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1、(10)申请公布号 CN 104255317 A (43)申请公布日 2015.01.07 C N 1 0 4 2 5 5 3 1 7 A (21)申请号 201410525742.6 (22)申请日 2014.09.30 A01G 3/08(2006.01) A01G 7/06(2006.01) B25J 9/08(2006.01) (71)申请人山东农业大学 地址 271018 山东省泰安市岱宗大街61号 (72)发明人苑进 刘雪美 付光华 曹帮华 刘成良 (54) 发明名称 一种速生林修枝维护机器人及控制方法 (57) 摘要 本发明涉及一种速生林修枝维护机器人及控 制方法；速生林修枝维护。
2、机器人包括配重箱、攀 爬机构、姿态调整机构、回转机构、末端执行器和 控制部分。所述的配重箱固定在配重箱支架上，通 过自身重力将机器压紧在树干上；所述的攀爬机 构为机器的爬升和下降提供驱动力；所述的姿态 调整机构通过铰链与攀爬机构的支撑杆相连，依 靠电动推杆的收缩调整回转机构与树干的角度， 保证回转机构与树干垂直；所述的回转机构通过 连接竖杆固定在攀爬机构的上部，可实现绕树干 的整周运动；所述的末端执行器固定在回转机构 上，完成修枝和喷雾操作；所述的控制部分是由 攀爬控制部分、姿态调整控制部分和修枝锯控制 部分组成。本发明结构简单，操作方便，适合在林 间进行修枝喷雾作业，具有广阔的市场应用前景。。
3、 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 (10)申请公布号 CN 104255317 A CN 104255317 A 1/2页 2 1.一种速生林修枝维护机器人，其特征在于包括配重箱、攀爬机构、姿态调整机构、回 转机构、末端执行器和控制部分； 所述的配重箱固定在配重箱支架上，用于放置药箱和蓄电池，药箱用于存储药液，蓄电 池为机器提供电源；所述的配重箱支架通过连杆与攀爬机构的机械支架固连在一起； 所述的攀爬机构包括机械支架、驱动轴、驱动轮、带座轴承、驱动电机、电机座、驱动链。
4、 轮、支撑轴和支撑轮；所述的机械支架包括连接杆及固连在一起的支撑杆、竖杆和横杆；所 述的支撑杆由左支撑杆和右支撑杆组成，左支撑杆和右支撑杆通过支撑杆销轴连接；所述 的驱动轴通过带座轴承固定在两侧的左支撑杆上；所述的驱动轮固定在驱动轴上；所述的 驱动电机通过电机座固定在两侧的左支撑杆上；所述的驱动链轮包括主动齿轮、从动齿轮 和驱动链条，主动齿轮和从动齿轮通过驱动链条连接在一起，主动齿轮固定在驱动电机上， 从动齿轮固定在驱动轴上；所述的支撑轴通过带座轴承固定在两侧的右支撑杆上；所述的 支撑轮固定在支撑轴上； 所述的姿态调整机构包括框架、调平推杆支架、调平推杆、连接竖杆和六轴传感器；所 述的框架分为。
5、左框架和左框架，左框架和左框架通过框架销轴连接，右框架通过攀爬机构 的连接杆与攀爬机构的支撑杆铰连接；所述的调平推杆一端通过调平推杆支架固连在攀爬 机构的横杆上，另一端通过调平推杆支架固连在框架上；所述的连接竖杆焊接在框架内侧 边沿的穿孔上，用于支撑回转机构；所述的六轴传感器安装在圆盘轨道上； 所述的回转机构包括转盘机构和回转子机构；所述的转盘机构包括圆形轨道、滑道和 转盘链条；所述的圆形轨道由左半圆形轨道和右半圆形轨道配合而成，左半圆形轨道和右 半圆形轨道通过转盘销轴连接，实现左半圆形轨道和右半圆形轨道的打开与闭合；所述的 滑道为圆形轨道内外边缘开设的凹槽，滑道分为链条滑道和滚轮滑道两条滑道。
6、；其中链条 滑道放置在圆形轨道外缘面上，滚轮滑道放置在圆形轨道内缘面上；所述的转盘链条放置 在链条滑道内，其两端分别固定在左半圆形轨道和右半圆形轨道上；所述的转盘机构底部 外侧每相隔90成圆周分布开有四个与框架内侧穿孔相对应的穿孔，连接竖杆穿过上述穿 孔分别与转盘机构和姿态调整机构的框架焊接； 所述的回转子机构包括平板底座、回转电机、回转齿轮、螺栓轴承和回转滚轮；所述的 平板底座一端开有两个电机轴孔，各放置一个回转电机，另一端开有两个轴承轴孔，各放 置一个螺栓轴承；所述的回转电机放置于平板底座上；所述的回转齿轮固定在回转电机末 端，并与转盘链条啮合；所述的螺栓轴承通过轴承轴孔放置于平板底座上，。
7、并与圆形轨道内 侧相切；所述的回转滚轮固定在平板底座底部的销轴上，放置在滚轮滑道内； 所述的末端执行器包括合页、修枝锯、修枝锯底座、径向推杆、径向推杆支架、光轴、光 轴支架、倾角推杆、倾角推杆支架、喷头、喷头支架、软水管、光电接近开关、行程开关1和行 程开关2；所述合页的一页固定在修枝锯底座上；所述的修枝锯固定在合页的另一页，实现 修枝锯绕合页轴旋转；所述的径向推杆一端通过径向推杆支架固连在平板底座上，另一端 通过径向推杆支架固连在修枝锯底座上，径向推杆的伸缩带动修枝锯前后移动；所述的光 轴支架固定在平板底座上；所述的光轴安装在光轴支架上，并与修枝锯底座固连在一起； 所述的倾角推杆一端通过倾角。
8、推杆支架固定在光轴支架上，另一端通过倾角推杆支架与修 枝锯连接；所述的软水管一端与配重箱的药箱连接，另一端与喷头连接；所述的喷头支架 固定在平板底座上，用于固定喷头；所述的喷头固连喷头支架上；所述的光电接近开关和 权 利 要 求 书CN 104255317 A 2/2页 3 行程开关1安装在平板底座上；所述的行程开关2安装在修枝锯上； 所述的控制部分包括攀爬控制部分、姿态调整控制部分和修枝锯控制部分；所述的攀 爬控制部分是单片机最小系统通过限位信号输入接口串接光电接近开关获取树枝位置信 息，单片机最小系统通过控制信号输出接口连接驱动电机，根据获取的信息调整驱动电机 的运转和停止；所述的姿态调整。
9、控制部分是由单片机最小系统通过解码接口连接六轴传感 器获取转盘机构的水平位置信息，单片机最小系统通过控制信号输出接口连接调平推杆， 根据获取的水平位置信息完成姿态调整；所述的修枝锯控制部分是单片机最小系统通过限 位信号输入接口分别串接行程开关1、行程开关2获取树枝位置信息，单片机最小系统通过 控制信号输出接口连接回转电机、径向推杆和倾角推杆，根据获取的树枝位置信息调整修 枝锯与树枝的位置，完成修枝维护作业。 权 利 要 求 书CN 104255317 A 1/7页 4 一种速生林修枝维护机器人及控制方法 技术领域 0001 本发明属于林业机械领域，涉及一种速生林修枝维护机器人及控制方法，用于对。
10、 速生林的修枝维护。 技术背景 0002 速生林是轮伐周期短的人工林，在工业造纸领域需求较大，由于其速生优势，材质 好，造林成活率高等优良特性，因而有很好的经济价值。我国速生林种植面积不断扩大，但 速生林的管理方式落后，特别是速生林的修枝问题。合理的修枝可以促进树木的生长，提高 树木的通直度、圆度、抗弯强度及木材的韧性，改善林木的生长环境和林木防火条件，增强 上部光合作用。目前，我国很多地区存在修枝方法不当甚至不修枝等现象，其主要原因是的 林区剪枝机器相对比较落后，存在安全性差、劳动强度大、修枝效率低下、修枝质量差、修枝 高度达不到要求等问题。 0003 目前，速生林常用修枝机械有手持式、车载。
11、式等多种形式。手持式修枝机分为无动 力和有动力两种，手持式无动力修枝工具有手锯、砍刀等，能方便快捷地修剪细小枝条，并 且造价低廉，使用简单，但是其修枝高度只有4-6米左右，存在修剪高度不够的问题；手持 式有动力修枝工具以小型汽油机为动力，通过软轴传动带动锯链或圆锯片工作，其结构简 单，工作效率高，但此类修剪机均存在操纵杆重，锯切振动幅度较大，汽油机噪声大，不能满 足对工作舒适性的要求。车载式修枝机是一种劳动强度小、工作效率高、安全可靠和作业条 件好的园林机械，但是主要应用于对城市行道树的修枝工作，在一些道路不好或林木比较 密集的地方，车载式修枝机无法展开，因而不适合用于林区的林业生产。 000。
12、4 针对速生林修枝机械存在的安全性差、劳动强度大、修枝高度达不到要求，国内自 动修枝机械尚处空白等问题，发明一种可操作性良好、自动化程度高、成本较低、安全性良 好的速生林修枝维护机器人，以完成速生林修枝维护工作，对于速生林修枝机械的发展有 推动作用。 0005 经过现有技术文献的检索发现，尚无一种速生林修枝维护机器人的相关报道。 发明内容 0006 本发明是为了解决速生林修枝问题而发明的一种速生林修枝维护机器人及控制 方法，实现速生林的修枝维护工作。 0007 本发明涉及的一种速生林修枝维护机器人采用的技术方案：包括配重箱、攀爬机 构、姿态调整机构、回转机构、末端执行器和控制部分。所述的配重箱。
13、固定在配重箱支架上， 通过自身重力将机器压紧在树干上；所述的攀爬机构为机器的爬升和下降提供驱动力；所 述的姿态调整机构通过铰链与攀爬机构的支撑杆相连，依靠调平推杆的收缩调整回转机构 与树干的角度，保证回转机构与树干垂直；所述的回转机构通过连接竖杆固定在攀爬机构 的上部，可实现绕树干的整周运动；所述的末端执行器固定在回转机构上，完成修枝和杀菌 操作；所述的控制部分是由攀爬控制部分、姿态调整控制部分和修枝锯控制部分组成。 说 明 书CN 104255317 A 2/7页 5 0008 所述的配重箱固定在配重箱支架上，用于放置药箱和蓄电池，药箱用于存储药液， 蓄电池为机器提供电源；所述的配重箱支架通。
14、过连杆与攀爬机构的机械支架固连在一起。 0009 所述的攀爬机构包括机械支架、驱动轴、驱动轮、带座轴承、驱动电机、电机座、驱 动链轮、支撑轴和支撑轮。所述的机械支架是攀爬机构的支撑骨架，包括支撑杆、竖杆、横杆 和连接杆，所述的支撑杆、竖杆和横杆固连在一起，用于支撑攀爬机构，每侧支撑杆由左、右 支撑杆通过支撑杆销轴连接，可实现机器的打开与闭合；所述的驱动轴通过带座轴承固定 在两侧的左支撑杆上；所述的驱动轮固定在驱动轴上；所述的驱动电机通过电机座固定在 两侧的左支撑杆上；所述的驱动链轮包括主动齿轮、从动齿轮和驱动链条，主动齿轮和从动 齿轮通过驱动链条连接在一起，主动齿轮固定在驱动电机上，从动齿轮固。
15、定在驱动轴上，可 实现驱动电机转动带动驱动轴转动，从而带动驱动轮转动；所述的支撑轴通过带座轴承固 定在两侧的右支撑杆上；所述的支撑轮固定在支撑轴上。 0010 所述的姿态调整机构包括框架、调平推杆支架、调平推杆、连接竖杆和六轴传感 器。所述的框架分为左框架和左框架，左框架和左框架通过框架销轴连接，右框架通过攀爬 机构的连接杆与攀爬机构的支撑杆铰连接，实现绕连接杆的旋转运动；所述的调平推杆一 端通过调平推杆支架固连在攀爬机构的横杆上，另一端通过调平推杆支架固连在框架上， 调平推杆的伸缩可带动框架绕连接杆旋转运动；所述的连接竖杆焊接在框架内侧边沿的穿 孔上，用于支撑回转机构；所述的六轴传感器安装在。
16、圆盘轨道上。 0011 所述的回转机构包括转盘机构和回转子机构。所述的转盘机构包括圆形轨道、滑 道和转盘链条。所述的圆形轨道由左半圆形轨道和右半圆形轨道配合而成，左半圆形轨道 和右半圆形轨道通过转盘销轴连接，可实现左半圆形轨道和右半圆形轨道的打开与闭合； 所述的滑道为圆形轨道内外边缘开设的凹槽，滑道分为链条滑道和滚轮滑道两条滑道；其 中链条滑道放置在圆形轨道外缘面上，滚轮滑道放置在圆形轨道内缘面上；所述的转盘链 条放置在链条滑道内，其两端分别固定在左半圆形轨道和右半圆形轨道上；所述的转盘机 构底部外侧每相隔90成圆周分布开有四个与框架内侧穿孔相对应的穿孔，连接竖杆穿过 上述穿孔分别与转盘机构和。
17、姿态调整机构的框架焊接。 0012 所述的回转子机构包括平板底座、回转电机、回转齿轮、螺栓轴承和回转滚轮。所 述的平板底座一端开有两个电机轴孔，各放置一个回转电机，另一端开有两个轴承轴孔，各 放置一个螺栓轴承；所述的回转电机放置于平板底座上；所述的回转齿轮固定在回转电机 末端，并与转盘链条啮合；所述的螺栓轴承通过轴承轴孔放置于平板底座上，并与圆形轨道 内侧相切；所述的回转滚轮固定在平板底座底部的销轴上，放置在滚轮滑道内。 0013 所述的末端执行器包括合页、修枝锯、修枝锯底座、径向推杆、径向推杆支架、光 轴、光轴支架、倾角推杆、倾角推杆支架、喷头、喷头支架、软水管、光电接近开关、行程开关1 和。
18、行程开关2。所述的合页的一页固定在修枝锯底座上；所述的修枝锯固定在合页的另一 页，可实现修枝锯绕合页轴旋转；所述的径向推杆一端通过径向推杆支架固连在平板底座 上，另一端通过径向推杆支架固连在修枝锯底座上，径向推杆的伸缩可带动修枝锯前后移 动，到达树枝位置；所述的光轴支架固定在平板底座上；所述的光轴安装在光轴支架上，并 与修枝锯底座固连在一起，可配合径向推杆工作，保证修枝锯沿推杆方向前后移动；所述的 倾角推杆一端通过倾角推杆支架固定在光轴支架上，另一端通过倾角推杆支架与修枝锯连 接，可实现倾角推杆的收缩带动修枝锯绕合页轴旋转，以调整修枝锯与树枝的锯切角度；所 说 明 书CN 104255317 。
19、A 3/7页 6 述的软水管一端与配重箱的药箱连接，另一端与喷头连接；所述的喷头支架固定在平板底 座上，用于固定喷头；所述的喷头固连喷头支架上，可实现杀菌作业；所述的光电接近开关 和行程开关1安装在平板底座上；所述的行程开关2安装在修枝锯上。 0014 所述的控制部分是由攀爬控制部分、姿态调整控制部分和修枝锯控制部分组成。 所述的攀爬控制部分是单片机最小系统通过限位信号输入接口串接光电接近开关获取树 枝位置信息，单片机最小系统通过控制信号输出接口连接驱动电机，根据获取的信息调整 驱动电机的运转和停止；所述的姿态调整控制部分是由单片机最小系统通过解码接口连接 六轴传感器获取转盘机构的水平位置信息。
20、，单片机最小系统通过控制信号输出接口连接调 平推杆，根据获取的水平位置信息完成姿态调整；所述的修枝锯控制部分是单片机最小系 统通过限位信号输入接口分别串接行程开关1、行程开关2获取树枝位置信息，单片机最小 系统通过控制信号输出接口连接回转电机、径向推杆和倾角推杆，根据获取的树枝位置信 息调整修枝锯与树枝的位置，完成修枝维护作业。 0015 所述的控制方法包括以下步骤： 0016 1)机器人在攀爬过程中，接近树枝时，光电接近开关获取树枝位置信息，通过限位 信号输入接口发送到单片机，单片机控制系统通过控制信号输出接口连接驱动电机，根据 获取的树枝位置信息调整驱动电机的运行，达到树枝位置时，驱动电机。
21、停转，机器人压紧在 树干上。 0017 2)机器人遇到树枝，停止上升时，六轴传感器获取转盘机构的水平位置信息，通过 解码接口发送到单片机，单片机控制系统通过控制信号输出接口连接调平推杆，根据获取 的水平位置信息控制调平推杆的伸缩，完成姿态调整。 0018 3)机器人完成姿态调整后，行程开关1获取树枝位置信息，通过限位信号输入接 口发送到单片机，单片机控制系统通过控制信号输出接口连接回转电机和径向推杆，根据 获取的树枝位置信息调整修枝锯与树枝的位置，带动修枝锯接近树枝根部位置。 0019 4)修枝锯达到树枝根部位置后，行程开关2获取树枝位置信息，通过限位信号输 入接口发送到单片机，单片机控制系统。
22、通过控制信号输出接口连接倾角推杆，根据获取的 树枝位置信息调整修枝锯与树枝的角度，达到最佳修枝角度。 0020 本发明的工作过程如下： 0021 1)准备阶段：将支撑杆销轴、框架销轴和转盘销轴打开，右支撑杆、右框架和右半 圆形轨道绕定位销轴旋转，将机器打开，移动机器至目标树干，将速生林修枝维护机器人套 放在目标树干上，锁紧销轴，机器依靠配重箱的重力压紧树干。 0022 2)爬升阶段：启动驱动电机，主动齿轮通过驱动链条带动从动齿轮转动，从而驱 动轮带动机器缓慢爬升，根据获取的树枝位置信息，单片机控制驱动电机的运转和停止。 0023 3)姿态调整阶段：根据获取的转盘水平信息，单片机控制调平推杆，框。
23、架绕连接 杆转动，带动回转机构旋转，调整回转机构与树干的角度，保证回转机构与树干垂直。 0024 4)修枝杀菌阶段：速生林修枝维护机器人爬升到合适高度遇到树枝时，根据获取 的树枝位置信息，单片机控制回转电机工作，带动回转子机构旋转至树枝侧方位置；径向推 杆在光轴的配合下，带动修枝锯接近树枝根部；倾角推杆的伸缩带动修枝锯绕合页旋转，调 整修枝锯与树干的角度；修枝锯高速旋转锯切，配合回转子机构的旋转，从侧方将锯掉树 枝；喷头进行杀菌作业，对树枝切口杀菌消毒。 说 明 书CN 104255317 A 4/7页 7 0025 本发明具有如下优点： 0026 1)本发明自动化程度高，工作效率高，剪枝无需。
24、人工直接参与，节省大量劳动力。 0027 2)本发明采用具有配重箱的结构，有利于攀爬机构压紧树干，保证机器不会从树 干上脱落。 0028 3)本发明末端执行器采用旋转结构，方便定位树干上的侧枝位置，并能配合修枝 锯锯切树枝。 0029 4)本发明可以调节修枝锯与树枝的距离与锯切角度，能实现贴近主干进行修枝， 有利于减小树枝残余量，提高木材质量 0030 5)本发明结构简单，操作方便，适合在林间进行修枝杀菌作业。 附图说明 0031 图1是本发明的速生林修枝维护机器人的结构示意图； 0032 图2是机器人攀爬机构的结构图； 0033 图3是机器人攀爬机构的正视图； 0034 图4是机器人姿态调整。
25、机构的结构图； 0035 图5是机器人转盘机构左、右半圆形轨道装配的局部剖视图； 0036 图6是机器人回转子机构的结构图； 0037 图7是机器人末端执行器的结构图； 0038 图8是机器人末端执行器的正视图； 0039 图9是机器人控制系统的原理框图； 0040 图中：1、配重箱 2、蓄电池 3、药箱 4、连杆 5、驱动轮 6、定位销 7、支撑轮 8、支 撑轴 9、驱动轴 10、驱动电机 11、竖杆 12、配重箱支架 13、左框架 14、框架销轴 15、右框 架 16、右支撑杆 17、带座轴承 18、支撑杆销轴 19、电机座 20、左支撑杆 21、横杆 22、调 平推杆支架 23、调平推杆。
26、 24、连接竖杆 25、连接杆 26、从动齿轮 27、驱动链条 28、主动 齿轮 29、链条滑道 30、左半圆形轨道 31、右半圆形轨道 32、转盘销轴 33、滚轮滑道 34、 回转齿轮 35、平板底座 36、回转电机 37、螺栓轴承 38、回转滚轮 39、光轴 40、径向推杆 支架 41、径向推杆 42、喷头支架 43、倾角推杆支架 44、合页 45、光轴支架 46、软水管 47、喷头 48、修枝锯 49、修枝锯底座 50、转盘链条 51、倾角推杆 具体实施方式 ： 0041 下面结合附图对本发明专利进行进一步描述。本发明所述一种速生林修枝维护机 器人及控制方法，如图1、2、3所示，所述的配。
27、重箱(1)通过紧固螺栓固定在配重箱支架(12) 上，用于放置药箱(3)和蓄电池(2)，药箱(3)用于存储药液，蓄电池(2)为机器提供电源； 所述的配重箱支架(12)通过连杆(4)与攀爬机构的机械支架固连在一起。 0042 如图1、2、3、4所示，所述的攀爬机构包括机械支架、驱动轴(9)、驱动轮(5)、带座 轴承(17)、驱动电机(10)、电机座(19)、驱动链轮、支撑轴(8)和支撑轮(7)。所述的机械 支架是攀爬机构的支撑骨架，包括支撑杆、竖杆(11)、横杆(21)和连接杆(25)，所述的支撑 杆、竖杆(11)和横杆(21)固连在一起，用于支撑攀爬机构，每侧支撑杆由左支撑杆(20)和 右支撑杆。
28、(16)通过支撑杆销轴(18)连接，可实现机器的打开与闭合；所述的驱动轴(9)通 说 明 书CN 104255317 A 5/7页 8 过带座轴承(17)固定在两侧的左支撑杆(20)上；所述的驱动轮(5)固定在驱动轴(9)上； 所述的驱动电机(10)通过电机座(19)固定在两侧的左支撑杆(20)上；所述的驱动链轮 包括主动齿轮(28)、从动齿轮(26)和驱动链条(27)，主动齿轮(28)和从动齿轮(26)通过 驱动链条(27)连接在一起，主动齿轮(28)通过顶紧螺栓固定在驱动电机(10)上，从动齿 轮(26)通过顶紧螺栓固定在驱动轴(9)上，可实现驱动电机(10)转动带动驱动轴(9)转 动，从。
29、而带动驱动轮(5)转动；所述的支撑轴(8)通过带座轴承(17)固定在两侧的右支撑 杆(16)上；所述的支撑轮(7)固定在支撑轴(8)上。 0043 如图1、2、3、4所示，所述的姿态调整机构包括框架、调平推杆支架(22)、调平推杆 (23)和连接竖杆(24)和六轴传感器。所述的框架由左框架(13)和右框架(15)通过框架 销轴(14)连接，右框架(15)通过攀爬机构的连接杆(25)与攀爬机构的支撑杆铰连接，实 现绕连接杆(25)的旋转运动；所述的调平推杆(23)的一端通过调平推杆支架(22)固连在 攀爬机构的横杆(21)上，另一端通过调平推杆支架(22)固连在框架上，调平推杆(23)的 伸缩可。
30、带动框架绕连接杆(25)旋转运动；所述的连接竖杆(24)焊接在框架内侧边沿的穿 孔上，用于支撑回转机构，所述的六轴传感器安装在圆盘轨道上。 0044 如图1、5、6、7、8所示，所述的回转机构包括转盘机构和回转子机构。所述的转盘 机构包括圆形轨道、滑道和转盘链条(50)。所述的圆形轨道由左半圆轨道(30)和右半圆 形轨道(31)配合而成，左、右半圆形轨道的末端由转盘销轴(32)连接，可实现左、右半圆轨 道的打开与闭合。所述的滑道为圆形轨道内外边缘开设的凹槽，滑到分为两条，其中链条滑 道(29)放置在圆形轨道外缘面上，滚轮滑道(33)放置在圆形轨道内缘面上；所述的转盘链 条(50)放置在链条滑道。
31、(29)内，其两端分别固定在左、右半圆形轨道上；所述的转盘机构 底部外侧每相隔90成圆周分布开有四个与框架内侧穿孔相对应的穿孔，连接竖杆(24) 穿过上述穿孔分别与转盘机构和姿态调整机构的框架焊接。所述的回转子机构包括平板底 座(35)、回转电机(36)、回转齿轮(34)、螺栓轴承(37)和回转滚轮(38)。所述的平板底座 (35)一端开有两个电机轴孔，各放置一个回转电机(36)，另一端开有两个轴承轴孔，各放 置一个螺栓轴承(37)；所述的回转电机(36)通过电机轴孔放置于平板底座(35)上；所述 的回转齿轮(34)通过顶紧螺栓固定在回转电机(36)末端，并与转盘链条(50)啮合；所述 的螺栓。
32、轴承(37)通过轴孔放置于平板底座(35)上，并与圆形轨道内侧相切；所述的回转滚 轮(38)通过顶紧螺栓固定在平板底座(35)底部的销轴上，放置在滚轮滑道(33)内。 0045 如图1、7、8所示，所述的末端执行器包括合页(44)、修枝锯(48)、修枝锯底座 (49)、径向推杆(41)、径向推杆支架(40)、光轴(39)、光轴支架(45)、倾角推杆(51)、倾角 推杆支架(43)、喷头(47)、喷头支架(42)、软水管(46)、光电接近开关、行程开关1和行程 开关2。所述的合页(44)的一页通过紧固螺栓固定在修枝锯底座(49)上；所述的修枝锯 (48)通过紧固螺栓固定在合页(44)的另一页，可。
33、实现修枝锯(48)绕合页轴旋转；所述的 径向推杆(41)的一端通过径向推杆支架(40)固连在平板底座(35)上，另一端通过径向推 杆支架(40)固连在修枝锯底座(49)上，径向推杆(41)的伸缩可带动修枝锯(48)前后移 动，到达树枝位置；所述的光轴支架(45)固定在平板底座(35)上；所述的光轴(39)安装在 光轴支架(45)上，并与修枝锯底座(49)固连在一起，可配合径向推杆(41)工作，保证修枝 锯(48)沿推杆方向前后移动；所述的倾角推杆(51)一端通过倾角推杆支架(43)固定在光 轴支架(45)上，另一端通过倾角推杆支架(43)与修枝锯(48)连接，可实现倾角推杆(51) 说 明 书。
34、CN 104255317 A 6/7页 9 的收缩带动修枝锯(48)绕合页轴旋转，以调整修枝锯(48)与树枝的锯切角度；所述的软水 管(46)一端与配重箱(1)的药箱(3)连接，另一端与喷头(47)连接；所述的喷头支架(42) 固定在平板底座(35)上，用于固定喷头(47)；所述的喷头(47)固连在喷头支架(42)上， 可实现杀菌作业；所述的光电接近开关和行程开关1安装在平板底座(35)上；所述的行程 开关2安装在修枝锯(48)上。 0046 如图9所示，所述的控制部分是由攀爬控制部分、姿态调整控制部分和修枝锯控 制部分组成。所述的攀爬控制部分是单片机最小系统通过限位信号输入接口串接光电接 近。
35、开关获取树枝位置信息，单片机最小系统通过控制信号输出接口连接驱动电机(10)，根 据获取的信息调整驱动电机(10)的运转和停止；所述的姿态调整控制部分是由单片机最 小系统通过解码接口连接六轴传感器获取转盘机构的水平位置信息，单片机最小系统通过 控制信号输出接口连接调平推杆(23)，根据获取的水平位置信息完成姿态调整；所述的修 枝锯控制部分是单片机最小系统通过限位信号输入接口分别串接行程开关1、行程开关2 获取树枝位置信息，单片机最小系统通过控制信号输出接口连接回转电机(36)、径向推杆 (41)和倾角推杆(51)，根据获取的树枝位置信息调整修枝锯(48)与树枝的位置，完成修枝 维护作业。 00。
36、47 所述的控制方法包括以下步骤： 0048 1)机器人在攀爬过程中，接近树枝时，光电接近开关获取树枝位置信息，通过限位 信号输入接口发送到单片机，单片机控制系统通过控制信号输出接口连接驱动电机(10)， 根据获取的树枝位置信息调整驱动电机(10)的运行，达到树枝位置时，驱动电机(10)停 转，机器人压紧在树干上。 0049 2)机器人遇到树枝，停止上升时，六轴传感器获取转盘机构的水平位置信息，通过 解码接口发送到单片机，单片机控制系统通过控制信号输出接口连接调平推杆(23)，根据 获取的水平位置信息控制调平推杆(23)的伸缩，完成姿态调整。 0050 3)机器人完成姿态调整后，行程开关1获取。
37、树枝位置信息，通过限位信号输入接 口发送到单片机，单片机控制系统通过控制信号输出接口连接回转电机(36)和径向推杆 (41)，根据获取的树枝位置信息调整修枝锯(48)与树枝的位置，带动修枝锯(48)接近树枝 根部位置。 0051 4)修枝锯达到树枝根部位置后，行程开关2获取树枝位置信息，通过限位信号输 入接口发送到单片机，单片机控制系统通过控制信号输出接口连接倾角推杆(51)，根据获 取的树枝位置信息调整修枝锯(48)与树枝的角度，达到最佳修枝角度。 0052 本发明的工作过程如下： 0053 准备阶段：将支撑杆销轴(18)、框架销轴(14)和转盘销轴(32)打开，右支撑杆 (16)、右框架(。
38、15)和右半圆形轨道(31)绕定位销轴(6)旋转，将机器打开，移动机器至目 标树干，将速生林修枝维护机器人套放在目标树干上，锁紧销轴，机器依靠配重箱(1)的重 力压紧树干。 0054 爬升阶段：启动驱动电机(10)，主动齿轮(28)通过驱动链条(27)带动从动齿轮 (26)转动，从而驱动轮(5)带动机器缓慢爬升，根据获取的树枝位置信息，单片机控制驱动 电机(10)的运转和停止。 0055 姿态调整阶段：根据获取的转盘水平信息，单片机控制调平推杆(23)，框架绕连 说 明 书CN 104255317 A 7/7页 10 接杆(25)转动，带动回转机构旋转，调整回转机构与树干的角度，保证回转机构与。
39、树干垂 直。 0056 修枝杀菌阶段：速生林修枝维护机器人爬升到合适高度遇到树枝时，根据获取的 树枝位置信息，单片机控制回转电机(36)工作，带动回转子机构旋转至树枝侧方位置；径 向推杆(41)在光轴(39)的配合下，带动修枝锯(48)接近树枝根部；倾角推杆(51)的伸缩 带动修枝锯(48)绕合页(44)旋转，调整修枝锯(48)与树干的角度；修枝锯(48)高速旋转 锯切，配合回转子机构的旋转，从侧方将锯掉树枝；喷头(47)进行杀菌作业，对树枝切口杀 菌消毒。 说 明 书CN 104255317 A 10 1/5页 11 图1 说 明 书 附 图CN 104255317 A 11 2/5页 12 图2 图3 说 明 书 附 图CN 104255317 A 12 3/5页 13 图4 图5 说 明 书 附 图CN 104255317 A 13 4/5页 14 图6 图7 说 明 书 附 图CN 104255317 A 14 5/5页 15 图8 图9 说 明 书 附 图CN 104255317 A 15 。