專利名稱：一種可快速重構(gòu)的多功能綠籬苗木修剪機械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于道路綠籬、園藝景觀樹木等修剪造型的機器，具體是一種能夠自動對綠籬、園藝景觀樹木進行平面、波浪面、圓錐狀、圓柱狀、圓球狀等任意形狀進行修剪造型的可快速重構(gòu)的多功能綠籬苗木修剪機械手。
背景技術(shù)：
綠化修剪是一項繁重的工作，特別是手持式修剪，綠化工人手持或背負綠籬修剪機進行修剪作業(yè)，體力消耗大，工作效率低，比如修剪一棵直徑1.2米的圓球，需要2 3個修剪工人一起花費5 10分鐘來進行，而修剪較高的圓柱、圓錐形等的樹木，還需要搭建臺架等，更加費時費力，此外機器的噪聲及震動對修剪工人的身體健康造成較大危害。自動化修剪機的出現(xiàn)，有效的解決了上述問題。目前公開的能夠?qū)崿F(xiàn)自動造型修剪的自動化修剪機不多，中國專利201010262342.2提供了一種六自由度綠籬苗木修剪機械手，包括主回轉(zhuǎn)機構(gòu)、修剪刀總成，該機械手還設(shè)有固定于牽引車輛上的由底座、旋轉(zhuǎn)部件、升降部件、伸縮部件組成的支撐機構(gòu)，在支撐機構(gòu)的前端固裝有能做回轉(zhuǎn)運動的主回轉(zhuǎn)機構(gòu)，其輸出軸端與水平機械臂固定連接，水平機械臂的前端與豎直機械臂連接，豎直機械臂的前端設(shè)有腕關(guān)節(jié)，腕關(guān)節(jié)的輸出端固裝有修剪刀總成，控制系統(tǒng)采用ARM系列處理器為核心的控制模塊，自動控制水平機械臂、豎直機械臂、腕關(guān)節(jié)及主回轉(zhuǎn)機構(gòu)聯(lián)合運作，使修剪刀在空間走出各種軌跡，實現(xiàn)球形、圓錐形、圓柱形、平面、斜面、波浪面等多種造型的修剪作業(yè)。該技術(shù)采用的圓柱坐標的機械手方案，存在的缺點是結(jié)構(gòu)不緊湊，作業(yè)覆蓋范圍小，并且由于造型修剪和平面修剪均采用同一種刀具，在進行造型修剪時，修剪效率較低。中國專利201210359881.7提供了一種五自由度綠籬苗木修剪機，包括安裝在承載車前方的修剪機械手姿位調(diào)整臺，安裝在修剪機械手姿位調(diào)整臺上的且能360°回轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)底座，升降機構(gòu)固定安裝在所述旋轉(zhuǎn)底座上，固定于所述升降機構(gòu)的升降架且能隨升降架上升或下降的伸縮機構(gòu)，固定于伸縮機構(gòu)前端并能驅(qū)動修剪刀頭進行360°旋轉(zhuǎn)的修剪刀頭旋轉(zhuǎn)裝置，安裝于修剪刀頭旋轉(zhuǎn)裝置上的豎直起降機構(gòu)，固定于豎直起降機構(gòu)下端且隨豎直起降機構(gòu)抬高或降低的修剪刀頭傾斜度調(diào)整關(guān)節(jié)，安裝在修剪刀頭傾斜度調(diào)整關(guān)節(jié)輸出軸端的修剪刀頭。該修剪機能夠?qū)崿F(xiàn)道路綠化帶、園林景觀樹木的多種造型模式修剪，修剪過程自動完成，自動化程度高，機械結(jié)構(gòu)簡潔，能夠降低綠籬苗木修剪的勞動強度、提高工作效率。此外，由于修剪過程中，一些不可預(yù)定的因素會導(dǎo)致修剪機承受比正常修剪作業(yè)更大的載荷，比如，修剪刀具磨損，切割到比設(shè)計的最大允許樹枝直徑更大的樹枝，修剪行進速度過快等，均導(dǎo)致切割阻力急劇增加。過大的切割阻力將會致使修剪機的零件壽命縮短甚至發(fā)生斷裂、破損等災(zāi)難性后果。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠自動對綠籬、園藝景觀樹木進行平面、波浪面、圓錐狀、圓柱狀、圓球狀等任意形狀進行修剪造型的可快速重構(gòu)的多功能綠籬苗木修剪機械手。并且結(jié)構(gòu)簡單，作業(yè)覆蓋范圍廣，能夠防止修剪過程中遇到的不可預(yù)定的過大的作用力損壞修剪機的關(guān)鍵零部件，保障了機器及機器周圍人員的安全。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案達到上述目:一種可快速重構(gòu)的多功能綠籬苗木修剪機械手，包括旋轉(zhuǎn)底盤、底座，大臂、后臂、前臂、小臂連接架、小臂、大臂推桿、后臂推桿和小臂推桿，還包括過載防護機構(gòu)和修剪刀頭，具體連接方式為:所述旋轉(zhuǎn)底盤固定安裝在承載車上,旋轉(zhuǎn)底盤上安裝有旋轉(zhuǎn)底盤動力馬達,底座固定安裝在旋轉(zhuǎn)底盤的上端面，大臂的底端與底座鉸接，大臂的上端與后臂的后端鉸接，大臂推桿的下端與底座鉸接，大臂推桿的上端與大臂鉸接，后臂推桿的下端與大臂鉸接，后臂推桿的上端與后臂鉸接，后臂的前端與過載防護機構(gòu)連接，過載防護機構(gòu)與前臂的后端連接，前臂的前端與小臂連接架的中部鉸接，小臂推桿的后端與前臂鉸接，小臂推桿的前端與小臂連接架的上端鉸接，小臂連接架上固定有旋轉(zhuǎn)動力馬達，小臂連接架的下端設(shè)有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與小臂連接架旋轉(zhuǎn)連接，轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)動力馬達輸出軸連接，轉(zhuǎn)軸的下端與小臂的后端固定連接，小臂的前端與修剪刀頭連接架鉸接，修剪刀頭連接架的下方與修剪刀頭固定連接。所述過載防護機構(gòu)包括過載防護機構(gòu)連接座、第一級彈簧、第一級預(yù)緊螺栓、第一級連接頭、第一級連接頭銷釘、第一級前臂銷釘、前臂，還包括第二級彈簧、第二級預(yù)緊螺栓、第二級連接頭、第二級連接頭銷釘、第二級 后臂銷釘和后臂，前臂通過第一銷釘與過載防護機構(gòu)連接座鉸接，后臂通過第二銷釘與過載防護機構(gòu)連接座鉸接，第一級預(yù)緊螺栓穿插過過載防護機構(gòu)連接座一側(cè)的螺栓孔，第二級預(yù)緊螺栓穿插過過載防護機構(gòu)連接座另一側(cè)的螺栓孔，第一級連接頭一端的螺紋孔與第一級預(yù)緊螺栓連接，第一級連接頭另一端設(shè)有第一級連接頭銷釘，第一級彈簧一端與第一級連接頭銷釘連接，第一級彈簧的另一端與第一級前臂銷釘連接，第一級前臂銷釘固定在前臂的側(cè)方。第二級預(yù)緊螺栓穿插過過載防護機構(gòu)連接座一側(cè)的螺栓孔，第二級預(yù)緊螺栓穿插過過載防護機構(gòu)連接座另一側(cè)的螺栓孔，第二級連接頭一端的螺紋孔與第二級預(yù)緊螺栓連接，第二級連接頭另一端設(shè)有第二級連接頭銷釘，第二級彈簧一端與第二級連接頭銷釘連接，第二級彈簧的另一端與第二級后銷釘連接，第二級后臂銷釘固定在后臂的側(cè)方。所述修剪刀頭根據(jù)平面修剪作業(yè)和造型修剪作業(yè)，采用兩種不同的修剪刀具，當進行平面修剪時，采用中國專利201210359877.0所公開的一種具有排枝功能的綠籬修剪刀具，當進行造型修剪時，采用中國專利201320012517.3所提供的一種可自動調(diào)節(jié)形態(tài)的綠籬整體造型刀具。本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點:1、采用關(guān)節(jié)型的六自由度機械手方案，具有結(jié)構(gòu)緊湊，修剪作業(yè)覆蓋范圍大的優(yōu)點，此外，六個自由度的機械手能夠控制修剪刀頭在空間進行任意軌跡的運動，可以將綠籬樹木修剪成圓柱狀、圓錐狀、圓球狀、平面、波浪面等任意形狀。2、采用彈簧、預(yù)緊螺栓等構(gòu)成的過載防護機構(gòu)，能夠防止修剪過程中遇到的不可預(yù)定的過大作用載荷對機器造成的損害，保障了機器的安全。此外采用兩級的防護結(jié)構(gòu)，使修剪機具有雙向的過載防護功能。
3、根據(jù)平面修剪或是造型修剪，選用兩種不同刀具的方案，提高了工作的效率。


圖1為本發(fā)明所述的可快速重構(gòu)的多功能綠籬苗木修剪機械手的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述的可快速重構(gòu)的多功能綠籬苗木修剪機械手的平面前視圖。圖3為圖1中A部件的示意圖。圖4為圖1中A部件的剖視圖。圖5為本發(fā)明進行造型修剪時使用一種能夠自動調(diào)節(jié)形態(tài)的綠籬整體造型刀具示意圖。
具體實施例方式以下通過附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。參照附圖1和圖2，一種可快速重構(gòu)的多功能綠籬苗木修剪機械手，包括旋轉(zhuǎn)底盤
1、底座3，大臂4、后臂7、前臂8、小臂連接架22、小臂轉(zhuǎn)軸23、小臂24、大臂推桿5、后臂推桿6和小臂推桿21，修剪刀頭調(diào)整推桿25，還包括過載防護機構(gòu)和修剪刀頭26，具體連接方式為:所述旋轉(zhuǎn)底盤I固 定安裝在承載車上,旋轉(zhuǎn)底盤I上安裝有旋轉(zhuǎn)底盤動力馬達2，底座3固定安裝在旋轉(zhuǎn)底盤I的上端面，大臂4的底端與底座3鉸接，大臂4的上端與后臂7的后端鉸接，大臂推桿6的下端與底座3鉸接，大臂推桿6的上端與大臂4鉸接，后臂推桿6的下端與大臂4鉸接，后臂推桿6的上端與后7臂鉸接，后臂7的前端與過載防護機構(gòu)連接，過載防護機構(gòu)與前臂15的后端連接，前臂15的前端與小臂連接架22的中部鉸接，小臂推桿21的后端與前臂15鉸接，小臂推桿21的前端與小臂連接架22的上端鉸接，小臂連接架22上固定有旋轉(zhuǎn)動力馬達20，小臂連接架22的下端設(shè)有小臂轉(zhuǎn)軸23，小臂轉(zhuǎn)軸23與小臂連接架22旋轉(zhuǎn)連接，小臂轉(zhuǎn)軸23與旋轉(zhuǎn)動力馬達20輸出軸連接，小臂轉(zhuǎn)軸23的下端與小臂24的后端固定連接，小臂24的前端與修剪刀頭連接架26鉸接，修剪刀頭連接架26的下方與修剪刀頭27固定連接。參照圖3和圖4，所述過載防護機構(gòu)包括過載防護機構(gòu)連接座9、第一級彈簧13、第一級預(yù)緊螺栓11、第一級連接頭12、第一級連接頭銷釘28、第一級前臂銷釘14、前臂15，還包括第二級彈簧16、第二級預(yù)緊螺栓18、第二級連接頭17、第二級連接頭銷釘29、第二級后臂銷釘8和后臂7，前臂15通過第一銷釘19與過載防護機構(gòu)連接座9鉸接，后臂7通過第二銷釘10與過載防護機構(gòu)連接座9鉸接,第一級預(yù)緊螺栓穿11插過過載防護機構(gòu)連接座9 一側(cè)的螺栓孔，第二級預(yù)緊螺栓18穿插過過載防護機構(gòu)連接座9另一側(cè)的螺栓孔，第一級連接頭12 —端的螺紋孔與第一級預(yù)緊螺栓11連接，第一級連接頭12另一端設(shè)有第一級連接頭銷釘28，第一級彈簧13 —端與第一級連接頭銷釘28連接，第一級彈簧13的另一端與第一級前臂銷釘14連接，第一級前臂銷釘14固定在前臂15的側(cè)方。第二級預(yù)緊螺栓18穿插過過載防護機構(gòu)連接座9 一側(cè)的螺栓孔，第二級預(yù)緊螺栓18穿插過過載防護機構(gòu)連接座9另一側(cè)的螺栓孔，第二級連接頭17 —端的螺紋孔與第二級預(yù)緊螺栓18連接，第二級連接頭17另一端設(shè)有第二級連接頭銷釘29，第二級彈簧16 —端與第二級連接頭銷釘29連接，第二級彈簧16的另一端與第二級后銷釘8連接，第二級后臂銷釘8固定在后臂7的側(cè)方。所述修剪刀頭根據(jù)平面修剪作業(yè)和造型修剪作業(yè)，采用兩種不同的修剪刀具，當進行平面修剪時，包括兩種刀具，采用來自中國專利201210359877.0所公開的一種具有排枝功能的綠籬修剪刀具，當進行造型修剪時，采用中國專利201320012517.3所提供的一種可自動調(diào)節(jié)形態(tài)的綠籬整體造型刀具。進行修剪作業(yè)時，本發(fā)明所述的可快速重構(gòu)的多功能綠籬苗木修剪機械手控制修剪刀頭在空間進行任意軌跡的行走，實現(xiàn)圓柱形、圓錐形、圓球形等幾何形狀的造型修剪。當進行平面、波浪面的修剪時，需要配合承載車的前行，為避免承載車逆向行駛，沿著承載車行進方向看去，若為路邊綠化帶修剪，本發(fā)明所述的可快速重構(gòu)的多功能綠籬苗木修剪機械手通過旋轉(zhuǎn)底座轉(zhuǎn)至承載車右側(cè)，控制修剪刀頭的傾斜度，配合承載車的前行即可進行面修剪，當一些因素導(dǎo)致修剪作用力過大時，并且大過第二級彈簧產(chǎn)生的預(yù)緊力矩時，前臂及過載防護機構(gòu)連接座可繞第二銷釘偏轉(zhuǎn)一定角度；若為道路中央隔離帶修剪時，本發(fā)明所述的可快速重構(gòu)的多功能綠籬苗木修剪機械手通過旋轉(zhuǎn)底座轉(zhuǎn)至承載車右偵牝當一些因素導(dǎo)致修剪作用力過大時，并且大過第一級彈簧產(chǎn)生的預(yù)緊力矩時，前臂可繞第一銷釘偏轉(zhuǎn)一定 角度。
權(quán)利要求
1.一種可快速重構(gòu)的多功能綠籬苗木修剪機械手，包括具有排枝功能的綠籬修剪刀具或者可自動調(diào)節(jié)形態(tài)的綠籬整體造型刀具并通過修剪刀頭連接架與修剪機械手連接，其特征在于:還包括旋轉(zhuǎn)底盤、底座，大臂、后臂、前臂、小臂連接架、小臂、大臂推桿、后臂推桿、小臂推桿以及過載防護機構(gòu)，具體連接方式為: 所述旋轉(zhuǎn)底盤固定安裝在承載車上，旋轉(zhuǎn)底盤上安裝有旋轉(zhuǎn)底盤動力馬達，底座固定安裝在旋轉(zhuǎn)底盤的上端面，大臂的底端與底座鉸接，大臂的上端與后臂的后端鉸接，大臂推桿的下端與底座鉸接，大臂推桿的上端與大臂鉸接，后臂推桿的下端與大臂鉸接，后臂推桿的上端與后臂鉸接，后臂的前端與過載防護機構(gòu)連接，過載防護機構(gòu)與前臂的后端連接，前臂的前端與小臂連接架的中部鉸接，小臂推桿的后端與前臂鉸接，小臂推桿的前端與小臂連接架的上端鉸接，小臂連接架上固定有旋轉(zhuǎn)動力馬達，小臂連接架的下端設(shè)有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與小臂連接架旋轉(zhuǎn)連接，轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)動力馬達輸出軸連接，轉(zhuǎn)軸的下端與小臂的后端固定連接，小臂的前端與修剪刀頭連接架鉸接，修剪刀頭連接架的下方與修剪刀頭固定連接， 所述過載防護機構(gòu)包括過載防護機構(gòu)連接座、第一級彈簧、第一級預(yù)緊螺栓、第一級連接頭、第一級連接頭銷釘、第一級后臂銷釘、后臂，還包括第二級彈簧、第二級預(yù)緊螺栓、第二級連接頭、第二級連接頭銷釘、第二級前臂銷釘和前臂，后臂通過第一銷釘與過載防護機構(gòu)連接座鉸接，前臂通過第二銷釘與過載防護機構(gòu)連接座鉸接，第一級預(yù)緊螺栓穿插過過載防護機構(gòu)連接座一側(cè)的螺栓孔，第二級預(yù)緊螺栓穿插過過載防護機構(gòu)連接座另一側(cè)的螺栓孔，第一級連接頭一端的螺紋孔與第一級預(yù)緊螺栓連接，第一級連接頭另一端設(shè)有第一級連接頭銷釘，第一級彈簧一端與第一級連接頭銷釘連接，第一級彈簧的另一端與第一級后臂銷釘連接，第一級后臂銷釘固定在后臂的側(cè)方，第二級預(yù)緊螺栓穿插過過載防護機構(gòu)連接座一側(cè)的螺栓孔，第二級預(yù)緊螺栓穿插過過載防護機構(gòu)連接座另一側(cè)的螺栓孔，第二級連接頭一端的螺紋孔與第二級預(yù)緊螺栓連接，第二級連接頭另一端設(shè)有第二級連接頭銷釘，第二級彈簧一端與第二級連接頭銷釘連接，第二級彈簧的另一端與第二級前臂銷釘連接，第二級前臂銷釘固定在后臂的側(cè)方。`
全文摘要
一種可快速重構(gòu)的多功能綠籬苗木修剪機械手，包括固定安裝在承載車上的旋轉(zhuǎn)底盤，固定安裝在旋轉(zhuǎn)底盤上端面的底座，與底座鉸接的大臂，與大臂鉸接的后臂，與后臂末端連接的過載防護機構(gòu)，與過載防護機構(gòu)連接的前臂，鉸接在前臂末端的小臂連接架，安裝在小臂連接架上的轉(zhuǎn)軸，固定在轉(zhuǎn)軸末端的小臂，鉸接在小臂末端的修剪刀頭連接架，以及固定于修剪刀頭連接架下方的修剪刀頭，還包括用于驅(qū)動大臂前后擺動的大臂推桿，用于驅(qū)動后臂上下俯仰的后臂推桿，用于驅(qū)動小臂上下翻轉(zhuǎn)的小臂推桿，以及用于驅(qū)動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動力馬達。本發(fā)明具有修剪載荷的過載保護功能，根據(jù)不同的修剪類型更換不同的刀具，能夠?qū)崿F(xiàn)任意形狀的景觀樹木的修剪與造型。
文檔編號A01G3/04GK103222394SQ20131017723
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月14日
發(fā)明者蒙艷玫, 韋錦, 董振, 梁建智, 黃學(xué)敏, 韓旭, 區(qū)冰華, 覃春佤, 陳慶偉, 鄭康元 申請人:廣西大學(xué), 南寧市合辰科技有限公司