(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201821515773.3
(22)申请日 2018.09.17
(73)专利权人 南京林业大学
地址 210037 江苏省南京市玄武区龙蟠路
159号
(72)发明人 王金鹏 桂晨晨 高凯 安志远
陈青 李奕
所(普通合伙) 32326
代理人 孙承尧
(51)Int.Cl.
A01G 3/08(2006.01)
B64C 39/02(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
(54)实用新型名称
可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装
置
(57)摘要
本实用新型公开了一种可用于无人机飞行
平台的轻型树枝修剪装置，包括无人机牵引的链
定设置的链锯机构（3），平移支撑机构（2）上安装
（4）上设有能够拉动链锯平台（1）向抱紧机构（4）
移动的平移驱动机构（5）。本实用新型通过无人
机带动链锯平台飞向工作目标后靠近树干悬停，
抱紧机构抱紧树干，平移驱动机构拉动链锯平台
向抱紧机构移动，链锯机构靠近待修剪树枝进行
修剪，完成后链锯电机停止工作且平移驱动机构
反向运行使得链锯平台远离抱紧机构，无人机重
新启动且抱紧机构松开树干。权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 208798386 U 2019.04.30
C N 208798386
U
1.一种可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置，包括无人机牵引的链锯平台（1），其特征在于：所述的链锯平台（1）的底部设有能够相对链锯平台（1）直线移动的平移支撑机构（2）和固定设置的链锯机构（3），平移支撑机构（2）上安装有能够抱紧树干的抱紧机构（4），且在抱紧机构（4）上设有能够拉动链锯平台（1）向抱紧机构（4）移动的平移驱动机构（5）；该修剪装置工作时，无人机带动链锯平台（1）飞向工作目标后靠近树干悬停，抱紧机构（4）的机械手爪（41）实现对树木的抱紧动作，无人机停止工作并收起机翼，平移驱动机构（5）启动以拉动链锯平台（1）向抱紧机构（4）移动，使得链锯机构（3）不断靠近待修剪树枝，待链锯机构（3）中的链锯（31）接触到树枝后，链锯机构（3）中的链锯电机（32）启动带动链锯（31）开始切割树枝，切割完成后，链锯电机（32）停止工作且平移驱动机构（5）反向运行使得链锯平台（1）远离抱紧机构（4），无人机张开机翼并重新启动，抱紧机构（4）的机械手爪（41）松开树干，无人机上的电子识别机构寻下一工作目标。
2.根据权利要求1所述的可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置，其特征在于：所述的平移支撑机构（2）包括用于支撑定位抱紧机构（4）和平移驱动机构（5）的竖直支撑杆（21），竖直支撑杆（21）的顶部嵌置在链锯平台（1）底部设置的燕尾槽（11）中且竖直支撑杆（21）的顶部和燕尾槽（11）构成直线滑块滑轨机构。
3.根据权利要求2所述的可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置，其特征在于：所述的平移支撑机构（2）还包括倾斜支撑杆（22）和支撑脚（23），倾斜支撑杆（22）的上端设置在竖直支撑杆（21）的底部且倾斜支撑杆（22）的下端设置水平方向开口的支撑脚（23），支撑脚（23）位于抱紧机构（4）的正下方，使得抱紧机构（4）抱紧树干时，支撑脚（23）能够抵在树干上提供支撑力。
4.根据权利要求1所述的可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置，其特征在于：所述的抱紧机构（4）包括机械手爪（41）和抱紧支架（42），机械手爪（41）的尾端固定在抱紧支架（42）的两端且机械手爪（41）能够在外力的作用下相对抱紧支架（42）的端部转动以抱紧树干或松开树干。
5.根据权利要求4所述的可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置，其特征在于：所述的抱紧支架（42）上设有抱紧电机（43），抱紧电机（43）的驱动轴上设有抱紧驱动齿轮（44），在抱紧驱动齿轮（44）的旁侧设有与其啮合相连的抱紧传动齿轮（45），抱紧传动齿轮（45）设置在抱紧丝杠（46）的一端且抱紧丝杠（46）的另一端依次穿过抱紧支架（42）、抱紧丝杠螺母（47），抱紧丝杠
（46）和抱紧丝杠螺母（47）构成一对丝杠螺母抱紧传动机构，所述抱紧丝杠螺母（47）的两端分别通过抱紧连杆（48）连接对应的机械手爪（41）；所述的抱紧电机（43）启动后，通过抱紧驱动齿轮（44）和抱紧传动齿轮（45）啮合传动以带动丝杠螺母传动机构运行，使得抱紧丝杠螺母（47）靠近或远离抱紧支架（42），并由抱紧丝杠螺母（47）通过连杆（48）带动机械手爪（41）靠拢以抱紧树干或者张开以松开树干。
6.根据权利要求5所述的可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置，其特征在于：所述抱紧丝杠（46）的另一端上固定设置防脱挡块（49），以防抱紧电机（43）过度运行使得抱紧丝杠螺母（47）脱离抱紧丝杠（46）。
7.根据权利要求1所述的可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置，其特征在于：所述的平移驱动机构（5）包括设置在抱紧机构（4）的抱紧支架（42）上的平移电机（51），平移电机（51）的驱动轴上设有平移驱动齿轮（52），在平移驱动齿轮（52）的旁侧设有与其啮合相连
的平移传动齿轮（53），平移传动齿轮（53）设置在平移丝杠（54）的一端且平移丝杠（54）的另一端依次穿过抱紧支架（42）、平移丝杠螺母（55）后固定在平移支撑机构（2）的竖直支撑杆（21）上，平移丝杠（54）和平移丝杠螺母（55）构成一对丝杠螺母平移传动机构，所述的平移丝杠螺母（55）通过平移定位杆（56）固定在链锯平台（1）的底部；所述的平移电机（51）启动后，通过平
移驱动齿轮（52）和平移传动齿轮（53）啮合传动以带动丝杠螺母传动机构运行，使得平移丝杠螺母（55）靠近或远离抱紧支架（42），并由平移丝杠螺母（55）通过平移定位杆（56）带动链锯平台（1）和链锯机构（3）靠近或远离树干。
8.根据权利要求7所述的可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置，其特征在于：所述的平移丝杠螺母（55）上还设有贯穿平移丝杠螺母（55）的平移光杆（57），平移光杆（57）的一端固定设置在竖直支撑杆（21）上、另一端固定设置在平移电机（51）或者抱紧支架（42）上以辅助丝杠螺母平移传动机构的稳定运行。
9.根据权利要求7或8所述的可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置，其特征在于：所述的平移电机（51）或者抱紧支架（42）上设有支撑光杆（24），支撑光杆（24）的另一端固定设置在平移支撑机构（2）的竖直支撑杆（21）上。
10.根据权利要求1所述的可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置，其特征在于：所述的链锯平台（1）通过平台连杆（12）固定在无人机的底部，且由链锯电机（32）驱动链锯（31）构成的链锯机构（3）设置在邻近抱紧机构（4）的链锯平台（1）边缘处。
可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及林业机械领域，具体地说是一种通过无人机带动工作部分进行修剪树枝以减少能量消耗、降低重量的可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置。
背景技术
[0002]树木修枝是森林抚育制度的重要措施，对于树木的生长、成材都有非常积极的意义。随着树木的不断成长，会长出许多分枝。通过不断修剪树枝，可以有效得调节树干的营养生长和生殖生长之间的矛盾，使营养物质能够合理分配，延缓树木衰老，有益于树木成材。因此修理树枝是林业管理的重要内容，而树枝的修剪对树木的健康生长极为关键。我国的修枝作业效率低下，工人劳动强度较大，修枝效果较差，还普遍存在由于切口不整洁引起坏枝、病枝等问题，与国外差距非常显著。其中很重要的原因就是我国目前还是以手工修枝为主，机械化水平低。
[0003]现有的树枝修剪机械主要以爬树机器人搭载修枝工具为主。当爬树机器人的发动机启动后，通过减速器和传动机构将动力传递给主架上的驱动轮，同时在电动推杆和弹簧的作用下，轮子夹紧树干，由于夹紧力的存在，机器人通过轮胎与树干之间有了足够的摩擦力，驱动力在动力作用下螺旋上升，从而能够实现机器人的爬树上升动作。当发动机启动之后，发动机的高速输出轴通过传动机构将高速转动传递给锯切传动轴，锯切传动轴通过万向节再将高速转动传递给锯头，进而使锯头链锯高速转动，锯头在没碰到侧枝无负载时锯头链锯保持空转。机器人在爬行上升的过程中，当锯头部位接触
到侧枝后，锯头部位的高速旋转的修剪链锯会对侧枝自动切割，从而实现对侧枝的修剪。修剪完毕后，机器人会继续爬行上升，直到碰到下一个侧枝后重复上述修剪过程。该爬树机器人一般本身重量较大，在机器人的爬树过程中会耗费大量能量，且效率较低。除此之外，锯头在不工作时处于空转状态，本身也是对于能量的一种浪费。最后，留茬长度很难做到统一标准，树木的上端会越来越细，会导致留茬长度发生变化。为改善目前爬树修枝机器人能量消耗和留茬距离等问题，提高树木修枝的效率，需实用新型更为先进的树枝修剪机械。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种通过无人机带动工作部分进行修剪树枝以减少能量消耗、降低重量的可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置；该可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置改变了爬树机器人带动锯头剪枝的方式，减少了不必要的能量消耗，提高修枝效率，并在留茬长度和空转问题上做好优化。[0005]本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：
[0006]一种可用于无人机飞行平台的轻型树枝修剪装置，包括无人机牵引的链锯平台，其特征在于：所述的链锯平台的底部设有能够相对链锯平台直线移动的平移支撑机构和固定设置的链锯机构，平移支撑机构上安装有能够抱紧树干的抱紧机构，且在抱紧机构上设有能够拉动链锯平台向抱紧机构移动的平移驱动机构；该修剪装置工作时，无人机带动链
锯平台飞向工作目标后靠近树干悬停，抱紧机构的机械手爪实现对树木的抱紧动作，无人机停止工作并收起机翼，平移驱动机构启动以拉动链锯平台向抱紧机构移动，使得链锯机构不断靠近待修剪树枝，待链锯机构中的链锯接触到树枝后，链锯机构中的链锯电机启动带动链锯开始切割树枝，切割完成后，链锯电机停止工作且平移驱动机构反向运行使得链锯平台远离抱紧机构，无人机张开机翼并重新启动，抱紧机构的机械手爪松开树干，无人机上的电子识别机构寻下一工作目标。
[0007]所述的平移支撑机构包括用于支撑定位抱紧机构和平移驱动机构的竖直支撑杆，竖直支撑杆的顶部嵌置在链锯平台底部设置的燕尾槽中且竖直支撑杆的顶部和燕尾槽构成直线滑块滑轨机构。
[0008]所述的平移支撑机构还包括倾斜支撑杆和支撑脚，倾斜支撑杆的上端设置在竖直支撑杆的底部且倾斜支撑杆的下端设置水平方向开口的支撑脚，支撑脚位于抱紧机构的正下方，使得抱紧机构抱紧树干时，支撑脚能够抵在树干上提供支撑力。
[0009]所述的抱紧机构包括机械手爪和抱紧支架，机械手爪的尾端固定在抱紧支架的两端且机械手爪能够在外力的作用下相对抱紧支架的端部转动以抱紧树干或松开树干。[0010]所述的抱紧支架上设有抱紧电机，抱紧电机的驱动轴上设有抱紧驱动齿轮，在抱紧驱动齿轮的旁侧设有与其啮合相连的抱紧传动齿轮，抱紧传动齿轮设置在抱紧丝杠的一端且抱紧丝杠的另一端依次穿过抱紧支架、抱紧丝杠螺母，抱紧丝杠和抱紧丝杠螺母构成一对丝杠螺母抱紧传动机构，所述抱紧丝杠螺母的两端分别通过抱
紧连杆连接对应的机械手爪；所述的抱紧电机启动后，通过抱紧驱动齿轮和抱紧传动齿轮啮合传动以带动丝杠螺母传动机构运行，使得抱紧丝杠螺母靠近或远离抱紧支架，并由抱紧丝杠螺母通过连杆带动机械手爪靠拢以抱紧树干或者张开以松开树干。
[0011]所述抱紧丝杠的另一端上固定设置防脱挡块，以防抱紧电机过度运行使得抱紧丝杠螺母脱离抱紧丝杠。
[0012]所述的平移驱动机构包括设置在抱紧机构的抱紧支架上的平移电机，平移电机的驱动轴上设有平移驱动齿轮，在平移驱动齿轮的旁侧设有与其啮合相连的平移传动齿轮，平移传动齿轮设置在平移丝杠的一端且平移丝杠的另一端依次穿过抱紧支架、平移丝杠螺母后固定在平移支撑机构的竖直支撑杆上，平移丝杠和平移丝杠螺母构成一对丝杠螺母平移传动机构，所述的平移丝杠螺母通过平移定位杆固定在链锯平台的底部；所述的平移电机启动后，通过平移驱动齿轮和平移传动齿轮啮合传动以带动丝杠螺母传动机构运行，使得平移丝杠螺母靠近或远离抱紧支架，并由平移丝杠螺母通过平移定位杆带动链锯平台和链锯机构靠近或远离树干。
[0013]所述的平移丝杠螺母上还设有贯穿平移丝杠螺母的平移光杆，平移光杆的一端固定设置在竖直支撑杆上、另一端固定设置在平移电机或者抱紧支架上以辅助丝杠螺母平移传动机构的稳定运行。
[0014]所述的平移电机或者抱紧支架上设有支撑光杆，支撑光杆的另一端固定设置在平移支撑机构的
竖直支撑杆上。
[0015]所述的链锯平台通过平台连杆固定在无人机的底部，且由链锯电机驱动链锯构成的链锯机构设置在邻近抱紧机构的链锯平台边缘处。
[0016]本实用新型相比现有技术有如下优点：
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