智能树干涂白机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种智能树干涂白机器人，属于城市及园林绿化专用设备相关领域。智能树干涂白机器人包括机架系统、机器人行走系统、石灰浆供应系统、自动涂白执行系统、实时检测系统，采用喷涂方式对树干进行涂白，该机器人可以自动沿着人行道行走，并对人行道树木进行快速、高效地喷涂石灰溶液。在实时检测系统中采用了数字罗盘、激光传感器及视觉系统来实现树干的半自动搜索以及树干自动定位，并采用超声波传感器实现自动避障，并实现以PC机和PLC进行全程实时监控。本发明专利技术智能树干涂白机器人节省涂料、更加优化涂刷效果，使机器人全自动地沿着人行道对树木进行涂白工作，在提高了工作效率的同时，节省劳动力，实现智能控制和绿色环卫的目标。

Intelligent trunk robot

The invention discloses an intelligent trunk coating robot, belonging to the relevant field of urban and garden greening special equipment. Intelligent stem white robot includes a rack system, robot system, lime slurry supply system, automatic white executive system, real-time detection system, using spray were painted white on the trunk, the robot can automatically walk along the sidewalk, and the sidewalk trees quickly and effectively spraying lime solution. The use of digital compass, laser sensor and vision system in the real-time detection system to realize the automatic search and trunk trunk semi automatic positioning, and using ultrasonic sensor to achieve automatic obstacle avoidance, and achieve full real-time monitoring based on PC and PLC. The invention of intelligent robot stem white paint saving, better coating effect, make the robot automatically along the sidewalk on the trees were painted white in the work, improve work efficiency and save labor, realize intelligent control and green sanitation target.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种树干涂白机，特别是一种智能树干涂白机器人，属于城市及园林绿化专用设备相关领域。
技术介绍
随着绿化覆盖面积越来越大，每逢秋末冬初，为了让树木安全过冬，随处可以看到园林部门工作人员十分忙碌地给树木涂白。给树木树干涂白，不仅美化园林环境，便于管理，更重要的是对树木越冬起到很好的保护作用。一是有利防治病虫害。进入冬季各类害虫如蚜虫、红蜘蛛、介壳虫等会在树皮内产卵过冬，为降低明年开春各类病虫害的发生率，园林部门工作人员会配制药液，用水、生石灰、硫磺、食盐按照比例熬制成石硫合剂，将树干自根部起1. 2米处涂抹石硫合剂，以杀灭藏在树皮中的越冬害虫及虫卵。二是有效防止树木冻伤。 涂白后树干白天与夜晚温度变化比较平稳，朝阳面和背阳面温差缩小，避免树皮冻裂，减少冻害，确保树木成活。涂白最好在树落叶至次年出叶前进行。与此同时，给树木树干涂白也是一项非常劳累的工作，园林部门工作人员经常需要在露天顶着烈日，克服药物的刺鼻气味给树木树干涂白。因此，采用机械化或自动化设备进行涂白作业可以显著减轻劳动强度， 提高涂白作业的质量。为了树木涂白工作量大、劳动强度高、效率低、质量差的不足，已经提出了各种针对树木涂白的树木涂白机，其中2009年3月11日公告的技术专利ZL200820087383. 0 中提出了一种树木涂白机，它包括机架、自动升降机构、夹持机构和供液系统。在其机架底部安装一组万向轮和车轮，车轮通过电机驱动；夹持机构是一种夹持手机构，夹持手机构、 三级滑轨、架台通过普通螺栓连接在一起，夹持手机构包括T型连杆、第一夹持手、第二夹持手、驱动电机和自动前后伸缩毛刷组；其自动升降机构包括自动升降架、钢丝、收线盘、收线盘传动机构和电机，自动升降架安装在机架上，在自动升降架的上端安装滑轮，钢丝穿过滑轮，钢丝卷在收线盘上，钢丝的端部固定安装在夹持机构上，收线盘与收线盘驱动机构连接；供液系统包括石灰浆容器、输液管和安装在毛刷上的喷头，石灰浆容器安装在机架上， 石灰浆容器内安装泵，泵经输液管与喷头连接，小功率泵将石灰水通过输液管输送到喷头。 该树木涂白机可以进行机械化工作，从而减轻劳动强度，提高涂白效率和涂白质量。但是， 这种树木涂白机的机械结构复杂、操作不方便，不能实现对树木的进行快速、高效地涂白作业，此外，因为采用毛刷对树干表皮进行粉刷，不容易做到平均厚度涂白，对树干表皮凹凸不平的地方很难涂刷均勻，而且浪费涂料，且涂刷效果不佳。这种树木涂白机对不同直径的树干进行粉刷时需要配置几个级别的毛刷组，需要人工进行毛刷组拆装和置换，使用不够方便。由于该树木涂白机的自动化程度不高，也不能实现远程监控，更不能实现智能化涂白作业，相比人工涂白的效率提升不太明显。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种智能树干涂白机器人，可以对人行道树木进行快速、 高效地喷涂石灰溶液，显著提高了工作效率，节省劳动力，智能化程度高，操作简便。同时采用机器人来代替人工进行工作是智能化数字时代的趋势所向，而采用喷涂方式进行树干涂白可以节省涂料、更加优化涂刷效果。 为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案一种智能树干涂白机器人，包括机架系统、机器人行走系统、石灰浆供应系统、自动涂白执行系统和为各系统供电的电源，机架系统包括机架本体、底盘架和上支架，底盘架设置于机架本体的下部，上支架固定设置于机架本体的上中部；机器人行走系统包括安装于底盘架下的一组行走车轮；石灰浆供应系统包括石灰浆储存箱、与石灰浆储存箱连接的输送导管、位于输送导管末端的喷嘴、输送泵及泵用驱动电机，石灰浆储存箱固定安装于上支架上，输送泵位于石灰浆储存箱之外，输送泵的入口通过吸入管与石灰浆储存箱相连通，输送泵的出口与输送导管相连通，泵用驱动电机驱动输送泵的被传动轴使其转动；自动涂白执行系统包括活动夹持臂、升降架、电力驱动装置、夹持臂开合机构和夹持臂升降机构，夹持臂包括两个，夹持臂通过夹持臂开合机构和夹持臂升降机构与升降架活动连接，电力驱动装置包括夹持臂升降电机和夹持臂开合电机，夹持臂开合电机驱动夹持臂开合机构带动夹持臂作开合平移运动，夹持臂升降电机通过驱动夹持臂升降机构牵引夹持臂开合机构作升降平滑运动并进而带动夹持臂作同步升降运动，喷嘴包括两组，每组喷嘴分别对应设置于夹持臂靠近其自由端的位置处，且每组喷嘴分别安装于各夹持臂的相向内侧；上述底盘架通过避震器与机架本体之间弹性连接，底盘架下设有行走驱动装置，行走驱动装置包括伺服电机和方向控制电机，伺服电机通过其延伸输出轴驱动行走车轮转动，方向控制电机控制行走车轮的摆动角度；升降架为龙门架，龙门架由两根立柱、一根横梁、一个基座和一个辅助支撑座组成，横梁与两根立柱的顶端固定连接，基座与两根立柱的底端固定连接，辅助支撑座为U形架，U形架的开口宽度与龙门架的肩宽相等，U形架的两直臂的端部分别与龙门架的两根立柱的中部偏下部位固定连接并形成辅助支撑座，U形架的两直臂分别与龙门架的两根立柱互相垂直，龙门架的两根立柱和辅助支撑座之间设置加强筋，自动涂白执行系统还包括夹持臂俯仰机构和龙门架进退机构，电力驱动装置还包括夹持臂俯仰电机和龙门架推进电机，夹持臂俯仰电机通过驱动夹持臂俯仰机构牵引夹持臂作俯仰运动，龙门架推进电机通过驱动龙门架进退机构牵引龙门架作进退平移运动并进而带动夹持臂作同步进退平移运动；自动涂白执行系统采用喷涂方式对树干进行涂白，各喷嘴的位置及其喷射方向形成相对应的均勻喷射布局；智能树干涂白机器人还包括实时检测系统，实时检测系统包括机器人内部信息反馈控制系统和机器人外部信息传感系统，机器人内部信息反馈控制系统包括对动作的行程和角度极限进行控制的限位开关和PLC，限位开关共包括十路， 其中八路限位开关均分为四组并分别安装于夹持臂开合机构、夹持臂升降机构、夹持臂俯仰机构和龙门架进退机构中相对静止的各部件上，限位开关将龙门架受控行程以及夹持臂的受控行程和受控转动角度极限分别以开关量形式的信号向PLC输出，PLC通过分别向夹持臂升降电机、夹持臂开合电机、夹持臂俯仰电机或龙门架推进电机输出指令对夹持臂的升降、开合及龙门架的进退动作行程和夹持臂的俯仰角度极限进行控制，另外两路限位开关分别安装于底盘架上并将行走车轮的受控摆动角度极限和受控行程以开关量形式的信号向PLC输出，由PLC通过向方向控制电机和伺服电机输出指令控制行走车轮的摆动角度极限和行程，PLC通过向泵用驱动电机发出指令驱动输送泵将石灰浆通过输送导管从喷嘴处喷射出去，机器人外部信息传感系统包括机器人视觉感知组件、障碍侦测组件、导向装置和定位测距装置，机器人视觉感知组件包括两个摄像头，摄像头分别安装于机架本体的左侧和龙门架的横梁上，摄像头将视频信号向PLC输出，障碍侦测组件包括两个超声波传感器，超声波传感器分别安装于机架本体的左侧和龙门架的横梁上，超声波传感器将障碍检测信号向PLC输出，导向装置采用数字罗盘，数字罗盘将导航信号向PLC输出，PLC通过向伺服电机和方向控制电机输出指令对行走车轮的行程和行进方向进行控制，定位测距装置包括两个激光传感器，激光传感器分别安装在靠近夹持臂自由端的位置处的一组喷嘴之间的位置处，位于不同夹持臂上的激光传感器相向对应设置，形成对射布局，激光传感器将多普勒频移信号向PLC输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种智能树干涂白机器人，包括机架系统、机器人行走系统、石灰浆供应系统、自动涂白执行系统和为所述各系统供电的电源（３８），其特征在于：ａ．所述机架系统包括机架本体（１）、底盘架（２）和上支架（８），所述底盘架（２）设置于所述机架本体（１）的下部，所述上支架（８）固定设置于所述机架本体（１）的上中部；ｂ．所述机器人行走系统包括安装于所述底盘架（２）下的一组行走车轮（６）；ｃ．所述石灰浆供应系统包括石灰浆储存箱（７）、与所述石灰浆储存箱（７）连接的输送导管（９）、位于输送导管（９）末端的喷嘴（２１）、输送泵（１０）及泵用驱动电机（１１），所述石灰浆储存箱（７）固定安装于所述上支架（８）上，所述输送泵（１０）位于所述石灰浆储存箱（７）之外，所述输送泵（１０）的入口通过吸入管与所述石灰浆储存箱（７）相连通，所述输送泵（１０）的出口与所述输送导管（９）相连通，所述泵用驱动电机（１１）驱动所述输送泵（１０）的被传动轴使其转动；ｄ．所述自动涂白执行系统包括活动夹持臂（２０）、升降架、电力驱动装置、夹持臂开合机构和夹持臂升降机构，所述夹持臂（２０）包括两个，所述夹持臂（２０）通过夹持臂开合机构和夹持臂升降机构与升降架活动连接，所述电力驱动装置包括夹持臂升降电机（１４）和夹持臂开合电机（１５），所述夹持臂开合电机（１５）驱动夹持臂开合机构带动夹持臂（２０）作开合平移运动，所述夹持臂升降电机（１４）通过驱动夹持臂升降机构牵引夹持臂开合机构作升降平滑运动并进而带动夹持臂（２０）作同步升降运动，所述喷嘴（２１）包括两组，每组所述喷嘴（２１）分别对应设置于所述夹持臂（２０）靠近其自由端的位置处，且每组所述喷嘴（２１）分别安装于所述各夹持臂（２０）的相向内侧。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李喆，杨浩，李居峰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31