專利名稱：智能樹干涂白機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種樹干涂白機(jī)，特別是一種智能樹干涂白機(jī)器人，屬于城市及園林綠化專用設(shè)備相關(guān)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(huán)境，便于管理，更重要的是對樹木越冬起到很好的保護(hù)作用。一是有利防治病蟲害。進(jìn)入冬季各類害蟲如蚜蟲、紅蜘蛛、介殼蟲等會(huì)在樹皮內(nèi)產(chǎn)卵過冬，為降低明年開春各類病蟲害的發(fā)生率，園林部門工作人員會(huì)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(wěn)，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(jìn)行。與此同時(shí)，給樹木樹干涂白也是一項(xiàng)非常勞累的工作，園林部門工作人員經(jīng)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(jī)械化或自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行涂白作業(yè)可以顯著減輕勞動(dòng)強(qiáng)度， 提高涂白作業(yè)的質(zhì)量。為了樹木涂白工作量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低、質(zhì)量差的不足，已經(jīng)提出了各種針對樹木涂白的樹木涂白機(jī)，其中2009年3月11日公告的實(shí)用新型專利ZL200820087383. 0 中提出了一種樹木涂白機(jī)，它包括機(jī)架、自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)和供液系統(tǒng)。在其機(jī)架底部安裝一組萬向輪和車輪，車輪通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)；夾持機(jī)構(gòu)是一種夾持手機(jī)構(gòu)，夾持手機(jī)構(gòu)、 三級滑軌、架臺通過普通螺栓連接在一起，夾持手機(jī)構(gòu)包括T型連桿、第一夾持手、第二夾持手、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和自動(dòng)前后伸縮毛刷組；其自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)包括自動(dòng)升降架、鋼絲、收線盤、收線盤傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電機(jī)，自動(dòng)升降架安裝在機(jī)架上，在自動(dòng)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(jī)構(gòu)上，收線盤與收線盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接；供液系統(tǒng)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(jī)架上， 石灰漿容器內(nèi)安裝泵，泵經(jīng)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(jī)可以進(jìn)行機(jī)械化工作，從而減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高涂白效率和涂白質(zhì)量。但是， 這種樹木涂白機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不方便，不能實(shí)現(xiàn)對樹木的進(jìn)行快速、高效地涂白作業(yè)，此外，因?yàn)椴捎妹涓杀砥みM(jìn)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(fèi)涂料，且涂刷效果不佳。這種樹木涂白機(jī)對不同直徑的樹干進(jìn)行粉刷時(shí)需要配置幾個(gè)級別的毛刷組，需要人工進(jìn)行毛刷組拆裝和置換，使用不夠方便。由于該樹木涂白機(jī)的自動(dòng)化程度不高，也不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，更不能實(shí)現(xiàn)智能化涂白作業(yè)，相比人工涂白的效率提升不太明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種智能樹干涂白機(jī)器人，可以對人行道樹木進(jìn)行快速、 高效地噴涂石灰溶液，顯著提高了工作效率，節(jié)省勞動(dòng)力，智能化程度高，操作簡便。同時(shí)采用機(jī)器人來代替人工進(jìn)行工作是智能化數(shù)字時(shí)代的趨勢所向，而采用噴涂方式進(jìn)行樹干涂
白可以節(jié)省涂料、更加優(yōu)化涂刷效果。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種智能樹干涂白機(jī)器人，包括機(jī)架系統(tǒng)、機(jī)器人行走系統(tǒng)、石灰漿供應(yīng)系統(tǒng)、自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)和為各系統(tǒng)供電的電源，機(jī)架系統(tǒng)包括機(jī)架本體、底盤架和上支架，底盤架設(shè)置于機(jī)架本體的下部，上支架固定設(shè)置于機(jī)架本體的上中部；機(jī)器人行走系統(tǒng)包括安裝于底盤架下的一組行走車輪；石灰漿供應(yīng)系統(tǒng)包括石灰漿儲存箱、與石灰漿儲存箱連接的輸送導(dǎo)管、位于輸送導(dǎo)管末端的噴嘴、輸送泵及泵用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，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(dǎo)管相連通，泵用驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸送泵的被傳動(dòng)軸使其轉(zhuǎn)動(dòng)；自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)包括活動(dòng)夾持臂、升降架、電力驅(qū)動(dòng)裝置、夾持臂開合機(jī)構(gòu)和夾持臂升降機(jī)構(gòu)，夾持臂包括兩個(gè)，夾持臂通過夾持臂開合機(jī)構(gòu)和夾持臂升降機(jī)構(gòu)與升降架活動(dòng)連接，電力驅(qū)動(dòng)裝置包括夾持臂升降電機(jī)和夾持臂開合電機(jī)，夾持臂開合電機(jī)驅(qū)動(dòng)夾持臂開合機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾持臂作開合平移運(yùn)動(dòng)，夾持臂升降電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)夾持臂升降機(jī)構(gòu)牽引夾持臂開合機(jī)構(gòu)作升降平滑運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂作同步升降運(yùn)動(dòng)，噴嘴包括兩組，每組噴嘴分別對應(yīng)設(shè)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(nèi)側(cè)；上述底盤架通過避震器與機(jī)架本體之間彈性連接，底盤架下設(shè)有行走驅(qū)動(dòng)裝置，行走驅(qū)動(dòng)裝置包括伺服電機(jī)和方向控制電機(jī)，伺服電機(jī)通過其延伸輸出軸驅(qū)動(dòng)行走車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，方向控制電機(jī)控制行走車輪的擺動(dòng)角度；升降架為龍門架，龍門架由兩根立柱、一根橫梁、一個(gè)基座和一個(gè)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(shè)置加強(qiáng)筋，自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)還包括夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)和龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)，電力驅(qū)動(dòng)裝置還包括夾持臂俯仰電機(jī)和龍門架推進(jìn)電機(jī)，夾持臂俯仰電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)牽引夾持臂作俯仰運(yùn)動(dòng)，龍門架推進(jìn)電機(jī)通過驅(qū)動(dòng)龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)牽引龍門架作進(jìn)退平移運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂作同步進(jìn)退平移運(yùn)動(dòng)；自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)采用噴涂方式對樹干進(jìn)行涂白，各噴嘴的位置及其噴射方向形成相對應(yīng)的均勻噴射布局；智能樹干涂白機(jī)器人還包括實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)包括機(jī)器人內(nèi)部信息反饋控制系統(tǒng)和機(jī)器人外部信息傳感系統(tǒng)，機(jī)器人內(nèi)部信息反饋控制系統(tǒng)包括對動(dòng)作的行程和角度極限進(jìn)行控制的限位開關(guān)和PLC，限位開關(guān)共包括十路， 其中八路限位開關(guān)均分為四組并分別安裝于夾持臂開合機(jī)構(gòu)、夾持臂升降機(jī)構(gòu)、夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)和龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)中相對靜止的各部件上，限位開關(guān)將龍門架受控行程以及夾持臂的受控行程和受控轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限分別以開關(guān)量形式的信號向PLC輸出，PLC通過分別向夾持臂升降電機(jī)、夾持臂開合電機(jī)、夾持臂俯仰電機(jī)或龍門架推進(jìn)電機(jī)輸出指令對夾持臂的升降、開合及龍門架的進(jìn)退動(dòng)作行程和夾持臂的俯仰角度極限進(jìn)行控制，另外兩路限位開關(guān)分別安裝于底盤架上并將行走車輪的受控?cái)[動(dòng)角度極限和受控行程以開關(guān)量形式的信號向PLC輸出，由PLC通過向方向控制電機(jī)和伺服電機(jī)輸出指令控制行走車輪的擺動(dòng)角度極限和行程，PLC通過向泵用驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)輸送泵將石灰漿通過輸送導(dǎo)管從噴嘴處噴射出去，機(jī)器人外部信息傳感系統(tǒng)包括機(jī)器人視覺感知組件、障礙偵測組件、導(dǎo)向裝置和定位測距裝置，機(jī)器人視覺感知組件包括兩個(gè)攝像頭，攝像頭分別安裝于機(jī)架本體的左側(cè)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(gè)超聲波傳感器，超聲波傳感器分別安裝于機(jī)架本體的左側(cè)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(dǎo)向裝置采用數(shù)字羅盤，數(shù)字羅盤將導(dǎo)航信號向PLC輸出，PLC通過向伺服電機(jī)和方向控制電機(jī)輸出指令對行走車輪的行程和行進(jìn)方向進(jìn)行控制，定位測距裝置包括兩個(gè)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?qū)?yīng)設(shè)置，形成對射布局，激光傳感器將多普勒頻移信號向PLC輸出，PLC通過分別向夾持臂升降電機(jī)、夾持臂開合電機(jī)、夾持臂俯仰電機(jī)或龍門架推進(jìn)電機(jī)輸出指令驅(qū)動(dòng)夾持臂開合機(jī)構(gòu)、夾持臂升降機(jī)構(gòu)、夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)和龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾持臂作升降、開合、俯仰和進(jìn)退運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的夾持臂可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了夾持臂的收放自如，可以減少機(jī)構(gòu)的空間占用。本發(fā)明的控制系統(tǒng)結(jié)合激光傳感器、超聲波傳感器以及視覺處理等功能，使得機(jī)器人具有自動(dòng)行走、定位、檢測并識別樹木以及避障等人工智能，實(shí)現(xiàn)涂白機(jī)工作全過程的智能化。上述龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)包括水平承載滑軌和水平進(jìn)退滑塊座，水平承載滑軌固定設(shè)置于機(jī)架本體上，水平進(jìn)退滑塊座固定設(shè)置于龍門架的輔助支撐座的底部，龍門架推進(jìn)電機(jī)固定在機(jī)架本體上，龍門架推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)水平進(jìn)退滑塊座沿水平承載滑軌作進(jìn)退平移運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂作進(jìn)退運(yùn)動(dòng)；上述夾持臂升降機(jī)構(gòu)包括線性升降導(dǎo)軌和升降滑塊，線性升降導(dǎo)軌固定設(shè)置于龍門架的立柱上，夾持臂升降電機(jī)固定在龍門架的基座上，夾持臂升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降滑塊沿線性升降導(dǎo)軌作升降平滑運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂作升降運(yùn)動(dòng)；上述夾持臂開合機(jī)構(gòu)包括水平懸臂座滑軌和兩個(gè)懸臂座滑塊，水平懸臂座滑軌與線性升降導(dǎo)軌垂直并固定設(shè)置于升降滑塊上，夾持臂開合電機(jī)固定在升降滑塊上，夾持臂開合電機(jī)驅(qū)動(dòng)懸臂座滑塊沿水平懸臂座滑軌作開合平移運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂作開合運(yùn)動(dòng)；上述夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)水平懸臂座滑塊和兩個(gè)懸臂座軸板，夾持臂俯仰電機(jī)固定在水平懸臂座滑塊上，夾持臂分別固定安裝于懸臂座軸板的一端上，靠近懸臂座軸板的另一端部位置處固定設(shè)置有垂直于懸臂座軸板所在平面的短軸，夾持臂俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)懸臂座軸板沿其短軸的軸線定軸轉(zhuǎn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂作俯仰運(yùn)動(dòng)。上述龍門架推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)水平進(jìn)退滑塊座沿水平承載滑軌作進(jìn)退平移運(yùn)動(dòng)采用鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)方式，龍門架推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈條繞在主動(dòng)鏈輪上，鏈條還繞過設(shè)置于機(jī)架本體上的從動(dòng)鏈輪，水平進(jìn)退滑塊座固定連接在鏈條上；上述夾持臂升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)升降滑塊沿線性升降導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)采用鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)方式，夾持臂升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈條繞在主動(dòng)鏈輪上，鏈條還繞過固定設(shè)置于龍門架上的從動(dòng)鏈輪，升降滑塊固定連接在鏈條上；上述夾持臂開合電機(jī)驅(qū)動(dòng)懸臂座滑塊沿水平懸臂座滑軌作開合平移運(yùn)動(dòng)采用齒形帶傳動(dòng)方式，龍門架推進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒形帶還繞過設(shè)置于龍門架上的從動(dòng)帶輪，懸臂座滑塊固定連接在齒形帶上；上述夾持臂俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)夾持臂沿懸臂座軸板所在的平面內(nèi)作俯仰運(yùn)動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)方式，夾持臂俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，懸臂座軸板上設(shè)有與主動(dòng)齒輪相嚙合的從動(dòng)齒輪，從動(dòng)齒輪的傳動(dòng)輸出軸與懸臂座軸板的短軸同軸剛性連接。作為本發(fā)明的改進(jìn)，安裝于上述自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)上的輸送導(dǎo)管部分形成剛性的夾持臂，夾持臂為剛性懸臂管。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，PLC與觸摸屏信號連接，PLC接收來自觸摸屏的控制指令信號的輸入。作為本發(fā)明的更進(jìn)一步改進(jìn)，本發(fā)明智能樹干涂白機(jī)器人可外聯(lián)監(jiān)控中心系統(tǒng)， 監(jiān)控中心系統(tǒng)為遠(yuǎn)端PC，PLC通過無線RS232串口模塊與遠(yuǎn)端PC相連接。作為本發(fā)明的再進(jìn)一步改進(jìn)，上述石灰漿儲存箱內(nèi)設(shè)有過濾網(wǎng)和攪拌器，過濾網(wǎng)安裝于石灰漿儲存箱之內(nèi)，攪拌器安裝于灰漿儲存箱的上方，攪拌器的轉(zhuǎn)軸與專用電機(jī)的輸出軸緊固聯(lián)接，PLC通過向?qū)Ｓ秒姍C(jī)發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)攪拌器的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，攪拌器和灰漿儲存箱與輸送導(dǎo)管的連接的出口分別位于過濾網(wǎng)的兩側(cè)。作為本發(fā)明的又一種進(jìn)一步改進(jìn)，上述石灰漿儲存箱由上下兩個(gè)腔室構(gòu)成，其中上部腔室為石灰儲存箱，其中下部腔室為水儲存箱，水儲存箱通過水泵和輸水管與石灰儲存箱連通，水泵通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)向石灰儲存箱內(nèi)供水。作為本發(fā)明的還有一種進(jìn)一步改進(jìn)，上述機(jī)架本體上設(shè)有配重構(gòu)件。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明智能樹干涂白機(jī)器人可以自動(dòng)沿著人行道行走，并對人行道兩側(cè)的樹木進(jìn)行快
速、高效地噴涂石灰溶液。本發(fā)明結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，在機(jī)械方面，智能樹干涂白機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)件易于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與加工；在控制方面，智能樹干涂白機(jī)器人以PLC作為下位機(jī)的核心控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，同時(shí)，在下位機(jī)也可采用了觸摸屏， 提供手動(dòng)控制模式。上位機(jī)則使用PC機(jī)還可通過無線RS232串口與下位機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控。在控制中還建立了視覺處理系統(tǒng)，利用機(jī)器視覺判別樹木和輪廓提取，攻克了智能識別樹木以及自動(dòng)避障等技術(shù)?？刂葡到y(tǒng)結(jié)合激光傳感器、超聲波傳感器以及視覺處理等功能，使得機(jī)器人具有自動(dòng)行走、定位、檢測并識別樹木以及避障等人工智能，實(shí)現(xiàn)涂白機(jī)工作全過程的智能化。本發(fā)明智能樹干涂白機(jī)器人可以顯著提高了樹干涂白地工作效率，節(jié)省勞動(dòng)力，提高樹干涂白的質(zhì)量。經(jīng)過樹干涂白模擬系統(tǒng)測試，本發(fā)明智能樹干涂白機(jī)器人從尋找樹木到完成對一棵樹木進(jìn)行全方位噴涂的工作不到30秒鐘的時(shí)間，而人工涂刷則至少需要3分鐘，達(dá)到了發(fā)明的目的。


圖1是本發(fā)明智能樹干涂白機(jī)器人第一實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明智能樹干涂白機(jī)器人第一實(shí)施例的自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明智能樹干涂白機(jī)器人第一實(shí)施例的承載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明智能樹干涂白機(jī)器人第二實(shí)施例的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明智能樹干涂白機(jī)器人分級式控制的信號系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
參見圖1至圖3，本發(fā)明為一種智能樹干涂白機(jī)器人，包括機(jī)架系統(tǒng)、機(jī)器人行走系統(tǒng)、 石灰漿供應(yīng)系統(tǒng)、自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)和為各系統(tǒng)供電的電源38，機(jī)架系統(tǒng)包括機(jī)架本體1、 底盤架2和上支架8，底盤架2設(shè)置于機(jī)架本體1的下部，上支架8固定設(shè)置于機(jī)架本體1 的上中部；機(jī)器人行走系統(tǒng)包括安裝于底盤架2下的一組行走車輪6 ；石灰漿供應(yīng)系統(tǒng)包括石灰漿儲存箱7、與石灰漿儲存箱7連接的輸送導(dǎo)管9、位于輸送導(dǎo)管9末端的噴嘴21、輸送泵10及泵用驅(qū)動(dòng)電機(jī)11，石灰漿儲存箱7固定安裝于上支架8上，輸送泵10位于石灰漿儲存箱7之外，輸送泵10的入口通過吸入管與石灰漿儲存箱7相連通，輸送泵10的出口與輸送導(dǎo)管9相連通，泵用驅(qū)動(dòng)電機(jī)11驅(qū)動(dòng)輸送泵10的被傳動(dòng)軸使其轉(zhuǎn)動(dòng)；自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)包括活動(dòng)夾持臂20、升降架、電力驅(qū)動(dòng)裝置、夾持臂開合機(jī)構(gòu)和夾持臂升降機(jī)構(gòu)，夾持臂 20包括兩個(gè)，夾持臂20通過夾持臂開合機(jī)構(gòu)和夾持臂升降機(jī)構(gòu)與升降架活動(dòng)連接，電力驅(qū)動(dòng)裝置包括夾持臂升降電機(jī)14和夾持臂開合電機(jī)15，夾持臂開合電機(jī)15驅(qū)動(dòng)夾持臂開合機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾持臂20作開合平移運(yùn)動(dòng)，夾持臂升降電機(jī)14通過驅(qū)動(dòng)夾持臂升降機(jī)構(gòu)牽引夾持臂開合機(jī)構(gòu)作升降平滑運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂20作同步升降運(yùn)動(dòng)，噴嘴21包括兩組，每組噴嘴21分別對應(yīng)設(shè)置于夾持臂20靠近其自由端的位置處，且每組噴嘴21分別安裝于各夾持臂20的相向內(nèi)側(cè)；底盤架2通過避震器3與機(jī)架本體1之間彈性連接，底盤架2下設(shè)有行走驅(qū)動(dòng)裝置，行走驅(qū)動(dòng)裝置包括伺服電機(jī)4和方向控制電機(jī)5，伺服電機(jī)4通過其延伸輸出軸驅(qū)動(dòng)行走車輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，方向控制電機(jī)5控制行走車輪6的擺動(dòng)角度；升降架為龍門架 22，龍門架22由兩根立柱、一根橫梁、一個(gè)基座和一個(gè)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22的肩寬相等，U形架的兩直臂的端部分別與龍門架22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22的兩根立柱互相垂直，龍門架22的兩根立柱和輔助支撐座之間設(shè)置加強(qiáng)筋18，自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)還包括夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)和龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)，電力驅(qū)動(dòng)裝置還包括夾持臂俯仰電機(jī)17和龍門架推進(jìn)電機(jī)16， 夾持臂俯仰電機(jī)17通過驅(qū)動(dòng)夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)牽引夾持臂20作俯仰運(yùn)動(dòng)，龍門架推進(jìn)電機(jī) 16通過驅(qū)動(dòng)龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)牽引龍門架22作進(jìn)退平移運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂20作同步進(jìn)退平移運(yùn)動(dòng)；自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)采用噴涂方式對樹干進(jìn)行涂白，各噴嘴21的位置及其噴射方向形成相對應(yīng)的均勻噴射布局；智能樹干涂白機(jī)器人還包括實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)包括機(jī)器人內(nèi)部信息反饋控制系統(tǒng)和機(jī)器人外部信息傳感系統(tǒng)，機(jī)器人內(nèi)部信息反饋控制系統(tǒng)包括對動(dòng)作的行程和角度極限進(jìn)行控制的限位開關(guān)36和PLC (37)，限位開關(guān)36 共包括十路，其中八路限位開關(guān)36均分為四組并分別安裝于夾持臂開合機(jī)構(gòu)、夾持臂升降機(jī)構(gòu)、夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)和龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)中相對靜止的各部件上，限位開關(guān)36將龍門架22 受控行程以及夾持臂20的受控行程和受控轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限分別以開關(guān)量形式的信號向PLC (37)輸出，PLC (37)通過分別向夾持臂升降電機(jī)14、夾持臂開合電機(jī)15、夾持臂俯仰電機(jī) 17或龍門架推進(jìn)電機(jī)16輸出指令對夾持臂20的升降、開合及龍門架22的進(jìn)退動(dòng)作行程和夾持臂20的俯仰角度極限進(jìn)行控制，另外兩路限位開關(guān)36分別安裝于底盤架2上并將行走車輪6的受控?cái)[動(dòng)角度極限和受控行程以開關(guān)量形式的信號向PLC (37)輸出，由PLC (37)通過向方向控制電機(jī)5和伺服電機(jī)4輸出指令控制行走車輪6的擺動(dòng)角度極限和行程，PLC (37)通過向泵用驅(qū)動(dòng)電機(jī)11發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)輸送泵10將石灰漿通過輸送導(dǎo)管9從噴嘴21處噴射出去，機(jī)器人外部信息傳感系統(tǒng)包括機(jī)器人視覺感知組件、障礙偵測組件、 導(dǎo)向裝置和定位測距裝置，機(jī)器人視覺感知組件包括兩個(gè)攝像頭33，攝像頭33分別安裝于機(jī)架本體1的左側(cè)和龍門架22的橫梁上，攝像頭33將視頻信號向PLC (37)輸出，障礙偵測組件包括兩個(gè)超聲波傳感器34，超聲波傳感器34分別安裝于機(jī)架本體1的左側(cè)和龍門架22的橫梁上，超聲波傳感器34將障礙檢測信號向PLC (37)輸出，導(dǎo)向裝置采用數(shù)字羅盤35，數(shù)字羅盤35將導(dǎo)航信號向PLC (37)輸出，PLC (37)通過向伺服電機(jī)4和方向控制電機(jī)5輸出指令對行走車輪6的行程和行進(jìn)方向進(jìn)行控制，定位測距裝置包括兩個(gè)激光傳感器23，激光傳感器23分別安裝在靠近夾持臂20自由端的位置處的一組噴嘴21之間的位置處，位于不同夾持臂20上的激光傳感器23相向?qū)?yīng)設(shè)置，形成對射布局，激光傳感器23 將多普勒頻移信號向PLC (37)輸出，PLC (37)通過分別向夾持臂升降電機(jī)14、夾持臂開合電機(jī)15、夾持臂俯仰電機(jī)17或龍門架推進(jìn)電機(jī)16輸出指令驅(qū)動(dòng)夾持臂開合機(jī)構(gòu)、夾持臂升降機(jī)構(gòu)、夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)和龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾持臂20作升降、開合、俯仰和進(jìn)退運(yùn)動(dòng)。 本發(fā)明的水平進(jìn)退滑塊座可以沿水平承載滑軌運(yùn)動(dòng)，從而可以將整個(gè)噴涂部分都收入到儲料與動(dòng)作部分主體框架內(nèi)部的空間中，這樣就可以縮小整個(gè)機(jī)構(gòu)的空間尺寸，便于運(yùn)輸。本發(fā)明采用噴涂方式，可節(jié)省涂料、更加優(yōu)化涂刷效果。本發(fā)明在控制系統(tǒng)中建立了視覺處理系統(tǒng)，利用機(jī)器視覺判別樹木和輪廓提取，攻克了智能識別樹木以及自動(dòng)避障等技術(shù)。其中超聲波傳感器將放置在機(jī)器人的前方和右側(cè)，用來檢測前方和右側(cè)有無障礙物。如果右側(cè)有障礙物時(shí)，機(jī)器將與路邊保持一定的距離直走，當(dāng)無障礙物時(shí)，小車向右打轉(zhuǎn)直至重新檢測到障礙物后繼續(xù)直走。樹檢測激光傳感器檢測是否有樹，如有樹，降低行走速度，同時(shí)發(fā)信號給控制臺，控制臺的監(jiān)控人員根據(jù)機(jī)器左邊的攝像頭判別是樹還是其它東西或者機(jī)器視覺自動(dòng)進(jìn)行判別，若是其它東西，則按跳過按鈕，機(jī)器繼續(xù)前進(jìn)。如是樹，涂白手臂抬起，而后手臂上下移動(dòng)進(jìn)行涂白，結(jié)束后手臂放下，機(jī)器繼續(xù)前進(jìn)。對射傳感器的作用至關(guān)重要，共有四個(gè)，除用來檢測是否有樹外，還用來檢測樹的具體位置和樹的粗細(xì)從而以此來控制涂白手臂的伸縮和開合的大小。數(shù)字羅盤用來判別涂白機(jī)的運(yùn)行方向.使涂白機(jī)除沿路邊行走外，還可以按事先編好的軌跡行走.極限開關(guān)用來限制升降，伸縮， 俯仰，開合等運(yùn)動(dòng)的行程，同時(shí)給出到位信號。對射激光傳感器就可以通過夾持臂的縱橫向的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對樹的全方位定位，龍門架能根據(jù)用以檢測樹木的激光傳感器所傳回的距離信息，進(jìn)行前后的進(jìn)退運(yùn)動(dòng)以調(diào)整機(jī)器人與樹木之間的距離，由夾持臂，噴嘴和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成的機(jī)器人噴涂手臂可根據(jù)對射激光傳感器進(jìn)行張開閉合運(yùn)動(dòng)，來適應(yīng)各類樹木的粗細(xì)。同時(shí)手臂通過升降、俯仰等運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對樹干空間XYZ坐標(biāo)的全方位噴涂。
上述龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)包括水平承載滑軌19和水平進(jìn)退滑塊座M，水平承載滑軌 19固定設(shè)置于機(jī)架本體1上，水平進(jìn)退滑塊座M固定設(shè)置于龍門架22的輔助支撐座的底部，龍門架推進(jìn)電機(jī)16固定在機(jī)架本體1上，龍門架推進(jìn)電機(jī)16驅(qū)動(dòng)水平進(jìn)退滑塊座M 沿水平承載滑軌19作進(jìn)退平移運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂20作進(jìn)退運(yùn)動(dòng)；上述夾持臂升降機(jī)構(gòu)包括線性升降導(dǎo)軌25和升降滑塊沈，線性升降導(dǎo)軌25固定設(shè)置于龍門架22的立柱上， 夾持臂升降電機(jī)14固定在龍門架22的基座上，夾持臂升降電機(jī)14驅(qū)動(dòng)升降滑塊沈沿線性升降導(dǎo)軌25作升降平滑運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂20作升降運(yùn)動(dòng)；上述夾持臂開合機(jī)構(gòu)包括水平懸臂座滑軌27和兩個(gè)懸臂座滑塊觀，水平懸臂座滑軌27與線性升降導(dǎo)軌25垂直并固定設(shè)置于升降滑塊26上，夾持臂開合電機(jī)15固定在升降滑塊沈上，夾持臂開合電機(jī)15 驅(qū)動(dòng)懸臂座滑塊觀沿水平懸臂座滑軌27作開合平移運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂20作開合運(yùn)動(dòng)；上述夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)水平懸臂座滑塊觀和兩個(gè)懸臂座軸板四，夾持臂俯仰電機(jī)17固定在水平懸臂座滑塊觀上，夾持臂20分別固定安裝于懸臂座軸板四的一端上，靠近懸臂座軸板四的另一端部位置處固定設(shè)置有垂直于懸臂座軸板四所在平面的短軸，夾持臂俯仰電機(jī)17驅(qū)動(dòng)懸臂座軸板四沿其短軸的軸線定軸轉(zhuǎn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂20作俯仰運(yùn)動(dòng)。
上述龍門架推進(jìn)電機(jī)16驅(qū)動(dòng)水平進(jìn)退滑塊座M沿水平承載滑軌19作進(jìn)退平移運(yùn)動(dòng)采用鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)方式，龍門架推進(jìn)電機(jī)16驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈條繞在主動(dòng)鏈輪上，鏈條還繞過設(shè)置于機(jī)架本體1上的從動(dòng)鏈輪，水平進(jìn)退滑塊座M固定連接在鏈條上；上述夾持臂升降電機(jī)14驅(qū)動(dòng)升降滑塊沈沿線性升降導(dǎo)軌25作升降運(yùn)動(dòng)采用鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)方式，夾持臂升降電機(jī)14驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪32轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈條31繞在主動(dòng)鏈輪32上，鏈條31還繞過固定設(shè)置于龍門架22上的從動(dòng)鏈輪30，升降滑塊沈固定連接在鏈條31上；上述夾持臂開合電機(jī) 15驅(qū)動(dòng)懸臂座滑塊觀沿水平懸臂座滑軌27作開合平移運(yùn)動(dòng)采用齒形帶傳動(dòng)方式，龍門架推進(jìn)電機(jī)16驅(qū)動(dòng)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒形帶還繞過設(shè)置于龍門架22上的從動(dòng)帶輪，懸臂座滑塊 28固定連接在齒形帶上；上述夾持臂俯仰電機(jī)17驅(qū)動(dòng)夾持臂20沿懸臂座軸板四所在的平面內(nèi)作俯仰運(yùn)動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)方式，夾持臂俯仰電機(jī)17驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，懸臂座軸板四上設(shè)有與主動(dòng)齒輪12相嚙合的從動(dòng)齒輪13，從動(dòng)齒輪13的傳動(dòng)輸出軸與懸臂座軸板 29的短軸同軸剛性連接。夾持臂可以在懸臂座滑塊的帶動(dòng)下沿水平懸臂座滑軌滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)懸臂管的橫向運(yùn)動(dòng)。夾持臂也可以在上下鏈輪的帶動(dòng)下沿龍門架上的導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)懸臂管的縱向運(yùn)動(dòng)。上述八路限位開關(guān)36可分別安裝于水平承載滑軌19、水平懸臂座滑軌27和線性升降導(dǎo)軌25靠近端部的位置處以及懸臂座滑塊28上。車輪在電機(jī)帶動(dòng)下做前進(jìn)和差動(dòng)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，配合各車輪的獨(dú)立避震彈簧系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能樹干涂白機(jī)器人的全地形行駛。本本發(fā)明智能樹干涂白機(jī)器人可以自動(dòng)沿著人行道行走，并對人行道樹木進(jìn)行快速、高效地噴涂石灰溶液。實(shí)施例二
本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下
參見圖4，安裝于自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)上的輸送導(dǎo)管9部分形成剛性的夾持臂20，夾持臂 20為剛性懸臂管。上述PLC (37)與觸摸屏信號連接，PLC (37)接收來自觸摸屏的控制指令信號的輸入。參見圖5，上述智能樹干涂白機(jī)器人外聯(lián)監(jiān)控中心系統(tǒng)，監(jiān)控中心系統(tǒng)為遠(yuǎn)端PC (40),PLC (37)通過無線RS232串口模塊39與遠(yuǎn)端PC (40)相連接。本發(fā)明智能樹干涂白機(jī)器人還可采用分級式控制的信號系統(tǒng)，以PLC作為下位機(jī)的核心控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，結(jié)合激光傳感器、超聲波傳感器以及視覺處理等功能，使得機(jī)器人能自動(dòng)行走、定位、檢測并識別樹木、以及避障等人工智能，實(shí)現(xiàn)涂白機(jī)工作全過程的智能化。同時(shí)， 在下位機(jī)也適用了觸目屏控制技術(shù)，提供手動(dòng)控制。上位機(jī)則使用PC機(jī)通過無線RS232串口與下位機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控?？蛇x用松下公司的FP Σ系列的PLC作為下位機(jī)的控制核心與負(fù)責(zé)上位控制的PC機(jī)實(shí)現(xiàn)全程實(shí)時(shí)監(jiān)控。本發(fā)明在控制方面結(jié)合機(jī)電一體化技術(shù)，除了以PLC作為下位機(jī)的核心控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，同時(shí)，在下位機(jī)也采用了觸摸屏，提供手動(dòng)控制。上述石灰漿儲存箱7內(nèi)設(shè)有過濾網(wǎng)和攪拌器，過濾網(wǎng)安裝于石灰漿儲存箱7之內(nèi)， 攪拌器安裝于灰漿儲存箱7的上方，攪拌器的轉(zhuǎn)軸與專用電機(jī)的輸出軸緊固聯(lián)接，PLC (37) 通過向?qū)Ｓ秒姍C(jī)發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)攪拌器的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，攪拌器和灰漿儲存箱7與輸送導(dǎo)管9的連接的出口分別位于過濾網(wǎng)的兩側(cè)。上述石灰漿儲存箱7由上下兩個(gè)腔室構(gòu)成，其中上部腔室為石灰儲存箱，其中下部腔室為水儲存箱，水儲存箱通過水泵和輸水管與石灰儲存箱連通，水泵通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)向石灰儲存箱內(nèi)供水。上支架部分可分成兩個(gè)獨(dú)立空間，下面部分用于存放水箱，上面部分用于存放石灰。噴涂時(shí)，下部的水由電機(jī)帶動(dòng)被抽到上面的石灰缸內(nèi)，與石灰混合后用于噴涂，這樣可以節(jié)省石灰的用量。上述機(jī)架本體1上設(shè)有配重構(gòu)件，以保證整個(gè)機(jī)架工作時(shí)的平衡穩(wěn)定狀態(tài)。以上結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的作出多種變化。如果電機(jī)14、15、16、17分別安裝在其他位置實(shí)現(xiàn)對夾持臂開合機(jī)構(gòu)、夾持臂升降機(jī)構(gòu)、夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)和龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)都在此發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，如果夾持臂20作升降、開合、俯仰和進(jìn)退運(yùn)動(dòng)采用其他傳動(dòng)方式，比如，夾持臂20作升降運(yùn)動(dòng)采用齒輪齒條傳動(dòng)，夾持臂20作開合和進(jìn)退運(yùn)動(dòng)采用鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)或齒輪齒條傳動(dòng)，夾持臂20作俯仰運(yùn)動(dòng)采用齒形帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)或者電機(jī)直接連接夾持臂20 的旋轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)以及夾持臂20作升降、開合、俯仰和進(jìn)退運(yùn)動(dòng)采用氣動(dòng)或液壓傳動(dòng)方式，皆在此發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種智能樹干涂白機(jī)器人，包括機(jī)架系統(tǒng)、機(jī)器人行走系統(tǒng)、石灰漿供應(yīng)系統(tǒng)、自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)和為所述各系統(tǒng)供電的電源(38)，其特征在于a.所述機(jī)架系統(tǒng)包括機(jī)架本體(1)、底盤架(2)和上支架(8)，所述底盤架(2)設(shè)置于所述機(jī)架本體(1)的下部，所述上支架(8)固定設(shè)置于所述機(jī)架本體(1)的上中部；b.所述機(jī)器人行走系統(tǒng)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(yīng)系統(tǒng)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(dǎo)管(9)、位于輸送導(dǎo)管(9)末端的噴嘴(21)、輸送泵(10)及泵用驅(qū)動(dòng)電機(jī)(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(dǎo)管(9 )相連通，所述泵用驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11)驅(qū)動(dòng)所述輸送泵(10 )的被傳動(dòng)軸使其轉(zhuǎn)動(dòng)；d.所述自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)包括活動(dòng)夾持臂(20)、升降架、電力驅(qū)動(dòng)裝置、夾持臂開合機(jī)構(gòu)和夾持臂升降機(jī)構(gòu)，所述夾持臂(20 )包括兩個(gè)，所述夾持臂(20 )通過夾持臂開合機(jī)構(gòu)和夾持臂升降機(jī)構(gòu)與升降架活動(dòng)連接，所述電力驅(qū)動(dòng)裝置包括夾持臂升降電機(jī)(14)和夾持臂開合電機(jī)(15)，所述夾持臂開合電機(jī)(15)驅(qū)動(dòng)夾持臂開合機(jī)構(gòu)帶動(dòng)夾持臂(20)作開合平移運(yùn)動(dòng)，所述夾持臂升降電機(jī)(14)通過驅(qū)動(dòng)夾持臂升降機(jī)構(gòu)牽引夾持臂開合機(jī)構(gòu)作升降平滑運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂(20)作同步升降運(yùn)動(dòng)，所述噴嘴(21)包括兩組，每組所述噴嘴(21)分別對應(yīng)設(shè)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(nèi)側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能樹干涂白機(jī)器人，其特征在于所述底盤架(2)通過避震器(3)與機(jī)架本體(1)之間彈性連接，所述底盤架(2)下設(shè)有行走驅(qū)動(dòng)裝置，所述行走驅(qū)動(dòng)裝置包括伺服電機(jī)(4)和方向控制電機(jī)(5)，所述伺服電機(jī)(4)通過其延伸輸出軸驅(qū)動(dòng)所述行走車輪(6 )轉(zhuǎn)動(dòng)，所述方向控制電機(jī)(5 )控制所述行走車輪(6 )的擺動(dòng)角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能樹干涂白機(jī)器人，其特征在于所述升降架為龍門架(22)，所述龍門架(22)由兩根立柱、一根橫梁、一個(gè)基座和一個(gè)輔助支撐座組成，所述橫梁與所述兩根立柱的頂端固定連接，所述基座與所述兩根立柱的底端固定連接，所述輔助支撐座為U形架，所述U形架的開口寬度與所述龍門架(22)的肩寬相等，所述U形架的兩直臂的端部分別與所述龍門架(22)的兩根立柱的中部偏下部位固定連接并形成輔助支撐座， 所述U形架的兩直臂分別與所述龍門架(22)的兩根立柱互相垂直，所述龍門架(22)的兩根立柱和所述輔助支撐座之間設(shè)置加強(qiáng)筋(18)，所述自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)還包括夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)和龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)，所述電力驅(qū)動(dòng)裝置還包括夾持臂俯仰電機(jī)(17)和龍門架推進(jìn)電機(jī) (16)，所述夾持臂俯仰電機(jī)(17)通過驅(qū)動(dòng)夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)牽引夾持臂(20)作俯仰運(yùn)動(dòng)，所述龍門架推進(jìn)電機(jī)(16 )通過驅(qū)動(dòng)所述龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)牽弓丨龍門架(22 )作進(jìn)退平移運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)所述夾持臂(20)作同步進(jìn)退平移運(yùn)動(dòng)；所述噴嘴(21)的位置及其噴射方向形成相對應(yīng)的均勻噴射布局。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能樹干涂白機(jī)器人，其特征在于還包括一個(gè)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，所述實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)包括一個(gè)機(jī)器人內(nèi)部信息反饋控制系統(tǒng)和一個(gè)機(jī)器人外部信息傳感系統(tǒng)，所述機(jī)器人內(nèi)部信息反饋控制系統(tǒng)包括對動(dòng)作的行程和角度極限進(jìn)行控制的限位開關(guān)(36)和PLC (37)，所述限位開關(guān)(36)共包括十路，其中八路所述限位開關(guān)(36)均分為四組并分別安裝于所述夾持臂開合機(jī)構(gòu)、夾持臂升降機(jī)構(gòu)、夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)和龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)中相對靜止的各部件上，所述限位開關(guān)(36)將所述龍門架(22)受控行程以及所述夾持臂(20)的受控行程和受控轉(zhuǎn)動(dòng)角度極限分別以開關(guān)量形式的信號向PLC (37)輸出，所述 PLC (37)通過分別向夾持臂升降電機(jī)(14)、夾持臂開合電機(jī)(15)、夾持臂俯仰電機(jī)(17)或龍門架推進(jìn)電機(jī)(16)輸出指令對所述夾持臂(20)的升降、開合及所述龍門架(22)的進(jìn)退動(dòng)作行程和所述夾持臂(20)的俯仰角度極限進(jìn)行控制，另外兩路所述限位開關(guān)(36)分別安裝于所述底盤架(2)上并將所述行走車輪(6)的受控?cái)[動(dòng)角度極限和受控行程以開關(guān)量形式的信號向PLC (37)輸出，由PLC (37)通過向方向控制電機(jī)(5)和伺服電機(jī)(4)輸出指令控制所述行走車輪(6)的擺動(dòng)角度極限和行程，所述PLC (37)通過向泵用驅(qū)動(dòng)電機(jī)(11) 發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)所述輸送泵(10 )將石灰漿通過輸送導(dǎo)管(9 )從噴嘴(21)處噴射出去，所述機(jī)器人外部信息傳感系統(tǒng)包括機(jī)器人視覺感知組件、障礙偵測組件、導(dǎo)向裝置和定位測距裝置，所述機(jī)器人視覺感知組件包括兩個(gè)攝像頭(33)，所述攝像頭(33)分別安裝于所述機(jī)架本體(1)的左側(cè)和所述龍門架(22)的橫梁上，所述攝像頭(33)將視頻信號向PLC (37)輸出，所述障礙偵測組件包括兩個(gè)超聲波傳感器(34)，所述超聲波傳感器(34)分別安裝于所述機(jī)架本體(1)的左側(cè)和所述龍門架(22)的橫梁上，所述超聲波傳感器(34)將障礙檢測信號向PLC (37)輸出，所述導(dǎo)向裝置采用數(shù)字羅盤(35)，所述數(shù)字羅盤(35)將導(dǎo)航信號向 PLC (37)輸出，所述PLC (37)通過向伺服電機(jī)(4)和方向控制電機(jī)(5)輸出指令對行走車輪(6)的行程和行進(jìn)方向進(jìn)行控制，所述定位測距裝置包括兩個(gè)激光傳感器(23)，所述激光傳感器(23)分別安裝在靠近所述夾持臂(20)自由端的位置處的一組噴嘴(21)之間的位置處，位于不同夾持臂(20)上的激光傳感器(23)相向?qū)?yīng)設(shè)置，形成對射布局，所述激光傳感器(23)將多普勒頻移信號向PLC (37)輸出，所述PLC (37)通過分別向所述夾持臂升降電機(jī)(14)、夾持臂開合電機(jī)(15)、夾持臂俯仰電機(jī)(17)或龍門架推進(jìn)電機(jī)(16)輸出指令驅(qū)動(dòng)夾持臂開合機(jī)構(gòu)、夾持臂升降機(jī)構(gòu)、夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)和龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述夾持臂(20)作升降、開合、俯仰和進(jìn)退運(yùn)動(dòng)。
5. 5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能樹干涂白機(jī)器人，其特征在于所述龍門架進(jìn)退機(jī)構(gòu)包括水平承載滑軌(19)和水平進(jìn)退滑塊座(24)，所述水平承載滑軌(19)固定設(shè)置于所述機(jī)架本體(1)上，所述水平進(jìn)退滑塊座(24)固定設(shè)置于所述龍門架(22)的輔助支撐座的底部，所述龍門架推進(jìn)電機(jī)(16)固定在所述機(jī)架本體(1)上，所述龍門架推進(jìn)電機(jī)(16)驅(qū)動(dòng)水平進(jìn)退滑塊座(24 )沿水平承載滑軌(19 )作進(jìn)退平移運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂(20 )作進(jìn)退運(yùn)動(dòng)；所述夾持臂升降機(jī)構(gòu)包括線性升降導(dǎo)軌(25)和升降滑塊(26)，所述線性升降導(dǎo)軌 (25)固定設(shè)置于所述龍門架(22)的立柱上，所述夾持臂升降電機(jī)(14)固定在所述龍門架 (22)的基座上，所述夾持臂升降電機(jī)(14)驅(qū)動(dòng)升降滑塊(26)沿線性升降導(dǎo)軌(25)作升降平滑運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂(20)作升降運(yùn)動(dòng)；所述夾持臂開合機(jī)構(gòu)包括水平懸臂座滑軌(27)和兩個(gè)懸臂座滑塊(28)，所述水平懸臂座滑軌(27)與所述線性升降導(dǎo)軌(25)垂直并固定設(shè)置于所述升降滑塊(26)上，所述夾持臂開合電機(jī)(15)固定在所述升降滑塊(26)上，所述夾持臂開合電機(jī)(15)驅(qū)動(dòng)懸臂座滑塊(28)沿水平懸臂座滑軌(27)作開合平移運(yùn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂(20)作開合運(yùn)動(dòng)；所述夾持臂俯仰機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)水平懸臂座滑塊(28)和兩個(gè)懸臂座軸板(29)，所述夾持臂俯仰電機(jī)(17)固定在所述水平懸臂座滑塊(28)上，所述夾持臂(20)分別固定安裝于所述懸臂座軸板(29)的一端上，靠近所述懸臂座軸板(29)的另一端部位置處固定設(shè)置有垂直于所述懸臂座軸板(29)所在平面的短軸，所述夾持臂俯仰電機(jī)(17)驅(qū)動(dòng)所述懸臂座軸板(29)沿其短軸的軸線定軸轉(zhuǎn)動(dòng)并進(jìn)而帶動(dòng)夾持臂(20)作俯仰運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能樹干涂白機(jī)器人，其特征在于所述龍門架推進(jìn)電機(jī) (16)驅(qū)動(dòng)水平進(jìn)退滑塊座(24)沿水平承載滑軌(19)作進(jìn)退平移運(yùn)動(dòng)采用鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)方式， 所述龍門架推進(jìn)電機(jī)(16)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈條繞在主動(dòng)鏈輪上，所述鏈條還繞過設(shè)置于所述機(jī)架本體(1)上的從動(dòng)鏈輪，所述水平進(jìn)退滑塊座(24)固定連接在所述鏈條上；所述夾持臂升降電機(jī)(14)驅(qū)動(dòng)升降滑塊(26)沿線性升降導(dǎo)軌(25)作升降運(yùn)動(dòng)采用鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)方式，所述夾持臂升降電機(jī)(14)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪(32)轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈條(31)繞在主動(dòng)鏈輪 (32)上，所述鏈條(31)還繞過固定設(shè)置于所述龍門架(22)上的從動(dòng)鏈輪(30)，所述升降滑塊(26)固定連接在所述鏈條(31)上；所述夾持臂開合電機(jī)(15 )驅(qū)動(dòng)懸臂座滑塊(28 )沿水平懸臂座滑軌(27 )作開合平移運(yùn)動(dòng)采用齒形帶傳動(dòng)方式，所述龍門架推進(jìn)電機(jī)(16)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述齒形帶還繞過設(shè)置于所述龍門架(22)上的從動(dòng)帶輪，所述懸臂座滑塊(28)固定連接在所述齒形帶上；所述夾持臂俯仰電機(jī)(17)驅(qū)動(dòng)夾持臂(20)沿懸臂座軸板(29)所在的平面內(nèi)作俯仰運(yùn)動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)方式，所述夾持臂俯仰電機(jī)(17)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪(12)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述懸臂座軸板 (29)上設(shè)有與所述主動(dòng)齒輪(12)相嚙合的從動(dòng)齒輪(13)，所述從動(dòng)齒輪(13)的傳動(dòng)輸出軸與所述懸臂座軸板(29)的短軸同軸剛性連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能樹干涂白機(jī)器人，其特征在于安裝于所述自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)上的所述輸送導(dǎo)管(9)部分形成剛性的夾持臂(20)，所述夾持臂(20)為剛性懸臂管。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能樹干涂白機(jī)器人，其特征在于所述PLC(37)與觸摸屏信號連接，PLC (37)接收來自所述觸摸屏的控制指令信號的輸入；所述智能樹干涂白機(jī)器人外聯(lián)監(jiān)控中心系統(tǒng)，所述監(jiān)控中心系統(tǒng)為遠(yuǎn)端PC (40)，所述 PLC (37)通過無線RS232串口模塊(39)與所述遠(yuǎn)端PC (40)相連接；根據(jù)權(quán)利要求4或8所述的智能樹干涂白機(jī)器人，其特征在于所述石灰漿儲存箱(7) 內(nèi)設(shè)有過濾網(wǎng)和攪拌器，所述過濾網(wǎng)安裝于所述石灰漿儲存箱(7)之內(nèi)，所述攪拌器安裝于所述灰漿儲存箱(7)的上方，所述攪拌器的轉(zhuǎn)軸與專用電機(jī)的輸出軸緊固聯(lián)接，所述PLC (37)通過向?qū)Ｓ秒姍C(jī)發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)攪拌器的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述攪拌器和所述灰漿儲存箱(7) 與所述輸送導(dǎo)管(9)的連接的出口分別位于所述過濾網(wǎng)的兩側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能樹干涂白機(jī)器人，其特征在于所述石灰漿儲存箱(7) 由上下兩個(gè)腔室構(gòu)成，其中上部腔室為石灰儲存箱，其中下部腔室為水儲存箱，所述水儲存箱通過水泵和輸水管與所述石灰儲存箱連通，所述水泵通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)向所述石灰儲存箱內(nèi)供水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能樹干涂白機(jī)器人，屬于城市及園林綠化專用設(shè)備相關(guān)領(lǐng)域。智能樹干涂白機(jī)器人包括機(jī)架系統(tǒng)、機(jī)器人行走系統(tǒng)、石灰漿供應(yīng)系統(tǒng)、自動(dòng)涂白執(zhí)行系統(tǒng)、實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，采用噴涂方式對樹干進(jìn)行涂白，該機(jī)器人可以自動(dòng)沿著人行道行走，并對人行道樹木進(jìn)行快速、高效地噴涂石灰溶液。在實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)中采用了數(shù)字羅盤、激光傳感器及視覺系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)樹干的半自動(dòng)搜索以及樹干自動(dòng)定位，并采用超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障，并實(shí)現(xiàn)以PC機(jī)和PLC進(jìn)行全程實(shí)時(shí)監(jiān)控。本發(fā)明智能樹干涂白機(jī)器人節(jié)省涂料、更加優(yōu)化涂刷效果，使機(jī)器人全自動(dòng)地沿著人行道對樹木進(jìn)行涂白工作，在提高了工作效率的同時(shí)，節(jié)省勞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)智能控制和綠色環(huán)衛(wèi)的目標(biāo)。
文檔編號B05B13/04GK102151634SQ20111004890
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者李喆, 李居峰, 楊浩 申請人:上海大學(xué)