1.一种油气田智能横纵双向草方格铺设机器人,其特征在于,包括车身(1)、纵向铺草机构(2)、纵向压草机构(3)、横向铺草机构(4)、横向压草机构(5)和行驶系统(6);
所述纵向铺草机构(2)与纵向压草机构(3)分别安装在车身(1)的前部与中部,横向铺草机构(4)与横向压草机构(5)安装在车身(1)后部,行驶系统(6)安装于车身(1)底部两侧,行驶系统(6)带动车身(1)前进、转向,纵向铺草机构(2)与纵向压草机构(3)完成沿车身(1)前进方向的草方格铺设工作,横向铺草机构(4)与横向压草机构(5)完成垂直于车身(1)前进方向的草方格铺设工作。
2.根据权利要求1所述的一种油气田智能横纵双向草方格铺设机器人,其特征在于,所述车身(1)包括车架(101)、转向舵机支撑板(102)、肋板(103)、外壳板(104)、纵向压草架支撑板(105)、齿轮箱支撑板(106);
所述车架(101)由若干方钢焊接而成,其从前到后共有五对立柱,均分布在车架左右两侧,第一对立柱最短,其余四对立柱较长且长度一致,车架(101)从上到下共有三层横梁,横梁的长度均相同,第一层横梁分别连接在第二、三、四、五对立柱的顶部,第2层横梁分别连接在第一对立柱的顶部,第二、三、四对立柱的中部,第三层横梁分别连接在第一、二、三、四、五对立柱的底部,纵向铺草机构2设置在车架(101)从前到后第二对立柱与第三对立柱之间,并且贯穿车架(101)第二层横梁所在平面;纵向压草机构3设置在车架(101)由前至后第二对于第三对立柱之间,位于纵向铺草机构的正后方,处于车架(101)第2层横梁与第3层横梁之间,横向铺草机构(4)设置在车架(101)从前到后第三对与第四对立柱之间,处于车架(101)第1层横梁与第3层横梁之间,横向压草机构(5)设置在车架(101)尾部,处于车架(101)第1层与第3层横梁所在的两个平面之间;所述转向舵机支撑板(102)设置在车架(101)的由车头至车尾第二对立柱之间,肋板(103)设置在车架(104)的由上至下第二层横梁上,外壳版(104)设置在车架(101)的左右两侧、车头车尾及顶部,纵向压草架支撑板(105)设置在车架(106)的由上至下第二层横梁之间,两块齿轮箱支撑板(106)分别设置在车架(101)的由车头至车尾的第三对、第四对立柱之间,且均处于车架(101)的由上至下第二层与第三层横梁之间,与第二层、第三层横梁所在的面垂直。纵向铺草机构(2)、纵向压草机构(3)、横向铺草机构(4)均固定在车身(1)中,横向压草机构(5)固定在车身(1)尾部,行驶系统(6)设置在车身(1)两侧,在各个电机模块驱动下,机器人执行前进、转弯、铺草、压草等动作。
3.根据权利要求2所述的一种油气田智能横纵双向草方格铺设机器人,其特征在于,所述纵向铺草机构(2)由纵向铺草架(201)、滚轴(202)、传送带(203)、电机(204)组成,所述纵向铺草架(201)设置在车架(101)由头至尾的第二对与第三对立柱之间,且左右两个纵向铺草架(201)分别与左右两个肋板103固定连接,两个纵向铺草架(201)均开设两排孔位以便安装滚轴(202);
所述滚轴(202)共有15根,滚轴(202)共15根分成两排,第1排10根,第2排5根,两排滚轴呈y形排列,均转动连接在左右两个纵向铺草架(201)之上,其中第1排靠近车头方向的10根滚轴(202)由纵向铺草架(201)顶部的前端位置开始向斜下方延伸到接近车架(101)底部的位置,这10根滚轴(202)的轴线平行,且等距分布;第2排靠近车尾方向的5根滚轴(202)则从纵向铺草架(201)顶部的后端位置,斜向下延伸至车架(101)由上到下第二层横梁所在平面的位置,这5根滚轴202的轴线平行,等距排列;
所述传送带(203)设置在最靠近车头的滚轴(202)与最底端滚轴(202)之间,电机(204)固定在车架(101)上,其输出轴与最靠近车头的滚轴(202)的右端固定连接。电机(204)驱动最前端滚轴(202)转动,从而使得传送带(203)转动,通过传送带摩擦带动草卷转动。
4.根据权利要求2所述的一种油气田智能横纵双向草方格铺设机器人,其特征在于,所述纵向压草机构(3)包括纵向压草架(301)、电机(302)、弧杆(303)、压轮(304)、螺纹杆(305)、杆套(306),所述纵向压草架(301)固定在纵向压草架支撑板(105)的下端面,纵向压草架(301)的正下方设置弧杆(303)、杆套(306),纵向压草架(301)的最下端转动连接弧杆(303)的后端,而弧杆(303)的前端转动连接在杆套(306)上,电机(302)转动连接在纵向压草架(301)上;
所述弧杆(303)两头窄、中间宽,上边有弧度,近似于等腰三角形;
所述电机(302)的输出轴与其下方的螺纹杆(305)固定连接,杆套(306)的内孔、螺纹杆(305)的柱面上均有螺纹,螺纹杆(305)穿过杆套(306)的内孔,二者通过螺纹连接形成螺旋传动,杆套(306)沿螺纹杆(305)移动,从而带动弧杆(303)转动;
所述压轮(304)的外边缘具有矩形小齿,正中间开有中心孔,弧杆(303)的中间孔与压轮(304)的中心孔通过轴转动连接,弧杆(303)便可带动压轮(304)上下移动,起控制压轮高低的作用。
5.根据权利要求1所述的一种油气田智能横纵双向草方格铺设机器人,其特征在于,所述横向铺草机构(4)包括横向铺草架(401)、滚轴(402)、切刀(403)、刀座(404)、导轨(405)、丝杠安装座(406)、螺母(407)、丝杠(408)、电机(409)、槽板(410)、齿轮箱(411)、电机(412)、机械爪(413)、舵机(414)、齿条(415)、滑杆(416)、主动齿轮(417)、主动齿轮轴(418)、从动齿轮(419)、从动齿轮轴(420);
所述横向铺草架(401)设置在车架(101)内部由车头至车尾的第三对、第四对立柱之间,由两块形状结构完全相同的板子构成,沿车身纵向轴线分布,每块板子左右对称,其形状近似于矩形且四角设置圆弧,左右两端均开设呈V形排列的孔位,这些孔位用于安装滚轴(402);
所述滚轴(402)转动连接在两块横向铺草架(401)之间,切刀(403)、刀座(404)均设置在纵向铺草架(401)左右两侧呈V形排列的两排滚轴底部,且刀座(404)中间开设刀槽,切刀(403)嵌套在该刀槽内,导轨(405)设置在左右两侧的刀座(404)正下方,中间开设刀槽,切刀(403)可在刀槽内上下移动;
所述丝杠安装座(406)分布在导轨(405)的前后两侧,且前后两侧的上下两边各设置一个,螺母(407)设置在切刀(403)前后两侧靠近底部的位置,丝杠(408)上下端与丝杠安装座(409)转动连接,且穿过螺母(407)的中心孔,丝杠(408)与螺母(407)构成螺旋传动结构,螺母(407)可沿着丝杠(408)轴向发生相对运动,从而带动切刀(403)上下移动,电机(409)的底座固定在齿轮箱支撑板(106)上,其输出轴与丝杠(408)下端固定连接,左右两侧的切刀(403)均由其正下方两个电机(409)驱动。
6.根据权利要求5所述的一种油气田智能横纵双向草方格铺设机器人,其特征在于,所述槽板(410)、齿轮箱(411)均设置在车架(101)由车头至车尾的第三对、第四对立柱之间,槽板(410)顶部端面为平面,底部端面设置四条形状相同、等距分布的梯形滑道,其固定在前后两块横向铺草架(410)的中下部,齿轮箱(411)位于槽板(410)的正下方,固定在前后两块齿轮箱支撑板(106)之间,两个电机(412)设置在齿轮箱(411)的底部端面,一前一后分布;
所述滑杆(416)均嵌套在槽板(410)底部的滑道内,其下端分别固定一根齿条(415),而每根齿条(415)外端均设置机械爪(413)与舵机(414);
所述齿轮箱(411)内部,槽板(410)的纵向中心面方向上,由前至后依次设置主动齿轮(417)、从动齿轮(419)、主动齿轮(417),且主动齿轮轴(418)、从动齿轮轴(420)分别与主动齿轮(417)、从动齿轮(419)同轴心式固定。两根主动齿轮轴(418)、中间的一根从动齿轮轴(420),三者的上下端分别与槽板和齿轮箱底部转动连接,三者中心轴线平行由前至后依次排列。
7.根据权利要求6所述的一种油气田智能横纵双向草方格铺设机器人,其特征在于,所述电机(412)的输出轴与主动齿轮轴(418)的底端固定连接,从而驱动主动齿轮(417)及从动齿轮(419)的转动。齿条(415)与主动齿轮(417)啮合,从而主动齿轮(417)可驱动齿条(415)带动左右两侧外端的机械爪(413)横向移动;
所述从动齿轮(419)分别与前后两个主动齿轮(417)啮合,使得两个主动齿轮(417)同步转动,从而使同侧的机械爪(413)运动速度相同。滑板(410)起导向作用,使得齿条(415)与主动齿轮(417)高度啮合、稳定传动。
8.根据权利要求7所述的一种油气田智能横纵双向草方格铺设机器人,其特征在于,所述机械爪(413)包括基体、驱动齿轮、抓手;基体固定在齿条(415)的外端,中间上下分布着两个啮合的驱动齿轮,每个驱动齿轮均固定连接一根抓手,固定在基体外侧的舵机(414)使得下侧的驱动齿轮转动,从而使得两个抓手的末端夹紧或松开;
所述机械爪(413)的抓手末端设置凹槽,横向铺草机构(4)运行时,左右两侧的机械爪(413)各自将该侧的草皮拉出0.5米后被切刀(403)切断被投放至地面,使得横向铺设的草皮长度为1米。
9.根据权利要求1所述的一种油气田智能横纵双向草方格铺设机器人,其特征在于,所述横向压草机构(5)包括电机(501)、丝杠安装座(502)、丝杠(503)、螺母(504)、压刀座(505)、压刀(506);
所述电机(501)的底座固定在车身(1)的尾部上端,其输出轴与与丝杠(503)的上端连接,两对丝杠安装座(502)设置在车身(1)尾部的左右两侧,对于每对丝杠安装座(502),其中一个丝杠安装座(502)设置在电机(501)正下方,固定在车身(1)的尾部,另一个丝杠安装座(502)设置在压刀座(505)的下端,丝杠(503)的上下两端分别与上下两个丝杠安装座(502)转动连接,两个螺母(504)分别固定在左右两块压刀(506)的上部中间位置;
所述压刀座(505)固定在车身(1)的尾部,其左、右边框的内侧以及中间支撑边的左、右两侧均开设矩形槽,与靠近车身(1)内侧的压刀座内边框共同构成刀槽,左右两块压刀(506)均嵌套在压刀座(505)的刀槽内,压刀座(505)对压刀(506)起到限位作用;
所述丝杠(503)穿过螺母(504),二者共同构成螺旋驱动结构,螺母(504)可沿着丝杠(503)轴向发生相对运动,电机(501)驱动丝杠(503)转动,从而使得螺母(504)带动压刀(506)在压刀座(505)的刀槽内上移或下移,且压刀(506)与横向铺草机构(4)的横向中心距离为1米,横向铺草的同时,压刀(506)完成上一阶段所投放草皮的压草,保证草方格的横向边距为1米。
10.根据权利要求1所述的一种油气田智能横纵双向草方格铺设机器人,其特征在于,所述行驶系统(6)包括履带(601)、支撑轮(602)、主动轮(603)、履带驱动电机(604)、前轮(605)、轮胎连接柱(606)、连杆(607)、连杆安装座(608)、减震器安装座(609)、减震器(610)、转向舵机(611)、转向片(612)、转向拉杆(613);
所述履带驱动电机(604)固定在所述车身(1)左右两侧的内部,其输出轴与所述主动轮(603)连接,其后方三个支撑轮(602)与所述车架(101)转动连接,所述履带(601)与主动轮(603)及三个支撑轮(602)均啮合设置;
所述前轮(605)与所述轮胎连接柱(606)转动连接,轮胎连接柱(606)的上下端设置有吊耳,吊耳与轮胎连接柱(606)转动连接,连杆(607)的一端与该吊耳转动连接,另一端与连杆安装座(608)转动连接,连杆安装座(608)固定连接在所述车架(101)上,减震器(610)上端与一个减震器安装座(609)转动连接,该减震器安装座(609)固定在所述车架(101)上,而减震器(610)下端与另一个减震器安装座(609)转动连接,下端的减震器安装座(609)固定在上连杆(607)的中间横梁上;
所述转向舵机(611)固定在所述转型舵机支撑板(102)上,其输出轴与转向片(612)连接设置。转向片(612)与车架(101)转动连接,其前端左右两侧各有一个球头,转向拉杆(613)两端各有一个球帽,其一端的球帽与转向片(612)一侧的球头配合构成球形铰链,另一端的球帽则与轮胎连接柱(606)前端的球头配合形成另一个球形铰链,转向舵机(611)驱动转向片(612)转动,使得转向拉杆(613)拉动左右两侧的轮胎连接柱(606)同步转动,从而使得左右两侧的前轮(605)同步转动,实现车身转向。