一种多功能园林植物养护机器人

摘要

本发明提供一种多功能园林植物养护机器人，包括底盘、旋转电机、安置平板、前轮、多自由度喷洒单元等，底盘为长方形结构，安置平板中间加工有一个圆孔，将其水平放置并固定安装在底盘的两个前凸台上侧；旋转电机竖直向上放置，其电机轴穿过安置平板中间的圆孔并固定安装在安置平板下侧；本发明通过集成多自由度的串联喷洒单元和并联的喷洒单元，同时兼顾不同类型的植被，能够无死角的进行药物喷洒工作；在末端使用集成式的设计，使得机器人拥有更加强大的功能。

说明书

技术领域

本发明涉及园林设备技术领域，特别涉及一种多功能园林植物养护机器人。

背景技术

伴随人们对于环境的要求越来越高，许多城市新建了许多植物园和市内的康养公园。在这些植被较为密集的地方，如何对绿植进行养护就成了一个不容忽视的问题。由于待维护的绿植面积很大，单单依靠人工难以高效完成绿植的养护工作，因此亟需一种能够替代或辅助人工进行绿植养护的设备。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种多功能园林植物养护机器人，本发明通过集成多自由度的串联喷洒单元和并联的喷洒单元，一高一低，同时兼顾不同类型的植被，能够无死角的进行药物喷洒工作；在末端使用集成式的设计，使得机器人拥有更加强大的功能。

本发明所使用的技术方案是：一种多功能园林植物养护机器人，包括底盘、旋转电机、安置平板、前轮、多自由度喷洒单元、第一水泵、药箱、并联喷洒单元、连接杆、转向机构、第二水泵、电控箱、转向电机，其特征在于：所述的底盘为长方形结构，所述的安置平板中间加工有一个圆孔，将其水平放置并固定安装在底盘的两个前凸台上侧；所述的旋转电机竖直向上放置，其电机轴穿过安置平板中间的圆孔并固定安装在安置平板下侧，另外两个旋转电机水平放置并分别固定安装在前凸台的安装孔内；所述的前轮分别固定安装在左右两个旋转电机的电机轴上；所述的多自由度喷洒单元通过其基座固定安装在安置平板下侧的旋转电机的电机轴上；所述的第一水泵和第二水泵水平放置，分别固定安装在底盘的支架内侧；所述的药箱水平放置并固定安装在支架上侧；所述的并联喷洒单元通过连接杆固定安装在底盘的连接孔处；所述的转向机构通过转向摆臂转动连接在底盘的销轴上；所述的电控箱固定安装在底盘的中间位置；所述的转向电机固定安装在竖直向下放置固定安装在底盘的圆通孔处；

所述的底盘包括底板、前凸台、后凸台、支架、圆通孔、连接孔、销轴，所述的底板为长方形结构；所述的前凸台竖直放置并分别对称固定安装在底板的前侧；所述的后凸台水平固定安装在底板的后侧；所述的销轴竖直放置并分别固定安装在后凸台的下侧；所述的支架竖直放置分别对称固定安装在底板两侧；所述的圆通孔加工在支架中间；所述的连接孔分别加工在底板后侧的两边；

所述的手臂包括基座、第一大臂、第二大臂、小臂、延伸杆电机、手腕后端、复合式末端执行器、前置摄像头、肩部电机、肘部电机、并联机构，所述的基座下侧是一个圆盘，在圆盘的上侧加工有两个安装凸台；所述的肩部电机水平放置并固定安装在基座的凸台内侧；所述的第一大臂为U形结构，将其开口一侧向下放置并固定安装在肩部电机的电机轴上；所述的并联机构下平台固定安装在第一大臂的上端；所述的第二大臂和第一大臂结构相同，将其开口一侧竖直向上放置并固定安装在并联机构的上平台上；所述的小臂一端加工有一个方形平板，所述的肘部电机水平放置并固定安装在小臂内侧，其电机轴固定安装在第二大臂上；所述的延伸杆电机水平放置并固定安装在小臂的方形平板上；所述的手腕后端为圆管状结构，将其套在延长杆电机的电机轴外侧；所述的前置摄像头固定装在小臂的上侧；所属的复合式末端执行器固定安装在延长杆电机的电机轴上；

所述的复合式末端执行器包括末端连接板、喷洒模块、剪枝模块、锯切模块、转动电机，所述的末端连接板为星形结构，有三个安装位置；所述的转动电机分别固定安装在末端连接板的三个分支下侧；所述的喷洒模块通过喷洒底座固定安装在转动电机的电机轴上；所述的剪枝模块通过剪枝底座固定安装在转动电机的电机轴上；所述的锯切模块通过锯切底座转动安装在转动电机的电机轴上；

所述的喷洒模块包括喷洒底座、第一旋转座、第一喷嘴、第一驱动电机，所述的喷洒底座为L形结构，圆面一侧加工有一个圆柱凸台，凸台中间加工有一个通孔；所述的第一旋转座为圆柱结构，中轴线有一个通孔，外圆面加工有一个圆柱凸台；所述的第一驱动电机水平放置固定安装在喷洒底座侧面；所述的第一旋转座固定安装在第一驱动电机的电机轴上；所述的第一喷嘴固定安装在第一旋转座的圆柱凸台上；

所述的剪枝模块包括剪枝底座、第二旋转座、第二驱动电机、电缸、销钉、第一剪刀、第二剪刀，所述的剪枝底座为长方形平板结构，下侧加工有一个圆形凸台，上侧加工有两个安装凸台；所述的第二驱动电机水平放置并固定安装在安装凸台上；所述的第二旋转座为圆柱形结构，将其固定安装在第二驱动电机的电机轴上；所述的第二剪刀的刀柄处加工有一个方形凸台，将所述的第二剪刀固定安装在第二旋转座上；所述的电缸水平向右放置固定安装在方形凸台上；所述的第一剪刀刀柄处加工有长圆孔槽，将所述的第一剪刀转动安装在第二剪刀上；所述的销钉固定装在电缸的伸出杆上，并滑动安装在第一剪刀的长圆孔槽处；

所述的锯切模块包括锯切底座、第三驱动电机、锯盘、锯盘电机、第三旋转座，所述的锯切底座结构与剪枝底座的结构相同；所述的第三驱动电机水平放置固定安装在锯切模块的安装凸台上；所述的第三旋转座主体为圆柱体结构，外圆面加工有一个长杆；所述的锯盘电机固定安装在第三旋转座的长杆上；所述的锯盘固定安装在锯盘电机的电机轴上；

所述的并联喷洒单元包括连接板、并联喷嘴、后置摄像头，所述的连接板为弯曲度的平板结构；所述的并联喷嘴分别固定安装在连接板下侧；所述的后置摄像头朝后固定安装在连接板上侧；

所述的转向机构包括后轮、转向摆臂、连杆、曲柄，所述的后轮通过车轮轴转动安装在转向摆臂上；转向摆臂为“6”字形结构，圆形部分有一通孔，其通过通孔分别转动安装在底盘的两根销轴上；所述的连杆均匀的加工有三个通孔，其通过两端的通孔分别转动安装在转向摆臂上；所述的曲柄一端固定安装在转向电机的电机轴上，另一端通过一根轴转动安装在连杆上；

所述的并联喷嘴包括上平台、电缸套、电缸杆、下平台、第二喷嘴，所述的上平台和下平台均为圆环形结构，内侧加工有三对球形铰座；所述的电缸套封口一端加工有一个圆球，所述的三对电缸套分别通过圆球转动安装在上平台的球形铰座里，组成球铰；所述的电缸杆分别滑动安装在电缸套内，另一端加工有圆球，所述的电缸杆通过圆球转动安装在下平台的对应球形铰座中；所述的第二喷嘴固定安装在下平台中间的孔处。

进一步地，所述的并联喷嘴的并联机构结构和多自由度喷洒单元的并联机构结构相同。

进一步地，所述的第一水泵和第二水泵分别与第一喷嘴和第二喷嘴连接。

本发明有益效果：

1. 本发明通过集成多自由度的串联喷洒单元和并联的喷洒单元，同时兼顾不同类型的植被，能够无死角的进行药物喷洒工作。

2.本发明通过在末端使用集成式的设计，使得机器人拥有更加强大的功能。

附图说明

图1、图2、图3为本发明的整体结构示意图。

图4为本发明的底盘零件结构示意图。

图5、图6为本发明多自由度喷洒单元部件结构示意图。

图7为本发明复合式末端执行器部件结构示意图。

图8为本发明喷洒模块部件结构示意图。

图9为本发明剪枝模块部件结构示意图。

图10为本发明锯切模块部件结构示意图。

图11为本发明并联喷嘴部件的结构示意图。

附图标号：1-底盘；2-旋转电机；3-安置平板；4-前轮；5-多自由度喷洒单元；6-第一水泵；7-药箱；8-并联喷洒单元；9-连接杆；10-转向机构；11-第二水泵；12-电控箱；13-转向电机；101-底板；102-前凸台；103-后凸台；104-支架；105-圆通孔；106-连接孔；107-销轴；501-基座；502-第一大臂；503-第二大臂；504-小臂；505-延伸杆电机；506-手腕后端；507-复合式末端执行器；510-前置摄像头；512-肩部电机；513-肘部电机；801-连接板；802-并联喷嘴；803-后置摄像头；1001-后轮；1002-转向摆臂；1003-连杆；1004-曲柄；50701-末端连接板；50702-喷洒模块；50703-剪枝模块；50704-锯切模块；50705-转动电机；50702A-喷洒底座；50702B-第一旋转座；50702C-第一喷嘴；50702D-第一驱动电机；50703A-剪枝底座；50703B-第二旋转座；50703C-第二驱动电机；50703D-电缸；50703E-销钉；50703F-第一剪刀；50703G-第二剪刀；50704A-锯切底座；50704B-第三驱动电机；50704C-锯盘；50704D-锯盘电机；50704E-第三旋转座；80201-上平台；80202-电缸套；80203-电缸杆；80204-下平台；80205-第二喷嘴。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例

如图1至图11所示，一种多功能园林植物养护机器人，包括底盘1、旋转电机2、安置平板3、前轮4、多自由度喷洒单元5、第一水泵6、药箱7、并联喷洒单元8、连接杆9、转向机构10、第二水泵11、电控箱12、转向电机13，其特征在于：所述的底盘1为长方形结构，所述的安置平板3中间加工有一个圆孔，将其水平放置并固定安装在底盘1的两个前凸台102上侧；所述的旋转电机2竖直向上放置，其电机轴穿过安置平板3中间的圆孔并固定安装在安置平板3下侧，另外两个旋转电机2水平放置并分别固定安装在前凸台102的安装孔内；所述的前轮4分别固定安装在左右两个旋转电机2的电机轴上；所述的多自由度喷洒单元5通过其基座501固定安装在安置平板3下侧的旋转电机2的电机轴上；所述的第一水泵6和第二水泵11水平放置，分别固定安装在底盘1的支架104内侧；所述的药箱7水平放置并固定安装在支架104上侧；所述的并联喷洒单元8通过连接杆9固定安装在底盘1的连接孔106处；所述的转向机构10通过转向摆臂1002转动连接在底盘1的销轴107上；所述的电控箱12固定安装在底盘1的中间位置；所述的转向电机13固定安装在竖直向下放置固定安装在底盘1的圆通孔105处；

所述的底盘1包括底板101、前凸台102、后凸台103、支架104、圆通孔105、连接孔106、销轴107，所述的底板101为长方形结构；所述的前凸台102竖直放置并分别对称固定安装在底板101的前侧；所述的后凸台103水平固定安装在底板101的后侧；所述的销轴107竖直放置并分别固定安装在后凸台103的下侧；所述的支架104竖直放置分别对称固定安装在底板101两侧；所述的圆通孔105加工在支架104中间；所述的连接孔106分别加工在底板101后侧的两边；

所述的手臂包括基座501、第一大臂502、第二大臂503、小臂504、延伸杆电机505、手腕后端506、复合式末端执行器507、前置摄像头510、肩部电机512、肘部电机513、并联机构，所述的基座501下侧是一个圆盘，在圆盘的上侧加工有两个安装凸台；所述的肩部电机512水平放置并固定安装在基座501的凸台内侧；所述的第一大臂502为U形结构，将其开口一侧向下放置并固定安装在肩部电机512的电机轴上；所述的并联机构下平台80204固定安装在第一大臂502的上端；所述的第二大臂503和第一大臂502结构相同，将其开口一侧竖直向上放置并固定安装在并联机构的上平台80201上；所述的小臂504一端加工有一个方形平板，所述的肘部电机513水平放置并固定安装在小臂504内侧，其电机轴固定安装在第二大臂503上；所述的延伸杆电机505水平放置并固定安装在小臂504的方形平板上；所述的手腕后端506为圆管状结构，将其套在延长杆电机505的电机轴外侧；所述的前置摄像头510固定装在小臂504的上侧；所属的复合式末端执行器507固定安装在延长杆电机的电机轴上；

所述的复合式末端执行器507包括末端连接板50701、喷洒模块50702、剪枝模块50703、锯切模块50704、转动电机50705，所述的末端连接板50701为星形结构，有三个安装位置；所述的转动电机50705分别固定安装在末端连接板50701的三个分支下侧；所述的喷洒模块50702通过喷洒底座50702A固定安装在转动电机50705的电机轴上；所述的剪枝模块50703通过剪枝底座50703A固定安装在转动电机50705的电机轴上；所述的锯切模块50704通过锯切底座50704A转动安装在转动电机50705的电机轴上；

所述的喷洒模块50702包括喷洒底座50702A、第一旋转座50702B、第一喷嘴50702C、第一驱动电机50702D，所述的喷洒底座50702A为L形结构，圆面一侧加工有一个圆柱凸台，凸台中间加工有一个通孔；所述的第一旋转座50702B为圆柱结构，中轴线有一个通孔，外圆面加工有一个圆柱凸台；所述的第一驱动电机50702D水平放置固定安装在喷洒底座50702A侧面；所述的第一旋转座50702B固定安装在第一驱动电机50702D的电机轴上；所述的第一喷嘴50702C固定安装在第一旋转座50702B的圆柱凸台上；

所述的剪枝模块50703包括剪枝底座50703A、第二旋转座50703B、第二驱动电机50703C、电缸50703D、销钉50703E、第一剪刀50703F、第二剪刀50703G，所述的剪枝底座50703A为长方形平板结构，下侧加工有一个圆形凸台，上侧加工有两个安装凸台；所述的第二驱动电机50703C水平放置并固定安装在安装凸台上；所述的第二旋转座50703B为圆柱形结构，将其固定安装在第二驱动电机50703C的电机轴上；所述的第二剪刀50703G的刀柄处加工有一个方形凸台，将所述的第二剪刀50703G固定安装在第二旋转座50703B上；所述的电缸50703D水平向右放置固定安装在方形凸台上；所述的第一剪刀50703F刀柄处加工有长圆孔槽，将所述的第一剪刀50703F转动安装在第二剪刀50703G上；所述的销钉50703E固定装在电缸50703D的伸出杆上，并滑动安装在第一剪刀50703F的长圆孔槽处；

所述的锯切模块50704包括锯切底座50704A、第三驱动电机50704B、锯盘50704C、锯盘电机50704D、第三旋转座50704E，所述的锯切底座50704A结构与剪枝底座50703A的结构相同；所述的第三驱动电机50704B水平放置固定安装在锯切模块50704的安装凸台上；所述的第三旋转座50704E主体为圆柱体结构，外圆面加工有一个长杆；所述的锯盘电机50704D固定安装在第三旋转座50704E的长杆上；所述的锯盘50704C固定安装在锯盘电机50704D的电机轴上；

所述的并联喷洒单元8包括连接板801、并联喷嘴802、后置摄像头803，所述的连接板801为弯曲135度的平板结构；所述的并联喷嘴802分别固定安装在连接板801下侧；所述的后置摄像头803朝后固定安装在连接板801上侧；

所述的转向机构10包括后轮1001、转向摆臂1002、连杆1003、曲柄1004，所述的后轮1001通过车轮轴转动安装在转向摆臂1002上；转向摆臂1002为“6”字形结构，圆形部分有一通孔，其通过通孔分别转动安装在底盘1的两根销轴107上；所述的连杆1003均匀的加工有三个通孔，其通过两端的通孔分别转动安装在转向摆臂1002上；所述的曲柄1004一端固定安装在转向电机13的电机轴上，另一端通过一根轴转动安装在连杆1003上；

所述的并联喷嘴802包括上平台80201、电缸套80202、电缸杆80203、下平台80204、第二喷嘴80205，所述的上平台80201和下平台80204均为圆环形结构，内侧加工有三对球形铰座；所述的电缸套80202封口一端加工有一个圆球，所述的三对电缸套80202分别通过圆球转动安装在上平台80201的球形铰座里，组成球铰；所述的电缸杆80203分别滑动安装在电缸套80202内，另一端加工有圆球，所述的电缸杆80203通过圆球转动安装在下平台80204的对应球形铰座中；所述的第二喷嘴80205固定安装在下平台80204中间的孔处。

进一步地，所述的并联喷嘴802的并联机构结构和多自由度喷洒单元5的并联机构结构相同。

进一步地，所述的第一水泵6和第二水泵11分别与第一喷嘴50702C和第二喷嘴80205连接。

本发明工作原理：本发明有两种工作模式，一种是通过多自由度喷洒单元5对较高的植物进行养护，例如灌木和乔木；另一种是通过并联喷洒单元8对于较低的植物进行养护。对于第一种工作模式，机器人先通过旋转电机2带动前轮4转动，并通过转向机构10控制方向来运动到工作位置；到达工作位置后，多自由度喷洒单元5通过旋转电机2、肩部电机512和肘部电机513等各个关节电机以及前置摄像头510共同作用，使复合式末端执行器507运动到待养护植物附近；延伸杆电机旋转使得复合式末端执行器507的对应模块运动到工作位置；当喷洒模块50702工作时，第一驱动电机50702D带动喷嘴转动，同时第一水泵6将药箱7的药或水泵出，将药物喷洒出去；当剪枝模块50703工作时，第二驱动电机50703C将剪刀运动到指定位置，假如无法到达则通过其他关节电机到达指定位置，到达位置后，电缸50703D收缩，带动剪刀剪掉枝叶；当锯切模块50704工作时，第三驱动电机50704B带动锯盘50704C转动到指定位置，锯盘电机50704D转动带动锯盘50704C旋转，锯切掉较粗的树干。对于第二种工作模式，多自由度喷洒单元5处于运输位姿，并联机构配合后置摄像头803共同调整并联喷嘴802到适合的位置；旋转电机2带动前轮4，转向机构10控制方向，使得机器人按照规划的轨迹进行运动，同时第二水泵11将药箱7中的药或者水泵出，并通过喷嘴喷出。