树木远程砍伐机械臂及使用方法技术

本发明专利技术提出一种树木远程砍伐机械臂及使用方法，其特征在于：包括：固定机构、第一摆动机构、第二摆动机构、执行机构、无线信号传输模块和控制系统；第一摆动机构包括与固定机构固定连接大臂底座、与大臂底座在第一平面构成铰接的大臂、以及控制大臂摆动的第一动力机构；第二摆动机构包括与大臂在第一平面构成滑槽连接的小臂底座、与小臂底座在第二平面构成铰接且与大臂相互垂直的小臂、控制小臂底座滑动的第二动力机构、以及控制小臂摆动的第三动力机构；执行机构固定在小臂末端。其整套成果灵活性好、通用性强、安全性高，解决了目前带电运行线路走廊下方大型树木砍伐存在的诸多人身和设备的安全隐患等问题。

【技术实现步骤摘要】
树木远程砍伐机械臂及使用方法
本专利技术属于树木砍伐技术、电力设施维护清障领域，尤其涉及一种用于电力线路走廊大型树木远程带电砍伐的机械臂及使用方法。
技术介绍
在电力设施的维护当中，线路走廊经常有大型树木需要砍伐清理，目前，所有的树木砍伐均是通过人工徒手近距离的方式进行，伐木人员在砍伐的过程中不仅要时刻遵守电锯的安全使用，同时还要兼顾判断树木倒落时机和安全撤离时机。若砍伐接近带电导线的大型树木时倒向判断失误或人员撤离不及时，极有可能造成人身触电或其他危险情况。另外，对于大型树木，人工采用电锯（油锯）砍伐，时常发生锯子导板、锯链被倒落的树木压砸弹跳等情况，也容易造成砍伐人员受伤。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术提出一种电力线路走廊大型树木远程带电砍伐机械臂的方案，可在输电线路带电的情况下，远程（可视化）遥控的方式控制装有油锯（电锯）的机械臂对大型树木进行砍伐，使作业人员远离树木倒落范围，不仅提高作业效率，还可大大提高大型树木砍伐的安全性。其具体采用以下技术方案：一种树木远程砍伐机械臂，其特征在于，包括：固定机构、第一摆动机构、第二摆动机构、执行机构、无线信号传输模块和控制系统；所述第一摆动机构包括与固定机构固定连接大臂底座、与大臂底座在第一平面构成铰接的大臂、以及控制大臂摆动的第一动力机构；所述第二摆动机构包括与大臂在第一平面构成滑槽连接的小臂底座、与小臂底座在第二平面构成铰接且与大臂相互垂直的小臂、控制小臂底座滑动的第二动力机构、以及控制小臂摆动的第三动力机构；所述第一平面与第二平面相互垂直；所述执行机构固定在小臂末端；所述控制系统包括本地控制器和远端控制器；所述第一动力机构、第二动力机构、第三动力机构和执行机构分别连接本地控制器，所述本地控制器通过无线信号传输模块无线连接远端控制器；所述执行机构为电锯或油锯。优选地，还包括相连接的无线图像传输模块和旋转摄像头；所述旋转摄像头的旋转平面与大臂所在平面平行；所述无线图像传输模块无线连接显示屏；所述旋转摄像头连接本地控制器。优选地，所述固定机构包括相连接的弧形夹具和柔性抱箍；所述柔性抱箍包括：篇带和棘轮收紧器。优选地，所述第一动力机构为电动丝杆；所述电动丝杆的两端分别与大臂和大臂底座分别构成铰接。优选地，所述大臂底座包括相互垂直的大臂安装槽和电动丝杆安装槽。优选地，所述第二动力机构包括相连接的第二丝杆和第二电机；所述第二丝杆连接小臂底座。优选地，所述小臂底座包括平行设置的小臂安装槽和转轴安装槽；所述第三动力机构包括相连接的转轴和舵机；所述转轴穿过转轴安装槽和小臂安装槽，在小臂底座与小臂的铰接点与小臂固定连接。优选地，所述远端控制器采用UsartHMI串口屏；所述无线信号传输模块采用2.4G无线模块。优选地，所述执行机构采用电锯；所述第一动力机构、第二动力机构、第三动力机构、图像传输模块、旋转摄像头、无线信号传输模块和本地控制器通过大容量锂电池供电。优选地，提出一种树木远程砍伐机械臂的使用方法，所述执行机构选用电锯，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将固定机构固定在树干的伐木作业面上；步骤S2：将大臂底座通过螺栓紧固在固定机构上；步骤S3：将电锯通过螺栓紧固在小臂末端；步骤S4：接电源线和控制线接好；拆除电锯的链条保护套并安装电池；步骤S5：打开总电源，并复位大臂初始角、电锯初始位置及电锯俯仰角；步骤S6：升高电锯俯仰角，使电锯导板与树木垂直，再移动电锯至树干边沿；步骤S7：设置电锯步进量，切入树干直径的1/4—1/3深处；步骤S8：调整大臂角度30-45度，斜向切出，使树干开下三角形口；切出的下三角形口的楔子状木块的斜边朝下，在电锯链条带动及木块自身重力作用下自动脱出，形成下三角形切口；步骤S9：复位大臂初始角、电锯初始位置及电锯俯仰角之后，使电锯导板与树木垂直，将电锯移动至另一侧树干边缘；步骤S10：控制电锯水平切入树干。相较于现有技术，本专利技术及其优选方案可应用于35-220kV电力线路走廊下方树木的远程砍伐作业，对于规则或异形的树干均可适用，可以远程可视化控制的方式远离倒落范围进行遥控砍伐，伐木人员无需在砍伐的过程中注意电锯的使用安全的同时还要兼顾判断树木倒落时机和及时安全撤离，也可拆解后单独人工近距离砍伐，整套成果灵活性好、通用性强、安全性高，解决了目前带电运行线路走廊下方大型树木砍伐存在的诸多人身和设备的安全隐患等问题，避免了倒落的树木砸伤人员或倒落到带电高压线路引发人身触电事故，大大提高了作业安全性。同时，通过可视化远程操控的方式完成树木砍伐，无需停电，不影响社会生产生活用电，社会效益显著。提出的机械臂结构合理，拆解后单件重量不超过15kg，便于野外携带和作业。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步详细的说明：图1是本专利技术实施例装置整体结构示意图；图2是本专利技术实施例大臂立体及各向视图示意图；图3是本专利技术实施例大臂底座立体及各向视图示意图；图4是本专利技术实施例弧形夹具立体及各向视图示意图；图5是本专利技术实施例小臂底座立体及各向视图示意图；图6是本专利技术实施例小臂立体及各向视图示意图；图7是本专利技术实施例控制大臂旋转静头立体及各向视图示意图；图8是本专利技术实施例控制大臂旋转动头立体及各向视图示意图；图9是本专利技术实施例电动丝杆固定块立体及各向视图示意图；图10是本专利技术实施例电路模块示意图；图11是本专利技术实施例控制界面示意图1；图12是本专利技术实施例控制界面示意图2；图13是本专利技术实施例控制界面示意图3；图14是本专利技术实施例控制界面示意图4；图中：101-弧形夹具；102-柔性抱箍；201-大臂底座；202-大臂；203-电动丝杆；204-控制大臂旋转动头；205-电动滑轨；206-控制大臂旋转静头；207-电动丝杆固定块；301-小臂底座；302-小臂；303-舵机；400-电锯；501-旋转摄像头；600-电控箱；700-树干。具体实施方式为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：本实施例装置按照功能和结构划分，可以分为：固定机构、第一摆动机构、第二摆动机构、执行机构、监控模块、无线信号传输模块和控制系统。如图1、图4所示，固定机构的作用即是将本实施例提供的整体装置与需要砍伐树木的树干700进行固定，其具体包括相连接的弧形夹具101和柔性抱箍102。在本实施例的具体方案中，通过柔性抱箍102将弧形夹具101固定在树干700上，柔性抱箍102可根据不同直径的树木，自由调节，调节长度范围在600～1200mm。弧形夹具101由两个高度100mm，总长150mm，两侧带160度开张的双翼，使用柔性抱箍102将其垂直固定于待砍伐树木的树干700合适位置。可适用于根径400mm以内的树木砍伐。柔性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种树木远程砍伐机械臂，其特征在于，包括：固定机构、第一摆动机构、第二摆动机构、执行机构、无线信号传输模块和控制系统；所述第一摆动机构包括与固定机构固定连接大臂底座、与大臂底座在第一平面构成铰接的大臂、以及控制大臂摆动的第一动力机构；所述第二摆动机构包括与大臂在第一平面构成滑槽连接的小臂底座、与小臂底座在第二平面构成铰接且与大臂相互垂直的小臂、控制小臂底座滑动的第二动力机构、以及控制小臂摆动的第三动力机构；所述第一平面与第二平面相互垂直；所述执行机构固定在小臂末端；所述控制系统包括本地控制器和远端控制器；所述第一动力机构、第二动力机构、第三动力机构和执行机构分别连接本地控制器，所述本地控制器通过无线信号传输模块无线连接远端控制器；所述执行机构为电锯或油锯。/n

【技术特征摘要】
1.一种树木远程砍伐机械臂，其特征在于，包括：固定机构、第一摆动机构、第二摆动机构、执行机构、无线信号传输模块和控制系统；所述第一摆动机构包括与固定机构固定连接大臂底座、与大臂底座在第一平面构成铰接的大臂、以及控制大臂摆动的第一动力机构；所述第二摆动机构包括与大臂在第一平面构成滑槽连接的小臂底座、与小臂底座在第二平面构成铰接且与大臂相互垂直的小臂、控制小臂底座滑动的第二动力机构、以及控制小臂摆动的第三动力机构；所述第一平面与第二平面相互垂直；所述执行机构固定在小臂末端；所述控制系统包括本地控制器和远端控制器；所述第一动力机构、第二动力机构、第三动力机构和执行机构分别连接本地控制器，所述本地控制器通过无线信号传输模块无线连接远端控制器；所述执行机构为电锯或油锯。


2.根据权利要求1所述的树木远程砍伐机械臂，其特征在于：还包括相连接的无线图像传输模块和旋转摄像头；所述旋转摄像头的旋转平面与大臂所在平面平行；所述无线图像传输模块无线连接显示屏；所述旋转摄像头连接本地控制器。


3.根据权利要求1所述的树木远程砍伐机械臂，其特征在于：所述固定机构包括相连接的弧形夹具和柔性抱箍；所述柔性抱箍包括：篇带和棘轮收紧器。


4.根据权利要求1所述的树木远程砍伐机械臂，其特征在于：所述第一动力机构为电动丝杆；所述电动丝杆的两端分别与大臂和大臂底座分别构成铰接。


5.根据权利要求4所述的树木远程砍伐机械臂，其特征在于：所述大臂底座包括相互垂直的大臂安装槽和电动丝杆安装槽。


6.根据权利要求1所述的树木远程砍伐机械臂，其特征在于：所述第二动力机构包括相连接的第二丝杆和第二电机；所述第二丝杆连接小臂底座。

【专利技术属性】
技术研发人员：郑孝干，蔡金林，董剑峰，李宽宏，吴晓杰，李响，冯振波，李锦钊，卓晗，杨淞，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，国网福建省电力有限公司福州供电公司，
类型：发明
国别省市：福建;35