一种移动式割胶机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种移动式割胶机器人通过履带移动平台控制移动，由三自由度调整机构控制末端执行器的三个自由度位置调节。末端执行器包括圆弧板、单目相机、螺旋式外啮合齿轮组、螺旋导轨和斜置旋切式刀具。螺旋式外啮合齿轮组中的螺旋导轨和螺旋式外啮合齿轮固连在树状圆环板上，树状圆环板通过立柱固定在末端执行器安装板上，斜置旋切式刀具固定在螺旋式外啮合齿轮组下端，螺旋式外啮合齿轮组通过滚轮形式内嵌入螺旋导轨中，随着螺旋轨迹主动轮的驱动，带着斜置旋切式刀具进行与螺旋导轨一致的割线轨迹移动。本发明专利技术提高了橡胶树切割起点定位精度，使得割胶机器人切割精度更高，同时降低了控制难度与开发成本。

【技术实现步骤摘要】
一种移动式割胶机器人
本专利技术涉及机器人领域，具体来说是一种移动式割胶机器人机构。
技术介绍
橡胶工作须在凌晨进行，在此时橡胶树内水分饱满，树叶蒸腾水分最少，是割胶的最好时间，但是当时的环境以及作业量，对工作者是不小的挑战。因此，开始有了对于割胶机器人的研发。割胶机器人的研发需要解决解决工作量大与工作环境不友好的问题。橡胶林信号差，用一般的GPS技术难以做到精确定位。除定位外，还需要保证割线的一致性。与此同时在运行期间，还需要考虑割胶机器人在林间不平整地面作业带来的困难。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种移动式割胶机器人，应用于大面积橡胶林割胶作业，直接减少割胶所需投入的劳动力，实现机器人自主割胶作业本专利技术移动式割胶机器人，包括移动平台、支撑台、水平导轨滑块组、竖直导轨滑块组与移动割胶机器人末端。所述移动平台上方安装有支撑台；水平导轨滑块组与竖直导轨滑块组分别实现移动割胶机器人末端提供x、y轴的移动控制。所述移动割胶机器人末端包括姿态调整齿轮组、执行器安装板与末端执行器。其中，姿态调整齿轮组用于控制末端执行器水平转动；执行器安装板用于安装末端执行器。末端执行器包括圆弧板、单目相机、螺旋式外啮合齿轮组、导轨与斜置旋切式刀具。其中，圆弧板竖直设置，内弧面用于与橡胶树干贴合；圆弧板通过连接杆与执行器安装板的正面固定。所述螺旋式外啮合齿轮组包括螺旋式外啮合齿轮、螺旋轨迹主动轮与减速步进电机。其中，螺旋式外啮合齿轮呈弧形结构，弧度与圆弧板相等，与圆弧板外弧面贴合固定；圆弧板外弧面上，位于螺旋式外啮合齿轮的上方与下方设计有螺旋导轨；螺旋轨迹主动轮与螺旋式外啮合齿啮合，同轴固定于减速步进电机输出轴上，减速步进电机固定安装于电机支架上，电机支架上安装有滑轮，该滑轮与螺旋式外啮合齿轮的上方导轨滑动配合安装。斜置旋切式刀具末端固定安装于螺旋式外啮合齿轮组中的电机支架上，前端为高速旋转的刀片；斜置旋切式刀具上安装有滑轮，该滑轮与螺旋式外啮合齿轮的下方导轨滑动配合安装；上述减速步进电机的移动可带动斜置旋切式刀具及刀片一并沿螺旋式外啮合齿轮的下方导轨移动。所述单目相机嵌入安装于圆弧板内弧面中上部分的凹槽内，单目相机的镜头朝向树干一侧，通过单目相机读取割线的起始位置。在进行割胶作业时，根据橡胶树上的二维码，及网络后台的实时信息，定位到需要割胶的橡胶树，随后通过控制移动平台使割胶机器人移动到合适待作业位置，并通位单目相机获取割胶机器人与橡胶树的割线侧的割线起始点相对位置信息和姿态信息，控制圆弧板的内弧面贴近橡胶树的割线侧，然后通过单目相机视觉伺服精确引导斜置旋切式刀具到割线起始点。本专利技术的优点在于：1、本专利技术移动式割胶机器人，通过将单目相机嵌入式安装在末端执行器中心轴线的位置，提高橡胶树切割起点定位精度，使得割胶机器人切割精度更高。2、本专利技术移动式割胶机器人，通过导轨滑块组与限位开关的方式，与现有的类似UR的搭载六自由度的割胶器人相比，降低了控制难度与开发成本。3、本专利技术移动式割胶机器人，通过将末端部分设计成树状圆弧板，使得割胶机器人通过末端姿态调整准确贴合树干，从而提高割胶效率与精度。4、本专利技术移动式割胶机器人，采用螺旋式外啮合齿轮组驱动的方式，减小了反向作用力带来的刀具抖动，增强了切割工作时机器人的鲁棒性。5、本专利技术移动式割胶机器人，采用螺旋导轨悬置活动的斜置旋切式刀具的方式，可以使得每颗橡胶树有一致的割线。附图说明图1为本专利技术移动式割胶机器人整体结构示意图；图2为本专利技术移动式割胶机器人整体结构侧视图；图3为本专利技术移动式割胶机器人局部结构侧视图。图中：1-移动平台2-支撑台3-水平导轨滑块组4-竖直导轨滑块组5-移动割胶机器人末端501-姿态调整齿轮组502-执行器安装板503-末端执行器501a-步进电机501b-姿态调整主动轮501c-姿态调整从动轮503a-圆弧板503b-单目相机503c-螺旋式外啮合齿轮组503d-导轨503e-斜置旋切式刀具503c1-螺旋式外啮合齿轮503c2-螺旋轨迹主动轮503c3-减速步进电机503e1-圆形刀片503e2-导向杆具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术移动式割胶机器人，包括移动平台1、支撑台2、水平导轨滑块组3、竖直导轨滑块组4与移动割胶机器人末端5，如图1、图2、图3所示。所述移动平台1采用履带式移动平台，实现机器人在割胶过程中的移动，且采用履带式移动平台的方式，可以使机器人在不平整路面运行。移动平台1上安装有支撑台2，该支撑台2为矩形结构，水平设置，周向四角处安装于移动平台1中矩形平台四角处的支撑柱上。所述水平导轨滑块组3安装于支撑台2上，用于为移动割胶机器人末端5提供一个水平方向移动自由度，包括水平导轨与水平滑块。其中，水平导轨沿x轴方向固定安装于支撑台2上，水平导轨上安装有水平滑块，水平滑块可沿x轴滑动。限位开关安装于水平导轨两端，用于限制水平滑块沿x轴的滑动距离。所述竖直导轨滑块组4安装于水平导轨滑块组3中的水平滑块上，用于为移动割胶机器人末端5提供一个竖直方向移动自由度，包括竖直导轨与竖直滑块。其中，竖直导轨沿y轴方向固定安装于竖直导轨上安装有竖直滑块，竖直滑块可沿y轴滑动。竖直滑块上安装有水平安装台，用于安装移动割胶机器人末端5。上述水平导轨滑块组3与竖直导轨滑块组4中，水平导轨与竖直导轨两端均安装有限位开关，通过限位开关限制水平滑块沿x轴的滑动距离，以及竖直滑块沿y轴的移动，进而实现移动割胶机器人末端在x、y轴方向的运动限位。所述移动割胶机器人末端5包括姿态调整齿轮组501、执行器安装板502与末端执行器503。其中，姿态调整齿轮组501安装于竖直滑块上，包括步进电机501a、姿态调整主动轮501b与姿态调整从动轮501c。其中，姿态调整主动轮501b与固定于水平安装台下表面的步进电机501a输出轴同轴固定。姿态调整从动轮501c通过转轴安装于水平安装台上表面，且与姿态调整主动轮501b啮合。通过姿态调整齿轮组501为末端执行器503提供一个水平转动自由度，结合前述水平导轨滑块组3与竖直导轨滑块组4提供的两个自由度共同构成了本专利技术移动式割胶机器人的工作空间，实现PPR(拥有两个线运动和一个转动的机器人命名)的三自由度联动控制。所述执行器安装板502竖直设置，背面固定安装于水平安装台上的支架上；正面上安装末端执行器503。所述末端执行器503包括圆弧板503a、单目相机503b、螺旋式外啮合齿轮组503c、导轨503d与斜置旋切式刀具503e。其中，圆弧板503a竖直设置，使弧面的中轴线垂直于水平面，内弧面用于与橡胶树干贴合；圆弧板503a两侧设计有凸耳，每个凸耳通过一个水平连接杆与执行器安装板502的正面固定；由此使圆弧板503a可以通过姿态调整齿轮组501调整位置，使内弧面更准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动式割胶机器人，其特征在于：包括移动平台、支撑台、水平导轨滑块组、竖直导轨滑块组与移动割胶机器人末端；/n所述移动平台上方安装有支撑台；水平导轨滑块组与竖直导轨滑块组分别实现移动割胶机器人末端提供x、y轴的移动控制；/n所述移动割胶机器人末端包括姿态调整齿轮组、执行器安装板与末端执行器；其中，姿态调整齿轮组用于控制末端执行器水平转动；执行器安装板用于安装末端执行器；/n末端执行器包括圆弧板、单目相机、螺旋式外啮合齿轮组、导轨与斜置旋切式刀具；其中，圆弧板竖直设置，内弧面用于与橡胶树干贴合；圆弧板通过连接杆与执行器安装板的正面固定；/n所述螺旋式外啮合齿轮组包括螺旋式外啮合齿轮、螺旋轨迹主动轮与减速步进电机；其中，螺旋式外啮合齿轮呈弧形结构，弧度与圆弧板相等，与圆弧板外弧面贴合固定；圆弧板外弧面上，位于螺旋式外啮合齿轮的上方与下方设计有螺旋导轨；螺旋轨迹主动轮与螺旋式外啮合齿啮合，同轴固定于减速步进电机输出轴上，减速步进电机固定安装于电机支架上，电机支架上安装有滑轮，该滑轮与螺旋式外啮合齿轮的上方导轨滑动配合安装；斜置旋切式刀具，末端固定安装于螺旋式外啮合齿轮组中的电机支架上，前端为高速旋转的刀片；斜置旋切式刀具上安装有滑轮，该滑轮与螺旋式外啮合齿轮的下方导轨滑动配合安装；上述减速步进电机的移动可带动斜置旋切式刀具及刀片一并沿螺旋式外啮合齿轮的下方导轨移动；/n所述单目相机嵌入安装于圆弧板内弧面中上部分的凹槽内，单目相机的镜头朝向树干一侧，通过单目相机读取割线的起始位置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种移动式割胶机器人，其特征在于：包括移动平台、支撑台、水平导轨滑块组、竖直导轨滑块组与移动割胶机器人末端；
所述移动平台上方安装有支撑台；水平导轨滑块组与竖直导轨滑块组分别实现移动割胶机器人末端提供x、y轴的移动控制；
所述移动割胶机器人末端包括姿态调整齿轮组、执行器安装板与末端执行器；其中，姿态调整齿轮组用于控制末端执行器水平转动；执行器安装板用于安装末端执行器；
末端执行器包括圆弧板、单目相机、螺旋式外啮合齿轮组、导轨与斜置旋切式刀具；其中，圆弧板竖直设置，内弧面用于与橡胶树干贴合；圆弧板通过连接杆与执行器安装板的正面固定；
所述螺旋式外啮合齿轮组包括螺旋式外啮合齿轮、螺旋轨迹主动轮与减速步进电机；其中，螺旋式外啮合齿轮呈弧形结构，弧度与圆弧板相等，与圆弧板外弧面贴合固定；圆弧板外弧面上，位于螺旋式外啮合齿轮的上方与下方设计有螺旋导轨；螺旋轨迹主动轮与螺旋式外啮合齿啮合，同轴固定于减速步进电机输出轴上，减速步进电机固定安装于电机支架上，电机支架上安装有滑轮，该滑轮与螺旋式外啮合齿轮的上方导轨滑动配合安装；斜置旋切式刀具，末端固定安装于螺旋式外啮合齿轮组中的电机支架上，前端为高速旋转的刀片；斜置旋切式刀具上安装有滑轮，该滑轮与螺旋式外啮合齿轮的下方导轨滑动配合安装；上述减速步进电机的移动可带动斜置旋切式刀具及刀片一并沿螺旋式外啮合齿轮的下方导轨移动；
所述单目相机嵌入安装于圆弧板内弧面中上部分的凹槽内，单目相机的镜头朝向树干一侧，通过单目相机读取割线的起始位置。


2.如权利要求1所述一种移动式割胶机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，王斌锐，潘峰，王骄，
申请(专利权)人：北京金自能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11