手持式的綠籬修剪機對高速公路中央隔離帶的綠籬進行修剪。這種修剪方式存在效率低下，修剪時間過長、噪聲太大、工人勞動強度過大、能源利用率低下，排氣污染環境、工人的安全不能保障、無法保證修剪穩定性與準確性；另外也有少數車載式綠籬修剪機發展了起來，但其技術還不成熟，處于剛起步階段，仍存在結構簡單、設備笨重、性能及可靠性低，功能單一、操作空間不大、修剪過程中的繞障能力較差、修剪不連續、自動化程度較低等問題。

因此，為解決以上問題，需要一種蛇形綠籬修剪設備，該裝置能夠實現對綠籬多種形狀、多種工況的修剪，修剪范圍大、修剪穩定性和可靠性較強、自動化程度更高、修剪的連續性更好以及修剪過程中的繞障性能良好將實現綠籬修剪的無人化工作。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種能夠實現對綠籬多種形狀、多種工況的修剪，修剪范圍大、修剪穩定性和可靠性較強、自動化程度更高、修剪的連續性更好以及修剪過程中的繞障性能良好將實現綠籬修剪的無人化工作的蛇形綠籬修剪設備。

本實用新型公開的蛇形綠籬修剪設備，包括可移動的車體、用于對綠籬進行修剪的仿生蛇修剪機構以及設置于所述車體用于帶動生蛇修剪機構移動的機械臂；所述仿生蛇修剪機構包括多個并列設置并依次鉸接形成鏈狀結構蛇體；每個所述蛇體上均設有修剪刀具，相鄰兩所述蛇體之間設有用于驅動兩蛇體相對轉動的轉動驅動電機；

進一步，所述機械臂包括包括肩部、臂部、肘部和腕臂；所述肩部包括固定于所述車體的托架、通過第一鉸軸鉸接于托架的連桿、通過第二鉸軸鉸接于所述連桿的短桿、通過第三鉸軸鉸接于所述短桿的關節塊、用于驅動所述連桿相對于托架轉動的第一電機、用于驅動所述短桿相對于連桿轉動的第二電機以及用于驅動所述關節塊相對于短桿轉動的第三電機；所述第一鉸軸、第二鉸軸和第三鉸軸相互空間垂直設置；所述臂部固定于關節塊，所述仿生蛇修剪機構最末節的蛇體鉸接于腕部，所述肘部前端鉸接于所述臂部和腕部之間；

進一步，所述肘部包括沿機械臂縱向可轉動連接的前肘和后肘以及用于驅動所述前肘相對于后肘轉動的肘部電機；所述腕部鉸接于前肘，所述臂部鉸接于后肘；

進一步，所述車體上設有與所述蛇體一一對應的刀具驅動電機，每個刀具驅動電機通過一萬向軟軸驅動所述修剪刀具轉動；

進一步，每個所述蛇體與其兩側的蛇體之間的兩鉸軸垂直交錯設置；

進一步，所述修剪刀具包括圓盤狀的刀體和沿刀體周向分布的鋸齒；

進一步，所述蛇體為矩形塊結構，蛇體的端面上一體成型有相互平行的用于安裝鉸軸的兩耳板；

本實用新型的蛇形綠籬修剪設備，還包括控制系統；所述控制系統包括：角度傳感器，一一對應設置于所述機械臂和仿生蛇修剪機構中的電機轉軸上；距離傳感器，設置于車體側邊，用于測量車體與隔離帶的距離；視覺傳感器，設置于車體前后兩端，用于測量修剪過程中的各障礙物位置并監測周圍環境，控制器，用于接收所述角度傳感器、距離傳感器和視覺傳感器的信號用于控制所述車體、機械臂和仿生蛇修剪機構的動作。

本實用新型的有益效果是：本實用新型的蛇形綠籬修剪設備，機械臂可根據修剪需要確定其自由度和臂展，保證修剪機構能夠實現在空間內自由移動實現全方位修剪，同時可以針對各種不同形狀的綠籬進行修剪，仿生修剪機構包括鏈狀結構的蛇身，整個蛇身由多個蛇體鉸接形成，能夠根據實際環境自由扭曲，其具有良好的越障性，因此本實用新型可以對復雜環境下的綠籬帶進行連續修剪，同時對于不同形狀的綠籬帶，蛇身可提前變形成與綠籬帶相匹配的形狀從而一次修剪成型，另外，車體上的雙目視覺傳感器將周圍環境信息快速反饋給控制器實現對機械臂和修剪機構的實時控制，以保證工作的可靠性以及高效率節約能源，本裝置適用于各種綠化帶的環衛綠化工作，具有巨大的社會和經濟效益。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述：

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的肩部的結構示意圖；

圖3為本實用新型的肩部的軸測圖；

圖4為本實用新型的機械臂的結構示意圖；

圖5為本實用新型的仿生蛇修剪機構的結構示意圖。

具體實施方式

圖1為本實用新型的結構示意圖，如圖所示，本實施例的蛇形綠籬修剪設備包括可移動的車體、用于對綠籬進行修剪的仿生蛇修剪機構以及設置于所述車體用于帶動仿生蛇修剪機構移動的機械臂；所述仿生蛇修剪機構包括多個并列設置并依次鉸接形成鏈狀結構蛇體10；每個所述蛇體10上均設有修剪刀具8，相鄰兩所述蛇體10之間設有用于驅動兩蛇體10相對轉動的轉動驅動電機9，本實施例的蛇形綠籬修剪設備，機械臂具有七個自由度，保證修剪機構10能夠實現在空間內自由移動實現全方位修剪，同時可以針對各種不同形狀的綠籬進行修剪，仿生修剪機構10包括鏈狀結構的蛇身，整個蛇身由多個蛇體10鉸接形成，相鄰蛇體10之間通過一轉動驅動電機9使其相對轉動并將轉動后的兩蛇 體10的相對位置鎖定，使蛇體10能夠根據實際需要修剪的綠籬形狀發生扭曲，其具有良好的越障性，因此本實用新型可以對復雜環境下的綠籬帶進行連續修剪，同時對于不同形狀的綠籬帶，蛇身可提前扭曲形成與綠籬帶相匹配的形狀從而一次修剪成型，本裝置適用于各種綠化帶的環衛綠化工作，具有巨大的社會和經濟效益。

本實施例中，所述機械臂包括包括肩部3、臂部4、肘部和腕臂；所述肩部3包括固定于所述車體(包括承載底盤14和車身2)的托架22、通過第一鉸軸鉸接于托架22的連桿21、通過第二鉸軸鉸接于所述連桿21的短桿20、通過第三鉸軸鉸接于所述短桿20的關節塊19、用于驅動所述連桿21相對于托架22轉動的第一電機、用于驅動所述短桿20相對于連桿21轉動的第二電機以及用于驅動所述關節塊19相對于短桿20轉動的第三電機；所述第一鉸軸、第二鉸軸和第三鉸軸相互空間垂直設置，所述臂部4固定于關節塊19，因此，整個肩部3相當于一個球面副，臂部4通過肩部3可以相對于車體在空間內自由轉動，本實施例的機械臂共有七個自由度，肩部3處的三個相互空間垂直的鉸軸具有3個自由度，由三個電機(第一電機、第二電機和第三電機)協同工作驅動肩關節完成動作，所述肘部與臂部4鉸接的肘關節處設有一個電機17，并通過該電機直接驅動肘部相對于臂部4轉動，肘部分為前肘6與后肘5，前肘6與后肘5之間沿機械臂縱向可轉動連接，并設有一個電機16驅動前肘6和后肘5相對轉動，腕部7的前端與蛇身的最后一個蛇體10鉸接，腕部7的后端與前肘6鉸接，并分別由電機15驅動腕部7相對于前肘6和蛇體10相對轉動。

本實施例中，所述車體上設有與所述蛇體10一一對應的刀具驅動電機13，每個刀具驅動電機13通過一萬向軟軸11驅動所述修剪刀具8轉動，萬向軟軸11能夠適應機械臂的動作而發生彎曲，并且在發生彎曲后依然能夠傳遞動力。

本實施例中，每個所述蛇體10與其兩側的蛇體10之間的兩鉸軸垂直交錯設置，這種布置方式保證整個蛇身能夠根據所需修剪的綠籬的形狀在空間內彎曲形成與之匹配的形狀。

本實施例中，所述修剪刀具8包括圓盤狀的刀體和沿刀體周向分布的鋸齒， 刀體的大小以及相鄰兩刀體之間的間距可根據所需修剪的綠籬的種類確定。

本實施例中，所述蛇體10為矩形塊結構，蛇體10的端面上一體成型有相互平行的用于安裝鉸軸的兩耳板，耳板上設有銷孔，相鄰兩蛇體10的耳板相互配合后插入銷軸實現二者的鉸接，修剪刀具8設置在蛇體10的側面，另外，修剪刀具8的尺寸應保證蛇身發生彎曲后不會發生干涉，確保本修剪裝置工作的可靠性。

本實用新型的蛇形綠籬修剪設備，還包括控制系統；所述控制系統包括：角度傳感器，一一對應設置于所述機械臂和仿生蛇修剪機構中的電機轉軸上；本實施例中的電機為伺服電機，通過角度傳感器采集每個伺服電機的轉角從而確定機械臂和修剪機構10的形態；距離傳感器12設置于車體側邊，用于測量車體與隔離帶的距離，通過距離傳感器12保證本修剪裝置在修剪過程中，始終與綠籬隔離帶保持適當的間距，視覺傳感器1設置于車體前后兩端的立桿上，用于測量修剪過程中的各障礙物位置并監測周圍環境，當視覺傳感器1檢測到障礙物時，控制車體停車或者繞過障礙物，避免發生安全事故；控制器用于接收所述角度傳感器、距離傳感器12和視覺傳感器1的信號用于控制所述車體、機械臂和仿生蛇修剪機構的動作，控制器的信號輸入端可通過無線通訊的方式接收各個傳感器發出的信號，其輸出端信號連接于機械臂和仿生蛇修剪機構以及車體驅動輪中的各個電機，進而控制機械臂、仿生蛇修剪和車輪動作。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。