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专利号: 2020108041310
申请人: 滨州学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有弧面造型的立体化植物集群修剪方法,基于履带式修剪机器人实现;

其特征在于,所述履带式修剪机器人包括:

履带式载运底盘、主臂架、副臂架、修剪机构以及折叠式液压支腿;

所述主臂架采用长度可伸缩式结构,即包括第一级主臂、第二级主臂以及第三级主臂;

其中,第一级主臂、第二级主臂以及第三级主臂依次嵌套布置;

在主臂架内设有用于驱动第二级主臂和第三级主臂伸出与缩回的第一伸缩机构;

在履带式载运底盘的上方设有主臂回转底座;

在主臂回转底座上设有主臂铰接孔,第一级主臂的底部铰接于所述主臂回转底座上;

在主臂回转底座与第一级主臂之间设有主臂变幅液压缸;

其中,主臂变幅液压缸的一端铰接在主臂回转底座上,另一端铰接在第一级主臂上;

在履带式载运底盘的上部中间处设有主臂回转轴承;

所述主臂回转底座与履带式载运底盘的上部通过所述主臂回转轴承连接;

所述副臂架采用长度可伸缩式结构,即包括第一级副臂以及第二级副臂;其中,第一级副臂与第二级副臂依次嵌套布置;

在副臂架内设有用于驱动第二级副臂伸出和缩回的第二伸缩机构;

在第三级主臂的顶部设有副臂铰接孔,第一级副臂的开口端铰接于所述第三级主臂上;

在第三级主臂的顶部与第一级副臂之间设有副臂变幅液压缸;

其中,副臂变幅液压缸的一端铰接在第三级主臂上,另一端铰接在第一级副臂中间位置;

第二级副臂的伸出端部设有法兰盘;

所述修剪机构包括旋转驱动座、修剪刀具以及用于驱动修剪刀具的液压驱动马达;

旋转驱动座的一端设有法兰盘,并通过螺栓与第二级副臂的伸出端部连接;

所述旋转驱动座的另一端垂直连接在所述修剪刀具的安装端部,且被配置为用于带动所述修剪刀具在垂直于该旋转驱动座的平面内旋转;

所述液压驱动马达安装于修剪刀具上,且与旋转驱动座位于修剪刀具的相同端;

所述折叠式液压支腿有四组,且分别安装于主臂回转底座外侧的一个位置点上;由四个位置点的连线组成一个方形,且每个位置点位于方形的一个顶点上;

所述主臂回转底座位于由四个所述位置点组成的方形内部中间位置;

四组所述折叠式液压支腿的结构均相同;

每组折叠式液压支腿分别包括支腿回转底座、第一节支腿、第二节支腿以及防滑支撑座;

所述支撑回转底座安装于履带式载运底盘的相应位置且能够实现水平回转;

在支撑回转底座和履带式载运底盘的相应位置上分别设有定位销孔,且当两个定位销孔在上下方向对准后,通过销轴实现支撑回转底座在履带式载运底盘的位置固定;

在第一节支腿与第二节支腿之间设有连接架;

在支腿回转底座上和连接架的一端分别设有第一节支腿铰接孔;

第一节支腿的一端铰接在所述支撑腿回转底座上,另一端铰接在所述连接架上;

在支腿回转底座与第一节支腿之间设有第一节支腿变幅液压缸;

第一节支腿变幅液压缸的一端铰接在支腿回转底座上,另一端铰接在连接架的一端,且第一节支腿与第一节支腿变幅液压缸在连接架上的铰接位置位于连接架的同一端;

在连接架的另一端设有第二节支腿铰接孔;

第二节支腿的一端铰接在所述连接架上,第二节支腿的另一端设有防滑支撑座铰接座;

防滑支撑座铰接于所述第二节支腿的防滑支撑座铰接座端;

在第二节支腿与连接架的另一端之间还设有第二节支腿变幅液压缸;

第二节支腿变幅液压缸的一端铰接在第二节支腿上,另一端铰接在连接架的另一端,且第二节支腿与第二节支腿变幅液压缸在连接架上的铰接位置位于连接架的同一端;

所述防滑支撑座的下表面设有多个向下凸出的三角形凸出部;其中,履带式载运底盘、主臂架、副臂架、修剪机构、折叠式液压支腿以及主臂回转底座均采用液压驱动;

所述具有弧面造型的立体化植物集群修剪方法包括如下步骤:I.履带式修剪机器人首先运行到达待修剪的具有弧面造型的立体化植物集群处后停下;

II.手动将每个折叠式液压支腿水平向外旋出;

当每个折叠式液压支腿的支腿回转底座上的定位销孔与履带式载运底盘相应位置上的定位销孔上下对准后,利用销轴将每个折叠式液压支腿固定于履带式载运底盘的相应位置;

各个折叠式液压支腿的第一节支腿变幅液压缸和第二节支腿变幅液压缸协同动作,第一节支腿和第二节支腿变幅的角度发生变化,使得折叠式液压支腿张开并支撑在地面上;

III.主臂变幅液压缸动作,使得主臂架抬升并倾斜至第M工作角度;在旋转驱动座的带动下,修剪刀具在垂直于旋转驱动座的平面内旋转,进而从主臂架下方旋出并倾斜向上;

其中,M为大于或等于1的自然数;

IV.主臂回转底座带动主臂架、副臂架以及修剪机构组成的整体,由朝向履带式修剪机器人前方的状态旋转至初始的修剪位置状态;

主臂架的各级主臂依次伸出,使得副臂架以及修剪机构到达第N修剪高度位置;

V.判断第N修剪高度位置的修剪方式,若第N修剪高度位置的绿化植被需要倾斜方式修剪,则执行步骤VI,若第N高度位置的绿化植被需要竖直修剪,则执行步骤VII;

其中,N为大于或等于1的自然数;

VI.液压驱动马达带动修剪刀具工作,在主臂回转底座的旋转带动下,修剪刀具沿弧形轨迹运行,并对第N修剪高度位置的绿化植被进行倾斜修剪,直到修剪结束位置;

主臂回转底座反向旋转并带动主臂架、副臂架以及修剪机构返回至初始的修剪位置;

执行步骤VIII;

VII.副臂架的第二级副臂由第一级副臂内伸出,然后在副臂变幅液压缸的带动下,副臂架的倾斜角度发生变化,同时带动修剪刀具运动至竖直向上的状态;

液压驱动马达带动修剪刀具工作,在主臂回转底座的旋转带动下,修剪刀具沿弧形轨迹运行,并对第N修剪高度位置的绿化植被进行竖向修剪,直到修剪结束位置;

主臂回转底座反向旋转并带动主臂架、副臂架以及修剪机构返回至初始的修剪位置;

紧接着,副臂变幅液压缸动作、第二级副臂缩回,使得修剪刀具恢复至初始的倾斜状态;

执行步骤VIII;

VIII.主臂变幅液压缸动作,使得主臂架倾斜至下一工作角度,同时主臂架的各级主臂的伸缩长度发生变化,使得副臂架以及修剪机构到达下一修剪高度位置;

重复执行以上步骤V至步骤VII,直到所有修剪高度位置的绿化植被修剪完成;

IX.主臂架的各级主臂完全缩回,主臂回转底座带动主臂架、副臂架以及修剪机构整体由初始的修剪位置状态,返回至朝向履带式修剪机器人前方的状态;

旋转驱动座带动修剪刀具反向旋转,使得修剪刀具转动至主臂架的下方进行收纳;

主臂变幅液压缸动作,使得主臂架由最后一个工作角度恢复至原始水平状态;

手动将各个折叠式液压支腿的销轴拆下,在第一节支腿变幅液压缸和第二节支腿变幅液压缸的协同动作下,每个折叠式液压支腿均恢复至初始的收纳状态;

至此,一次修剪作业结束,完成了对具有弧面造型的立体化植物集群的修剪工作。

2.根据权利要求1所述的具有弧面造型的立体化植物集群修剪方法,其特征在于,所述履带式修剪机器人还包括用于向履带式载运底盘、主臂架、副臂架、修剪机构、折叠式液压支腿以及主臂回转底座的执行机构供油的液压站,液压站安装于履带式载运底盘上。

3.根据权利要求1所述的履带式修剪机器人,其特征在于,所述履带式载运底盘对应折叠式液压支腿的安装位置设有折叠式液压支腿安装座;

该折叠式液压支腿安装座包括竖向安装轴;每个折叠式液压支腿的支撑回转底座上设有安装孔,支撑回转底座的安装孔安装于竖向安装轴上。

4.根据权利要求1所述的具有弧面造型的立体化植物集群修剪方法,其特征在于,所述履带式载运底盘包括底盘构架以及分别安装于底盘构架左、右侧部的一组履带组件;

上述两组履带组件的结构对称;

每组所述履带组件均包括履带、驱动轮、从动轮、支撑横梁、承重轮以及托带轮;

其中,所述履带的内侧表面周圈上均布置有多个等间隔平行排列的直齿条;各个所述直齿条均沿垂直于所述履带的内侧表面的周圈的方向伸展;

支撑横梁位于所述履带内侧,且安装于所述底盘构架的相应侧部;

所述支撑横梁沿履带式载运底盘的前后方向布置;

驱动轮安装于支撑横梁的前端,在驱动轮的外周圈设有与所述直齿条相互啮合的齿;

从动轮安装于支撑横梁的后端,该从动轮配置有从动轮前后调节机构;

在支撑横梁的下方设有两排承重轮;其中,一排所述承重轮位于直齿条安装位置的外侧,另一排所述承重轮位于直齿条安装位置的内侧;两排承重轮的结构相同;

每排所述承重轮均包括沿前后方向布置的多个承重轮;其中:位于支撑横梁前下方和后下方的承重轮分别通过承重轮支架安装于支撑横梁的下部;

所述支撑横梁的中间下部设有至少两个承重轮避障引导板;

每个所述承重轮避障引导板均呈倒“V”型,其中,承重轮避障引导板的上端通过轴连接于支撑横梁上,在承重轮避障引导板的前下端、后下端分别设置一个轴孔;

位于支撑横梁中间的多个承重轮分别连接在各个承重轮避障引导板的前下端和后下端;

所述托带轮有两组,且分别位于所述支撑横梁的前侧上方和后侧上方;

在支撑横梁的上部对应每组托带轮的位置安装一个向上的托带轮支架;在托带轮支架上设有安装轴孔;每组托带轮包括两个托带轮,且同轴安装于托带轮支架上;

其中,一个托带轮位于直齿条安装位置内侧,另一个托带轮位于直齿条安装位置外侧。

5.根据权利要求4所述的具有弧面造型的立体化植物集群修剪方法,其特征在于,所述从动轮前后调节机构包括安装套以及从动轮支撑架;

所述安装套连接于支撑横梁的后端上部,且沿所述履带式载运底盘的前后方向布置;

在安装套的侧部设有锁紧螺孔;

所述从动轮支撑架包括安装杆以及连接于所述安装杆的环形轴套;

其中,安装杆伸入所述安装套内,并通过插入所述锁紧螺孔的锁紧螺栓紧固;

从动轮有两个且同轴安装于环形轴套的内、外侧;

其中,内侧从动轮位于直齿条安装位置内侧,外侧从动轮位于直齿条安装位置外侧。