本發(fā)明涉及機(jī)器人設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是一種變胞式伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹(shù)剪式整枝機(jī)器人。

背景技術(shù)：

樹(shù)木在生長(zhǎng)的過(guò)程中，修剪整枝是一項(xiàng)必不可少的工作，傳統(tǒng)樹(shù)木整枝工作通常是由人工通過(guò)手持式工具完成，勞動(dòng)量大且對(duì)于較高樹(shù)木，工作具有一定危險(xiǎn)性。

中國(guó)專(zhuān)利cn102283026a公布了一種果樹(shù)修剪機(jī)，所述果樹(shù)修剪機(jī)需要人工背負(fù)，對(duì)于高枝修剪，需要更換加長(zhǎng)鋁管，因此勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低。中國(guó)專(zhuān)利cn105940975a公布了一種果樹(shù)修剪機(jī)，所述修剪機(jī)的執(zhí)行部件安裝在動(dòng)力機(jī)車(chē)上，依靠機(jī)械臂進(jìn)行整枝工作，但是不能靈活避開(kāi)分布散亂的枝干，進(jìn)行精確的整枝工作。中國(guó)專(zhuān)利zl2012103468033公開(kāi)了一種四足攀爬機(jī)器人，該機(jī)器人利用自重自鎖，而且每個(gè)抱緊臂都安裝三個(gè)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)較復(fù)雜，總體運(yùn)動(dòng)速度也較慢，不具適用性。

隨著機(jī)器人技術(shù)水平的不斷提高，仿生機(jī)器人的應(yīng)用漸為廣泛，其中仿生爬樹(shù)機(jī)器人的應(yīng)用在樹(shù)木整枝、病害防治、蟲(chóng)害防治、果實(shí)采摘、野外探測(cè)監(jiān)控等方面也日益增多，因此將仿生機(jī)器人應(yīng)用于爬樹(shù)整枝工作，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。

鋸式整枝機(jī)在工作中會(huì)出現(xiàn)鋸片被夾住，導(dǎo)致?lián)p壞，產(chǎn)生振動(dòng)不利于爬樹(shù)機(jī)器人的抱緊，有噪聲等問(wèn)題，對(duì)于整枝修剪工作，整枝剪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不會(huì)產(chǎn)生鋸屑，也不會(huì)出現(xiàn)夾鋸的現(xiàn)象。

伺服電機(jī)采用閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對(duì)電機(jī)編碼器反饋信號(hào)進(jìn)行采樣，可以根據(jù)外界反饋進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)速度、位置等精確控制，且速度響應(yīng)快，運(yùn)行穩(wěn)定，因此將伺服電機(jī)應(yīng)用于爬樹(shù)整枝機(jī)器人，可以更好的滿足工作要求。

目前，未見(jiàn)有驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，爬樹(shù)可靠安全，能適應(yīng)不同粗細(xì)、形狀樹(shù)木，移動(dòng)性能好、整枝方便靈活，工作效率高、整枝定位精準(zhǔn)，不會(huì)產(chǎn)生夾鋸、振動(dòng)、噪聲等問(wèn)題，控制精度高、工作穩(wěn)定的伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹(shù)剪式整枝機(jī)器人。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種變胞式伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹(shù)剪式整枝機(jī)器人，它能克服現(xiàn)有整枝技術(shù)的不足，該步進(jìn)爬樹(shù)剪式整枝機(jī)器人，伺服電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)時(shí)，便能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜爬樹(shù)抱樹(shù)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單；利用驅(qū)動(dòng)力的反作用力便可實(shí)現(xiàn)鎖死，爬樹(shù)抱樹(shù)工作安全可靠；機(jī)器人爬樹(shù)過(guò)程中，轉(zhuǎn)換自由度，可以改變抱緊角度，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人靈活適應(yīng)不同直徑樹(shù)木；模擬動(dòng)物身體構(gòu)造，使爬樹(shù)整枝機(jī)器人靈活適應(yīng)不同形狀樹(shù)木；多自由度剪式整枝系統(tǒng)與爬樹(shù)機(jī)器人結(jié)合，移動(dòng)性能好，整枝方便靈活，工作效率高，整枝定位精確；不會(huì)產(chǎn)生夾鋸現(xiàn)象，也不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲；采用伺服電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)響應(yīng)迅速，控制精確，通過(guò)編程獲得高程度柔性輸出，工作穩(wěn)定。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的：一種變胞式伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹(shù)剪式整枝機(jī)器人，包括伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、剪式整枝系統(tǒng)和機(jī)架桿組件，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為：

所述伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)包括第一伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、第二伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、第三伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)和第四伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)，所述第一伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)搖桿、從動(dòng)搖桿、連桿、機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)、連接架、滑套、滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸、機(jī)械腿驅(qū)動(dòng)液壓缸、機(jī)械腿、固定爪、弧形限位滑槽和滾動(dòng)軸承，驅(qū)動(dòng)搖桿一端與連桿鉸接，另一端與機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定連接，機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)與第一桿相連，并驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)搖桿相對(duì)第一桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)搖桿一端與連桿鉸接，另一端與第一桿鉸接，連接架既與連桿通過(guò)鉸鏈連接，又與滑套通過(guò)圓柱副連接，還與機(jī)械腿驅(qū)動(dòng)液壓缸連接，所述滑套與滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸連接，所述機(jī)械腿驅(qū)動(dòng)液壓缸與機(jī)械腿連接，所述滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸與第一桿鉸接，所述固定爪與連接架固定連接，所述從動(dòng)搖桿下方安裝了滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承在弧形限位滑槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，弧形限位滑槽固定在第一桿下方，第二伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、第三伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、第四伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)與第一伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系相同；

所述剪式整枝系統(tǒng)包括第一剪式整枝系統(tǒng)和第二剪式整枝系統(tǒng)，所述第一剪式整枝系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)動(dòng)座、伸縮桿、二級(jí)伸縮桿、整枝剪支架、整枝剪連接塊、整枝剪、剪式整枝系統(tǒng)第一液壓缸、剪式整枝系統(tǒng)第二液壓缸、剪式整枝系統(tǒng)第三液壓缸和剪式整枝系統(tǒng)第四液壓缸，所述伸縮桿與轉(zhuǎn)動(dòng)座鉸接，二級(jí)伸縮桿在伸縮桿內(nèi)滑動(dòng)，一端與整枝剪支架鉸接，整枝剪一端與整枝剪支架鉸接，另一端與整枝剪連接塊鉸接，整枝剪連接塊通過(guò)剪式整枝系統(tǒng)第四液壓缸與整枝剪支架相連，所述剪式整枝系統(tǒng)第一液壓缸一端與轉(zhuǎn)動(dòng)座鉸接，另一端與伸縮桿鉸接，所述剪式整枝系統(tǒng)第二液壓缸一端與伸縮桿鉸接，另一端與二級(jí)伸縮桿鉸接，所述剪式整枝系統(tǒng)第三液壓缸一端與二級(jí)伸縮桿鉸接，另一端與整枝剪支架鉸接，第二剪式整枝系統(tǒng)與第一剪式整枝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系相同；

所述機(jī)架桿組件包括第一桿、第二桿、第三桿、第四桿、第五桿、第六桿、第七桿和第八桿，第一桿與第二桿通過(guò)第一虎克鉸連接，第二桿與第三桿通過(guò)第二鉸鏈連接，第三桿與第四桿通過(guò)連架桿第一伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，第四桿與第五桿通過(guò)第三鉸鏈連接，第五桿與第六桿通過(guò)第二虎克鉸連接，第六桿與第七桿通過(guò)第四鉸鏈連接，第七桿與第八桿通過(guò)連架桿第二伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，第八桿與第一桿通過(guò)第一鉸鏈連接，連架桿第一驅(qū)動(dòng)液壓缸一端與第一桿鉸接，另一端與第二桿通過(guò)第三虎克鉸連接，連架桿第二驅(qū)動(dòng)液壓缸一端與第六桿相連，另一端與第五桿通過(guò)第四虎克鉸相連，連架桿第三驅(qū)動(dòng)液壓缸一端與第一桿鉸接，另一端與第八桿鉸接，連架桿第四驅(qū)動(dòng)液壓缸一端與第六桿鉸接，另一端與第七桿鉸接，連架桿第五驅(qū)動(dòng)液壓缸一端與第五桿鉸接，另一端與第四桿鉸接，連架桿第六驅(qū)動(dòng)液壓缸一端與第二桿鉸接，另一端與第三桿鉸接。

所述弧形限位滑槽圓弧對(duì)應(yīng)角度為110-115°，所述機(jī)械腿與連接架安裝角度為55-60°。

本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于：

1.伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹(shù)剪式整枝機(jī)器人在爬樹(shù)過(guò)程中，機(jī)械腿可以實(shí)現(xiàn)兩自由度和單自由度的轉(zhuǎn)變，屬于變自由度變胞結(jié)構(gòu)，具有多功能階段變化、多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化、多自由度變化特征，使機(jī)械腿在爬樹(shù)過(guò)程中完成復(fù)雜的動(dòng)作。爬樹(shù)過(guò)程中，根據(jù)步態(tài)要求不同，單自由度工作時(shí)可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)樹(shù)干向上抱緊或者向上放松等運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)自由度工作時(shí)，使機(jī)械腿在機(jī)器人向上運(yùn)動(dòng)時(shí)保持抱緊，又能改變抱緊角度，適應(yīng)不同直徑樹(shù)木。

2.伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹(shù)剪式整枝機(jī)器人，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單，機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)時(shí)，便能靈活模仿動(dòng)物爬樹(shù)動(dòng)作，機(jī)械腿能實(shí)現(xiàn)相對(duì)樹(shù)干由抱緊到向上放松，再到向上抱緊樹(shù)干的復(fù)雜動(dòng)作，同時(shí)依靠驅(qū)動(dòng)力的反作用力實(shí)現(xiàn)機(jī)械腿在樹(shù)干上的鎖死，爬樹(shù)整枝工作安全可靠。

3.將多自由度的剪式整枝機(jī)器與爬樹(shù)機(jī)器人結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)多方位轉(zhuǎn)向、避障、改變重心，整枝靈活方便，能適應(yīng)不同形狀的樹(shù)木，工作效率高，整枝定位精準(zhǔn)，同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)夾鋸現(xiàn)象，也不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲，采用伺服電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)響應(yīng)迅速，控制精確，通過(guò)編程獲得高程度柔性輸出，工作穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹(shù)剪式整枝機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的驅(qū)動(dòng)搖桿與第一桿垂直時(shí)狀態(tài)示意圖。

圖3為本發(fā)明所述的機(jī)械腿相對(duì)第一桿向上運(yùn)動(dòng)的極限狀態(tài)示意圖。

圖4為本發(fā)明所述的機(jī)械腿相對(duì)第一桿向下運(yùn)動(dòng)的極限狀態(tài)示意圖。

圖5為本發(fā)明所述的機(jī)械腿向上爬樹(shù)時(shí)末端運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖。

圖6為本發(fā)明所述的變胞式伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹(shù)剪式整枝機(jī)器人的第一步爬樹(shù)步態(tài)示意圖。

圖7為本發(fā)明所述的變胞式伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹(shù)剪式整枝機(jī)器人的第二步爬樹(shù)步態(tài)示意圖。

圖8為本發(fā)明所述的連接架示意圖。

圖9為本發(fā)明所述的弧形限位滑槽示意圖。

附圖中各標(biāo)記所代表的含義為：

1：第一鉸鏈；2：第八桿；3：連架桿第二伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)；4：第七桿；5：第四鉸鏈；6：第六桿；7：第二虎克鉸；8：第五桿；9：第三鉸鏈；10：第四桿；11：連架桿第一伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)；12：第三桿；13：第二鉸鏈；14：第二桿；15：第一虎克鉸；16：第一桿；17：機(jī)械腿；18：伸縮桿；19：剪式整枝系統(tǒng)第一液壓缸；20：轉(zhuǎn)動(dòng)座；21：連架桿第一驅(qū)動(dòng)液壓缸；22：第三虎克鉸；23：連架桿第二驅(qū)動(dòng)液壓缸；24：第四虎克鉸；25：連架桿第三驅(qū)動(dòng)液壓缸；26：連架桿第四驅(qū)動(dòng)液壓缸；27：連架桿第五驅(qū)動(dòng)液壓缸；28：連架桿第六驅(qū)動(dòng)液壓缸；29：機(jī)械腿驅(qū)動(dòng)液壓缸；30：機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)；31：驅(qū)動(dòng)搖桿；32：連桿；33：連接架；34：滑套；35：從動(dòng)搖桿；36：滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸；37：弧形限位滑槽；38：滾動(dòng)軸承；39：固定爪；40：整枝剪；41：剪式整枝系統(tǒng)第四液壓缸；42：整枝剪連接塊；43：整枝剪支架；44：剪式整枝系統(tǒng)第三液壓缸；45：二級(jí)伸縮桿；46：剪式整枝系統(tǒng)第二液壓缸；47：樹(shù)木。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，此僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式?；诒景l(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

對(duì)照?qǐng)D1、圖2、圖8、和圖9，本發(fā)明所述的變胞式伺服驅(qū)動(dòng)步進(jìn)爬樹(shù)剪式整枝機(jī)器人，包括伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、剪式整枝系統(tǒng)和機(jī)架桿組件，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為：

所述伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)包括第一伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、第二伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、第三伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)和第四伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)，所述第一伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)搖桿31、從動(dòng)搖桿35、連桿32、機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)30、連接架33、滑套34、滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸36、機(jī)械腿驅(qū)動(dòng)液壓缸29、機(jī)械腿17、固定爪39、滾動(dòng)軸承38和弧形限位滑槽37，驅(qū)動(dòng)搖桿31一端與連桿32鉸接，另一端與機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)30固定連接，機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)30與第一桿16相連，并驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)搖桿31相對(duì)第一桿16轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)搖桿35一端與連桿32鉸接，另一端與第一桿16鉸接，連接架33既與連桿32通過(guò)鉸鏈連接，又與滑套34通過(guò)圓柱副連接，還與機(jī)械腿驅(qū)動(dòng)液壓缸29連接，所述滑套34與滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸36連接，所述機(jī)械腿驅(qū)動(dòng)液壓缸29與機(jī)械腿17連接，所述滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸36與第一桿16鉸接，所述固定爪39與連接架33固定連接，所述從動(dòng)搖桿35下方安裝了滾動(dòng)軸承38，滾動(dòng)軸承38在弧形限位滑槽37內(nèi)運(yùn)動(dòng)，弧形限位滑槽37固定在第一桿16下方，第二伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)、第三伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)和第四伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)與第一伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系相同；

所述剪式整枝系統(tǒng)包括第一剪式整枝系統(tǒng)和第二剪式整枝系統(tǒng)，所述第一剪式整枝系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)動(dòng)座20、伸縮桿18、二級(jí)伸縮桿45、整枝剪支架43、整枝剪連接塊42、整枝剪40、剪式整枝系統(tǒng)第一液壓缸19、剪式整枝系統(tǒng)第二液壓缸46、剪式整枝系統(tǒng)第三液壓缸44、剪式整枝系統(tǒng)第四液壓缸41，所述伸縮桿18與轉(zhuǎn)動(dòng)座20鉸接，二級(jí)伸縮桿45一端在伸縮桿18內(nèi)滑動(dòng)，另一端與整枝剪支架43鉸接，整枝剪40一端與整枝剪支架43鉸接，另一端與整枝剪連接塊42鉸接，整枝剪連接塊42通過(guò)剪式整枝系統(tǒng)第四液壓缸41與整枝剪支架43相連，所述剪式整枝系統(tǒng)第一液壓缸19一端與轉(zhuǎn)動(dòng)座20鉸接，另一端與伸縮桿18鉸接，所述剪式整枝系統(tǒng)第二液壓缸46一端與伸縮桿18鉸接，另一端與二級(jí)伸縮桿45鉸接，所述剪式整枝系統(tǒng)第三液壓缸44一端與二級(jí)伸縮桿45鉸接，另一端與整枝剪支架43鉸接，第二剪式整枝系統(tǒng)與第一剪式整枝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系相同，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)座20，剪式整枝系統(tǒng)第一液壓缸19、剪式整枝系統(tǒng)第二液壓缸46和剪式整枝系統(tǒng)第三液壓缸44的驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人多自由度靈活的進(jìn)行整枝工作；

所述機(jī)架桿組件包括第一桿16、第二桿14、第三桿12、第四桿10、第五桿8、第六桿6、第七桿4和第八桿2，第一桿16與第二桿14通過(guò)第一虎克鉸15連接，第二桿14與第三桿12通過(guò)第二鉸鏈13連接，第三桿12與第四桿10通過(guò)連架桿第一伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)11相連，第四桿10與第五桿8通過(guò)第三鉸鏈9連接，第五桿8與第六桿6通過(guò)第二虎克鉸7連接，第六桿6與第七桿4通過(guò)第四鉸鏈5連接，第七桿4與第八桿2通過(guò)連架桿第二伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)3連接，第八桿2與第一桿16通過(guò)第一鉸鏈1連接，連架桿第一驅(qū)動(dòng)液壓缸21一端與第一桿16鉸接，另一端與第二桿14通過(guò)第三虎克鉸22連接，連架桿第二驅(qū)動(dòng)液壓缸23一端與第六桿6相連，另一端與第五桿8通過(guò)第四虎克鉸24相連，連架桿第三驅(qū)動(dòng)液壓缸25一端與第一桿16鉸接，另一端與第八桿2鉸接，連架桿第四驅(qū)動(dòng)液壓缸26一端與第六桿6鉸接，另一端與第七桿4鉸接，連架桿第五驅(qū)動(dòng)液壓缸27一端與第五桿8鉸接，另一端與第四桿10鉸接，連架桿第六驅(qū)動(dòng)液壓缸28一端與第二桿14鉸接，另一端與第三桿12鉸接。

所述弧形限位滑槽37圓弧對(duì)應(yīng)角度為110-115°，所述機(jī)械腿17與連接架33安裝角度為55-60°。

工作原理及過(guò)程：

對(duì)照?qǐng)D2、圖3、圖4和圖5，驅(qū)動(dòng)搖桿31與連桿32垂直時(shí)，滑套34滑動(dòng)到連接架33的中間；機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)30單獨(dú)作用效果，如由圖2所示狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D3所示狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械腿17相對(duì)第一桿16向上同時(shí)抱緊樹(shù)干的運(yùn)動(dòng)，如作用效果由圖4所示狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2所示狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械腿17相對(duì)第一桿16向上同時(shí)放松樹(shù)干的運(yùn)動(dòng)，即作用效果由圖4轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2再轉(zhuǎn)變?yōu)閳D3所示狀態(tài)時(shí)，機(jī)械腿17相對(duì)于第一桿16，由抱緊做向上放松運(yùn)動(dòng)再做向上抱緊運(yùn)動(dòng)，反之作用效果由圖3所示轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2再轉(zhuǎn)變?yōu)閳D4所示狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械腿17相對(duì)于第一桿16由抱緊狀態(tài)到向下放松再到向下抱緊的運(yùn)動(dòng)，也是機(jī)械腿17帶動(dòng)爬樹(shù)整枝機(jī)器人向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，而滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸36參與如圖3所示轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2再轉(zhuǎn)變?yōu)閳D4所示的過(guò)程，保證機(jī)器人向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械腿17一直保持對(duì)樹(shù)干的抱緊，滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸36的驅(qū)動(dòng)過(guò)程為，由圖3所示狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D2所示狀態(tài)時(shí)，滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸36逐漸伸出，并在圖2所示狀態(tài)時(shí)至最大行程，由圖2所示狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D4所示狀態(tài)時(shí)，滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸36逐漸回縮，并在圖4所示狀態(tài)時(shí)縮至原始狀態(tài)，這一過(guò)程中機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)30與滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸36相互配合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)自由度與兩個(gè)自由度的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械腿17一直保持抱緊。

對(duì)照?qǐng)D5，機(jī)械腿17向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，在機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)30的單獨(dú)作用下可以實(shí)現(xiàn)爬樹(shù)抱緊的一系列運(yùn)動(dòng)，模仿動(dòng)物爬樹(shù)過(guò)程腿部動(dòng)作，即機(jī)械腿17由抱緊樹(shù)干，到向上逐漸放松，再到向上逐漸抱緊的過(guò)程，圖5中θ1、θ2值的大小反映了機(jī)械腿17與樹(shù)木47的抱緊程度。

對(duì)照?qǐng)D2、圖3、圖4和圖5，機(jī)械腿17與固定爪39構(gòu)成了一個(gè)腳爬工具，且與樹(shù)干傾斜一定角度，因此機(jī)械腿伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)30的驅(qū)動(dòng)力不僅能實(shí)現(xiàn)機(jī)械腿17向上爬樹(shù)同時(shí)抱緊樹(shù)干的運(yùn)動(dòng)，還能實(shí)現(xiàn)機(jī)械腿17對(duì)樹(shù)干的鎖死，滿足可靠穩(wěn)定的爬樹(shù)要求，同時(shí)機(jī)械腿17與機(jī)械腿驅(qū)動(dòng)液壓缸29連接，可以自動(dòng)根據(jù)樹(shù)干直徑調(diào)節(jié)機(jī)械腿驅(qū)動(dòng)液壓缸29的伸縮長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)普遍適用功能。

對(duì)照?qǐng)D6、圖7、和圖8，機(jī)械腿17與第三伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿動(dòng)作相同，并且與第二伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿相反，第二伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿與第四伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿動(dòng)作相同，因此在爬樹(shù)過(guò)程中，第一步，如圖6所示，機(jī)械腿17和第三伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿相對(duì)機(jī)體向上運(yùn)動(dòng)，而第二伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿和第四伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿相對(duì)機(jī)體向下運(yùn)動(dòng)，即第二伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿和第四伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿抱緊，帶動(dòng)機(jī)器人主體向上運(yùn)動(dòng)，第二步與第一步相同，第二伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿和第四伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿相對(duì)機(jī)體向上運(yùn)動(dòng)，機(jī)械腿17和第三伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿相對(duì)機(jī)體向下運(yùn)動(dòng)，即機(jī)械腿17和第三伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿帶動(dòng)機(jī)器人主體向上運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)步驟依次進(jìn)行便實(shí)現(xiàn)了爬樹(shù)整枝機(jī)器人快速爬樹(shù)。

當(dāng)爬樹(shù)整枝機(jī)器人需要在樹(shù)干上保持靜止，以完成如整枝、監(jiān)控、病蟲(chóng)防治等工作時(shí)，從動(dòng)搖桿35所連滾動(dòng)軸承38在弧形限位滑槽37內(nèi)運(yùn)動(dòng)到上極限位置被鎖死，只由滑套驅(qū)動(dòng)液壓缸36驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)樹(shù)干的完全抱緊，第二液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿、第三液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿和第四液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中的機(jī)械腿狀態(tài)與第一液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿系統(tǒng)中機(jī)械腿17狀態(tài)完全相同，此時(shí)爬樹(shù)整枝機(jī)器人便牢牢抱緊在樹(shù)干上。

同時(shí)驅(qū)動(dòng)連架桿第三驅(qū)動(dòng)液壓缸25和連架桿第四驅(qū)動(dòng)液壓缸26，或者同時(shí)驅(qū)動(dòng)連架桿第五驅(qū)動(dòng)液壓缸27和連架桿第六驅(qū)動(dòng)液壓缸28，可以實(shí)現(xiàn)左右轉(zhuǎn)向，同時(shí)驅(qū)動(dòng)連架桿第一驅(qū)動(dòng)液壓缸21和連架桿第二驅(qū)動(dòng)液壓缸23可以實(shí)現(xiàn)向上彎腰，同時(shí)驅(qū)動(dòng)連架桿第一伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)11和連架桿第二伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)3可以實(shí)現(xiàn)左右對(duì)折即實(shí)現(xiàn)重心的改變，靈活適應(yīng)各種工況。