买专利,只认龙图腾
首页 专利交易 科技果 科技人才 科技服务 商标交易 会员权益 IP管家助手 需求市场 关于龙图腾
 /  免费注册
到顶部 到底部
清空 搜索

【发明授权】自动割胶机器人_重庆大学_201810217244.3 

申请/专利权人:重庆大学

申请日:2018-03-16

公开(公告)日:2020-07-28

公开(公告)号:CN108401838B

主分类号:A01G23/10(20060101)

分类号:A01G23/10(20060101);A01G23/12(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.07.28#授权;2018.09.11#实质审查的生效;2018.08.17#公开

摘要:本发明公开了一种自动割胶机器人,包括磁悬浮刀头和用于将所述磁悬浮刀头附着在树干上并引导磁悬浮刀头沿树干表面移动的刀头安装机构;所述磁悬浮刀头包括底座、弹性连接于所述底座的刀架以及单自由度往复滑动配合于所述刀架的切割刀;所述底座设有永磁铁以及与所述永磁铁相对的电磁铁;所述电磁铁通过不断改变极性带动与永磁铁连接的切割刀振动完成切割动作。本机器人可解决现有自动割胶机刀头结构复杂、割胶效率低、电机寿命短和现有自动割胶机结构复杂,控制困难,成本高的问题。

主权项:1.一种自动割胶机器人,其特征在于:包括磁悬浮刀头和用于将所述磁悬浮刀头附着在树干上并引导磁悬浮刀头沿树干表面移动的刀头安装机构;所述磁悬浮刀头包括底座、弹性连接于所述底座的刀架以及单自由度往复滑动配合于所述刀架的切割刀;所述刀架设有一腰型孔,切割刀的刀柄上固定有一与腰型孔滑动配合的圆柱销,使切割刀能够相对刀架沿腰型孔长度方向往复滑动进行切割动作;所述底座设有永磁铁以及与所述永磁铁相对的电磁铁;所述电磁铁通过不断改变极性带动与永磁铁连接的切割刀振动完成切割动作。

全文数据:自动割胶机器人技术领域[0001]本发明涉及机器人领域,特别涉及一种自动割胶机器人。背景技术[0002]现有的割胶机器人刀头主要是直流电机驱动的刀头,其主要特点是易于控制,能够完成割胶动作。传统的电机是由定子和动子组成,定子与动子之间通过机械轴承联接或存在机械接触,因此动子运动过程中存在机械摩擦。机械摩擦不仅增加动子的摩擦阻力,使运动部件磨损,产生机械振动和噪声,而且会造成部件发热,使润滑剂性能变差,严重的会使电机气隙不均匀,绕组发热,温升增大,从而降低电机效能,最终缩短电机使用寿命。磁悬浮电机是利用定子和动子励磁磁场之间“同性相斥,异性相吸”的原理使动子悬浮起来,同时产生推进力驱使动子在悬浮状态下运动。因此,定子与动子之间不存在任何机械接触,可以产生较高的加速度和减速度,机械磨损小,机械与电气保护容易,维护、检修和更换方便,适用于恶劣环境、极其洁净无污染环境和特殊需要的领域。[0003]现有的割胶机器人完成割胶动作一般是直接用传统电机驱动刀头运动,此过程中刀头不发生震动,类似人工直接完成切割。这种刀头驱动方式会产生很大振动且对刀头的磨损严重,同时由于机械摩擦的存在使得割胶的效率大大降低。[0004]另外,现有的割胶机器人结构多采用双自由度切割方案,例如公开号为CN106034978A的中国专利中公开了一种割胶机,这种割胶机中需布置横向和竖向两条导轨,并用两个电机驱动分别驱动割胶机沿横向轨道和竖向轨道移动,这种做法结构复杂、控制困难、成本昂贵。发明内容[0005]有鉴于此,本发明提供一种自动割胶机器人,以解决现有自动割胶机刀头结构复杂、割胶效率低、电机寿命短和现有自动割胶机结构复杂,控制困难,成本高的问题。[0006]本发明的自动割胶机器人,包括磁悬浮刀头和用于将所述磁悬浮刀头附着在树干上并引导磁悬浮刀头沿树干表面移动的刀头安装机构;所述磁悬浮刀头包括底座、弹性连接于所述底座的刀架以及单自由度往复滑动配合于所述刀架的切割刀;所述底座设有永磁铁以及与所述永磁铁相对的电磁铁;所述电磁铁通过不断改变极性带动与永磁铁连接的切割刀振动完成切割动作;[0007]进一步,所述刀架上设有用于与树干表面滚动配合的第一导向轮;[0008]进一步,所述切割刀的底部设有连接孔,所述永磁铁顶部固定有与所述连接孔滑动配合的连接柱;[0009]进一步,所述底座顶面固定有插入刀架并引导刀架沿切割刀纵向往复移动的导向柱,所述导向柱外套有弹簧;[0010]进一步,所述刀头安装机构包括两个对置固定于树干的丝杆螺母机构,以及连接于两丝杆螺母机构的螺母之间的、用于引导所述磁悬浮刀头沿树干表面移动的齿条导轨;所述磁悬浮刀头的底座固定有连接支架,所述连接支架可转动连接有与所述齿条导轨啮合的导向齿轮;[0011]进一步,所述齿条导轨的背面形成外凸半圆弧面,所述连接支架上转动连接有与齿条导轨背面滚动配合的第二导向轮;所述第二导向轮的圆周面为内凹半圆弧面;[0012]进一步,所述刀头安装机构还包括用于外套于树干的固定圈、绕所述固定圈轴线均匀分布的抱箍以及连接于所述抱箍于固定圈与抱箍之间的连接杆;[0013]进一步,所述丝杆螺母机构包括固定连接于所述固定圈的固定框架,可转动连接于固定框架内的丝杆,与所述丝杆配合的螺母,固定于所述螺母的滑块,以及用于驱动所述丝杆转动的纵向电机;所述齿条导轨的端部连接于所述滑块。[0014]本发明的有益效果:本发明的自动割胶机器人中,磁悬浮电机的定子与动子之间不存在任何机械接触,可以产生较高的加速度和减速度,机械磨损小,机械与电气保护容易,维护、检修和更换方便,适用于恶劣环境中。另外,本割胶机器人的磁悬浮刀头的可以随橡胶树的形状伸缩刀头,保证割胶的深度。本割胶机器人采用单自由度方案切割,仅用一个电机驱动导向齿轮在齿条导轨上运动并完成切割动作,具有结构简单、控制容易,成本低、高效,适用于恶劣环境工作的特点,保证了割胶过程中的高速切割速度,同时提高了割胶过程的稳定性,减少了恶劣环境对割胶机器人的影响,解决了由于橡胶树表面不平整而造成的切割问题,同时提高了整个切割过程的效率。附图说明[0015]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。[0016]图1为本发明的整体装配图;[0017]图2为本发明的磁悬浮刀头的结构示意图;[0018]图3为本发明的磁悬浮刀头与齿条轨道的配合示意图;[0019]图4为本发明的磁悬浮刀头的剖视图。具体实施方式[0020]图1为本发明的整体装配图;图2为本发明的磁悬浮刀头18的结构示意图;如图所示:本实施例的自动割胶机器人,包括磁悬浮刀头18和用于将所述磁悬浮刀头18附着在树干上并引导磁悬浮刀头18沿树干表面移动的刀头安装机构;所述磁悬浮刀头18包括底座1、弹性连接于所述底座1的刀架6以及单自由度往复滑动配合于所述刀架6上的切割刀8,如图2所示,刀架6设有一腰型孔,切割刀8的刀柄上固定有一与腰型孔滑动配合的圆柱销9,使切割刀8能够相对刀架6沿腰型孔长度方向往复滑动进行切割动作;所述底座丨设有永磁铁以及与所述永磁铁2相对的电磁铁3;所述电磁铁3通过不断改变极性带动与永磁铁2连接的切割刀8往复移动完成切割动作;本实施例中的磁悬浮电机的定子电磁铁3和底座丨)与动子永磁铁2和切割刀S之间不存在任何机械接触,可以产生较高的加速度和减速度,机械磨损小,机械与电气保护容易,维护、检修和更换方便,适用于恶劣环境中。[0021]本实施例中,所述刀架6上设有用于与树干表面滚动配合的第一导向轮7,割胶时,通过弹簧5使第一导向轮7始终压紧在树干表面,当树干表面上存在凸起时,第一导向轮7通过圆柱销9带动切割刀8缩回,此过程中压缩弹簧5,底座1保持不动,通过凸起后,弹簧5回炅,切剖刀8伸出,继续切割。[0022]本实施例中,所述切割刀8的底部设有连接孔22,所述永磁铁2顶部固定有与所述^接孔22滑动配合的连接柱23,所述底座顶面固定有插入刀架并引导刀架沿切割刀纵向往复移动的导向柱,所述导向柱外套有弹簧,底座内设有用于固定安装电磁铁3的安装位以及沿切割刀8切割方向设置、用于安装永磁铁2的安装槽;永磁铁2安装于安装槽后仅能沿切割刀8切割方向往复滑动,这种布置方式能够确保电磁铁3和永磁铁2之间的间距始终保持一避免在割胶过程中,切割刀8受到的驱动力产生波动,另外,由于永磁铁2与切割刀8之间采用连接柱23进行连接,而连接柱23能够在连接孔22内滑动,因此,永磁铁2仅能向切割刀8传递左右振动,并不会影响割胶中切割刀8随树干表面的起伏而伸缩。[0023]本实施例中,所述刀头安装机构包括两个对置固定于树干的丝杆螺母机构割胶时两个丝杆螺母机构分设在树干的两侧),以及连接于两丝杆螺母机构的螺母之间的、用于引导所述磁悬浮刀头18沿树干表面移动的齿条导轨17;所述磁悬浮刀头18的底座1固定有连接支架20,所述连接支架20可转动连接有与所述齿条导轨17啮合的导向齿轮19;所述齿条导轨17的背面形成外凸半圆弧面,所述连接支架20上转动连接有与齿条导轨17背面滚动配合的第二导向轮21;所述第二导向轮21的圆周面为内凹半圆弧面;如图3所示,连接支架20为三角形结构,导向齿轮19安装在其一个顶点上,两个第二导向轮21分别安装在另外两个顶点上,第二导向轮21与齿条导轨17的背面的相互配合能够避免整个磁悬浮刀头18从齿轮导轨17上脱落;割胶时,可利用电机带动导向齿轮19转动进而带动整个磁悬浮刀头沿齿条导轨17移动完成一次割胶动作,然后该电机反转带动磁悬浮刀头复位,由于切割刀具有两个相互对称的刀刃,因此,在复位过程中,切割刀能够再一次进行割胶,大大提高了割胶效率。[0024]本实施例中,所述刀头安装机构还包括用于外套于树干的固定圈、绕所述固定圈轴线均匀分布的抱箍10以及连接于所述抱箍10于固定圈与抱箍10之间的连接杆11;连接杆11通过铰轴铰接在固定圈上,抱箍10固定在树千上,因此,本安装机构能够适应不同大小的树干,并且随着树干的长大,连接杆11能够相对于固定圈转动,使抱箍10向外张开,以适应树木的生长。[0025]本实施例中,所述丝杆螺母机构包括固定连接于所述固定圈的固定框架4该框架4包括上下两个固定板12和连接于两固定板12之间的固定棒13,可转动连接于固定框架4内的丝杆14,与所述丝杆14配合的螺母I5,固定于所述螺母15的滑块16,以及用于驱动所述丝杆14转动的纵向电机;所述齿条导轨I7的端部连接于所述滑块,通过驱动丝杆螺母机构的丝杆旋转可以调整螺母的位置,进而实现对齿轮导轨I7位置和轨迹的调整。[0026]最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

权利要求:1.一种自动割胶机器人,其特征在于:包括磁悬浮刀头和用于将所述磁悬浮刀头附着在树干上并引导磁悬浮刀头沿树干表面移动的刀头安装机构;所述磁悬浮刀头包括底座、弹性连接于所述底座的刀架以及单自由度往复滑动配合于所述刀架的切割刀;所述底座设有永磁铁以及与所述永磁铁相对的电磁铁;所述电磁铁通过不断改变极性带动与永磁铁连接的切割刀振动完成切割动作。2.根据权利要求1所述的自动割胶机器人,其特征在于:所述刀架上设有用于与树干表面滚动配合的第一导向轮。3.根据权利要求2所述的自动割胶机器人,其特征在于:所述切割刀的底部设有连接孔,所述永磁铁顶部固定有与所述连接孔滑动配合的连接柱。4.根据权利要求3所述的自动割胶机器人,其特征在于:所述底座顶面固定有插入刀架并引导刀架沿切割刀纵向往复移动的导向柱,所述导向柱外套有弹簧。5.根据权利要求4所述的自动割胶机器人,其特征在于:所述刀头安装机构包括两个对置固定于树干的丝杆螺母机构,以及连接于两丝杆螺母机构的螺母之间的、用于引导所述磁悬浮刀头沿树干表面移动的齿条导轨;所述磁悬浮刀头的底座固定有连接支架,所述连接支架可转动连接有与所述齿条导轨啮合的导向齿轮。6.根据权利要求5所述的自动割胶机器人,其特征在于:所述齿条导轨的背面形成外凸半圆弧面,所述连接支架上转动连接有与齿条导轨背面滚动配合的第二导向轮;所述第二导向轮的圆周面为内凹半圆弧面。7.根据权利要求6所述的自动割胶机器人,其特征在于:所述刀头安装机构还包括用于外套于树干的固定圈、绕所述固定圈轴线均匀分布的抱箍以及连接于所述抱箍于固定圈与抱箍之间的连接杆。8.根据权利要求7所述的自动割胶机器人,其特征在于:所述丝杆螺母机构包括固定连接于所述固定圈的固定框架,可转动连接于固定框架内的丝杆,与所述丝杆配合的螺母,固定于所述螺母的滑块,以及用于驱动所述丝杆转动的纵向电机;所述齿条导轨的端部连接于所述滑块。

百度查询: 重庆大学 自动割胶机器人

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息,力求客观、公正,但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解,仅供参考使用,不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。