智能樹干涂白機器人制造技術

本發明專利技術公開了一種智能樹干涂白機器人，屬于城市及園林綠化專用設備相關領域。智能樹干涂白機器人包括機架系統、機器人行走系統、石灰漿供應系統、自動涂白執行系統、實時檢測系統，采用噴涂方式對樹干進行涂白，該機器人可以自動沿著人行道行走，并對人行道樹木進行快速、高效地噴涂石灰溶液。在實時檢測系統中采用了數字羅盤、激光傳感器及視覺系統來實現樹干的半自動搜索以及樹干自動定位，并采用超聲波傳感器實現自動避障，并實現以PC機和PLC進行全程實時監控。本發明專利技術智能樹干涂白機器人節省涂料、更加優化涂刷效果，使機器人全自動地沿著人行道對樹木進行涂白工作，在提高了工作效率的同時，節省勞動力，實現智能控制和綠色環衛的目標。

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.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種樹干涂白機，特別是一種智能樹干涂白機器人，屬于城市及園林綠化專用設備相關領域。
技術介紹
隨著綠化覆蓋面積越來越大，每逢秋末冬初，為了讓樹木安全過冬，隨處可以看到園林部門工作人員十分忙碌地給樹木涂白。給樹木樹干涂白，不僅美化園林環境，便于管理，更重要的是對樹木越冬起到很好的保護作用。一是有利防治病蟲害。進入冬季各類害蟲如蚜蟲、紅蜘蛛、介殼蟲等會在樹皮內產卵過冬，為降低明年開春各類病蟲害的發生率，園林部門工作人員會配制藥液，用水、生石灰、硫磺、食鹽按照比例熬制成石硫合劑，將樹干自根部起1. 2米處涂抹石硫合劑，以殺滅藏在樹皮中的越冬害蟲及蟲卵。二是有效防止樹木凍傷。 涂白后樹干白天與夜晚溫度變化比較平穩，朝陽面和背陽面溫差縮小，避免樹皮凍裂，減少凍害，確保樹木成活。涂白最好在樹落葉至次年出葉前進行。與此同時，給樹木樹干涂白也是一項非常勞累的工作，園林部門工作人員經常需要在露天頂著烈日，克服藥物的刺鼻氣味給樹木樹干涂白。因此，采用機械化或自動化設備進行涂白作業可以顯著減輕勞動強度， 提高涂白作業的質量。為了樹木涂白工作量大、勞動強度高、效率低、質量差的不足，已經提出了各種針對樹木涂白的樹木涂白機，其中2009年3月11日公告的技術專利ZL200820087383. 0 中提出了一種樹木涂白機，它包括機架、自動升降機構、夾持機構和供液系統。在其機架底部安裝一組萬向輪和車輪，車輪通過電機驅動；夾持機構是一種夾持手機構，夾持手機構、 三級滑軌、架臺通過普通螺栓連接在一起，夾持手機構包括T型連桿、第一夾持手、第二夾持手、驅動電機和自動前后伸縮毛刷組；其自動升降機構包括自動升降架、鋼絲、收線盤、收線盤傳動機構和電機，自動升降架安裝在機架上，在自動升降架的上端安裝滑輪，鋼絲穿過滑輪，鋼絲卷在收線盤上，鋼絲的端部固定安裝在夾持機構上，收線盤與收線盤驅動機構連接；供液系統包括石灰漿容器、輸液管和安裝在毛刷上的噴頭，石灰漿容器安裝在機架上， 石灰漿容器內安裝泵，泵經輸液管與噴頭連接，小功率泵將石灰水通過輸液管輸送到噴頭。 該樹木涂白機可以進行機械化工作，從而減輕勞動強度，提高涂白效率和涂白質量。但是， 這種樹木涂白機的機械結構復雜、操作不方便，不能實現對樹木的進行快速、高效地涂白作業，此外，因為采用毛刷對樹干表皮進行粉刷，不容易做到平均厚度涂白，對樹干表皮凹凸不平的地方很難涂刷均勻，而且浪費涂料，且涂刷效果不佳。這種樹木涂白機對不同直徑的樹干進行粉刷時需要配置幾個級別的毛刷組，需要人工進行毛刷組拆裝和置換，使用不夠方便。由于該樹木涂白機的自動化程度不高，也不能實現遠程監控，更不能實現智能化涂白作業，相比人工涂白的效率提升不太明顯。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種智能樹干涂白機器人，可以對人行道樹木進行快速、 高效地噴涂石灰溶液，顯著提高了工作效率，節省勞動力，智能化程度高，操作簡便。同時采用機器人來代替人工進行工作是智能化數字時代的趨勢所向，而采用噴涂方式進行樹干涂白可以節省涂料、更加優化涂刷效果。 為達到上述目的，本專利技術采用下述技術方案一種智能樹干涂白機器人，包括機架系統、機器人行走系統、石灰漿供應系統、自動涂白執行系統和為各系統供電的電源，機架系統包括機架本體、底盤架和上支架，底盤架設置于機架本體的下部，上支架固定設置于機架本體的上中部；機器人行走系統包括安裝于底盤架下的一組行走車輪；石灰漿供應系統包括石灰漿儲存箱、與石灰漿儲存箱連接的輸送導管、位于輸送導管末端的噴嘴、輸送泵及泵用驅動電機，石灰漿儲存箱固定安裝于上支架上，輸送泵位于石灰漿儲存箱之外，輸送泵的入口通過吸入管與石灰漿儲存箱相連通，輸送泵的出口與輸送導管相連通，泵用驅動電機驅動輸送泵的被傳動軸使其轉動；自動涂白執行系統包括活動夾持臂、升降架、電力驅動裝置、夾持臂開合機構和夾持臂升降機構，夾持臂包括兩個，夾持臂通過夾持臂開合機構和夾持臂升降機構與升降架活動連接，電力驅動裝置包括夾持臂升降電機和夾持臂開合電機，夾持臂開合電機驅動夾持臂開合機構帶動夾持臂作開合平移運動，夾持臂升降電機通過驅動夾持臂升降機構牽引夾持臂開合機構作升降平滑運動并進而帶動夾持臂作同步升降運動，噴嘴包括兩組，每組噴嘴分別對應設置于夾持臂靠近其自由端的位置處，且每組噴嘴分別安裝于各夾持臂的相向內側；上述底盤架通過避震器與機架本體之間彈性連接，底盤架下設有行走驅動裝置，行走驅動裝置包括伺服電機和方向控制電機，伺服電機通過其延伸輸出軸驅動行走車輪轉動，方向控制電機控制行走車輪的擺動角度；升降架為龍門架，龍門架由兩根立柱、一根橫梁、一個基座和一個輔助支撐座組成，橫梁與兩根立柱的頂端固定連接，基座與兩根立柱的底端固定連接，輔助支撐座為U形架，U形架的開口寬度與龍門架的肩寬相等，U形架的兩直臂的端部分別與龍門架的兩根立柱的中部偏下部位固定連接并形成輔助支撐座，U形架的兩直臂分別與龍門架的兩根立柱互相垂直，龍門架的兩根立柱和輔助支撐座之間設置加強筋，自動涂白執行系統還包括夾持臂俯仰機構和龍門架進退機構，電力驅動裝置還包括夾持臂俯仰電機和龍門架推進電機，夾持臂俯仰電機通過驅動夾持臂俯仰機構牽引夾持臂作俯仰運動，龍門架推進電機通過驅動龍門架進退機構牽引龍門架作進退平移運動并進而帶動夾持臂作同步進退平移運動；自動涂白執行系統采用噴涂方式對樹干進行涂白，各噴嘴的位置及其噴射方向形成相對應的均勻噴射布局；智能樹干涂白機器人還包括實時檢測系統，實時檢測系統包括機器人內部信息反饋控制系統和機器人外部信息傳感系統，機器人內部信息反饋控制系統包括對動作的行程和角度極限進行控制的限位開關和PLC，限位開關共包括十路， 其中八路限位開關均分為四組并分別安裝于夾持臂開合機構、夾持臂升降機構、夾持臂俯仰機構和龍門架進退機構中相對靜止的各部件上，限位開關將龍門架受控行程以及夾持臂的受控行程和受控轉動角度極限分別以開關量形式的信號向PLC輸出，PLC通過分別向夾持臂升降電機、夾持臂開合電機、夾持臂俯仰電機或龍門架推進電機輸出指令對夾持臂的升降、開合及龍門架的進退動作行程和夾持臂的俯仰角度極限進行控制，另外兩路限位開關分別安裝于底盤架上并將行走車輪的受控擺動角度極限和受控行程以開關量形式的信號向PLC輸出，由PLC通過向方向控制電機和伺服電機輸出指令控制行走車輪的擺動角度極限和行程，PLC通過向泵用驅動電機發出指令驅動輸送泵將石灰漿通過輸送導管從噴嘴處噴射出去，機器人外部信息傳感系統包括機器人視覺感知組件、障礙偵測組件、導向裝置和定位測距裝置，機器人視覺感知組件包括兩個攝像頭，攝像頭分別安裝于機架本體的左側和龍門架的橫梁上，攝像頭將視頻信號向PLC輸出，障礙偵測組件包括兩個超聲波傳感器，超聲波傳感器分別安裝于機架本體的左側和龍門架的橫梁上，超聲波傳感器將障礙檢測信號向PLC輸出，導向裝置采用數字羅盤，數字羅盤將導航信號向PLC輸出，PLC通過向伺服電機和方向控制電機輸出指令對行走車輪的行程和行進方向進行控制，定位測距裝置包括兩個激光傳感器，激光傳感器分別安裝在靠近夾持臂自由端的位置處的一組噴嘴之間的位置處，位于不同夾持臂上的激光傳感器相向對應設置，形成對射布局，激光傳感器將多普勒頻移信號向PLC輸出本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．　一種智能樹干涂白機器人，包括機架系統、機器人行走系統、石灰漿供應系統、自動涂白執行系統和為所述各系統供電的電源（３８），其特征在于：ａ．所述機架系統包括機架本體（１）、底盤架（２）和上支架（８），所述底盤架（２）設置于所述機架本體（１）的下部，所述上支架（８）固定設置于所述機架本體（１）的上中部；ｂ．所述機器人行走系統包括安裝于所述底盤架（２）下的一組行走車輪（６）；ｃ．所述石灰漿供應系統包括石灰漿儲存箱（７）、與所述石灰漿儲存箱（７）連接的輸送導管（９）、位于輸送導管（９）末端的噴嘴（２１）、輸送泵（１０）及泵用驅動電機（１１），所述石灰漿儲存箱（７）固定安裝于所述上支架（８）上，所述輸送泵（１０）位于所述石灰漿儲存箱（７）之外，所述輸送泵（１０）的入口通過吸入管與所述石灰漿儲存箱（７）相連通，所述輸送泵（１０）的出口與所述輸送導管（９）相連通，所述泵用驅動電機（１１）驅動所述輸送泵（１０）的被傳動軸使其轉動；ｄ．所述自動涂白執行系統包括活動夾持臂（２０）、升降架、電力驅動裝置、夾持臂開合機構和夾持臂升降機構，所述夾持臂（２０）包括兩個，所述夾持臂（２０）通過夾持臂開合機構和夾持臂升降機構與升降架活動連接，所述電力驅動裝置包括夾持臂升降電機（１４）和夾持臂開合電機（１５），所述夾持臂開合電機（１５）驅動夾持臂開合機構帶動夾持臂（２０）作開合平移運動，所述夾持臂升降電機（１４）通過驅動夾持臂升降機構牽引夾持臂開合機構作升降平滑運動并進而帶動夾持臂（２０）作同步升降運動，所述噴嘴（２１）包括兩組，每組所述噴嘴（２１）分別對應設置于所述夾持臂（２０）靠近其自由端的位置處，且每組所述噴嘴（２１）分別安裝于所述各夾持臂（２０）的相向內側。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李喆，楊浩，李居峰，
申請(專利權)人：上海大學，
類型：發明
國別省市：31