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西班牙人vs维戈塞尔塔直播: 一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201810646393.1

申請日:

20180621

公開號:

CN108738811A

公開日:

20181106

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01G3/08 主分類號: A01G3/08
申請人: 河南林業職業學院
發明人: 劉斌,任雁
地址: 471000 河南省洛陽市瀍河區中州東路2號
優先權: CN201810646393A
專利代理機構: 鄭州科碩專利代理事務所(普通合伙) 代理人: 徐園園
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201810646393.1

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法,包括:安裝固定:將爬樹機器人安裝在待修剪樹木的樹干上;調整螺旋升角:調整爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線之間的角度,并選定一個角度位置;爬樹修枝:控制爬樹機器人以一定的螺旋升角繞著樹干表面向上爬升,同時控制電動鏈鋸工作進行修枝;中途調整螺旋升角:修剪過程中,根據待修剪枝干的實際位置情況隨時調整爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線之間的角度,改變螺旋升角;完成修枝:爬樹機器人修剪完成后,控制電動鏈鋸關閉,取下爬樹機器人。本發明通過調整爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線之間的角度,控制爬樹軌跡,實用性高,能夠提高速生林修枝效率,降低林業工作人員的勞動強度。

權利要求書

1.一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法,其特征在于:包括以下步驟:安裝固定:將爬樹機器人安裝在待修剪樹木的樹干上,使爬樹機器人的驅動輪貼緊樹干表面;調整螺旋升角:調整爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線之間的角度,并選定一個角度位置;爬樹修枝:控制爬樹機器人的驅動輪轉動,爬樹機器人以一定的螺旋升角繞著樹干表面向上爬升,同時控制爬樹機器人的電動鏈鋸工作,使電動鏈鋸隨著爬樹機器人的爬升進行修枝;中途調整螺旋升角:修剪過程中,根據待修剪枝干的實際位置情況隨時調整爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線之間的角度,以改變螺旋升角;完成修枝:爬樹機器人修剪到一定高度時,控制電動鏈鋸關閉,然后控制爬樹機器人沿著樹干向下攀爬,直到林業工作人員站立位置,關停爬樹機器人的驅動輪,取下爬樹機器人,以備下次使用。2.根據權利要求1所述的一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法,其特征在于:中途調整螺旋升角時,先控制爬樹機器人的驅動輪停止轉動,再重復進行調整螺旋升角動作,使爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線形成新的夾角,然后重復進行爬樹修枝動作。3.根據權利要求1或2所述的一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法,其特征在于:爬樹機器人包括驅動???、電池控制器???、電動鏈鋸??楹透炙克羰忠∑髂??;驅動??檣櫨腥?,各驅動??櫚慕峁瓜嗤椅剖鞲沙苫沸尉燃涓羯柚?,各個驅動??櫓淶募湎斗直鵂俏諞患涓粑恢?、第二間隔位置和第三間隔位置;驅動??榘ㄇ芴?、電機支架、輪轂電機、直線電機和轉向推桿,所述驅動架體為T形框架結構,所述電機支架通過銷軸鉸接在驅動架體的中部,輪轂電機即為驅動輪,輪轂電機的輪軸轉動連接在電機支架上且輪轂電機的輪轂與樹干滾動接觸,所述直線電機水平設置且直線電機的一端固定在驅動架體的一側內側壁上,轉向推桿的一個端部與直線電機的活動桿一端鉸接,轉向推桿的另一個端部鉸接在電機支架的外側壁上;電池控制器??檣柚迷詰諞患涓粑恢?,電池控制器??榘ǖ緋丶芴?,電池架體內固定安裝有控制器和用于向輪轂電機供電的蓄電池,蓄電池與控制器通過導線電連接,控制器分別與各個驅動??櫓械穆朱鋇緇ü枷叩緦?;電動鏈鋸??檣柚迷詰詼涓粑恢?,電動鏈鋸??榘淳餳芴搴凸潭ò滄霸諏淳餳芴逕系牡綞淳?,電動鏈鋸的鋸刀朝向樹干頂部;鋼絲鎖緊手搖器??檣柚迷詰諶涓粑恢?,鋼絲鎖緊手搖器??榘ㄊ忠∑骷芴搴凸潭ò滄霸謔忠∑骷芴逕系母炙克羰忠∑?;電池架體、鏈鋸架體、手搖器架體和各驅動??櫚那芴宸直鶩ü閃游惶?,鋼絲鎖緊手搖器通過鋼絲分別與兩側的驅動??櫓械那芴逑嗔?。4.根據權利要求3所述的一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法,其特征在于:所述驅動架體的T形框架結構由相互垂直設置的豎框架和橫支架組成,豎框架為方形結構且與樹干軸線平行設置,橫支架水平設置于豎框架的外側中部且橫支架的兩端分別與豎框架的左右兩側板固定連接。5.根據權利要求4所述的一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法,其特征在于:所述電機支架為凹槽形結構,電機支架的敞口朝向樹干,電機支架的外側板通過銷軸與橫支架鉸接。6.根據權利要求5所述的一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法,其特征在于:每個驅動??櫓械穆朱鋇緇氖烤礁?,電機支架的外側板上向朝向樹干的一側固定連接有隔板,所述隔板將電機支架分為兩個安裝空間,所述兩個輪轂電機分別位于兩個安裝空間內。7.根據權利要求6所述的一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法,其特征在于:電池架體、鏈鋸架體、手搖器架體和各驅動??櫚那芴逯浞直鵒擁牡篩魑礁?。

說明書

技術領域

本發明屬于林業機械領域,涉及一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法。

背景技術

速生林是輪伐周期短的人工林,在工業造紙領域需求較大,由于其速生優勢,材質好,造林成活率高等優良特性,因而具有很好的經濟價值。對速生林進行合理的修枝可以促進樹木的生長,提高樹木的通直度、圓度、抗彎強度及木材的韌性,改善林木的生長環境和林木防火條件,增強上部光合作用。

我國速生林種植面積不斷擴大,但速生林的修枝方式落后,很多地區仍舊通過人工手持工具進行修枝,勞動量大、修枝效率低且修剪較高的樹木時具有危險性;有些地區采用爬樹機器人進行修枝,但是運用現有方法進行爬樹修枝的過程中,爬樹機器人爬升的螺旋角不可控、爬樹軌跡不可控,需要考慮樹干直徑的大小與鏈鋸長度之間的關系,不能根據待修剪樹木的樹干情況控制修枝的軌跡,進而造成林業工作人員的修枝效率低、修枝勞動強度大等問題,對速生林大面積種植的經濟效益產生了不良影響。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處,提供了一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法,通過調整爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線之間的角度,控制爬樹軌跡,實用性高,能夠提高速生林修枝效率,降低林業工作人員的勞動強度。

本發明為了解決上述問題所采取的技術方案是,提供了一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法,包括以下步驟:

安裝固定:將爬樹機器人安裝在待修剪樹木的樹干上,使爬樹機器人的驅動輪貼緊樹干表面;

調整螺旋升角:調整爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線之間的角度,并選定一個角度位置;

爬樹修枝:控制爬樹機器人的驅動輪轉動,爬樹機器人以一定的螺旋升角繞著樹干表面向上爬升,同時控制爬樹機器人的電動鏈鋸工作,使電動鏈鋸隨著爬樹機器人的爬升進行修枝;

中途調整螺旋升角:修剪過程中,根據待修剪枝干的實際位置情況隨時調整爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線之間的角度,以改變螺旋升角;

完成修枝:爬樹機器人修剪到一定高度時,控制電動鏈鋸關閉,然后控制爬樹機器人沿著樹干向下攀爬,直到林業工作人員站立位置,關停爬樹機器人的驅動輪,取下爬樹機器人,以備下次使用。

中途調整螺旋升角時,先控制爬樹機器人的驅動輪停止轉動,再重復進行調整螺旋升角動作,使爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線形成新的夾角,然后重復進行爬樹修枝動作。

爬樹機器人包括驅動???、電池控制器???、電動鏈鋸??楹透炙克羰忠∑髂??;

驅動??檣櫨腥?,各驅動??櫚慕峁瓜嗤椅剖鞲沙苫沸尉燃涓羯柚?,各個驅動??櫓淶募湎斗直鵂俏諞患涓粑恢?、第二間隔位置和第三間隔位置;

驅動??榘ㄇ芴?、電機支架、輪轂電機、直線電機和轉向推桿,所述驅動架體為T形框架結構,所述電機支架通過銷軸鉸接在驅動架體的中部,輪轂電機即為驅動輪,輪轂電機的輪軸轉動連接在電機支架上且輪轂電機的輪轂與樹干滾動接觸,所述直線電機水平設置且直線電機的一端固定在驅動架體的一側內側壁上,轉向推桿的一個端部與直線電機的活動桿一端鉸接,轉向推桿的另一個端部鉸接在電機支架的外側壁上;

電池控制器??檣柚迷詰諞患涓粑恢?,電池控制器??榘ǖ緋丶芴?,電池架體內固定安裝有控制器和用于向輪轂電機供電的蓄電池,蓄電池與控制器通過導線電連接,控制器分別與各個驅動??櫓械穆朱鋇緇ü枷叩緦?;

電動鏈鋸??檣柚迷詰詼涓粑恢?,電動鏈鋸??榘淳餳芴搴凸潭ò滄霸諏淳餳芴逕系牡綞淳?,電動鏈鋸的鋸刀朝向樹干頂部;

鋼絲鎖緊手搖器??檣柚迷詰諶涓粑恢?,鋼絲鎖緊手搖器??榘ㄊ忠∑骷芴搴凸潭ò滄霸謔忠∑骷芴逕系母炙克羰忠∑?;

電池架體、鏈鋸架體、手搖器架體和各驅動??櫚那芴宸直鶩ü閃游惶?,鋼絲鎖緊手搖器通過鋼絲分別與兩側的驅動??櫓械那芴逑嗔?。

優選地,所述驅動架體的T形框架結構由相互垂直設置的豎框架和橫支架組成,豎框架為方形結構且與樹干軸線平行設置,橫支架水平設置于豎框架的外側中部且橫支架的兩端分別與豎框架的左右兩側板固定連接。

優選地,所述電機支架為凹槽形結構,電機支架的敞口朝向樹干,電機支架的外側板通過銷軸與橫支架鉸接。

優選地,每個驅動??櫓械穆朱鋇緇氖烤礁?,電機支架的外側板上向朝向樹干的一側固定連接有隔板,所述隔板將電機支架分為兩個安裝空間,所述兩個輪轂電機分別位于兩個安裝空間內。

優選地,電池架體、鏈鋸架體、手搖器架體和各驅動??櫚那芴逯浞直鵒擁牡篩魑礁?。

采用上述技術方案,本發明具有以下優點:

本發明通過在修枝的過程中控制爬樹機器人的爬樹軌跡,即調整爬樹機器人的螺旋上升角從而可以修剪樹干上任意位置上的樹枝,不用考慮樹干直徑的大小與鏈鋸長度的關系,實用性較高,避免了林業工作人員攀爬到樹干高處修剪樹枝,避免了攀爬過程中的危險,并且能夠提高修剪效率。

本發明中的爬樹機器人采用??榛杓?,結構簡單可靠,隨著爬樹機器人的螺旋上升,電動鏈鋸修剪樹枝;創新點在于可以通過控制輪轂電機與樹干軸線之間的夾角大小,調整爬樹機器人的螺旋上升角從而可以修剪樹干上任意位置上的樹枝,不用考慮樹干直徑的大小與鏈鋸長度的關系。

本發明中爬樹機器人的各驅動??櫓芯柚糜辛礁雎朱鋇緇?,向上攀爬修枝時更加穩定,本發明中爬樹機器人的各??櫓瀋柚玫牧礁煽稍鑾扛髂?櫓淞擁奈裙絳院褪鞲芍本侗浠鋇目墑視π?。

綜上,本發明易于操作,結構簡單,成本低,實現了自動化爬樹修枝,適于在速生林間進行修枝作業,能夠提高速生林大面積種植的經濟效益,降低林業工作人員的勞動強度,提高速生林修枝效率,對速生林產業發展具有重要作用。

附圖說明

圖1是本發明中爬樹機器人的俯視結構示意圖;

圖2是圖1的主視結構示意圖;

圖3是圖2的右視結構示意圖;

圖4是本發明中爬樹機器人的立體結構示意圖之一;

圖5是本發明中爬樹機器人的立體結構示意圖之二;

圖6是本發明中爬樹機器人的電機支架與樹干之間形成的夾角示意圖。

具體實施方式

本發明的一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法,包括以下步驟:

安裝固定:將爬樹機器人安裝在待修剪樹木的樹干上,使爬樹機器人的驅動輪貼緊樹干表面;

調整螺旋升角:調整爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線之間的角度,并選定一個角度位置;

爬樹修枝:控制爬樹機器人的驅動輪轉動,爬樹機器人以一定的螺旋升角繞著樹干表面向上爬升,同時控制爬樹機器人的電動鏈鋸工作,使電動鏈鋸隨著爬樹機器人的爬升進行修枝;

中途調整螺旋升角:修剪過程中,根據待修剪枝干的實際位置情況隨時調整爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線之間的角度,以改變螺旋升角;中途調整螺旋升角時,先控制爬樹機器人的驅動輪停止轉動,再重復進行調整螺旋升角動作,使爬樹機器人的驅動輪與樹干軸線形成新的夾角,然后重復進行爬樹修枝動作;

完成修枝:爬樹機器人修剪到一定高度時,控制電動鏈鋸關閉,然后控制爬樹機器人沿著樹干向下攀爬,直到林業工作人員站立位置,關停爬樹機器人的驅動輪,取下爬樹機器人,以備下次使用。

如圖1至圖6所示,本發明的爬樹機器人包括驅動???、電池控制器???、電動鏈鋸???和鋼絲鎖緊手搖器???;

驅動???設有三個,各驅動???的結構相同且圍繞樹干5成環形均勻間隔設置,各個驅動???之間的間隙分別記為第一間隔位置、第二間隔位置和第三間隔位置;

如圖2所示,驅動???包括驅動架體101、電機支架102、輪轂電機103、直線電機104和轉向推桿105,所述驅動架體101為T形框架結構,所述電機支架102通過銷軸鉸接在驅動架體101的中部,輪轂電機103即為驅動輪,輪轂電機103的輪軸轉動連接在電機支架102上且輪轂電機103的輪轂與樹干5滾動接觸,所述直線電機104水平設置且直線電機104的一端固定在驅動架體101的一側內側壁上,轉向推桿105的一個端部與直線電機104的活動桿一端鉸接,轉向推桿105的另一個端部鉸接在電機支架102的外側壁上;

直線電機104沿水平方向直線運動,通過轉向推桿105帶動電機支架102繞銷軸所在軸線轉動,轉動到一定角度后直線電機104停止,電機支架102與樹干5軸線形成夾角α,則輪轂電機103與樹干5軸線形成夾角β,α與β之和為90°,β小于或等于90°,所有驅動???中的輪轂電機103同時轉動時,本發明即可按照一定的螺旋升角形成爬行軌跡,綜上,通過調整電機支架102的傾斜角度調整本發明的爬行軌跡,通過調整輪轂電機103的轉速調整本發明的上升速度。

電池控制器???設置在第一間隔位置,電池控制器???包括電池架體201,電池架體201內固定安裝有控制器202和用于向輪轂電機103供電的蓄電池203,蓄電池203與控制器202通過導線電連接,控制器202分別與各個驅動???中的輪轂電機103通過導線電連接;電動鏈鋸???設置在第二間隔位置,電動鏈鋸???包括鏈鋸架體301和固定安裝在鏈鋸架體301上的電動鏈鋸302,電動鏈鋸302的鋸刀朝向樹干5頂部;電動鏈鋸302通過外部電源單獨供電;鋼絲鎖緊手搖器???設置在第三間隔位置,鋼絲鎖緊手搖器???包括手搖器架體401和固定安裝在手搖器架體401上的鋼絲鎖緊手搖器402;電池架體201、鏈鋸架體301、手搖器架體401和各驅動???的驅動架體101分別通過彈簧6連接為一體,彈簧6可拆卸,鋼絲鎖緊手搖器402通過鋼絲7分別與兩側的驅動???中的驅動架體101相連接。使用鋼絲鎖緊手搖器402可收緊鋼絲7,進而收緊各???,最終使本發明的可控軌跡爬樹修枝機器人依靠輪轂電機103與樹干5之間的摩擦力靜止在樹干5表面。

電動鏈鋸302和各驅動???中的直線電機104分別與控制器202電連接。所述控制器202屬于現有常規裝置,具體結構不再詳述。

控制器202通過向各驅動???發送轉速信號控制輪轂電機103做加減速運動,從而控制本發明的可控軌跡爬樹修枝機器人整機在樹干5上進行加減速運動,控制器202通過向直線電機104發送伸縮信號控制直線電機104做伸縮運動,控制本發明整機與樹干5之間的摩擦力,達到調整整機在樹干5上的夾緊力的目的,控制器202通過向驅動???發送正反轉信號控制輪轂電機103做正反轉運動,從而控制本發明整機在樹干5上的運行方向。

如圖3所示,所述驅動架體101的T形框架結構由相互垂直設置的豎框架106和橫支架107組成,豎框架106為方形結構且與樹干5軸線平行設置,橫支架107水平設置于豎框架106的外側中部且橫支架107的兩端分別與豎框架106的左右兩側板固定連接。

所述電機支架102為凹槽形結構,電機支架102的敞口朝向樹干5,電機支架102的外側板通過銷軸與橫支架107鉸接。

如圖5所示,每個驅動???中的輪轂電機103的數量均為兩個,電機支架102的外側板上向朝向樹干5的一側固定連接有隔板108,所述隔板108將電機支架102分為兩個安裝空間,所述兩個輪轂電機103分別位于兩個安裝空間內。

電池架體201、鏈鋸架體301、手搖器架體401和各驅動???的驅動架體101之間分別連接的彈簧6各為兩根。兩根彈簧6可增強各??櫓淞擁奈裙絳院褪鞲?直徑變化時的可適應性。

應用上述的一種可控軌跡的機器人爬樹修枝方法和爬樹機器人進行爬樹修枝時,可按以下步驟操作:

a安裝固定:將本發明的可控軌跡爬樹修枝機器人安裝在待修剪樹木的樹干5上,并通過鋼絲鎖緊手搖器402收緊鋼絲7,使可控軌跡爬樹修枝機器人依靠各輪轂電機103與樹干5之間的摩擦力靜止在樹干5表面;

b調整螺旋升角:通過控制器控制各驅動???中的直線電機104同時啟動,使各驅動???中的直線電機104的活動桿同時通過轉向推桿105帶動電機支架102轉動,如圖6所示,電機支架102與樹干5形成夾角α時,控制各直線電機104同時停止,此時,各驅動???中的輪轂電機103均與樹干5軸線形成夾角β;

c爬樹修枝:通過控制器202控制各驅動???中的輪轂電機103同時正轉,可控軌跡爬樹修枝機器人以一定螺旋升角向上爬升,同時通過控制器控制電動鏈鋸302啟動,實現向上螺旋爬升與修剪的同時動作;各??櫓淞擁牡?能夠根據樹干5直徑的變化進行適應性調整,在樹干5直徑增大時,各彈簧6之間拉伸,在樹干5直徑減小時,各彈簧6之間收縮;

d中途調整螺旋升角:修剪過程中,根據待修剪枝干的實際位置情況隨時調整可控軌跡爬樹修枝機器人的螺旋升角,具體為:先通過控制器202控制各驅動???中的輪轂電機103停止轉動,再重復步驟b,使輪轂電機103與樹干5軸線形成新的夾角β’,然后重復c步驟;

e完成修枝:可控軌跡爬樹修枝機器人修剪到一定高度時,通過控制器控制電動鏈鋸302關閉,通過控制器202控制各驅動???中的輪轂電機103同時反轉,可控軌跡爬樹修枝機器人向下攀爬,直到林業工作人員站立位置,通過控制器202控制各輪轂電機103停止轉動,通過鋼絲鎖緊手搖器402放松鋼絲7,取下并回收本發明的可控軌跡爬樹修枝機器人,以備下次使用。

所述輪轂電機103、直線電機104、控制器202、電動鏈鋸302和鋼絲鎖緊手搖器402均為現有常規裝置,具體結構不再詳述。

本實施例并非對本發明的形狀、材料、結構等作任何形式上的限制,凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾,均屬于本發明技術方案的?;し段?。

關 鍵 詞:
一種 可控 軌跡 機器人 爬樹 修枝 方法
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