一種模塊化沙漠植樹機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種模塊化沙漠植樹機(jī)器人，所述植樹機(jī)器人包括自走式底盤、可更換苗盤、抓苗機(jī)械手系統(tǒng)、送苗輔助裝置、鉆土裝置和防流沙裝置。所述鉆土裝置是由電動(dòng)杠和豎直滑軌控制升降，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的螺旋鉆頭，所述防流沙裝置是直徑略大于螺旋鉆頭的空心圓筒，由獨(dú)立的電動(dòng)杠和豎直滑軌控制升降。作業(yè)時(shí)螺旋鉆頭內(nèi)置于防流沙圓筒內(nèi)部，兩者共同下降，達(dá)到作業(yè)深度后，螺旋鉆頭率先提出地面，待抓苗機(jī)械手將樹苗放入防流沙圓筒后，防流沙圓筒提升，完成一次作業(yè)。與現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型提供的植樹機(jī)器人通過更高效地取土，降低了在干旱沙漠中植樹作業(yè)的難度，顯著提高作業(yè)效率，有利于大規(guī)模開展荒漠化治理工作。
【專利說明】一種模塊化沙漠植樹機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保裝備領(lǐng)域，具體地，設(shè)計(jì)一種適合荒漠化治理的模塊化沙漠植樹機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)以來隨著世界人口數(shù)量急劇增長(zhǎng)，以及人類各種不合理的墾荒活動(dòng)和全球變暖趨勢(shì)的加強(qiáng)，世界各國(guó)正面臨日益嚴(yán)峻的土地荒漠化挑戰(zhàn)，以中國(guó)為例，在960萬平方公里的國(guó)土面積中，荒漠化面積占到了 27.4%，并且據(jù)統(tǒng)計(jì)，自20世紀(jì)70年代以來土地沙化面積擴(kuò)大速度，達(dá)到每年2460平方公里。同時(shí)，荒漠化造成了嚴(yán)重的社會(huì)和環(huán)境問題，包括可耕地減少、沙塵暴活動(dòng)頻繁、土地整體涵養(yǎng)水源能力下降導(dǎo)致的年降水量逐年減少等等，嚴(yán)重惡化了人類的生存環(huán)境。
[0003]栽植適宜當(dāng)?shù)亟邓偷叵滤h(huán)境的耐旱樹種是有效遏制荒漠化加劇形勢(shì)，應(yīng)對(duì)全球荒漠化的一個(gè)重要舉措。但從世界范圍來看，此項(xiàng)工作開展的最大難題不是沒有樹苗，或沒有決心、資金，而是沒有一種能夠保證園藝要求的，可以高效、規(guī)模化、自動(dòng)化開展植樹作業(yè)的適用機(jī)械。
[0004]目前國(guó)內(nèi)外僅在科技競(jìng)賽領(lǐng)域有研發(fā)植樹機(jī)器人的嘗試，但據(jù)了解僅限于單株樹苗的種植，不僅單株栽植成本高，效率低下，更重要的是完全沒有考慮到針對(duì)干旱沙漠植樹過程中所必須面對(duì)流沙問題，不能適應(yīng)當(dāng)前荒漠化治理的作業(yè)要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一款能夠自動(dòng)化栽植樹苗，同時(shí)有效解決植樹挖坑過程中所面臨的流沙問題的植樹機(jī)器人。本發(fā)明的一種模塊化沙漠植樹機(jī)器人，包括自走式底盤、可更換苗盤、抓苗機(jī)械手系統(tǒng)、送苗輔助裝置、鉆土裝置和防流沙裝置。具體結(jié)構(gòu)是:
[0006]所述自走式底盤由配有電動(dòng)輪箍的車輪和底盤車架組成；可更換苗盤作為獨(dú)立模塊可由車架中移出和裝入，每個(gè)苗盤均包含底板、上蓋板和連接底板并貫穿上蓋板的多個(gè)圓筒式苗杯；抓苗機(jī)械手系統(tǒng)由直線導(dǎo)軌，以及電動(dòng)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的多自由度機(jī)械手組成；送苗輔助裝置是一個(gè)作業(yè)時(shí)可平移伸出至作業(yè)狀態(tài)的防流沙圓筒上方的圓筒；鉆土裝置的螺旋鉆頭由其上方的電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)的法蘭盤側(cè)向連接的滑動(dòng)套筒與豎直滑軌配合，滑動(dòng)套筒由升降電動(dòng)杠控制升降；鉆土裝置的豎直滑軌通過作業(yè)臂連接到車架，并由作業(yè)臂電動(dòng)杠驅(qū)動(dòng)；防流沙裝置的直徑略大于螺旋鉆頭的空心圓筒側(cè)向通過滑動(dòng)套筒與豎直滑軌連接，滑動(dòng)套筒由升降電動(dòng)杠控制升降；防流沙裝置的豎直滑軌通過作業(yè)臂連接到車架，并由作業(yè)臂電動(dòng)杠驅(qū)動(dòng)。
[0007]優(yōu)選地，所述底盤車架為底部中間掏空，左右兩側(cè)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，中間掏空預(yù)留空間為作業(yè)結(jié)束后，機(jī)器人走過已栽植樹苗上方時(shí)防刮蹭的預(yù)留空間。
[0008]優(yōu)選地，每個(gè)植樹機(jī)器人模塊包括首尾兩套獨(dú)立的作業(yè)裝置，分別位于自走式底盤的前后兩側(cè)。
[0009]優(yōu)選地，送苗輔助裝置由一個(gè)獨(dú)立的，懸掛于車架底部的電動(dòng)杠驅(qū)動(dòng)。
[0010]優(yōu)選地，控制鉆土裝置和防流沙裝置升降用的電動(dòng)杠為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺母螺桿機(jī)構(gòu)，移動(dòng)螺母的一端為與電動(dòng)杠內(nèi)壁上滑槽配合的滑塊，滑塊兩端掛有鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)過電動(dòng)螺桿兩端外壁伸出，并從上下兩側(cè)與滑動(dòng)套筒的上下兩端連接，電動(dòng)螺桿的外壁充當(dāng)豎直滑軌。
[0011]優(yōu)選地，鉆土裝置和防流沙裝置的作業(yè)臂均安裝在車架上的滑軌內(nèi)，并受作業(yè)臂電動(dòng)杠控制在滑軌內(nèi)平移。
[0012]優(yōu)選地，防流沙圓筒是由2個(gè)半圓筒通過彈簧合頁(yè)連接到一起，一個(gè)半圓筒固定連接于升降滑動(dòng)套筒，另一個(gè)半圓筒外壁裝有鋼絲繩，鋼絲繩另一端穿過活動(dòng)套筒上的安裝孔，并連接到一個(gè)外露的扳機(jī)上，控制扳機(jī)的觸發(fā)裝置安裝在防流沙圓筒所在的豎直滑軌上。
[0013]優(yōu)選地，多個(gè)植樹機(jī)器人可以以多排多列的方式連接在一起，共同由動(dòng)力機(jī)車牽弓丨，完成規(guī)?；B片作業(yè)。
[0014]本發(fā)明裝置的作業(yè)流程是:植樹機(jī)器人在即將到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)時(shí)，機(jī)器人前后兩組作業(yè)裝置即同時(shí)獨(dú)立開展準(zhǔn)備工作，包括一、每一組的防流沙裝置的的兩個(gè)半圓筒張開并整體移動(dòng)到計(jì)劃作業(yè)地點(diǎn)上方，同時(shí)鉆土裝置移動(dòng)到防流沙半圓筒內(nèi)部，此時(shí)防流沙裝置的兩個(gè)半圓筒閉合；二、抓苗機(jī)械手系統(tǒng)開始取苗。待整機(jī)移動(dòng)到作業(yè)地點(diǎn)時(shí)，防流沙裝置與旋轉(zhuǎn)著的鉆土鉆頭即刻同時(shí)下探至指定深度，然后鉆土鉆頭提升并后撤，此時(shí)已經(jīng)就緒的夾苗裝置和送苗輔助裝置同時(shí)移動(dòng)至防流沙裝置的上方，夾苗裝置放苗，等栽植樹苗落入防流沙圓筒后，抓秒機(jī)械手系統(tǒng)和送苗輔助裝置撤回，同時(shí)防流沙裝置提升，完全到達(dá)地面以上時(shí)防流沙圓筒的兩部分再次張開，并后撤，整個(gè)作業(yè)過程結(jié)束，整機(jī)再次前進(jìn)。
[0015]應(yīng)用本發(fā)明將顯著提高沙漠干沙環(huán)境下的植樹效率，對(duì)于大規(guī)?；哪卫肀貙⑵鸬綐O大的推動(dòng)作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的植樹機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)立體圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的底盤和車架立體圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的苗盤立體圖；
[0019]圖4是本發(fā)明的抓苗機(jī)械手系統(tǒng)立體圖；
[0020]圖5是本發(fā)明的送苗輔助裝置與車架裝配示意圖；
[0021]圖6是本發(fā)明的鉆土裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是本發(fā)明的鉆土裝置與車架裝配示意圖；
[0023]圖8是本發(fā)明的鉆土裝置和防流沙裝置升降用電動(dòng)杠內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖9是本發(fā)明的防流沙裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖10是本發(fā)明的防流沙裝置與車架裝配示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不局限于所列的實(shí)施例。
[0027]參見圖f 10所示，本發(fā)明的沙漠植樹機(jī)器人，自走式底盤101由配有電動(dòng)輪箍102的車輪103、底盤104以及車架105組成，車架105中部設(shè)置有多個(gè)苗盤201的安裝位106，兩側(cè)車架中間底部預(yù)留過苗通道107。
[0028]苗盤201由底板202、上蓋板203和連接底板202并貫穿上蓋板203的多個(gè)圓筒式苗杯204組成，并安裝于車架105上的苗盤安裝位106內(nèi)。
[0029]抓苗機(jī)械手系統(tǒng)301由水平橫向直線導(dǎo)軌302和驅(qū)動(dòng)舵機(jī)303、縱向直線導(dǎo)軌304和驅(qū)動(dòng)舵機(jī)305、豎直直線導(dǎo)軌306和驅(qū)動(dòng)舵機(jī)307、豎直軸旋轉(zhuǎn)裝置308和驅(qū)動(dòng)舵機(jī)309、夾苗機(jī)械手310和驅(qū)動(dòng)舵機(jī)311組成。
[0030]送苗輔助裝置401的圓筒402由懸掛于車架105上的電動(dòng)杠403驅(qū)動(dòng)。
[0031]鉆土裝置501的螺旋鉆頭502由其上方的電動(dòng)馬達(dá)503驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)馬達(dá)503的安裝法蘭504側(cè)向連接的滑動(dòng)套筒505與豎直滑軌506配合，滑動(dòng)套筒505由升降電動(dòng)杠507的牽引鋼絲繩508控制升降；豎直滑軌506后方連接作業(yè)臂509，作業(yè)臂509安裝在車架105上設(shè)置的滑軌510內(nèi)，并由車架105上安裝的電動(dòng)杠511驅(qū)動(dòng)。
[0032]控制鉆土裝置和防流沙裝置升降用的電動(dòng)杠507和605的結(jié)構(gòu)形式相同，為電機(jī)512驅(qū)動(dòng)的螺母螺桿機(jī)構(gòu)，移動(dòng)螺母513的一端為與電動(dòng)杠內(nèi)壁上滑槽514配合的滑塊515，滑塊515兩端掛有鋼絲繩508，鋼絲繩508經(jīng)過電動(dòng)杠兩端外壁伸出，并從上下兩側(cè)與滑動(dòng)套筒505的上下兩端連接，電動(dòng)杠的外壁516充當(dāng)鉆土裝置501和防流沙裝置601升降用豎直滑軌。
[0033]防流沙裝置601的空心圓筒602是由2個(gè)由彈簧合頁(yè)連接到一起的半圓筒組成，固定半圓筒603與滑動(dòng)套筒604連接，滑動(dòng)套筒604由電動(dòng)杠605的鋼絲繩606驅(qū)動(dòng)沿電動(dòng)杠外壁上下移動(dòng)，活動(dòng)半圓筒607外壁裝有鋼絲繩608，鋼絲繩608另一端穿過活動(dòng)套筒604上的安裝孔609，并連接到一個(gè)外露的扳機(jī)610上，控制扳機(jī)610的觸發(fā)裝置611安裝在電動(dòng)杠605上。電動(dòng)杠605后部連接作業(yè)臂612，并有電動(dòng)杠613控制在車架105上的滑軌614內(nèi)滑動(dòng)。
[0034]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種模塊化沙漠植樹機(jī)器人，其特征在于，所述植樹機(jī)器人包括自走式底盤、可更換苗盤、抓苗機(jī)械手系統(tǒng)、送苗輔助裝置、鉆土裝置和防流沙裝置，具體結(jié)構(gòu)是: 所述自走式底盤由配有電動(dòng)輪箍的車輪和底盤車架組成； 可更換苗盤作為獨(dú)立模塊可由車架中移出和裝入，每個(gè)苗盤均包含底板、上蓋板和連接底板并貫穿上蓋板的多個(gè)圓筒式苗杯； 抓苗機(jī)械手系統(tǒng)由直線導(dǎo)軌，以及電動(dòng)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的多自由度機(jī)械手組成； 送苗輔助裝置是一個(gè)作業(yè)時(shí)可平移伸出至作業(yè)狀態(tài)的防流沙圓筒上方的圓筒； 鉆土裝置的螺旋鉆頭由其上方的電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)的法蘭盤側(cè)向連接的滑動(dòng)套筒與豎直滑軌配合，滑動(dòng)套筒由升降電動(dòng)杠控制升降；豎直滑軌通過作業(yè)臂連接到車架，并由作業(yè)臂電動(dòng)杠驅(qū)動(dòng)； 防流沙裝置的直徑略大于螺旋鉆頭的空心圓筒側(cè)向通過滑動(dòng)套筒與豎直滑軌連接，滑動(dòng)套筒由升降電動(dòng)杠控制升降；防流沙裝置的豎直滑軌通過作業(yè)臂連接到車架，并由作業(yè)臂電動(dòng)杠驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植樹機(jī)器人，其特征在于，所述底盤車架為底部中間掏空，左右兩側(cè)對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，中間掏空預(yù)留空間為作業(yè)結(jié)束后，機(jī)器人走過已栽植樹苗上方時(shí)防刮蹭的預(yù)留空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植樹機(jī)器人，其特征在于，每個(gè)植樹機(jī)器人模塊包括首尾兩套獨(dú)立的作業(yè)裝置，分別位于自走式底盤的前后兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植樹機(jī)器人，其特征在于，送苗輔助裝置由一個(gè)獨(dú)立的，懸掛于車架底部的電動(dòng)杠驅(qū)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植樹機(jī)器人，其特征在于，控制鉆土裝置和防流沙裝置升降用的電動(dòng)杠為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的螺母螺桿機(jī)構(gòu)，移動(dòng)螺母的一端為與電動(dòng)杠內(nèi)壁上滑槽配合的滑塊，滑塊兩端掛有鋼絲繩，鋼絲繩經(jīng)過電動(dòng)螺桿兩端外壁伸出，并從上下兩側(cè)與滑動(dòng)套筒的上下兩端連接，電動(dòng)螺桿的外壁充當(dāng)豎直滑軌。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植樹機(jī)器人，其特征在于，鉆土裝置和防流沙裝置的作業(yè)臂均安裝在車架上的滑軌內(nèi)，并受作業(yè)臂電動(dòng)杠控制在滑軌內(nèi)平移。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植樹機(jī)器人，其特征在于，防流沙圓筒是由2個(gè)半圓筒通過彈簧合頁(yè)連接到一起，一個(gè)半圓筒固定連接于升降滑動(dòng)套筒，另一個(gè)半圓筒外壁裝有鋼絲繩，鋼絲繩另一端穿過活動(dòng)套筒上的安裝孔，并連接到一個(gè)外露的扳機(jī)上，控制扳機(jī)的觸發(fā)裝置安裝在防流沙圓筒所在的豎直滑軌上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植樹機(jī)器人，其特征在于，多個(gè)植樹機(jī)器人可以以多排多列的方式連接在一起，共同由動(dòng)力機(jī)車牽引，完成規(guī)?；B片作業(yè)。
【文檔編號(hào)】A01G23/04GK204146122SQ201420572889
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月6日
【發(fā)明者】楊挺, 賀玉飛, 李治國(guó), 李紀(jì)東, 張定余 申請(qǐng)人:北京時(shí)代沃林科技發(fā)展有限公司