一种爬树机构

1.本发明涉及攀爬机械技术领域，具体提供一种爬树机构。


背景技术：

2.目前，果实采摘工作主要以人工攀爬的方式为主，例如在椰子采摘过程中常采用人爬上树摘果或者拿铁钩绑在长竹竿上钩的方式，但人工摘果需要消耗大量的劳动力，这样大量重复性繁重的工作，使得工作人员容易疲劳，导致工作效率下降，同时存在一定安全风险。
3.因此，随之产生了采摘果实的机器，但目前现有的采摘机器爬树能力不足，攀爬效率和安全性较低，例如专利公布号为cn112602460a的中国专利，公开了一种椰子采摘收割机，该专利采用压力控制系统夹持树体，滚轮实现上下移动，攀爬效率较低，尤其是遇到障碍物时，攀爬会受阻，导致机器整体采摘效率低下。


技术实现要素：

4.本发明为解决上述问题，提供了一种适用于果实采摘机的爬树机构，具有爬行效率高、可靠性高、能够灵活避障等特点。
5.本发明提供的爬树机构，包括：两个夹紧臂、三个仿形轮、基板和铰接机构；
6.第一夹紧臂的活动端转动连接有第一仿形轮，第二夹紧臂的活动端转动连接有第二仿形轮；
7.第一夹紧臂和第二夹紧臂的固定端均与基板连接，基板上还连接有电机和第三仿形轮，电机带动第三仿形轮转动；
8.铰接机构包括电动推杆、锁紧支板、锁紧板、连杆和弹簧，连杆的一端与第一夹紧臂的侧壁铰接，另一端与锁紧板铰接，锁紧板另一端与锁紧支板铰接，锁紧支板另一端与电动推杆连接，电动推杆连接在基板上，弹簧的两端分别与锁紧支板、锁紧板连接。
9.优选的，仿形轮为两端直径大、中间直径小的双圆锥对称结构，仿形轮的锥面与树干贴合，同时从两个方位进行夹持，产生对称的向心力。
10.优选的，仿形轮的锥面夹角为120
°
，锥面两端的距离为210mm。
11.优选的，锁紧板为两段，两段的夹角为钝角，弹簧的一端连接在锁紧板的夹角位置，弹簧的另一端连接在锁紧支板与电动推杆的连接位置的一侧。
12.优选的，第一夹紧臂和第二夹紧臂的固定端外壁上还固定有啮合的第一夹紧轮和第二夹紧轮。
13.与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：
14.本发明的爬树机构结构简单、可靠性高，能够通过铰接机构自适应调整对树干的夹紧或放松；并对仿形轮进行了优化设计，有效提高了仿形轮对树干的夹紧效果。
附图说明
15.图1是根据本发明实施例提供的爬树机构轴侧图；
16.图2是根据本发明实施例提供的爬树机构的后视图；
17.图3是根据本发明实施例提供的仿形轮的结构图；
18.图4是根据本发明实施例提供的铰接机构的结构图；
19.图5是根据本发明实施例提供的第一夹紧轮与第二夹紧轮的啮合关系图。
20.其中的附图标记包括：
21.第一仿形轮1、第二仿形轮2、第三仿形轮3、第一夹紧臂4、第二夹紧臂5、基板6、铰接机构7、电机8、第一夹紧轮9、第二夹紧轮10、电动推杆7-1、锁紧支板7-2、锁紧板7-3、连杆7-4、弹簧7-5。
具体实施方式
22.在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
24.图1示出了根据本发明实施例提供的爬树机构的整体结构。
25.图2示出了根据本发明实施例提供的爬树机构的后视结构。
26.如图1和图2所示，本发明实施例提出的爬树机构，包括：两个夹紧臂、三个仿形轮、基板6、铰接机构7和电机8。三个仿形轮分别为第一仿形轮1、第二仿形轮2和第三仿形轮3，夹紧臂采用两节的设计，包括第一夹紧臂4和第二夹紧臂5，和电机8，其中，基板6为爬树机构各部分的连接基础，电机4和第三仿形轮3均通过转轴连接在基板6上，并且第一夹紧臂4和第二夹紧臂5通过转轴连接在连接板，连接板固定在基板6上，第一夹紧臂4、第二夹紧臂5与基板6连接的一端为固定端，第一夹紧臂4和第二夹紧臂5的另一端可以进行摆动，即为活动端。第一仿形轮1通过转轴连接在第一夹紧臂4的活动端，在树干上爬行过程中第一仿形轮1可以转动；第二仿形轮2通过转轴连接在第二夹紧臂5的活动端，在树干上爬行过程中第二仿形轮2可以转动。
27.图5示出了根据本发明实施例提供的第一夹紧轮与第二夹紧轮的啮合关系。
28.如图5所示，电机8通过输出轴和齿轮组合将动力传递至第三仿形轮3，带动第三仿形轮3转动。第三仿形轮3为爬行过程中的主动轮，第一仿形轮1、第二仿形轮2均为从动轮，为保证同步转动，还可以在第三仿形轮3与第一仿形轮1、第二仿形轮2之间分别设置链轮和链条，利用第三仿形轮3同步带动第一仿形轮1、第二仿形轮2转动。
29.第一夹紧臂4和第二夹紧臂5的结构相同，其外壁均为金属筋板，并且第一夹紧臂4和第二夹紧臂5的固定端外壁金属筋板上还固定有啮合的第一夹紧轮9和第二夹紧轮10，第一夹紧轮9和第二夹紧轮10可采用非完整齿轮，呈现为扇形。第一夹紧轮9和第二夹紧轮10随第一夹紧臂4和第二夹紧臂5的夹角变化而转动，并不随夹紧臂内部的转动结构转动，可通过轴承套在转动结构上，或者并不与内部的转动结构连接。
30.图3示出了根据本发明实施例提供的仿形轮的结构。
31.如图3所示，第一仿形轮1、第二仿形轮2、第三仿形轮3的结构相同，均为两端直径大、中间直径小的双圆锥对称结构，仿形轮的锥面与树干贴合，同时从两个方位进行夹持，产生对称的向心力，仿形轮的锥面夹角为120
°
，锥面两端的有效夹紧距离为210mm，其采用聚氨酯材质。
32.图4示出了根据本发明实施例提供的铰接机构的结构。
33.如图4所示，铰接机构7用于牵引第一夹紧臂4，在树干上攀爬过程中进行自适应夹紧或放松，其包括电动推杆7-1、锁紧支板7-2、锁紧板7-3、连杆7-4和弹簧7-5，连杆7-4一端铰接在第一夹紧臂4的上方向侧壁的中间位置，另一端与锁紧板7-3铰接，锁紧板7-3另一端与锁紧支板7-2铰接，并构成连杆结构，锁紧支板7-2另一端与电动推杆7-1连接，电动推杆7-1连接在基板6上，在锁紧板7-3与锁紧支板7-2的内侧还连接有弹簧7-5，弹簧7-5一端连接于锁紧板7-3中部的夹角位置，另一端连接于锁紧支板7-2与电动推杆7-1的连接位置的右侧，在锁紧板7-3运动时提供力矩，可缓冲夹紧臂角度变化时树体对其的张力。
34.当爬树机构在树干上向上攀爬的过程中(第一夹紧臂4始终保持在第二夹紧臂5上方)，树干直径发生变化或者遇到凸起障碍时，电动推杆7-1调整伸缩量向上推动锁紧支板7-2，进而带动连杆7-4和锁紧板7-3对第一夹紧臂4进行牵引，改变第一夹紧臂4与第二夹紧臂5之间的夹角，对树干实现仿形夹紧。当遇到凹陷或者树干直径减小时，铰接机构7牵引第一夹紧臂4向上移动，第一夹紧轮9随之转动，并带动第二夹紧轮10以相反旋向运动，第二夹紧臂5向下运动，第一夹紧臂4与第二夹紧臂5之间夹角变大；同理，当遇到凸起或者树干直径增加时，需要进行放松，铰接机构7牵引第一夹紧臂4向下移动，第一夹紧轮9随之转动，并带动第二夹紧轮10以相反旋向运动，第二夹紧臂5向上运动，第一夹紧臂4与第二夹紧臂5之间夹角变小。
35.本发明的爬树机构可以适用于各类爬树果实采摘机，且爬行效率高、可靠性高、能够通过铰接机构7调节夹紧臂的角度进行灵活避障。
36.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
37.以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种爬树机构，其特征在于，包括：两个夹紧臂、三个仿形轮、基板和铰接机构；第一夹紧臂的活动端转动连接有第一仿形轮，第二夹紧臂的活动端转动连接有第二仿形轮；第一夹紧臂和第二夹紧臂的固定端均与基板连接，基板上还连接有电机和第三仿形轮，电机带动第三仿形轮转动；铰接机构包括电动推杆、锁紧支板、锁紧板、连杆和弹簧，连杆的一端与第一夹紧臂的侧壁铰接，另一端与锁紧板铰接，锁紧板另一端与锁紧支板铰接，锁紧支板另一端与电动推杆连接，电动推杆连接在基板上，弹簧的两端分别与锁紧支板、锁紧板连接。2.如权利要求1所述的爬树机构，其特征在于，仿形轮为两端直径大、中间直径小的双圆锥对称结构，仿形轮的锥面与树干贴合，同时从两个方位进行夹持，产生对称的向心力。3.如权利要求2所述的爬树机构，其特征在于，仿形轮的锥面夹角为120
°
，锥面两端的距离为210mm。4.如权利要求1所述的爬树机构，其特征在于，锁紧板为两段，两段的夹角为钝角，弹簧的一端连接在锁紧板的夹角位置，弹簧的另一端连接在锁紧支板与电动推杆的连接位置的一侧。5.如权利要求1所述的爬树机构，其特征在于，第一夹紧臂和第二夹紧臂的固定端外壁上还固定有啮合的第一夹紧轮和第二夹紧轮。

技术总结
本发明涉及攀爬机械技术领域，具体提供一种爬树机构，包括夹紧臂、仿形轮、基板和铰接机构，夹紧臂的活动端均转动连接有一个仿形轮，夹紧臂的固定端均与基板连接，基板上还连接有电机和一个仿形轮，电机带动该仿形轮转动，三个仿形轮分布在树干两侧，并对树干进行夹持，通过仿形轮转动在树干上爬行；夹紧臂之间可相对转动，通过铰接机构牵引夹紧臂进行自适应夹紧或放松。本发明的爬树机构结构简单、可靠性高，能够通过铰接机构自适应调整对树干的夹紧或放松；并对仿形轮进行了优化设计，有效提高了仿形轮对树干的夹紧效果。了仿形轮对树干的夹紧效果。了仿形轮对树干的夹紧效果。


技术研发人员：付威 郑鸿成 张斌 夏雨阳 娄开然 王勇 付梦 黄进洋 王宗斌 杨聿祺
受保护的技术使用者：海南大学三亚研究院
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/9/6