一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人，屬于農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域。其特征包括:夾持機(jī)構(gòu)、切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置和切割軌跡控制機(jī)構(gòu)。夾持機(jī)構(gòu)由旋轉(zhuǎn)塊和支撐桿組成；切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由帶刻度的旋轉(zhuǎn)盤(pán)和可移動(dòng)定位輪及刀架組成；動(dòng)力由步進(jìn)電機(jī)提供；切割軌跡控制機(jī)構(gòu)包括上下環(huán)形軌道及小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和絲杠螺母機(jī)構(gòu)。該自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人通過(guò)夾持機(jī)構(gòu)使其夾緊在橡膠樹(shù)上，利用切割軌跡控制機(jī)構(gòu)使切割軌跡成螺線(xiàn)形，并借助絲杠螺母實(shí)現(xiàn)換行切割，最后利用切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)那懈钌疃?，?shí)現(xiàn)自動(dòng)割膠。本自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人可自動(dòng)調(diào)節(jié)割膠深度，自動(dòng)換行，適應(yīng)不同樹(shù)徑，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、成本低，可靠實(shí)用的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于切割橡膠樹(shù)樹(shù)皮的機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]天然橡膠具有優(yōu)良的回彈性、絕緣性、隔水性及可塑性等特性，經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后還具有耐油、耐酸、耐堿、耐熱、耐寒、耐壓、耐磨等寶貴性質(zhì)，用途廣泛。日常生活中使用的雨鞋、暖水袋、松緊帶；醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)所用的外科醫(yī)生手套、輸血管、避孕套；交通運(yùn)輸上使用的各種輪胎;工業(yè)上使用的傳送帶、運(yùn)輸帶、耐酸和耐堿手套;農(nóng)業(yè)上使用的排灌膠管、氨水袋;氣象測(cè)量用的探空氣球;科學(xué)試驗(yàn)用的密封、防震設(shè)備；國(guó)防上使用的飛機(jī)、坦克、大炮、防毒面具;甚至連火箭、人造地球衛(wèi)星和宇宙飛船等高精尖科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品都離不開(kāi)天然橡膠。因此，天然橡膠是重要的戰(zhàn)略物資和工業(yè)原料。
[0003]橡膠樹(shù)通過(guò)割膠來(lái)獲取經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，橡膠樹(shù)投產(chǎn)后可割膠30-40年，割膠的勞動(dòng)投入占整個(gè)橡膠生產(chǎn)勞動(dòng)總收入的70%以上，因此割膠生產(chǎn)是橡膠生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，而割膠是一個(gè)需要高技術(shù)的手工工作，割膠技術(shù)和割膠制度的好壞不僅影響產(chǎn)量，還影響生產(chǎn)周期，甚至影響橡膠樹(shù)的壽命。同時(shí)橡膠切割需要凌晨3點(diǎn)鐘開(kāi)始割樹(shù)，每3個(gè)小時(shí)收集一次，不但辛苦而且對(duì)勞動(dòng)者身體有害。膠工的大量投入，成為橡膠生產(chǎn)的瓶頸。因此，使用機(jī)械割膠成為減少膠工勞動(dòng)時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率的重要形式。
[0004]目前切割橡膠機(jī)械的研究已出現(xiàn)一些，如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201420735025.1的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利，公告日為2015-06-10，記載了一種由綁樹(shù)固定架，環(huán)形行星齒輪外殼和矢量移動(dòng)刀架組成的割膠機(jī)。其中矢量移動(dòng)刀架總成上設(shè)置齒輪軸，矢量移動(dòng)刀架總成內(nèi)設(shè)置馬達(dá)和帶齒輪齒條的割膠刀架。該割膠機(jī)能夠在電機(jī)的帶動(dòng)下，使得割刀做上下運(yùn)動(dòng)和繞樹(shù)干的圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)齒輪之間的齒數(shù)配比從而實(shí)現(xiàn)割膠的整體螺線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。該割膠機(jī)切割動(dòng)作和換行動(dòng)作均由一個(gè)電機(jī)控制，控制簡(jiǎn)單，但是其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，換行距離不可調(diào)。同時(shí)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)和集成控制導(dǎo)致成本較高。再如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201280011835.6的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，公告日為2013-11-27，記載了一種具有傾角可以任意設(shè)定且在高速馬達(dá)帶動(dòng)下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的割膠機(jī)割刀以及采用PLC進(jìn)行控制的自動(dòng)割膠機(jī)。該自動(dòng)割膠機(jī)采用太陽(yáng)能供電，害嫌方便，但是切割動(dòng)作不完整，沒(méi)有設(shè)計(jì)整體的圓周運(yùn)動(dòng)，且切割深度不可調(diào)節(jié)，采用PLC控制，使成本增高。
[0005]如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201420358369.5的中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利，公告日為2014-11_26，記載了一種可自動(dòng)換行定位且切割軌跡為弧形的自動(dòng)割膠機(jī)。其割刀設(shè)置為傾斜，切割動(dòng)作只有一個(gè)圓周方向的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)作簡(jiǎn)單，割刀角度可調(diào)，且太陽(yáng)能供電方便。但是其換行裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且沒(méi)有設(shè)計(jì)固定裝置，簡(jiǎn)單的切割動(dòng)作難以保證切割深度一致，刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓形或螺線(xiàn)形較難實(shí)現(xiàn)，太陽(yáng)能電池板供電不穩(wěn)定且成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決【背景技術(shù)】中提到的諸多問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可自動(dòng)換行、切割深度可調(diào)、夾持機(jī)構(gòu)穩(wěn)定、重量輕、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和控制方便的自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明為一種可適應(yīng)不同橡膠樹(shù)樹(shù)徑的自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人。其主要結(jié)構(gòu)包括:由旋轉(zhuǎn)塊和支撐桿組成的夾持機(jī)構(gòu)，利用旋轉(zhuǎn)塊旋緊，通過(guò)支撐桿增加夾持機(jī)構(gòu)強(qiáng)度；由帶刻度的旋轉(zhuǎn)盤(pán)及可移動(dòng)定位輪和刀架組成的切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，根據(jù)橡膠樹(shù)的直徑，通過(guò)帶刻度旋轉(zhuǎn)盤(pán)確定切割深度，利用定位輪保證切割過(guò)程中切割深度的恒定;步進(jìn)電機(jī)組成動(dòng)力裝置，為整個(gè)切割運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力；由上下環(huán)形軌道及小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和絲杠螺母機(jī)構(gòu)組成的切割軌跡控制機(jī)構(gòu)，與橡膠樹(shù)同心的上下環(huán)形軌道與夾持機(jī)構(gòu)相連，固定在橡膠樹(shù)外圍，兩個(gè)軌道上各布置有一個(gè)小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一方面實(shí)現(xiàn)切割機(jī)器人的水平方向運(yùn)動(dòng)，另一方面連接并固定絲杠螺母機(jī)構(gòu)，通過(guò)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)切割機(jī)器人的豎直方向運(yùn)動(dòng)。
[0008]所述夾持機(jī)構(gòu)，采用旋鈕式旋轉(zhuǎn)塊，旋轉(zhuǎn)塊內(nèi)置有螺孔，可增大旋緊力，使機(jī)器人夾緊橡膠樹(shù)，保證整個(gè)機(jī)構(gòu)固定可靠。
[0009]所述切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，整個(gè)機(jī)構(gòu)固定在絲杠螺母機(jī)構(gòu)的螺母上，由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀和退刀，帶刻度的旋轉(zhuǎn)盤(pán)主要用來(lái)手動(dòng)控制切割深度，移動(dòng)定位輪實(shí)現(xiàn)切割深度的調(diào)整，在割膠刀移動(dòng)過(guò)程中可移動(dòng)的定位輪始終與橡膠樹(shù)皮緊緊接觸，可保證切割過(guò)程中的切割深度恒定，且控制方便。
[0010]所述切割軌跡控制機(jī)構(gòu)，主要包括上下環(huán)形軌道，小車(chē)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和絲杠螺母機(jī)構(gòu)。上下環(huán)形軌道主要用于控制機(jī)器人水平運(yùn)動(dòng)，承載小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是要用于承載和連接絲杠螺母機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的水平方向運(yùn)動(dòng)，絲杠螺母機(jī)構(gòu)起到控制機(jī)器人豎直運(yùn)動(dòng)，承載并連接切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換行的作用。由小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制的割膠刀的水平方向運(yùn)動(dòng)和由絲杠螺母機(jī)構(gòu)控制的割膠刀的豎直運(yùn)動(dòng)，合成后為螺旋軌跡運(yùn)動(dòng)，該螺旋軌跡即為切割軌跡。
[0011 ]所述動(dòng)力裝置，主要為三個(gè)步進(jìn)電機(jī)，I個(gè)用于控制割膠深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，I個(gè)用于控制小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，另I個(gè)用于控制絲杠螺母機(jī)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人的有益技術(shù)效果為:新穎、實(shí)用、高效，可有效解決現(xiàn)有割橡膠機(jī)不可適應(yīng)樹(shù)徑變化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制系統(tǒng)集成，成本高的缺點(diǎn)，可批量生產(chǎn)，具有較好的推廣和使用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0015]圖3是切割軌跡控制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0016]圖4是該機(jī)器人進(jìn)刀開(kāi)始切割橡膠樹(shù)示意圖。
[0017]圖5是該機(jī)器人切割橡膠樹(shù)皮過(guò)程示意圖。
[0018]圖6是該機(jī)器人退刀結(jié)束本行切割橡膠樹(shù)示意圖。
[0019]圖7是該機(jī)器人換行切割示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合圖1一7對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。[0021 ]圖1是一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)圖，該自動(dòng)割膠機(jī)器人由由旋轉(zhuǎn)塊和支撐桿組成的夾持機(jī)構(gòu)，由帶刻度的旋轉(zhuǎn)盤(pán)和可移動(dòng)定位輪組成的深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)組成的動(dòng)力裝置，由上下環(huán)形軌道及小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和絲杠螺母機(jī)構(gòu)組成的切割軌跡控制機(jī)構(gòu)組成。
[0022]圖2是切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，由一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制該機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀和退刀動(dòng)作，帶刻度的旋轉(zhuǎn)盤(pán)主要用來(lái)手動(dòng)控制切割深度，移動(dòng)定位輪實(shí)現(xiàn)切割深度的調(diào)整。
[0023]圖3是切割軌跡控制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，主要包括上下環(huán)形軌道，小車(chē)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和絲杠螺母機(jī)構(gòu)。上下環(huán)形軌道主要用于控制機(jī)器人水平運(yùn)動(dòng)，承載小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，而小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是要用于承載和連接絲杠螺母機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的水平方向運(yùn)動(dòng)，絲杠螺母機(jī)構(gòu)起到控制機(jī)器人豎直運(yùn)動(dòng)，承載并連接切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換行的作用。由小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制的割膠刀的水平方向運(yùn)動(dòng)和由絲杠螺母機(jī)構(gòu)控制的割膠刀的豎直運(yùn)動(dòng)，合成后為螺旋軌跡運(yùn)動(dòng)，該螺旋軌跡即為切割軌跡。
[0024]圖4是該機(jī)器人進(jìn)刀開(kāi)始切割橡膠樹(shù)示意圖，利用切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整好切割深度后，布置在機(jī)構(gòu)上的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)整體進(jìn)刀，開(kāi)始切割橡膠樹(shù)。
[0025]圖5是該機(jī)器人切割橡膠樹(shù)皮過(guò)程示意圖，小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)弧形軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)割膠刀移動(dòng)，可移動(dòng)的定位輪始終與橡膠樹(shù)皮緊緊接觸，保證切割過(guò)程中的切割深度恒定，同時(shí)絲杠螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)割刀以螺線(xiàn)形軌跡運(yùn)動(dòng)，切割橡膠樹(shù)皮。
[0026]圖6是該機(jī)器人退刀結(jié)束本行切割橡膠樹(shù)示意圖，本行切割至終點(diǎn)時(shí)，布置在切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的步進(jìn)電機(jī)控制整個(gè)深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)向樹(shù)外伸出設(shè)定的距離，割刀遠(yuǎn)離橡膠樹(shù)皮，實(shí)現(xiàn)退刀。
[0027]圖7是該機(jī)器人換行切割示意圖，本行切割動(dòng)作完成后，控制割膠刀空刀返回至初始切割位置，可用限位塊控制，回到初始位置后，轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠使割膠刀下降設(shè)定的距離，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換行。
[0028]上述應(yīng)用實(shí)例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做出的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人，機(jī)械本體包括:由旋轉(zhuǎn)塊(2)和支撐桿(3)組成的夾持機(jī)構(gòu)，由帶刻度的旋轉(zhuǎn)盤(pán)(11)和可移動(dòng)定位輪(12)以及刀架(13)組成的深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，由步進(jìn)電機(jī)(5)(7)(8)組成的動(dòng)力裝置，由上下環(huán)形軌道(I)及小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)以及絲杠螺母機(jī)構(gòu)(絲杠(10)和螺母(9))組成的切割軌跡控制機(jī)構(gòu);通過(guò)夾持機(jī)構(gòu)將割膠機(jī)夾緊在橡膠樹(shù)上，主要利用旋轉(zhuǎn)塊(2)旋緊，利用支撐桿(3)增加夾持機(jī)構(gòu)強(qiáng)度，在橡膠樹(shù)周?chē)O(shè)置兩條與橡膠樹(shù)同心的可調(diào)弧形軌道(I)，軌道上布置小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)，絲杠(9)固定于兩小車(chē)之間，切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定于螺母(9)上，割膠刀布置在刀架(13)上；割膠運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)，根據(jù)橡膠樹(shù)的直徑，通過(guò)帶刻度的旋轉(zhuǎn)盤(pán)(I I)和定位輪(12)調(diào)整好切割深度，電機(jī)(5)帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)而帶動(dòng)主動(dòng)小車(chē)從初始位置沿著橫向軌道移動(dòng)，同時(shí)電機(jī)(7)帶動(dòng)絲杠(10)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)螺母(9)及切割深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)，形成螺線(xiàn)形割膠軌跡;利用計(jì)數(shù)器記下總共切割次數(shù)，每次切割完畢后，割膠刀退刀后沿環(huán)形軌道(I)回到割膠初始位置，然后將割膠刀按割膠次數(shù)向下移動(dòng)一定距離，實(shí)現(xiàn)換行割膠。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人，其特征在于:小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由I個(gè)步進(jìn)電機(jī)，齒輪組，兩個(gè)支撐輪和兩個(gè)行走輪組成，其中齒輪組由兩個(gè)大齒輪和一個(gè)中間小齒輪組成，兩個(gè)行走輪固定在兩個(gè)大齒輪上;步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪組運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)小車(chē)的行走輪移動(dòng)，同時(shí)利用支撐輪來(lái)支撐整個(gè)小車(chē)重量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人，其特征在于:可調(diào)的環(huán)形軌道為圓弧形而非橢圓形或螺線(xiàn)形，小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將驅(qū)動(dòng)小車(chē)將沿軌道做圓周運(yùn)動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人，其特征在于:絲杠螺母機(jī)構(gòu)固定在小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，割膠深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在螺母上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人，其特征在于:可根據(jù)橡膠樹(shù)的直徑，利用帶刻度的旋轉(zhuǎn)盤(pán)預(yù)先調(diào)節(jié)好橡膠切割深度，在割膠刀移動(dòng)過(guò)程中可移動(dòng)的定位輪將始終與橡膠樹(shù)皮緊緊接觸，可保證切割過(guò)程中的切割深度恒定。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人，其特征在于:割膠軌跡為螺線(xiàn)形，整體運(yùn)動(dòng)由水平與豎直兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)組合而成，水平方向運(yùn)動(dòng)主要由小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，豎直方向運(yùn)動(dòng)主要由絲杠螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人，其特征在于:該割膠機(jī)器人需要三個(gè)步進(jìn)電機(jī)，I個(gè)用于控制割膠深度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，I個(gè)用于控制小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，另I個(gè)用于控制絲杠螺母機(jī)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人，其特征在于:絲杠螺母機(jī)構(gòu)既可以用于控制割膠機(jī)器人的豎直割膠軌跡，又可以用于控制割膠機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換行割膠。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人，其特征在于:兩個(gè)環(huán)形軌道可調(diào)，可用于不同直徑的橡膠樹(shù)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)切割橡膠機(jī)器人，其特征在于:利用干電池供電，供電持久可靠且使用及更換方便。
【文檔編號(hào)】A01G23/10GK106034980SQ201610549563
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月13日
【發(fā)明人】柯文, 李喜艷, 李超, 黃彬, 方凡濤, 蔣亞杰, 屈春雷, 藺欣欣
【申請(qǐng)人】武漢市享昱科技有限公司