一种高集成化的全自动植树机器人

1.本发明涉及农林机械设备技术领域，特别是一种高集成化的全自动植树机器人。


背景技术：

2.近年来，土壤荒漠化日渐严重。
3.在近几年的治理中，虽然取得了初步的成效，但投入了大量的人力物力，同时人工成本不断升高，人工的效率也无法满足国家对于绿化的需求。
4.所以，全自动化的植树机器人越来越得到重视，但在现有的设备中，植树机器人不具备分拣树苗的能力，分拣树苗的工作通常由人工进行；现有的植树机器人功能简单，实现的功能单一，满足不了全自动化的要求；实现埋土功能的装置结构复杂、效率低。


技术实现要素：

5.基于以上技术问题，本发明提供了一种高集成化的全自动植树机器人，解决以上的问题。
6.为达到以上目的，提供以下技术方案：
7.一种高集成化的全自动植树机器人，包括底盘、树苗排列传送机构、解捆机构、树苗抓取机构、树苗放置机构、挖坑机构和埋土机构，所述底盘的中部设有一个椭圆形孔，其前端设有一个圆形孔，且椭圆形孔与圆形孔之间设有一个豁口一，使椭圆形孔与圆形孔之间导通，所述圆形孔的前端设有一个豁口二，所述底盘底部的四个角还分别设有一个车轮，所述树苗排列传送机构、树苗抓取机构、树苗放置机构、挖坑机构和埋土机构均固定连接于底盘上，所述树苗排列传送机构位于底盘后端，所述树苗抓取机构位于树苗排列传送机构右侧，所述树苗放置机构位于树苗抓取机构前侧，所述挖坑机构位于树苗放置机构左侧，所述埋土机构位于底盘前端，所述解捆装置固定连接于树苗排列传送机构上，所述树苗排列传送机构包括支撑块、限位板、一定数量的导辊、传送带、伺服电机四、放置平台、托板、挡板、一定数量的光轴和推板，所述支撑块为三菱柱结构，固定连接于底盘的后端，所述限位板的底部固定连接于支撑块上，其上下两端对称间隔设有一定数量的限位块组，每组所述限位块组均包括限位块一和限位块二，且每组限位块组的限位块一和限位块二均分别与一个导辊两端的芯轴铰接，一定数量的所述导辊上还套接有一条传送带，所述传送带上还间隔设有三条尖齿链，所述伺服电机四固定连接于最右侧限位块二的底端，其芯轴贯穿限位块二与导辊的芯轴固定连接，所述挡板垂直于限位板并与其右端固定连接，其前部设有一个长条孔，后部设有一个向右倾斜的斜坡二，位于最左侧导辊的前侧，所述托板垂直于挡板并与其底端固定连接，所述放置平台垂直于托板并平行于限位板，固定连接于托板的中部，其右端设有一个向前的折边，左端设有一个向左倾斜的斜坡一，一定数量的所述光轴以一定间隔并排设置于斜坡一与折板之间，且一定数量的所述光轴的两端分别与斜坡一和折板固定，且均贯穿推板的后部，每根所述光轴上还均套接有一根弹簧，每根所述弹簧的右端均与折板抵接，其左端均与推板抵接，所述解捆机构包括刀片、伺服电机五、丝杠和螺母，所述
伺服电机五的右侧固定连接于挡板的左侧壁上，其芯轴固定连接有一根丝杠，所述螺母套接于丝杠上与其配合连接，所述刀片固定连接于螺母上，且其一端贯穿长条孔并位于长条孔内，所述树苗抓取机构包括固定杆、机械夹爪一、电动推杆一和连接件，所述电动推杆的一端固定连接于地盘上，其伸缩端套接于固定杆中部，所述连接件固定连接于底盘上位于电动推杆的前侧，并与固定杆的底端铰接，所述机械夹爪一有两个分别位于固定杆的上部和下部，并与固定杆固定连接，所述树苗放置机构包括一定数量的机械夹爪二、固定轴一、固定轴二、伸缩杆、电动推杆二和伺服电机一，所述伺服电机一固定连接于底盘底面上，其芯轴贯穿底盘固定连接有固定轴二，所述伸缩杆有两根，分别设置于固定轴二的上下两端，每根所述伸缩杆的一端均固定连接于固定轴二上，其伸缩端均铰接有一个机械夹爪二，所述电动推杆二的一端固定连接于固定轴二的中部，其伸缩端铰接有一个机械夹爪二，一定数量的所述机械夹爪二均间隔固定连接于固定轴一上，所述挖坑机构包括钻头电机、挖坑螺旋钻头、平行四边形连杆一、平行四边形连杆二、传动连杆、传动柱、传动齿轮一、传动齿轮二、伺服电机二和伺服电机六，所述伺服电机二固定连接于底盘底面上，其芯轴贯穿底盘并与传动柱的底端固定连接，所述传动柱的中部设有一个方形通孔，所述伺服电机六水平固定连接于底盘上，其芯轴与传动齿轮一中心轴固定连接，所述传动齿轮二位于方形通孔内，其中心轴的两端分别与方形通孔左右两侧内壁卡接并可相对转动，且齿轮二与传动齿轮一传动配和卡接，并可相对转动，所述平行四边形连杆一的一端与传动柱顶端铰接，其另一端与钻头电机顶端铰接，所述平行四边形连杆二的一端固定连接于传动齿轮二上，其另一端与钻头电机底部铰接，所述传动连杆有两根，分别设置于平行四边形连杆一和平行四边形连杆二的两侧，每根传动连杆的顶端均与平行四边形连杆一铰接，其底端均与平行四边形连杆二铰接，所述钻头电机的底端还设有一个挖坑螺旋钻头，所述埋土机构包括环形滑块、小齿轮、液压缸、大齿轮、半圆滑轨、埋土板、伺服电机三、半圆板和固定柱组，所述伺服电机三固定连接于底盘底面上，其芯轴贯穿底面与小齿轮的中心轴固定连接，所述半圆滑轨有两根，对称固定连接于豁口一和豁口二的两侧，所述环形滑块设有一个豁口四，恰好嵌入两根半圆滑轨内并与两根半圆滑轨可相对滑动，且其顶端高于半圆滑轨，所述大齿轮固定连接于环形滑块的顶部，与小齿轮配合连接，所述大齿轮上设有一个豁口三，所述豁口三与豁口四的位置相互对齐，所述液压缸有两个分别对称固定连接于大齿轮上，并位于豁口三的两侧，以其中一侧为例，所述液压缸的输出端贯穿大齿轮并固定连接有一块半圆板，所述半圆板恰好位于豁口三与一根半圆滑轨之间，所述固定柱组的一端固定连接于半圆板上，其另一端固定连接有一块埋土板。
8.优选地，所述环形滑块的内轮廓与圆形孔的内轮廓尺寸大小相同。
9.优选地，所述豁口一、豁口二、豁口三和豁口四的宽度相同。
10.本发明的有益效果为：
11.1.本发明通过树苗分拣装置将成捆的树苗进行解捆、分拣，变成一根根排列整齐的树苗，利于后续的抓取种植；研发了结构简单、效率高的埋土装置，在行驶过程中完成土壤聚拢；设计了可以旋转运动和伸缩运动的植树机械臂，实现了从取树苗和种植的多种功能，保证了高集成化的全自动植树机器人进行埋土工作时实现树苗在固定位置直立。
12.2.本发明实现了从树苗的分拣到挖坑、种植和埋土的全过程，具有集成化高、全程自动化、种植效率高的特点，解决了现有的设备中，需要人工分拣树苗、结构复杂、功能集成
化低的问题。
附图说明
13.图1为本发明的结构示意图；
14.图2为本发明底盘的结构示意图；
15.图3为本发明树苗排列传送机构的结构示意图；
16.图4为本发明解捆机构的结构示意图；
17.图5为本发明树苗抓取机构的结构示意图；
18.图6为本发明树苗放置机构结构示意图；
19.图7为本发明挖坑机构的结构示意图；
20.图8为本发明和埋土机构的结构示意图；
21.图9为本发明半圆滑轨与环形滑块配合结构示意图
22.图中所示附图标记为：1-底盘，101-椭圆形孔，102-圆形孔，103-豁口一， 104-豁口二，105-车轮，2-树苗抓取机构，201-固定杆，202-机械夹爪一，203
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电动推杆一，204-连接件，3-树苗排列传送机构，301-伺服电机四，302-尖齿链，303-导辊，304-传送带，305-限位板，306-支撑块，307-限位块一，308-限位块二，4-树苗放置机构，401-斜坡一，402-挡板，403-长条孔，404-斜坡二， 405-托板，406-放置平台，407-折边，5-弹簧，6-解捆机构，601-刀片，602-伺服电机五，603-丝杠，604-螺母，7-光轴，8-推板，9-机械夹爪二，10-固定轴一，11-伸缩杆，12-电动推杆二，13-固定轴二，14-钻头电机，15-挖坑螺旋钻头，16-平行四边形连杆一，161-平行四边形连杆二，162-传动连杆，163-传动柱，164-方形通孔，17-传动齿轮一，171-传动齿轮二，18-环形滑块，181-豁口四，19-小齿轮，20-液压缸，21-大齿轮，211-豁口三，22-半圆滑轨，23-伺服电机一，24-伺服电机二，25-伺服电机三，26-半圆板，27-固定柱组，28-埋土板，29-伺服电机六。
具体实施方式
23.以下结合附图对本设计方案进行详细说明。
24.如图1～9所示，一种高集成化的全自动植树机器人，包括底盘1、树苗排列传送机构3、解捆机构6、树苗抓取机构2、树苗放置机构4、挖坑机构和埋土机构，底盘1的中部设有一个椭圆形孔101，其前端设有一个圆形孔102，且椭圆形孔101与圆形孔102之间设有一个豁口一103，使椭圆形孔101与圆形孔102之间导通，圆形孔102的前端设有一个豁口二104，底盘1底部的四个角还分别设有一个车轮105，树苗排列传送机构3、树苗抓取机构2、树苗放置机构4、挖坑机构和埋土机构均固定连接于底盘1上，树苗排列传送机构3 位于底盘1后端，树苗抓取机构2位于树苗排列传送机构3右侧，树苗放置机构4位于树苗抓取机构2前侧，挖坑机构位于树苗放置机构4左侧，埋土机构位于底盘1前端，解捆装置固定连接于树苗排列传送机构3上，树苗排列传送机构3包括支撑块306、限位板305、一定数量的导辊303、传送带304、伺服电机四301、放置平台406、托板405、挡板402、一定数量的光轴7和推板 8，支撑块306为三菱柱结构，固定连接于底盘1的后端，限位板305的底部固定连接于支撑块306上，其上下两端对称间隔设有一定数量的限位块组，每组限位块组均包括限位块一307和限位块二308，且每组限位块组的限位块一 307和限位块二308均分别与一个导辊303两端的芯
轴铰接，一定数量的导辊 303上还套接有一条传送带304，传送带304上还间隔设有三条尖齿链302，用于对树苗进行进一步的限位，伺服电机四301固定连接于最右侧限位块二308 的底端，其芯轴贯穿限位块二308与导辊303的芯轴固定连接，挡板402垂直于限位板305并与其右端固定连接，其前部设有一个长条孔，用于使刀片601 穿过，并对刀片601进行限位，后部设有一个向右倾斜的斜坡二404，位于最左侧导辊303的前侧，托板405垂直于挡板402并与其底端固定连接，放置平台406垂直于托板405并平行于限位板305，固定连接于托板405的中部，其右端设有一个向前的折边407，左端设有一个向左倾斜的斜坡一401，一定数量的光轴7以一定间隔并排设置于斜坡一401与折板之间，且一定数量的光轴 7的两端分别与斜坡一401和折板固定，且均贯穿推板8的后部，每根光轴7 上还均套接有一根弹簧5，每根弹簧5的右端均与折板抵接，其左端均与推板 8抵接，解捆机构6包括刀片601、伺服电机五602、丝杠603和螺母604，伺服电机五602的右侧固定连接于挡板402的左侧壁上，其芯轴固定连接有一根丝杠603，螺母604套接于丝杠603上与其配合连接，刀片601固定连接于螺母604上，且其一端贯穿长条孔403并位于长条孔403内，树苗抓取机构2包括固定杆201、机械夹爪一202、电动推杆一203和连接件204，电动推杆的一端固定连接于地盘上，其伸缩端套接于固定杆201中部，连接件204固定连接于底盘1上位于电动推杆的前侧，并与固定杆201的底端铰接，机械夹爪一 202有两个分别位于固定杆201的上部和下部，并与固定杆201固定连接，树苗放置机构4包括一定数量的机械夹爪二9、固定轴一10、固定轴二13、伸缩杆11、电动推杆二12和伺服电机一23，伺服电机一23固定连接于底盘1底面上，其芯轴贯穿底盘1固定连接有固定轴二13，伸缩杆11有两根，分别设置于固定轴二13的上下两端，每根伸缩杆11的一端均固定连接于固定轴二13 上，其伸缩端均铰接有一个机械夹爪二9，电动推杆二12的一端固定连接于固定轴二13的中部，其伸缩端铰接有一个机械夹爪二9，一定数量的机械夹爪二 9均间隔固定连接于固定轴一10上，挖坑机构包括钻头电机14、挖坑螺旋钻头15、平行四边形连杆一16、平行四边形连杆二161、传动连杆162、传动柱 163、传动齿轮一17、传动齿轮二171、伺服电机二24和伺服电机六29，伺服电机二24固定连接于底盘1底面上，其芯轴贯穿底盘1并与传动柱163的底端固定连接，传动柱163的中部设有一个方形通孔164，伺服电机六29水平固定连接于底盘1上，其芯轴与传动齿轮一17中心轴固定连接，传动齿轮二171 位于方形通孔164内，其中心轴的两端分别与方形通孔164左右两侧内壁卡接并可相对转动，且齿轮二与传动齿轮一17传动配和卡接，并可相对转动，平行四边形连杆一16的一端与传动柱163顶端铰接，其另一端与钻头电机14顶端铰接，平行四边形连杆二161的一端固定连接于传动齿轮二171上，其另一端与钻头电机14底部铰接，传动连杆162有两根，分别设置于平行四边形连杆一16和平行四边形连杆二161的两侧，每根传动连杆162的顶端均与平行四边形连杆一16铰接，其底端均与平行四边形连杆二161铰接，钻头电机14 的底端还设有一个挖坑螺旋钻头15，埋土机构包括环形滑块18、小齿轮19、液压缸20、大齿轮21、半圆滑轨22、埋土板28、伺服电机三25、半圆板26 和固定柱组27，伺服电机三25固定连接于底盘1底面上，其芯轴贯穿底面与小齿轮19的中心轴固定连接，半圆滑轨22有两根，对称固定连接于豁口一 103和豁口二104的两侧，环形滑块18设有一个豁口四181，恰好嵌入两根半圆滑轨22内并与两根半圆滑轨22可相对滑动，且其顶端高于半圆滑轨22，环形滑块18的内轮廓与圆形孔102的内轮廓尺寸大小相同，大齿轮21固定连接于环形滑块18的顶部，与小齿轮19配合连接，大齿轮21上设有一个豁口三 211，豁口三211与豁口四181的位置相互对
齐，液压缸20有两个分别对称固定连接于大齿轮21上，并位于豁口三211的两侧，以其中一侧为例，液压缸 20的输出端贯穿大齿轮21并固定连接有一块半圆板26，半圆板26恰好位于豁口三211与一根半圆滑轨22之间，豁口一103、豁口二104、豁口三211和豁口四181的宽度相同，固定柱组27的一端固定连接于半圆板26上，其另一端固定连接有一块埋土板28。
25.实施例
26.如图1～9所示，将成捆的树苗放置于树苗排列传送机构3左侧的光轴7 上，通过弹簧5和推板8将成捆的树苗挤压到解捆机构6处，通过解捆机构6 上的刀片601进行解捆，解捆后的单棵树苗被推到传送带304上，通过传送带 304上设有的尖齿链302将单棵树苗传送至抓取机构处，通过抓取机构将单颗树苗传送给树苗放置机构4，挖坑机构使用挖坑螺旋钻头15在需要植树的位置挖坑，树苗放置机构将单颗树苗放进坑内，埋土机构将土壤聚拢并拍实。